Однокристальные микро эвм реферат
Обновлено: 04.07.2024
Однокристальная микроЭВМ (ОМЭВМ) – это прибор, выполненный в виде БИС и объединяющий в одном кристалле все основные элементы микропроцессорной системы: центральный процессор, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), порты ввода/вывода, таймеры. ОМЭВМ используются в качестве управляющих микропроцессорных систем, встраиваемых в объекты управления, и поэтому часто называются однокристальными микроконтроллерами ( МК).ОМЭВМ находят в настоящее время широкое применение в автоматизированном электроприводе и других объектах электротехники, в том числе и бытовой техники благодаря дешевизне, малым габаритам, возможности использования программного обеспечения для решения широкого класс задач.
Изучение принципов работы МПС на универсальных МП следует начать с рассмотрения структуры и программной модели МП. Особое внимание следует обратить на режимы работы МПС.
При изучении ОМЭВМ необходимо ознакомиться с параметрами и характеристиками наиболее распространенных ОМЭВМ, изучить структуру ОМЭВМ на примере микросхемы К1816ВЕ51, получившей широкое применение в отечественных разработках.
Вопросы для самопроверки
1. Дайте определения понятиям: микропроцессор, микропроцессорная система, микропроцессорный комплект.
2. Состав МПС, назначение основных блоков.
3. Взаимодействие блоков при работе под управлением программы.
4. Аппаратные прерывания в МПС.
5. Основные параметры МП.
6. Структурная схема МП, назначение основных блоков.
7. Назначение аккумулятора, РОН, регистров PC, SP микропроцессора.
8. Назначение и структура регистра признаков.
9. Организация блока электронной памяти МПС.
10. Организация стековой памяти.
11. Определите максимально возможный объем памяти МПС на базе МП КР580ВМ80, К1810ВМ86.
12. Основные параметры ОМЭВМ.
13. Области применения ОМЭВМ.
Тема 3.2 Программное управление работой микропроцессорных систем
Программное обеспечение разрабатывается для управления аппаратными средствами МПС. Наиболее приближенным к аппаратным средствам является машинно-ориентированный язык программирования - Ассемблер.
Система команд Ассемблера представлена пятью группами:
- команды ввода-вывода и управления.
Программа на языке Ассемблера пишется в символьной форме – мнемокодах, понятных пользователю, а для выполнения программы микропроцессором ее необходимо перевести в машинные коды. В каждой команде микропроцессору указывается, какие действия нужно выполнить, где взять данные для выполнения команды, куда поместить полученный результат. Знание аппаратных средств МПС, программной модели МП, организации памяти и интерфейса ввода-вывода помогает пользователю изучить систему команд, понимать, а затем и разрабатывать программное обеспечение для управления МПС.
Форматы данных и команд восьмиразрядного микропроцессора КР580ВМ80
Для команд используются одно- , двух- и трехбайтовые форматы в зависимости от степени сложности команды.
Однобайтовый формат команды: команда занимает в памяти программ одну ячейку памяти.
Двухбайтовый формат команды:
В первом байте двухбайтовой команды указывается код выполняемой операции, во втором байте приводится число, являющееся операндом при выполнении операции, или адресом порта при обмене данными с периферийными устройствами.
Трехбайтовый формат команды:
Байты трехбайтовой команды имеют следующие назначения: в первом байте указывается код выполняемой операции; следующие два байта используются для указания двухбайтового операнда или адреса ячейки ОЗУ.
Способы адресации операндов
Способ адресации – указание МП, где взять операнды для выполнения команды и куда поместить результат.
МП КР580ВМ80 имеет четыре способа адресации данных (операндов), хранящихся в памяти или регистрах:
- прямая адресация – второй и третий байты команды содержат адрес ячейки памяти, в которой хранятся данные. Младшие биты адреса содержатся во втором байте, старшие – в третьем;
- регистровая – команда указывает регистр или пару регистров, содержащих данные;
- косвенная регистровая – команда указывает пару регистров, в которой содержится адрес ячейки памяти, где расположены данные. Младшие биты адреса хранятся а первом регистре пары, старшие – во втором;
- непосредственная – команда содержит данные длиной 8 или 16 бит. Сначала идет младший байт, затем – старший.
При изучении темы следует освоить систему команд на уровне понимания мнемокодов, форматов команд, способов адресации стандартных команд разного назначения, обратить особое внимание на единство аппаратного и программного обеспечения в работе средств вычислительной техники.
Вопросы и задания для самопроверки
1.Приведите примеры и поясните команды пересылки Ассемблера типа регистр – регистр, регистр – память, данные – регистр.
2.Приведите примеры и поясните выполнение логических, арифметических команд.
3.Приведите примеры и поясните выполнение команд условных, безусловных переходов.
4.Приведите примеры и поясните выполнение команд вызова подпрограмм.
5.Приведите примеры и поясните выполнение команд обращения к портам ввода - вывода.
6.Приведите примеры команд Ассемблера одно-, двух- и трехбайтового формата.
7.Охарактеризуйте способы адресации операндов МП КР580ВМ80.
8.Опишите приведенные ниже команды Ассемблера, укажите их формат и способы адресации:
STA 8101 CALL 0350
OUT F9 JMP 8022
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Восьмиразрядные высокопроизводительные однокристальные микроЭВМ (ОМЭВМ) семейства МК51 выполнены по высококачественной n-МОП технологий (серия 1816) и КМОП технологии (серия 1830).
Использование ОМЭВМ семейства МК51 по сравнению с МК48 обеспечивает увеличение объема памяти команд и памяти данных.
Новые возможности ввода-вывода и периферийных устройств расширяют диапазон применения и снижают общие затраты системы. В зависимости от условий использования, быстродействие системы увеличивается минимум в два с половиной раза и максимум в десять раз.
Семейство МК51 включает пять модификаций ОМЭВМ (имеющих идентичные основные характеристики), основное различие между которыми состоит в реализации памяти программ и мощности потребления.
ОМЭВМ КР1816ВЕ51 и КР1830ВЕ51 содержат масочно-программируемое в процессе изготовления кристалла ПЗУ памяти программ емкостью 4096 байт и рассчитаны на применение в массовой продукции. За счет использования внешних микросхем памяти общий объем памяти программ может быть расширен до 64 Кбайт.
ОМЭВМ КМ1816ВЕ751 содержит ППЗУ емкостью 4096 байт со стиранием ультрафиолетовым излучением и удобна на этапе разработки системы при отладке программ, а также при производстве небольшими партиями или при создании систем, требующих в процессе эксплуатации периодической подстройки.
За счет использования внешних микросхем памяти общий объем памяти программ может быть расширен до 64 Кбайт.
ОМЭВМ КР1816ВЕ31 и КР183ОВЕ31 не содержат встроенной памяти программ, однако могут использовать до 64 Кбайт внешней постоянной или перепрограммируемой памяти программ и эффективно использоваться в системах, требующих существенно большего по объему (чем 4 Кбайт на кристалле) ПЗУ памяти программ.
Каждая из перечисленных выше микросхем является соответственно аналогом БИС 8051, 80С51, 8751, 8031, 80С31 семейства MCS-51 фирмы Intel (США). Сравнительные данные микросхем приведены в табл. 2.1.
Каждая ОМЭВМ рассматриваемого семейства содержит встроенное ОЗУ памяти данных емкостью 128 байт с возможностью расширения общего объема оперативной памяти данных до 64 Кбайт за счет использования внешних микросхем ЗУПВ.
Общий объем памяти ОМЭВМ семейства МК51 может достигать 128 Кбайт: 64 Кбайт памяти программ и 64 Кбайт памяти данных.
При разработке на базе ОМЭВМ более сложных систем могут быть использованы стандартные ИС с байтовой организацией, например, серии КР580.
В дальнейшем обозначение "МК51" будет общим для всех моделей семейства, за исключением случаев, которые будут оговорены особо.
ОМЭВМ содержат все узлы, необходимые для автономной работы:
1) центральный восьмиразрядный процессор;
2) память программ объемом 4 Кбайт (только КМ1816ВЕ751, КР1816ВЕ51 и КР1830ВЕ51);
3) память данных объемом 128 байт;
4) четыре восьмиразрядных программируемых канала ввода-вывода;
5) два 16-битовых многорежимных таймера/счетчика;
6) систему прерываний с пятью векторами и двумя уровнями;
7) последовательный интерфейс;
8) тактовый генератор.
Система команд ОМЭВМ содержит III базовых команд с форматом 1, 2, или 3 байта.
— 128 определяемых пользователем программно-управляемых флагов;
— набор регистров специальных функций.
POH и определяемые пользователем программно-управляемые флаги расположены в адресном пространстве внутреннего ОЗУ данных. Регистры специальных функций (SFR, SPECIAL FUNCTION REGISTERS) с указанием их адресов приведены в таблице 2.
* — регистры, допускающие побитовую адресацию.
Ниже кратко описываются функции регистров, приведенных в таблице 1. Подробно эти регистры рассматриваются в соответствующих разделах настоящего описания.
Аккумулятор. АСС — регистр аккумулятора. Команды, предназначенные для работы с аккумулятором, используют мнемонику "А", например, MOV А, Р2.
Мнемоника "АСС" используется, к примеру, при побитовой адресации аккумулятора. Так, символическое имя пятого бита аккумулятора при использовании ассемблера ASM51 будет следующим: АСС. 5.
Регистр В. Используется во время операций умножения и деления. Для других инструкций регистр В может рассматриваться как дополнительный сверхоперативный регистр.
Регистр состояния программы. Регистр PSW содержит информацию о состоянии программы.
При начальном сбросе указатель стека устанавливается в 07Н, а область стека в ОЗУ данных начинается с адреса 08Н.
При необходимости путем переопределения указателя стека область стека может быть расположена в любом месте внутреннего ОЗУ данных микроЭВМ.
Указатель данных. Указатель данных (DPTR) -состоит из старшего байта (DPH) и младшего байта (DPL). Содержит 16-битовый адрес при обращении к внешней памяти. Может использоваться как 16-битовый регистр или как два независимых восьмибитовых регистра.
Порт0—ПортЗ. Регистрами специальных функций Р0, Р1, Р2, РЗ являются регистры-"защелки" соответственно портов Р0, Р1, Р2, РЗ.
Буфер последовательного порта. SBUF представляет собой два отдельных регистра: буфер передатчика и буфер приемника. Когда данные записываются в SBUF, они поступают в буфер передатчика, причем запись байта в SBUF автоматически инициирует его передачу через последовательный порт. Когда данные читаются из SBUF, они выбираются из буфера приемника.
Регистры таймера. Регистровые пары (TH0.TL0) и (THI.TLI) образуют 16-битовые счетные регистры соответственно таймера/счетчика 0 и таймера/счетчика 1.
Регистры управления. Регистры специальных функций IP, IE, TMOD, TCON, SCON и PCON содержат биты управления и биты состояния системы прерываний, таймеров/счетчиков и последовательного порта.
ОМЭВМ при функционировании обеспечивает: — минимальное время выполнения команд сложения — 1 мкс: — аппаратное умножение и деление с минимальным временем выполнения команд умножения/деления — 4 мкс.
В ОМЭВМ предусмотрена возможность задания частоты внутреннего генератора с помощью кварца, LC-цепочки или внешнего генератора.
Архитектура семейства МК51 несмотря на то, что она основана на архитектуре семейства МК48, все же не является полностью совместимой с ней. В новом семействе имеется ряд новых режимов адресации, дополнительные инструкции, расширенное адресное пространство и ряд других аппаратных отличий.
Расширенная система команд обеспечивает побайтовую и побитовую адресацию, двоичную и двоично-десятичную арифметику, индикацию переполнения и определения четности/нечетности, возможность реализации логического процессора.
Тогда как поддержка простых типов данных (при существующей тенденции к увеличению длины слова) может с первого взгляда показаться шагом назад, это качество делает микроЭВМ семейства МК51 особенно удобными для применений, в которых используются контроллеры. Алгоритмы работы последних по своей сути предполагают наличие входных и выходных булевых переменных, которые сложно реализовать при помощи стандартных микропроцессоров.
Все эти свойства в целом называются булевым процессором семейства МК51.
Благодаря такому мощному АЛУ набор инструкций микроЭВМ семейства МК51 одинаково хорошо подходит как для применений управления в реальном масштабе времени, так и для алгоритмов с большим объемом данных.
Микросхемы семейства КМ1816ВЕ751 конструктивно выполнены в металлокерамическом корпусе типа 2123.40-6 с прозрачной для ультрафиолетового излучения крышкой. Остальные рассматриваемые в данном описании ОМЭВМ семейства МК51 конструктивно выполнены в пластмассовых корпусах типа 2123.40-2.
Условное графическое обозначение микросхем показано на рис. 1, назначение выводов приведено в табл. 2.
ОМЭВМ состоит из следующих основных функциональных узлов: блока управления, арифметико-логического устройства, блока таймеров/счетчиков, блока последовательного интерфейса и прерываний, программного счетчика, памяти данных и памяти программ.
Рис .1. Условное графическое обозначение
Цифровые интегральные микросхемы: Справ./М. И. Богданович, И.Н. Грель, В.А. Прохоренко, В.В. Шалимо.–Мн.: Беларусь, 2001. – 493 с.: ил.
Охрана труда в вычислительных центрах. Ю.Г. Собаров и др. – М.: Машиностроение, 2000. – 192с.
Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
БЭСМ-6
Из речи заместителя министра радиопромышленности СССР:
Ребята, хватит заниматься ерундой. Персонального компьютера не может быть. Могут быть персональный автомобиль, персональная пенсия, персональная дача. Вы вообще знаете, что такое ЭВМ? ЭВМ — это 100 квадратных метров площади, 25 человек обслуживающего персонала и 30 литров спирта ежемесячно!
Радио-86РК
Обширная технологическая ниша, образовавшаяся из-за острого дефицита в личных автоматизированных средствах связи и переработки информации — вот что были призваны заполнить ПК.
Микроша (на основе Радио-86РК)
ПК Микроша — надежная, сравнительно недорогая машина. Стоимость такого устройства составляла на то время 500 рублей.
Весила ПЭВМ Микроша около 3 кг: системный блок 1.4 кг, блок питания — 1,3 кг, модулятор -200 грамм. Технические данные простейшего компьютера предназначенного для широкой продажи:
- Разрядность — 8 бит
- Объем ОЗУ — 32 Кбайт
- Тактовая частота — 1.8 МГц
- Потребляемая мощность — не более 20 Вт
Микропроцессор Микроши — восьмиразрядный КР580ИК80А, адресная шина — 16-ти проводная. Первая порция программного обеспечения поставлялась на магнитофонной кассете МК-60, на ней программы которые необходимы для начала работы с ПЭВМ.
Пользователь, который хотел ввести программы, написанные на языке Бейсике, должен был начинать сеанс работы с компьютером со считывания в ОЗУ машины интерпретатора этого языка. Такая необходимость была из-за отсутствия ПЗУ необходимой емкости.
Модулятор
Информация из рекламы на ПК Криста:
КРИСТА прививает навыки работы с ЭВМ. Обучает методам программирования. Решает задачи pacчетного и исследовательского характера. Хранит всевозможные картотеки.Служит справочником и словарем. Имеет световое перо. Учит нотной грамоте. Запоминает и воспроизводит фрагменты из музыкальных произведений. Организует электронные игры. Ускоряет обмен радиограммами в любительской радиосвязи. Обладает высокой помехоустойчивостью.
Апогей — самый продвинутый анолог Радио-86РК
Стоимость компьютера составляла от 440 до 560 рублей.
ПК-01 Львов
Характеристики ПЭВМ Львов: частота 2,22 МГц, быстродействие составляло 200-300 тысяч операций за секунду, ОЗУ — 64 Кбайт (видеопамять 16 Кбайт), ПЗУ — 16 Кбайт, потребляемая мощность составляла не более 30 Вт.
Магнитофон был внешней памятью, а обычный телевизор служил в качестве монитора. На экране могли одновременно отображаться 4 из 8 цветов палитры. К ПЭВМ Львов можно было подключить контролер НГМД, принтер ROBOTRON. Стоимость такой машины равнялась 750 рублям стоимость была выше из-за наличия цветной графики и относительно большого объема памяти. Модель была популярна, особенно в Украине, выпущено было 80 тысяч таких устройств. Потому не странно что по количеству выпущенных игр и программ эта ПЭВМ занимает 3 или 4 место среди советских персональных компьютеров. Возможно его популярность была не чем иным, как очередным маркетинговым ходом, ведь эта машина активно рекламировалась по телевизору в конце 80-х.
Самый точный выбор в море информации для Вас — ПК-01 Львов:
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до декабря бесплатно при оплате на срок от полугода, заказать можно тут.
Однокристальные микроконтроллеры — функционально законченный МПК, реализованный в виде одной СБИС (сверх-БИС). ОМК включает процессор, ОЗУ, ПЗУ, порты ввода/вывода для подключения внешних устройств, модули ввода аналогового сигнала АЦП, таймеры, контроллеры прерывания, контроллеры различных интерфейсов и т. д. Простейший ОМК представляет собой БИС площадью не более 1 см и всего с восемью выводами.
Содержание
Классификация ОМК
Основные архитектуры процессоров ОМК
В современных ОМК применяются следующие архитектуры процессоров :
-
— (Reduced Instruction Set Computer) архитектура с сокращенным набором команд. — (Complex Instruction Set Computer) традиционная архитектура с расширенным набором команд. — (Advanced RISC — machine) усовершенствованная RISC архитектура.
Главная задача RISC-архитектуры - обеспечение наивысшей производительности процессора. Её отличительными чертами является:
- малое число команд процессора (несколько десятков);
- каждая команда выполняется за минимальное время (1-2 машинных цикла, такта).
- максимально возможное число регистров общего назначения процессора (несколько тысяч);
- увеличенная разрядность процессора (12, 14, 16 бит).
Современная RISC-архитектура включает, как правило, только последние 3 пункта, так как за счет повышенной плотности компоновки БИС стало возможным реализовать большое количество команд.
В современных 32-разрядных ОМК используют ARM архитектуру (расширенная RISC архитектура с суперсокращением команд ТНUМВ).
См. также
Ссылки
- Микроконтроллеры
- Электроника
- Цифровые интегральные схемы
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Однокристальный микроконтроллер" в других словарях:
Микроконтроллер — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок … Википедия
Intel 8051 — Intel P8051 Intel 8051 это однокристальный микроконтроллер (не путать с процессором) гарвардской архитектуры, который был впервые произведен Intel в 1980 году … Википедия
КР1816ВЕ51 — Intel P8051 Intel 8051 это однокристальный микроконтроллер (не путать с процессором) гарвардской архитектуры, который был впервые произведен 1980 году, для использования во встраиваемых системах. В течение 1980 ых и начале 1990 ых годов был… … Википедия
Intel 8058 — это восьмибитный однокристальный микроконтроллер компании Intel, появившийся на рынке в 1980. Он принадлежит к группе MCS 51, которая практически идентична процессору 8051. Разница с другими версиями в следующих параметрах: Размер памяти данных… … Википедия
Цифровой сигнальный процессор — (англ. Digital signal processor, DSP; сигнальный микропроцессор, СМП; процессор цифровых сигналов, ПЦС) специализированный микропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов (обычно в реальном масштабе времени) … Википедия
К1810ВМ86 — К1810ВМ86 >> Центральный процессор Микропроцессор К1810ВМ86 … Википедия
Читайте также: