Особенности построения и работы микропроцессора на БИС

И периферийного устройства

Принцип синхронизации работы процессора

Состоит из 2-х процедур

Выполнение операций ввода\вывода в МП канале

1. Начальная выборка

2. Непосредственное обслуживание

Начальная выборка проивзодится процессором при новой операции ввода\вывода. При этом процессор выдаёт номер ПУ и код операции Рг КВВ, а также адрес первого управляющего слова канала (УСК) в Рг АУСК. Используя содержимое Рг АУСК канал выбирает из ОП первое УСК. Канал сообщает процессору о своей программе выполнения.

Процедура обслуживания осуществляется по запросу ПУ когда данное ПУ готово к приёму информации. Номер ПУ через Рг связи с интерфейсом выдаётся в Рг НПУ и в соответствии с этим номером происходит считывание из памяти подканала для данного номера ПУ. Если по окончанию сеанса связи канала с ПУ содержимое Сч ТД≠0, то не вся информация выведена, в этом случае канал заносит в память подканалов содержимое РгКОУ, Рг ТАД, Сч ТД, Рг СИ. Если содержимое Сч ТД = 0(сеанс обмена закончен), то канал выбирает новое управляющее слово и выполняется процедура начальной установки.

Для повышения производительности процессора и эффективности его использования, используется режим прерывания. Для этого после выполнения каждой операции процессоров производится анализ наличия запросов на прерывание. Это выполняется аппаратно для сокращения времени на прерывание. При этом возникает необходимость синхронизации процессоров и ПУ. Если время переключения на другую программу будет больше интервалов времени между сигналами прерывания процессоров, то происходит потеря информации. Рассмотрим условия, при которых обеспечивается при прерывании обработка информации, выдаваемой с ПУ в процессор или наоборот.

Сигнал прерывания

минимальный интервал времени между сигналами прерывания. При прерывании необходимо время для прерывающей программы. Это время составляет:.

Для обеспечения синхронизации необходимо, чтобы время прерывающей программы было меньше или равно, а именно:.

время переключения процессора на прерывающую программу.

время, необходимое прерываемой программе на сохранение и восстановление основных регистров для возвращения.

время выполнения прерывающей программы.

время, необходимое для возврата после прерывания.

Микропроцессор (МП) – функционально-законченное устройство обработки информации, управляемое хранимой в памяти программой и имеющее входы и выходы для подключения к другим устройствам. В состав микропроцессора на БИС могут входить до нескольких миллионов элементов. Для повышения производительности МП в состав могут быть включены: специальные блоки для выполнения отдельных операций, таких как: умножение, деление, вычисление логарифмов, возведение в степень, а также для работы с числами с плавающей запятой.

По логическим функциям схема МП схожа с обычным процессором. По конструктивному исполнению МП могут быть: однокристальные и многокристальные. При исполнении МП на одном кристалле, разрядная сетка будет определенной величины (8, 16, 32, …, разрядов). Многокристальные же МП характеризуются возможностью увеличения разрядной сетки и многопрограммным управлением, т.е. в многокристальных МП может быть использован поточный метод обработки информации.

Рассмотрим схему однокристального МП:

ГИ

УУ

АЛУ

Вн. регистр (СОЗУ)

МП

…

Ш. Упр.

ШД

ША

ГИ – генератор тактовых импульсов. Для связи с другими устройствами МП имеет: шину управления, шину данных, шину адресов (порты). УУ, по ходу операции, вырабатывает внутренние сигналы управления, которые обеспечивают выполнение данной операции элементами МП. Адресная часть команды совместно с управляющими сигналами используется для считывания или записи информации в ОП. АЛУ состоит из сумматоров и регистров, обеспечивающих временное хранение данных и сдвиг их на определенное количество разрядов. АЛУ в МП, как правило, многофункциональное, т.е. состоит из специализированных блоков. МП с помощью входных и выходных шин стандартным образом может соединяться с другими МП на БИС. Внутренние регистры содержат: регистры общего назначения (РОН), регистры управления и обязательно аккумулятор. Эти регистры обеспечивают расширение возможностей АЛУ и повышения его быстродействия.

В настоящее время, основу МП на БИС составляют однокристальные МП, поэтому, подключая параллельно несколько МП, можно получить требуемую длину или разрядность слова.