Мікропроцесорна система та її функціонування
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
ведена на мал. 3.
Мал.1. Узагальнена логічна структура МП системи.
Скорочення: МП - мікропроцесор,
ОЗП- оперативний запамятовуючий пристрій,
ПЗП постійний запамятовуючий пристрій,
ЗП зовнішній пристрій,
КПД контролер прямого доступу до памяті.
МП здійснює цифрову обробку даних, здійснює адресацію команд і операндів, що зберігаються в памяті за допомогою шин адреси, даних і управління.
В постійному запамятовуючому пристрої (ПЗП) зберігаються системні програми, необхідні для управління процесом обробки даних.
В оперативному запамятовуючому пристрої (ОЗП) зберігаються прикладні програми, дані і результати обчислень.
Робота МП синхронізується тактовими сигналами СLК, що поступають на його входи від генератора тактової частоти ( синхронізації).
Схема початкового скидання виробляє сигнал RESET (СКИДАННЯ) мікропроцесора на основі аналізу напруг на виході блоку живлення (включення живлення) або при примусовій зупинці роботи МПС з клавіатури.
Контролери пристрої, що забезпечують обмін даними різних ЗП, мікропроцесором і ОП. Контролер переривань - якій аналізує сигнали (запити на переривання), які надходять до МПС від ЗП (зовнішні переривання) або мікропроцесора ( внутрішні переривання) та організує відгук ( або реакцію) МПС на переривання.
Контролер прямого доступу до памяті призначений для обміну даними між ЗП та ОП без участі мікропроцесора.
До складу МПС можуть входити:
- шинний контролер, призначений для сполучення пристроїв з системною шиною по паралельному інтерфейсу;
- послідовного інтерфейсу, призначений для побудови багатопроцесорних систем або сполучення джерел і приймачів сигналів, що не збільшують навантаження на системний інтерфейс;
- спеціалізований процесор арифметичної обробки сигналів (співпроцесор);
- ПЗП команд і констант;
- ОЗП операндів.
Для забезпечення роботи МПС до її системного інтерфейсу можна підключати пристрої для спеціалізованої обробки арифметичних алгоритмів (таких, як швидке перетворення Фур`є, десяткова корекція) і пристрої обробки аналогових сигналів.
Як пристрої для обробки аналогових сигналів використовують аналого-цифрові (АЦП) і цифроаналогові (ЦАП) перетворювачі, що забезпечують безпосереднє сполучення цифрового пристрою обробки з аналоговими сигналами датчиків і приймачів.
Існує три способи передачі інформації:
- програмно-управляюча передача даних, що ініціюється процесором;
- програмно-управляюча передача, що ініціюється запитами на переривання від зовнішнього пристрою;
- прямий доступ до памяті (ПДП).
Мал.4. Способи передачі цифрової інформації
При програмно-управляючій передачі, як це показано на мал. 4 а), передача слів відбувається через регістри процесора: слово даних через контролер зовнішнього пристрою надходить до внутрішнього регістра мікропроцесора (акумулятора) і в залежності від потреб подальшої обробки надходить до ОЗП.
При програмно-управляючій передачі даних МП на під час цієї операції відволікається від виконання основної програми, що веде до зниження продуктивності МП системи. Крім того, швидкість передачі даних через МП може виявитися недостатньою для роботи з високошвидкісними ЗП.
Відрізняються перший і другий спосіб передачі даних тільки ініціатором: при першому способі це процесор ( наприклад, при виконанні команди програми, яка потребує дані з зовнішнього пристрою), при другому це зовнішній пристрій, сигнал від якого має назву переривання.
Прямим доступом до памяті називається обмін даними, що забезпечує автономну передачу даних між ОЗП і ЗП ( без участі мікропроцесора).
Прямий доступ до памяті збільшує граничну швидкість введення/виведення інформації і загальну продуктивність МПС, робить її більш пристосованою для роботи в системі реального часу.
Прямим доступом до памяті управляє контролер ПДП, що виконує наступні функції:
- управління передачею даних між ОЗП і ЗП, що ініціюється процесором або ЗП.
- визначення розміру блоку даних, що передаються та області памяті, куди записуються дані;
- визначення адреси чарунок ОЗП, що беруть участь в передачі;
- підрахунок кількості байт, що передані через інтерфейс та визначення моменту завершення операції введення/виведення.
Функціонування МПС це процес, якій складається з виконання команд та обміну даними.
Процес функціонування МПС зводиться до наступної послідовності дій:
отримання даних від різних зовнішніх пристроїв (з клавіатури, від дисплеїв, з каналів звязку, від різного типу зовнішніх запамятовуючих пристроїв (дискети, флеш-карти, вінчестери)),
обробка даних і
видача результатів обробки на зовнішні пристрої (ЗП).
При цьому дані від ЗП, що підлягають обробці, можуть поступати і в процесі їх обробки.
Оперативна память (ОЗП) зберігає і видає по запитах команди програми, яку виконує мікропроцесор, різні дані (початкові, проміжні та кінцеві результати обробки);
Мікропроцесор видає на шину адреси номер (адресу) чарунки ОП, в якій записана чергова команда, і по шині управління в ОП поступають сигнали, що забезпечують читання вмісту цієї чарунки. Чергова команда через шину даних передається в мікропроцесор. Тут команда розшифровується.
Якщо дані, які необхідні для виконання цієї команди, знаходяться в регістрах мікропроцесора, то мікропроцесор приступає до виконання вказаною в команді операції.