close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Ерисов

код для вставкиСкачать
Министерство общего и профессионального образования РФ
НГТУ
Кафедра ВТ
Курсовой проект по дисциплине "Организация ЭВМ"
"Разработка структуры ЭВМ"
Выполнил: Ерисов М. Ю.
Группа: АМ-910
Факультет: АВТ
Проверил: Гребенников В. Ф.
Новосибирск 2003
Содержание
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................................................ 3
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ............................................................................................................ 3
РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ЭВМ ................................................................................................................................... 3
ПРОЦЕССОР .......................................................................................................................................................................... 3
СИСТЕМА ПРЕРЫВАНИЙ ....................................................................................................................................................... 4
ПАМЯТЬ ............................................................................................................................................................................... 5
ОЗУ ................................................................................................................................................................................. 5
ПЗУ ................................................................................................................................................................................. 6
СИСТЕМА ВВОДА-ВЫВОДА .................................................................................................................................................. 6
Разработка функциональной схемы контроллера ПДП ............................................................................................ 8
Алгоритм работы с обнаружением ошибок. ............................................................................................................. 9
ИНТЕРВАЛЬНЫЙ ТАЙМЕР ..................................................................................................................................................... 9
НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНЫХ ДИСКАХ ............................................................................................................................ 10
НГМД............................................................................................................................................................................ 10
НЖМД .......................................................................................................................................................................... 11
ВИДЕОСИСТЕМА ................................................................................................................................................................ 12
Дисплей ......................................................................................................................................................................... 12
Адаптер........................................................................................................................................................................ 12
КЛАВИАТУРА ..................................................................................................................................................................... 13
СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ .............................................................................................................................................. 14
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. .............................................................................................................................................................. 16
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА КПДП. .................................................................................................................................. 16
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................................................................................. 17
2
Введение
В данной работе разрабатывается структура гипотетической ЭВМ, которая не
претендует на практическую реализацию и использование. Состав структуры определяется
индивидуальными исходными данными.
Индивидуальные исходные данные








Структура ЭВМ – трехшинная;
Сопроцессоры отсутствуют;
Система прерываний – индивидуальная шина для каждого устройства (микро
уровень);
КЭШ отсутствует;
Оперативная память – многоблочная;
Ввод-вывод с прямым доступом к памяти;
Система контроля ввода вывода по паритету;
Разработка принципиальной схемы и алгоритма работы КПДП в части
обеспечения контроля и работы контроллера при обнаружении ошибок;
Разработка структуры ЭВМ
Структура разрабатываемой ЭВМ содержит основные компоненты стандартной ЭВМ:
центральный процессор, оперативная память, постоянная память, НГМД, НЖМД,
видеосистема, интервальный таймер, клавиатура, контроллер прерываний. Организация
системной магистрали трёхшинная: шина команд, данных и адреса. Все периферийные
устройства за исключением клавиатуры подключены к системной шине. Контроллер
клавиатуры подключен непосредственно к локальной шине процессора для реализации
дополнительных функций начальной диагностики при отказе системной шины.
В разрабатываемой системе используется однофазная система синхронизации, так как
она обеспечивает требуемые режимы работы при минимуме аппаратных затрат.
Разрабатываемая ЭВМ является 32-разрядной, двухадресной системой. Таким образом,
машинное слово составляет 32 бита, а в команде могут содержаться не более двух адресов.
При разработке было принято решение о реализации RISC архитектуры, т.е.
архитектуры с сокращенным набором команд. Именно она предполагает реализацию
сокращённого набора простейших, но часто используемых команд, а это позволяет упростить
аппаратные средства процессора и получить возможность повысить его быстродействие.
Процессор
В разрабатываемой ЭВМ реализуется однопроцессорная архитектура. Процессор
реализует основные функции выполнения команд и обработки данных. При этом процессор
единовременно может выполнять только один процесс, передавая управление от инструкции к
инструкции. Но это не значит, что все алгоритмы линейны. Используются и ветвление, и
циклы, и вызовы процедур.
Процессор состоит из двух частей: операционного блока и устройства управления.
Операционный блок выполняет обработку данных, а также адресацию основной памяти, а
именно производит приём из внешней памяти и хранение слов, их преобразование и выдачу на
системную шину данных и адресов результата преобразования, а также выдачу в устройство
управления флагов знаков и особых значений операндов.
Устройство управления вырабатывает во времени последовательность управляющих
сигналов порождающих в операционном блоке нужную последовательность микроопераций, а
3
также выдаёт на шину команд управляющие сигналы для всех внешних устройств и ОП. В
структуре центрального процессора реализован конвейер первого порядка.
Система прерываний
Аппаратные прерывания обеспечивают реакцию процессора
на события,
происходящие асинхронно по отношению к исполняемому программному коду. При
возникновении такого события контроллер устройства формирует запрос прерывания, который
принимается контроллером прерываний. Контроллер прерывания формирует общий запрос
прерывания для процессора. После подтверждения процессором этого запроса, контроллер
сообщит ему вектор прерывания, по которому выбирается программная процедура обработки
прерываний. Процедура должна выполнить действия по обслуживанию данного устройства,
включая сброс его запроса для обеспечения возможности реакции на следующие события и
посылку команды завершения в контроллер прерываний.
Система прерываний представляет собой систему с индивидуальными линиями
запросов на прерывание, то есть у каждого внешнего устройства есть своя линия запроса на
прерывание.
Было принято решение по использованию в данной системе программируемого
контроллера прерываний (ПКП, PIC ). Этот контроллер непосредственно реализует прерывания
с обработкой 8 запросов. Контроллер обеспечивает разные виды прерываний.
Контроллер прерываний позволяет маскировать отдельные входы запросов и
организовать систему приоритетов.
Приоритет прерывания зависит от того на какой из входов запросов IR0-IR7
(наивысший IR0 ) прерываний контроллера подаётся сигнал прерывания. Если одновременно
поступают сигналы прерывания от нескольких устройств, то первым будет обслуживаться
устройство с высшим приоритетом (на вход IR0 ), затем с более низким и т.д. Вложенность –
возможность прерывания подпрограммы обслуживания запроса другой программой с более
высоким приоритетом, которая, в свою очередь, также может быть прервана боле приоритетной
подпрограммой. Контроллер позволяет реализацию вложенных прерываний.
Программирование контроллера заключается в том, что есть возможность задания вида
прерывания (в данной работе - вложенные прерывания с фиксированными приоритетами
входов), а также задание регистра маски, который и определяет приоритеты входов.
Контроллер принимает запросы от внешних устройств, определяет, какой из
незамаскированных запросов имеет высший приоритет, сравнивает его с приоритетом текущей
программы и при соответствующих условиях выдаёт запрос на прерывание INT для ЦП. После
подтверждения запроса ЦП (ЦП формирует сигнал #INTA ) должен получить от контроллера
информацию, которая укажет на программу, соответствующую данному внешнему устройству,
то есть вектор прерывания.
По прерыванию процессор сохраняет в стеке регистр флагов и указатель на ту
инструкцию, которую он должен выполнить после обработки прерывания. Эта инструкция
будет следующей за той, во время выполнения которой пришло прерывание или та же самая.
После сохранения этих значений процессор переходит к исполнению кода обработчика данного
прерывания, определяя точку входа для него по таблице прерываний. Номер элемента в таблице
прерываний есть вектор прерывания, он определяется источником прерывания. Обработчик
прерывания должен заканчиваться специальной инструкцией возврата, по которой из стека
восстанавливается состояние системы.
В данной структуре реализуется обработка прерываний на микроуровне (уровне
микроопераций), то есть возможные моменты обработки прерывания (запуска обработчика)
после завершения текущей микрооперации.
На рисунке показана структурная схема подключения ЦП, ПКП и внешних устройств.
4
Рис. 1. Структурная схема подключения ЦП, ПКП и внешних устройств.
На схеме под внешними устройствами подразумеваются клавиатура, таймер,
магнитные накопители и видеосистема и др.
Центральный процессор выдают на соответствующие шины команды, данные, и адреса.
ПКП получает с шины команд сигналы чтения\записи регистра маски, а также сигнал
активизации ПКП. ПКП и ЦП обмениваются сигналами INT (сигнал запроса на прерывание) и
сигналом #INTA (сигнал подтверждения прерывания). Внешние устройства получают с шины
команд управляющие сигналы активизации микросхемы, с шины адреса адрес одного из
регистров RGS, RGC, RGD (регистра статуса, команд и данных). Внешние устройства выдают
или получают данные с шины данных.
Память
В состав разрабатываемой структуры входит электронная основная память.
Индивидуальным заданием обусловлена её многоблочная структура. Это значит, что память
разбивается на несколько блоков, которые адресуются раздельно. Таким образом, можно
последовательно адресовать несколько блоков памяти, и, пока первый блок выбирает данные,
второй можно адресовать. Во время работы с первым и вторым, можно адресовать третий и так
далее, то есть создается некий алгоритм распараллеливания работы с памятью.
Основную память можно разделить на две составляющие, это ОЗУ и ПЗУ.
ОЗУ
Оперативная память компьютера используется для хранения команд и данных во время
работы компьютера. Она должна удовлетворять следующим требованиям:
 Большой объем
 Быстродействие и производительность
5

Высокая надёжность хранения данных
В современных структурах ОЗУ строят на динамической памяти, так как она
отличается относительной дешевизной и большим объёмом. Состоит она из контроллера
динамической памяти и непосредственно накопителей.
ПЗУ
Постоянная память используется для энергонезависимого хранения системной
информации – BIOS, таблиц знакогенераторов и т.д. Эта память при обычной работе
компьютера только считывается. Так как в данной структуре используется Flash – память, то
записывать новую информацию в ПЗУ возможно в специальном режиме работы компьютера.
Основное пространство ПЗУ занимает BIOS (базовая система ввода – вывода). В BIOS
находится программа инициализации, которая обеспечивает тестирование и запуск компьютера
при включении, а также загрузку операционной системы. В BIOS содержатся процедуры для
работы со стандартными устройствами, обеспечивающие связь операционной системы и
прикладных программ с аппаратными средствами компьютера.
На рисунке 2 представлена схема взаимодействия ОЗУ, ПЗУ и ЦП.
Рис. 2. Схема взаимодействия ОЗУ, ПЗУ и ЦП.
Система ввода-вывода
В системе ввода – вывода ЭВМ используется два основных способа передачи данных
между памятью и периферийными устройствами: программно – управляемая передача и прямой
доступ к памяти (ПДП).
Программно – управляемая передача данных осуществляется с использованием
процессора, который при этом выполняет специальную программу процедуры ввода – вывода.
Данные между памятью и периферийным устройством пересылаются через процессор. В этом
случае операция ввода – вывода инициируется командой процессора или запросом прерывания
от периферийного устройства. При программно управляемой передаче данных процессор на всё
время выполнения операций ввода – вывода отвлекается от выполнения основной программы.
В результате, при использовании программно управляемой передачи данных снижается
эффективность использования ЭВМ. В месте с тем, при пересылке блока данных процессору
приходится для каждой единицы передаваемой информации выполнять довольно много
6
команд, чтобы обеспечить преобразование форматов, подсчёт количества переданной
информации, формирование адресов данных и т.д. В результате – скорость передачи данных
относительно невелика. Такой режим не позволяет обеспечить эффективный обмен данными с
периферийными высокопроизводительными внешними устройствами. Поэтому для быстрого
ввода – вывода используют режим прямого доступа к памяти.
Рис. 3. Структурная схема взаимодействия блоков система при ПДП.
Прямым доступом к памяти называется способ обмена данными, обеспечивающий
автономно от процессора установление связи и передачу данных между ОП и периферийным
устройством.
Прямой доступ к памяти освобождает процессор от управления операциями вводавывода, позволяет осуществлять параллельно во времени выполнение процессором программы
с обменом данными между периферийным устройством и ОП. Таким образом, прямой доступ к
памяти, разгружая процессор от обслуживания операций ввода-вывода, способствует
возрастанию общей производительности ЭВМ. Прямым доступом к памяти управляет
контроллер.
На рисунке 3 показана структурная схема взаимодействия блоков система при ПДП.
Как видно там присутствуют блоки контроля паритета. Это обусловлено индивидуальным
заданием – необходимо обеспечить контроль системы ввода-вывода по паритету. Так как
данные не идут непосредственно через КПДП, что было принято решение «обвесить» схемами
контроля интерфейсы каждого передатчика, т.е. ПУ. А также поставить контроль на приемнике,
т.е. ОЗУ. Таким образом, получается, что контролируется канал связи, а именно, системная
шина данных, при передаче вводе-выводе. Блоки контроля могут быть представлены
микросхемами К588ВА1. Разрешение работы производится битом микрокоманды ПДП.
Если проверка бита четности неудачна, цикл ПДП останавливается и выставляется
запрос прерывания ЦП для анализа ошибки.
7
Разработка функциональной схемы контроллера ПДП
Контроллер ПДП, имеющий централизованную структуру, должен обеспечивать
выполнение следующих функций:
 Обнаружение запросов на ПДП от ПУ;
 Возможность инициализации с шины данных начальными значениями: адреса и
числа слов;
 Распознавание характера обмена: чтение или запись в ОП;
 Поддержание диалога с ПУ во время обмена с целью выяснить готовность ПУ к
приёму или передаче данных;
 Проверка возможности обращения к ОП;
 Управление ОП во время обмена;
 Информирование ЦП о завершении операции ввода-вывода.
Рис. 3.1. Структурная схема КПДП.
Сброс контроллера ПДП в исходное состояние при включении питания или в процессе
работы будет производиться путём подачи на вход ОЕ микросхемы 1804ВУ4 сигнала RESET,
имеющего активный низкий уровень.
Структура подключения ПУ - одна линия запроса с цепочкой последовательного
прохождения сигнала подтверждения.
Рис. 3.2. Схема подключения ПУ к КПДП.
8
Алгоритм работы с обнаружением ошибок.
Ожидание запроса ВУ;
Если запрос получен, контроллер запрашивает системную шину;
Ожидание отключения процессора от системной шины;
Если процессор отключился, контроллер начинает управление шинами и
производит обмен;
При обмене возможна ситуация когда контрольный бит не совпадает с должным
значением. Т.е. ошибка передачи
5) При обмене произошла ошибка;
6) Выдача сигнала о завершении ПДП;
1)
2)
3)
4)
Интервальный таймер
Программируемые интервальные таймеры (ПИТ, PIT) выполняют операции связанные
с временами, частотами и интервалами. Режимы работы таймера двоичный и двоичнодесятичный. Таймер имеет возможность загружать внутренний счётчик с шины данных, а также
выдавать на шину данных текущее состояние внутреннего счётчика.
Счётчик может использоваться в нескольких режимах:
Прерывание по окончании счёта
Генератор частоты
Генератор меандра
Генератор одиночного программно-запускаемого строба
Генератор одиночного аппаратно-запускаемого строба
Применение этих режимов очень широко. В качестве примера можно привести
генерация запросов на регенерацию памяти.
На рисунке 4 представлена структурная схема взаимодействия ЦП и ПИТ
Рис. 4. Структурная схема взаимодействия ЦП и ПИТ
ПИТ получает с шины команд управляющие сигналы чтения \ записи текущего \
начального значения внутреннего счётчика, а также сигнал активизации микросхемы и сигнал
запуска (начало счёта). Управляющие сигналы поступают из ЦП. Внутренний счётчик ПИТа
9
можно предустановить данными с шины данных, поступивших из ЦП. Также счётчик может
выдать на шину данных текущее значение внутреннего счётчика.
Выходной сигнал OUT в зависимости от режима работы счётчика может иметь разное
значение и выполнять различные функции. В качестве примера, его можно подать на один из
входов прерывания контроллера прерываний, тем самым организовав прерывание по счётчику,
конечно если счётчик будет работать в режиме прерывания по окончанию счёта.
Накопители на магнитных дисках
Накопители на магнитных дисках относятся к внешней памяти компьютера - они
позволяют сохранять информацию для последующего её использования независимо от
состояния компьютера (включен \ выключен). Устройства внешней памяти оперируют блоками
информации, но не байтами и не словами. Блок может быть переписан из внутренней памяти во
внешнюю и обратно только целиком. Прямой доступ подразумевает возможность обращения к
блокам информации по их адресам в произвольном порядке.
Накопители на магнитных дисках имеют хорошие показатели по скорости считывания,
времени доступа, емкости. В данной работе используются жёсткие (НЖМД, винчестеры) и
гибкие магнитные накопители (НГМД, дискеты). Внешние накопители на магнитных дисках
подразделяются на устройства со сменными (дискета) носителями информации и
фиксированными (винчестер).
НГМД
Накопители на магнитных дисках используются для хранения сравнительно
небольшого объема информации, современные параметры ёмкости 1.44 (HD – высокая
плотность), 2.88 (ED – сверхвысокая плотность) Мб. Преимущество дискет заключается в том,
что они относительно дешевы и транспортабельны. НГМД общается с ЦП посредством
контроллера. Контроллер управляет механизмом привода и работает с сигналами головок
записи-чтения. Контроллер накопителей на гибких дисках поддерживает накопители HD (1,44)
на скорости обмена информацией 500Кбит\с. Контроллер вырабатывает запрос аппаратного
прерывания по окончании выполнения внутренних операций.С контроллером обращается
обработчик аппаратного прерывания от таймера, который декрементирует счётчик времени
работы мотора НГМД, и по его обнулению отключает мотор. При каждом обращении к дискете
в регистре контроллера устанавливается бит включения мотора и в счётчик времени заносится
константа, соответствующая выдержке на отключение (по умолчанию – 2с). Таим образом, если
в течении этого интервала нет следующих обращений, мотор автоматически отключается.
В общем виде процедура обмена состоит из следующих шагов:
Запуск мотора
Установка скорости
Выполнение команды рекалибровки
Ожидание раскрутки двигателя
Позиционирование головки на требуемый цилиндр
Посылка команды чтения-записи
Ожидание прерывание от контроллера. Прерывание произойдёт, когда закончится фаза
исполнения, во время которой контроллер обменивается данными с ЦП. Если за
определённое время прерывание не получено, фиксируется неудачная попытка
обращения
8. По прерыванию от контроллера считываются байты результата, и, если ошибок нет, на
этом обмен завершается, если есть – то повторное считывание \ запись
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
10
НЖМД
Накопитель на жёстких магнитных дисках являются главным устройствам дисковой
памяти. От винчестера требуется большой объём хранимой информации (десятки гигабайт),
малое время доступа (единицы миллисекунд), большая скорость передачи данных (десятки
мегабайт в секунду), высокая надёжность, умеренная стоимость.
Контроллером винчестера называют электронное устройство, на одной интерфейсной
стороне которого идёт обмен байтами команд, а другая его сторона связывается
непосредственно с накопителем.
Контроллер состоит из основных блоков
 Управляющий микроконтроллер
обеспечивает взаимодействие всех блоков
накопителя и связь с внешним интерфейсом (системной шиной)
 Внутреннее ОЗУ – буферная память накопителя – используется для считывания и
записи секторов и локального кэширования
 Блок управления двигателем обеспечивает запуск и останов по команде
микроконтроллера и поддерживает заданную скорость вращения.
 Блок управления позиционированием формирует импульсы управления положением
головки
 Коммутатор головок, совмещённый с предусилителем считывания и формирования
тока записи
 Канал чтения-записи – цепи, выделяющие из сигнала, принятого от предусилителя,
импульсы синхронизации и данных
 Контроллер НЖМД – спец. микросхема, выполняющая основные функции,
связанные с записью и считыванием данных.
При включении питания компьютера запускается двигатель накопителя, когда
двигатель наберет достаточные обороты, головки выводятся из зоны парковки. Теперь
микроконтроллер может загрузить с треков диска необходимую ему информацию. На диске
может храниться таблица трансляции секторов, списки дефектных блоков, паспорт диска и
даже часть программ микроконтроллера. Команды доступные в регулярном режиме операции
чтения, записи, верифицирования секторов, поиска и некоторых вспомогательных операций.
При получении команды микроконтроллер выполняет трансляцию внешнего адреса запроса,
поступившего по интерфейсу (системной шине), в адреса реальных секторов реальных
поверхностей носителя.
Рис. 5. Структурная схема подключения НГМД и НЖМД
11
Контроллеры НГМД и НЖМД получают с шины команд инструкции, с шины адреса
адрес одного из их внутренних регистров (RGS, RGC и RGD) куда, собственно, пересылаются
команды, данные, или откуда считывается текущее состояние данного устройства. Вывод INT –
это линия сигнала прерывания. Прерывания соответствуют каким-либо конкретным состояниям
устройств накопителей, о которых устройства сообщают процессору.
Видеосистема
Видеосистема предназначена для оперативного отображения информации, доведения
ее до сведения оператора ЭВМ. Основной поток выходной информации – визуальный, причём
информация представляется как в текстовом, так и графическом виде полностью принадлежит
видеосистеме. Она состоит из двух частей: дисплей и адаптера. Дисплей служит для
визуального представления информации. Адаптер служит для программного формирования
графических и текстовых изображений и является промежуточным элементом между
монитором и системной шиной компьютера.
Дисплей
Самым главным устройством вывода визуальной информации является дисплей. В
данной работе дисплей основан на использовании ЭЛТ (электронно-лучевой трубке), так как
такие дисплеи получили наибольшее распространение. Монитор является цветным монитором
класса SVGA,наиболее приемлемый режим работы 600 х 800 при частоте развёртки 100 Гц,
диагональ 15 дюймов. Выбор этих параметров обусловлен стандартными нормами и фактором
наибольшей распространённости. Монитор имеет аналоговый интерфейс RGBAnalog, что
позволяет выводить 16,7 миллиона цветов (True Color).
Адаптер
Дисплейным адаптером называют устройство, к которому подключают монитор. В
круг задач этого адаптера входит формирование изображения на экране под управлением
программы компьютера, выполняемой в графическом и (или) алфавитно-цифровом режиме.
К основным блокам адаптера относятся:
 Интерфейс монитора
 Контроллер ЭЛТ
 Видеопамять
 Контроллер атрибутов
 Графический процессор(акселератор)
 Внешний интерфейс
В задачу контроллера ЭЛТ входит согласованное формирование сигналов
сканирования видеопамяти и сигналов вертикальной и горизонтальной синхронизации
монитора.
Видеопамять - это специальная память, где хранится отображаемая информация
Котроллер атрибутов – управляет трактовкой цветовой информации.
Графический процессор – снимает с ЦП основные функции работы с видеосистемой,
тем самым освобождая его для чего-нибудь другого.
Блок внешнего интерфейса связывает адаптер с системной шиной.
Блок внутреннего интерфейса связывает адаптер с монитором.
На рисунке 6 представлена схема подключения видеосистемы и ЦП.
12
Рис. 6. Схема подключения видеосистемы и CPU.
С шины данных на видеоадаптер передаются данные. С шины команд соответственно
команды для выполнения и сигналы задания режима работы монитора. С шины адреса –
адреса, в том числе адреса внутренних регистров (RGS, RGC и RGD). При своей работе
видеосистема может генерировать сигнал прерывания, который поступает на контроллер
прерываний и при благоприятных условиях поступает в ЦП вместе с вектором прерывания, тем
самым вызывается соответствующий обработчик прерывания.
Клавиатура
Клавиатура служит пользователю основным средством для ввода информации в ЭВМ и
ручного задания различных режимов работы и процедур. Клавиатура подключается к
специальной шине непосредственно в ЦП. Это сделано для обеспечения максимального
быстродействия, а также для организации специальных тестовых режимов работы компьютера.
Клавиатура расширенная (101\102 клавиши), на данный момент является стандартом.
Клавиатура содержит внутренний контроллер, осуществляющий сканирование матрицы
клавиш, управление индикаторами, внутреннюю диагностику и связь с системной шиной.
При нажатии клавиши клавиатура передаёт идентифицирующий её скан-код. При
удержании клавиши, спустя некоторое время клавиатура начинает автоповтор передачи сканкода.
Интерфейс клавиатуры двунаправленный: от клавиатуры передаётся информация о
нажатии\отпускании клавиш, передача информации к клавиатуре используется для управления
индикаторами её состояния и программирования её параметров (автоподбор, набор скан-кодов).
Процессор общается с клавиатурой через контроллер интерфейса клавиатуры. О
необходимости чтения скан-кода контроллер сигнализирует процессору через аппаратное
прерывание, сигнал которого вырабатывается по каждому событию клавиатуры. Задание
параметров автоповтора, выбор таблицы скан-кодов, управление светодиодными
индикаторами, а также управление режимом сканирования клавиш и запуск диагностического
теста осуществляется командами посылаемыми в порт контроллера. Контроллер транслирует
команды в посылки, направляемые к клавиатуре.
В микроконтроллере постоянно исполняется внутренняя микропрограмма,
реагирующая на сигналы интерфейса клавиатуры и команды процессора.
Клавиатура подключается к локальной шине процессора, а не системной шине. Такое
подключение обеспечивает реализацию простых тестов в микропроцессорной системе. В
качестве примера можно рассмотреть ситуацию выхода из строя системной шины, вероятность
такой ситуации велика, так как системная шина является постоянно используемым ресурсом.
Если системная шина вышла из строя и если клавиатура была бы подключена к системной
13
шине, то система оказалась бы в полностью бездейственном состоянии, а в том случае, когда
клавиатура подключается к локальной шине можно, по крайней мере, провести простые тесты
для определения вышедших из строя элементов.
Схема подключения клавиатуры представлена на рисунке 7.
Рис. 7. Схема подключения клавиатуры
Контроллер имеет три регистра – команд, данных и состояния. Из регистра данных
считываются данные на, принимаемые по интерфейсам от клавиатуры, а также данные,
возвращаемые котроллером в ответ на адресованные ему команды. В регистр команд
записываются команды, адресованные контроллеру. Режим работы контроллера (разрешение
работы интерфейсов клавиатуры и прерываний от них, трансляции скан-кодов) задаётся
командным байтом, посылаемым в контроллер по специальной команде.
По локальной шине данных адресуется один из вышеприведенных регистров. По шине
данных поступают команды и данные.
Система синхронизации
Система синхронизации играет очень важную роль в структуре ЭВМ. Синхронизация
позволяет устранять критические временные состязания сигналов (гонки сигналов), тем самым,
устраняя основную причину неправильной работы цифровых устройств.
Синхронизация осуществляется тактовым генератором, сигналы которого
распространяются по всем частям устройства и разрешают приём данных элементам памяти.
Синхронизация упорядочивает во времени последовательность операций при обработке
информации в ЭВМ.
В данной работе применяется однофазная система синхронизации. Это решение было
принято из соображений разработки простой структуры ЭВМ. Однофазная синхронизация в
полной мере может выполнить все цели, поставленные перед системой синхронизации.
Система синхронизации состоит из генератора синхросигналов, формирователя и
размножителя. Функции последнего заключаются в формировании из номинальной
синхропоследовательности такого числа синхропоследовательностей, что каждый тактируемый
элемент получал на тактовый вход синхросигнал, отличающийся от всех других остальных в
переделах заданной погрешности. Обычно погрешность по частоте равна величине ±10 -4…10-5.
Поэтому требования к схеме размножения предъявляются такие, чтобы все выходные
синхропоследовательности имели различие по частоте в пределах вышеприведённой
погрешности.
В данной работе в качестве генератора используется генератор работающий на
кварцевом резонаторе (в настоящее время генераторы на кварцевом резонаторе являются
14
наиболее точными, так как резонатор способен выдавать частоту с очень малой степенью
погрешности).
Помимо основного генератора синхросигналов к системе синхронизации относятся
специальные драйверы с малой расфазировкой сигнала, основной задачей которых является
устранение расфазировки синхросигналов в ЭВМ. К побочным задачам можно отнести деление
и умножение частоты. На рисунке 8 представлена схема подключения ЦП, системы
синхронизации и интервального таймера.
Рис. 8. Схема подключения ЦП, интервального таймера и системы синхронизации.
15
Приложение 1.
Функциональная схема КПДП.
Список литературы
Угрюмов Е.П. цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ- Петербург , 2001.
Гук М. Аппаратные средства IBM PC . Энциклопедия , 2-е изд. – СПб.: Питер ,2001
Лекции по курсу “Организация ЭВМ”. Гребенников В.Ф.
Петровский И.И., Прибыльский А.В. и др. Логические ИС КР1533, КР1554.
Справочник. – М.: Бином , 1993
5. Мик Дж., Брик Дж. Проектирование микропроцессорных устройств с разрядномодульной организацией: В 2 кн./ Пер. с англ. – М.: Мир, 1984.- ч.1.
6. Шевколяпис Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения.
1.
2.
3.
4.
Документ
Категория
Компьютеры и периферийные устройства
Просмотров
29
Размер файла
436 Кб
Теги
ерисов
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа