Структура микропроцессорной системы.

Как отмечалось ранее МПС - это собранная в единое целое совокупность взаимодействующих БИС МПК, организованная в систему. Т.е. МПС – специализированная вычислительная или управляющая система с МП в качестве узла обработки информации.

При построении МПС пользуются тремя основными принципами:

· принципом модульной организации (т.е. МПС строится из набора модулей);

· принципом магистрального обмена информацией (т.е. между модулями организуются регулярные связи, объединяющие их входы и выходы);

· принципом микропрограммного управления (т.е. каждая команда МП представляется в виде последовательности микрокоманд. Это позволяет обеспечить наибольшую гибкость МПС, увеличивает регулярность структуры, повышает надежность МПС).

Перечисленные принципы, несмотря на разнообразие выполняемых микропроцессором функций, определяют типовую структуру МПС (см. Рис. 1).

1. Центральное место в структуре МПС занимает микропроцессор. Микропроцессор непосредственно выполняет арифметические и логические операции над данными, осуществляет программное управление процессом обработки информации, организует взаимодействие всех устройств, входящих в систему.

Рис. 1 Типовая структура МПС

2. Схема синхронизации и начальной установки осуществляет управление событиями во времени и согласует работу МПС. В состав данного узла входят генератор тактовых импульсов и таймер. Генератор тактовых импульсов с помощью прямоугольных тактовых импульсов задает цикл команды - интервал времени, необходимый для считывания (выборки) команды из памяти и ее исполнения. Таймер задает время исполнения команды. Возможно использование таймера в качестве счетчика.

3. Основная память системы состоит из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).

Постоянное запоминающее устройство - устройство для хранения программ, констант и таблиц. Содержимое ПЗУ используется как память программы, составленной заранее изготовителем в соответствии с требованиями ее пользователей.

ПЗУ делятся на программируемые (ППЗУ) и репрограммируемые (РПЗУ).

ППЗУ отличается от ПЗУ тем, что пользователь может самостоятельно запрограммировать ПЗУ с помощью специального устройства, но только один раз.

РППЗУ, называемое так же стираемое ПЗУ, позволяет стирать хранимую информацию до нескольких раз и перепрограммировать запоминающее устройство.

Оперативное запоминающее устройство- устройство для хранения данных, подлежащих обработке и результатов вычислений, а иногда и программ, которые часто меняются. Достоинство ОЗУ быстрое время доступа к любой ячейки памяти, не зависимо от ее адреса. Недостатком ОЗУ является ее энергозависимость.

В МПС для хранения информации используются и внешние запоминающие устройства. К ним относят магнитные диски (гибкие, негибкие), магнитные барабаны, магнитные ленты и т.п..

Обмен информацией с внешней средой МПС осуществляет с помощью периферийных устройств. К таковым относят дисплеи, устройства ввода‑вывода и т.п.

4. Устройства ввода и вывода – технические средства для передачи данных из вне или наоборот. Данные устройства обеспечивают перевод сигналов, форматов слов, и т.п. к стандартному виду, воспринимаемому МП.

Устройство ввода осуществляет ввод в систему команд и данных, подлежащих обработке.

Устройство вывода преобразует выходные данные в форму, удобную для восприятия пользователем или для хранения.

5. Между периферийными устройствами и устройствами ввода вывода находятся буферные устройства (устройства сопряжения).

Таковыми являются программируемый периферийный адаптер (ППА) и программируемый связной адаптер (ПСА). ППА обслуживает периферийные устройства с передачей информации параллельным кодом, а ПСА - последовательным кодом. Наличие таких программно настраиваемых адаптеров делает весьма гибкой и функционально богатой систему ввода-вывода в МПС.

6. Сопряжение между основными модулями МПС и между периферийными устройствами осуществляется с помощью интерфейса, т.е. с помощью совокупности электрических, механических и программных средств. Сопряжение осуществляется по ША, ШД, ШУ.

Таким образом, использование перечисленных выше модулей и устройств позволяет создавать универсальные и гибкие МПС для выполнения разнообразных по своему характеру задач. Функционирование таких систем будет зависеть только от выполняемой программы.