РЕФЕРАТ
на тему:
Система переривань мікропроцесорів
Термін “мікропроцесор”, звичайно, несе певну інформацію про пристрій,
названий таким іменем. Це пристрій для обробки даних.
На відміну від стандартного ЦП логічні схеми МП реалізовані на одній або
декілька ВІС, а так як останній також називаються мікросхемами, то стає
зрозумілим походження терміна “мікропроцесор”.
Очевидно, що обробка даних – одна із головних функцій МП, яка включає як
і маніпулювання так і обрахунок даних. Іншою функцією МП є управління
системою. Схеми управління дозволяють декодувати і виконувати програми –
набір команд для обробки даних. Робота мікропроцесора складається з
наступних кроків: спочатку вибирається команда, потім логічна схема її
декодує, після чого здійснюється виконання цієї команди. Також
відбувається обмін інформацією з зовнішніми пристроями, які під’єднані
до мікропроцесора.
Мікропроцесори являють собою цифрові великі інтегральні схеми (ВІС),
призначені для виконання простих операцій, інакше названих командами, що
зчитуються і здійснюються послідовно з великою швидкістю. До числа
внутрішніх схем мікропроцесора відносяться багаторозрядні регістри,
рівнобіжні тракти даних, буфери для підключення зовнішніх пристроїв,
багатофункціональні схеми, логічні схеми синхронізації і керування.
Багатофункціональні схеми придназначені для реалізації простих
арифметичних і логічних дій над двійковими числами, що знаходяться в
регістрах процесора, і пересилок даних як усередині процесора, так і між
ним і зовнішніми пристроями. Схеми синхронізації і керування задають
порядок дій процесора, для виконання функцій синхронізації їм необхідні
тактові імпульси, що постійно поступають.
Розвиток інтегральної технології і схемотехніки цифрових електронних
схем призвів до появи інтегральних мікросхем із великою і дуже великою
ступенями інтеграції (ВІС і ДВІС), що містять на однім кристалі (в однім
корпусі) декілька десятків тисяч, а в останніх розробках сотні тисяч
елементарних транзисторів. На основі таких схем в останні роки вдалося
створити мікропроцесори функціонально закінчені, що управляються
збереженою в пам’яті програмою (здебільшого малорозрядні) пристрої
опрацювання цифрової інформації, виконані у виді однієї або декількох
ВІС або ДВІС.
Мікропроцесорні засоби використовуються у виді мікропроцесорних
комплектів інтегральних мікросхем, що мають єдине
конструктивно-технологічне виконання і призначених для спільного
застосування. Мікропроцесорний комплект крім самого мікропроцесора
містить мікросхеми, що підтримують функціонування мікропроцесора і
розширюють його логічні можливості.
Використовуються різні способи організації послідовності виконання
команд, наприклад переривання.
Перериванням називається послідовність дій, в результаті яких виконання
даного алгоритму тимчасово припиняється і замість цього починає
виконуватись інший алгоритм. Щоб потім повернутись до виконання
перерваного алгоритму, в перелік дій по реалізації переривань входять
дії по перезапису числа лічильника ЛАК з РЗП в ОЗП. При
багатосходинковому перериванні створюється послідовність чисел ЛАК і
РЗП, що зберігаються в ОЗП в заданому порядку. Цей порядок
забезпечується спеціальним пристроєм – показником стеку (ПС), який також
входить до складу БА.
Переривання виконуються по “Запросу на переривання”, що надходить
зовні по шині керування.
Шина керування є не настільки розгалудженою, як адресна. По ній, крім
сигналів переривання, проходять сигнали синхронізації, готовності
підключених зовні пристроїв та ін.
З викладеного випливає важливий висновок: яка б не була операція, що
виконується процесором, вона вимагає для реалізації великої кількості
сигналів керування. Всі ці сигнали умовно розподіляються на такі групи:
код операції;
адресна частина;
ознаки;
і в цілому формують формат команди.
Система переривань призначена для прийому, пріоритетноі обробки і
обслуговування запитів переривань. В загальному випадку запити
переривань можуть формуватися по командах програми, внутрішніх або
зовнішніх джерелах. Прийом і обробку програмних і внутрішніх переривань
виконують внутрішні засоби процесора. При проектуванні системи для
обробки цих переривань необхідно розробити програми обробки переривань.
Реалізація переривання виконується за допомогою команди
RST N. Джерела запитів переривань ідентифікуються двома способами:
* послідовне опитування;
* векторний спосіб.
Адреси команд JМР INТ І у таблиці переходів для кожного запиту
переривань визначаються на основі коду, що ідентифікує запит, ККК у
командах RSТ N або САLL ADRК, що формуються джерелом запиту переривання.
По команді RSТ N адреси в таблиці переходів приймають значення 0000 000,
00 КК, К 000. Таким чином, таблицю переходів розташовують з адреси
000016 по адресу 003F16 з інтервалом у 8 адрес. При використанні команди
САLL ADRV адреси в таблиці переходів задаються безпосередньо адресною
частиною команди САLL, тому таблиця може розташовуватися в довільному
місці ЗП. Для формування команд RSТ N або САLL ADRV V необходими
зовнішнього засоби, сопрягаемие з МП через системну шину.
Для прийому запитів переривання і формування сигналу переривання МП
потребує лише регістр запитів переривань із буфером системної шини і
схеми логічного об’єднання вхідних запитів переривань. Програма
опитування зчитує вміст регістра запитів переривань, опитує кожен його
розряд і передає керування програмам обслуговування переривань.
Такий засіб побудови системи переривань доцільний при невеличкому числі
обслуговуючих запитів переривань, тому що засіб опитуванння при великому
числі запитів потребує значних витрат часу в порівнянні з векторним.
В процесі обробки запиту на переривання (яке здійснюється подачею на
вхід INT мікропроцесора логічної 1) мікропроцесор сигналом INTE=0
забороняє (ігнорує) всі можливі запити та переривання від інших
пристроїв ( для даного цифрового фільтру). Запит на переривання може
бути тільки від одного пристрою і виконується машинний цикл переривання,
в якому виробляється керуюче слово з одиницями в INTA (підтвердженя
переривання), MI (початок машинного циклу). W0 (запис або вивід), а
MEMR=0 (читання з пам’яті). При цьому сигнал DBIN=1 (прийом інформації з
ШД).
Прийнято розподіляти різні операції на п’ять основних груп.
Операції пересилки. Вони передбачають перезапис слова або групи слів
з одного елемента пам’яті в інший. Типовим прикладом таких операцій є
перезапис слів з ОЗП в РЗП та навпаки. АЛП у виконанні таких операцій
участі не бере. БК виробляє сигнали, що відкривають входи-виходи
відповідних регістрів, або елементів пам’яті. Звідки взяти пересилаєме
слово і куди його помістити визначають керуючі сигнали, які об’єднані в
адресній частині (більш детально ці питання будуть розглянуті пізніше).
В найбільш простих випадках пересилки слова з одного РЗП в інший,
адресна частина має всього два сигнали, один з яких дозволяє зчитування
з РЗП відправника, а інший – дозвіл запису в РЗП одержувача. Пересилка
відбувається через внутрішню магістраль даних. У випадках складних видів
адресації адресна частина може складатись з декількох слів, які є або
адресами, або числами, що додаються до адреси. Пересилка в таких
випадках може виконуватись на протязі декількох етапів, а в формуванні
адресів активну участь бере АЛП, який одержує відповідні команди від БК.
Арифметико-логічні операції. Ці операції виконуються АЛП. Особливість
виконання таких операцій вже була описана вище. Адресна частина включає
адресу операнда і може складатись з одного біта, дозволяючого читати з
РЗП, або групи слів, які беруть участь у формуванні складної адреси.
Операції переходів по програмі. В даному випадку код операції
відноситься до блоку адресації. АЛП використовується лише коли
перевіряється виконання умовного переходу. Адресна частина зберігає
адресу елемента пам’яті, з якої дістається команда, що повинна
виконуватись слідом за даною. Умови переходу можуть знаходитися в коді
операції, а також в тій частині команди, що називається словом “ознаки”.
Операції звернення до зовнішних пристроїв. Особливості цих операцій
будуть розглянуті пізніше. Формально їх виконання майже не відрізняється
від операцій пересилки.
Решта операцій. До цієї групи відносяться операції, які не ввійшли до
попередніх груп, наприклад, операції переривання.
Викладений в цьому розділі матеріал дає загальні поняття про принцип
побудови процесора та деякі особливості взаємодії його блоків. Реальні
процедури відрізняються за різними ознаками, але завжди залишаються
наступні базові принципи їх побудови:
Процесор реалізує алгоритм, описання якого зберігається в тому чи іншому
пристрої пам’яті, зовнішньому по відношенню до процесора (говорять,
процесор працює по зберігаємій програмі).
Принцип мікропрограмування – кожна операція управляється відповідною
мікрокомандою. Це найважливіший принцип, що забезпечує універсальність
процесора.
Наявність системи внутрішньої та зовнішньої синхронізації.
Принцип магістральної організації.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Алексенко А. Г., Галицин А. А., Иванников А. Д. Проектирование
радиоелектронной апаратуры на микропроцессорах: програмирование, типовые
решения, методы отладки. М.; Радио и связь, 1984.
2. Майоров В. Г., Гаврилов А. И. Практический курс программирования
микропроцессорных систем. М.; Машиностроение, 1989.
3. Корячко В. П. Микропроцессоры и микроЭВМ в радиоэлектронных
средствах; Учеб. Для вузов по спец. ‘Конструирование и технология
радиоэлектронных средств.’ М.; Внеш. Шк, 1990.
4. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование,
параметры, применение. М; Енергоатомиздат, 1990.
5. Коффон Д. Технические средства микропроцессорных систем; Практический
курс. Пер. с англ. М.; Мир, 1983.
6. Програмное обеспечение микропроцессорных систем. Справочник С.Д.
Погорелый, Т.Ф.Слободянюк, Києв, “Техника”, 1989.
7. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств; Справочник В. В.
Баранов, Н. И. Бекин, А. Ю. Гордунов и др.: Под ред. А. Ю. Гордонова и
Ю. Н. Дьякова. М.; Радио и связь, 1987.
8. Проектирование микропроцессорной электронно-вычислительной
аппаратуры: справочник В. Г. Артюхов, А. А. Будняк, В. Ю. Лапий и др.
К.; Техника, 1988.
9. Г. Деч. Руководство по практическому применению преобразований
Лапласа, М. 1964.
PAGE
PAGE 7
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
