8(495)909-90-01
8(964)644-46-00
pro@sio.su
Главная
Системы видеонаблюдения
Охранная сигнализация
Пожарная сигнализация
Система пожаротушения
Система контроля удаленного доступа
Оповещение и эвакуация
Контроль периметра
Система домофонии
Парковочные системы
Проектирование слаботочных сетей
Аварийный
контроль
Раздел: Документация

0 1 2 3 4 5 6 ... 39

плекса внешних устройств определяется характером задачи, которую пользователь собирается решать с помощью данного микрокомпьютера. На примере контроллеров мы убедились в том, что такие задачи могут быть весьма разнообразными. Следовательно, чтобы применить микрокомпьютер как средство решения конкретной технической проблемы, пользователь сам должен составить программу, по которой он будет работать, и организовать его взаимодействие с внешними системами. Для этого необходимо знать устройство микрокомпьютера и представлять назначение его функциональных блоков. Этим вопросам и посвящена настоящая глава.

2.1.

ВНЕШНИЙ ВИД МИКРОКОМПЬЮТЕРА

Миниатюрный микрокомпьютер принципиально ничем не отличается от большой ЭВМ. Значит, так же как и ЭВМ, он включает в себя 5 основных блоков, которые показаны на Рис. 2.1.

Принимает информацию, поступающую извне

*~\ 5 главных блоков компьютера V,

Компьютер ЦПУ

Г Устройство у ввода

Ж

АЛУ

Устройство управления

t

Память

Выполняет арифметические и логические операции

Осуществляет обработку сигналов

Устройство вывода

Передает информацию на внешние устройства

Хранит данные и программы

Рис. 2.1. Пять основных блоков компьютера

Функциональное назначение пяти основных блоков компьютера следующее:

1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет арифметические и логические операции с данными.

2.В запоминающем устройстве (ЗУ), или «памяти», хранятся выполняемая компьютером программа и данные, с которыми он работает.

3.Устройство ввода получает внешнюю информацию.

4.Устройство вывода передает данные на внешние устройства.

5.Устройство управления обеспечивает согласованную работу всех блоков компьютера в соответствии с заложенной программой.

АЛУ и устройство управления - это «сердце» компьютера, называемое центральным процессором или центральным процессорным устройством (ЦПУ). Обычно понятие «компьютер» в первую очередь включает в себя процессор и запоминающее устройство. На Рис. 2.2 для сравнения показан внешний вид процессора и ЗУ микрокомпьютера и большой ЭВМ.

< ЦПУ у

Эту микросхему часто называют микропроцессором

Основное ЗУ j

Дисковое ЗУ

Запоминающее устройство (устройство памяти) ,

Рис. 2.2. Внешний вид процессора и запоминающего устройства микрокомпьютера и ЭВМ


Процессор и устройство памяти большой ЭВМ имеют размеры бытовой микроволновой печи. Процессор и запоминающее устройство микрокомпьютера помещаются в стандартные корпуса больших интегральных схем (БИС). Компьютер, состоящий из процессора и ЗУ, выполненных на одном кристалле (то есть, по технологии БИС), называется микрокомпьютером.

С чем ассоциируется в воображении читателя слово «компьютер»? Наверное, многие из вас представят себе микрокомпьютер 3-го типа, наиболее часто рекламируемый в популярных печатных изданиях (Рис. 2.3).

Однокристальный микрокомпьютер

Одноплатный микрокомпьютер

Дисплей с дисководами

Персональный микрокомпьютер j

Рис. 2.3. Так выглядят микрокомпьютеры

Микрокомпьютер этого типа составляет одно целое с устройствами ввода-вывода. Он сконструирован в виде единой завершенной системы, называемой персональным компьютером (ПК). В качестве устройств ввода-вывода используются клавиатура, мышь, дисплей (на основе электронно-лучевой трубки или жидкокристаллической панели), дисководы гибкого и жесткого дисков, дисковод компакт-дисков, принтер, сканер, модем и/или сетевая плата и т. д. Как отмечалось в первой главе, современному человеку уже трудно представить свое существование без персонального компьютера, используемого в производственной деятельности как средство для выполнения вычислительных операций, составления и учета конторской документации, инженерного проектирования, художественно-оформительских работ, как средство коммуникации и поиска информации и т. д. О применении персональных компьютеров в быту рассказывать на страницах этой книги не имеет смысла, поскольку любой школьник в достаточной мере представляет себе их колоссальные возможности в сфере приятного времяпровождения. Нас же в данный момент интересуют микрокомпьютеры, применяемые в качестве управляющих устройств - контроллеров. Существует два типа микрокомпьютеров, различающихся по степени интеграции (Рис. 2.3). Микрокомпьютер первого типа представляет собой большую интегральную схему, в которой процессор, запоминающее устройство и порты ввода-вывода (устройства, обеспечивающие обмен данными между процессором и устройствами ввода-вывода) выполнены на одном кристалле. Поэтому такие микрокомпьютеры часто называют однокристальными.

В микрокомпьютере второго типа процессор, ЗУ и порты ввода-вывода выполнены в виде отдельных микросхем и смонтированы на одной печатной плате. Соответственно микрокомпьютеры данного типа получили название одноплатных. Часто такие микрокомпьютеры бывают оснащены блоком кнопок управления и устройством отображения информации (дисплеем).

Система управления технического устройства бытового или промышленного назначения может быть сконструирована на основе контроллера, выполненного в виде микрокомпьютера любого из Двух типов. Здесь нужно руководствоваться практическими соображениями (наличие свободного места, стоимость комплектующих


элементов, сложность объекта управления, наличие навыков и технической возможности изготовления печатных плат и т. д.). В бытовых кондиционерах, швейных машинах, видеомагнитофонах, музыкальных центрах традиционно используются однокристальные микрокомпьютеры, а в системах управления двигателем автомобиля, игровых приставках - одноплатные.

Однокристальный микрокомпьютер весьма удобен в практическом применении, не занимает много места, не требует большого объема монтажных работ. В то же время его ресурсов (производительность, объем памяти) может быть недостаточно для управления сложным техническим устройством. В последнем случае приходится использовать одноплатный микрокомпьютер, более пригодный для выполнения сложного комплекса операций контроля и управления. Однако стоимость системы, построенной на основе одноплатного микрокомпьютера, как правило, оказывается выше. Есть еше одно обстоятельство, ограничивающее применение одноплатных микрокомпьютеров. В то время как ассортимент однокристальных микрокомпьютеров очень широк, и покупатель всегда может выбрать модель, оптимально соответствующую его конкретной задаче, модельный ряд одноплатных компьютеров ограничен. Кроме того, они часто обладают функциями, которые повышают их стоимость, но могут не пригодиться пользователю. Программирование обоих типов микрокомпьютеров можно производить с помощью персонального компьютера.

Теперь рассмотрим принцип работы и функциональные характеристики основных компонентов микрокомпьютера - процессора, запоминающего устройства и портов ввода-вывода.

Одной из основных характеристик ПРОЦЕССОР ШПУ) процессора является разрядность дан-ц uouk щ У) них, обрабатываемых его арифметико-логическим устройством. Разрядность процессора соответствует одному из значений следующего ряда натуральных чисел: 4, 8, 12, 16, 32, 64, 2". Соответственно процессоры бывают 4-разрядными, 8-разрядными и т. д. Так, 8-разрядным называется процессор, который оперирует с 8-разрядными двоичными числами. В наиболее распространенных в настоящее время

38 =========================*=====-=

it

персональных компьютерах последних поколений используются 32-разрядные и 64-разрядные процессоры.

Процессоры различаются не только по количеству разрядов обрабатываемых данных, но и по другим важным параметрам (например, по быстродействию), которые определяются теми технологическими и схемотехническими решениями, которые заложены в них фирмами-производителями. В числе ведущих фирм этой области следует отметить такие, как «Intel», «Motorola», «Zilog», «AMD», «Atmel», «Microchip* и др. Различные типы процессоров различаются, в частности, системами команд управления, которые используются при составлении программ. В этой главе мы в качестве примера подробно рассмотрим устройство так называемого «совершенного 8-разрядного процессора» серии Z80 («Zilog»), охватывающего системы команд процессоров серий 8080 («Intel») и 6800 («Motorola»).

На Рис. 2.4 показаны внешний вид и назначение выводов процессора Z80.

Рис. 2.4. Внешний вид (а) и назначение выводов (б) процессора Z80

- 39



0 1 2 3 4 5 6 ... 39