บล็อกไดอะแกรมของอุปกรณ์แสดงไว้ในภาคผนวก A

ระบบไมโครโปรเซสเซอร์นี้ประกอบด้วยบล็อคต่อไปนี้: ไมโครโปรเซสเซอร์, RAM, ROM, อินเตอร์เฟสแบบขนานที่ตั้งโปรแกรมได้, ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล, ตัวจับเวลา, จอภาพ

สัญญาณแอนะล็อกจากเซ็นเซอร์จะถูกส่งไปยังอินพุตของมัลติเพล็กเซอร์แอนะล็อกที่สร้างไว้ใน ADC ซึ่งในแต่ละช่วงเวลาจะเปลี่ยนสัญญาณหนึ่งสัญญาณเป็นอินพุตของตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล

ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลใช้เพื่อแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นรหัสดิจิทัลที่ไมโครโปรเซสเซอร์ทำงานด้วย

ไมโครโปรเซสเซอร์เข้าถึง ADC ผ่านอินเทอร์เฟซแบบขนานที่ตั้งโปรแกรมได้ อ่านข้อมูลจากเอาต์พุตของ ADC ป้อนลงในเซลล์หน่วยความจำ RAM นอกจากนี้ ตามข้อมูลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์แรงดันน้ำมันที่ทางออกของสถานี MP จะคำนวณการดำเนินการควบคุม ค่านี้จะถูกส่งไปยังตัวกระตุ้นในรูปแบบของรหัสดิจิทัล

RAM ทำหน้าที่จัดเก็บข้อมูลชั่วคราวที่ได้รับจากเซ็นเซอร์และผลลัพธ์ขั้นกลางของการคำนวณไมโครโปรเซสเซอร์

ซอฟต์แวร์ระบบถูกเก็บไว้ใน ROM (Read Only Memory) การดำเนินการอ่านถูกควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์

โปรแกรมซึ่งถูกเก็บไว้ใน ROM จัดเตรียมไว้สำหรับการทำงานของระบบดังต่อไปนี้:

การสำรวจเซ็นเซอร์ตามลำดับ

การควบคุมการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัล

การควบคุมแรงดันน้ำมัน

บ่งชี้และปลุก;

ตอบสนองต่อการสูญเสียพลังงาน

การพัฒนาอัลกอริทึมของระบบ

บล็อกไดอะแกรมของอัลกอริทึมถูกนำเสนอในภาคผนวก B

การเริ่มต้น

ในขั้นตอนนี้ คำควบคุมจะถูกเขียนไปยัง RSS ของอินเทอร์เฟซแบบขนานที่ตั้งโปรแกรมได้ PPI DD10 ทำงานในโหมดศูนย์ พอร์ตทำงานดังนี้: พอร์ต A - อินพุต, พอร์ต B - เอาต์พุต, พอร์ต C - เอาต์พุต PPI DD1 ทำงานในโหมดศูนย์ พอร์ตทำงานดังนี้: พอร์ต A - เอาต์พุต, พอร์ต B - เอาต์พุต, พอร์ต C - เอาต์พุต

เซ็นเซอร์การเลือกตั้ง

เซ็นเซอร์แบบแอนะล็อกเป็นแบบสำรวจโดย ADC เซ็นเซอร์แบบไม่ต่อเนื่องผ่านพอร์ต A PPI 1 ถูกสอบสวนโดยไมโครโปรเซสเซอร์

บันทึกลง RAM

ผลลัพธ์ที่ได้จากการสำรวจเซ็นเซอร์จะถูกป้อนลงในหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มสำหรับการจัดเก็บชั่วคราว

ควบคุมการกระทำ

ระบบไมโครโปรเซสเซอร์จะวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับและสร้างการควบคุมแบบดิจิทัล

การพัฒนาแนวคิด

แผนผังของอุปกรณ์แสดงไว้ในภาคผนวก D

แอดเดรสบัสถูกสร้างขึ้นโดยใช้บัฟเฟอร์รีจิสเตอร์และไดรเวอร์บัส การเลือกรีจิสเตอร์ทำโดยสัญญาณ ALE ของไมโครโปรเซสเซอร์ ไดรเวอร์บัสจำเป็นต้องเพิ่มความสามารถในการโหลดของไบต์สูงของที่อยู่

บัสข้อมูลถูกสร้างขึ้นโดยใช้โปรแกรมควบคุมบัส ซึ่งเลือกโดยการใช้สัญญาณ DT/R และ OE

บัสระบบถูกสร้างขึ้นผ่านตัวถอดรหัส DD10 โดยใช้สัญญาณ M / IO, WR, RD ร่วมกัน

ตารางที่ 1 - สัญญาณควบคุม

ทางเลือกของ ROM, RAM และอุปกรณ์อื่น ๆ เกิดขึ้นโดยใช้บรรทัด A13-A15 ของแอดเดรสบัสผ่านตัวถอดรหัส เซลล์ ROM ตั้งอยู่จากที่อยู่ 0000h

ตารางที่ 2 - การเลือกอุปกรณ์

			อุปกรณ์

การเลือกพอร์ตหรือการลงทะเบียนของคำควบคุม PPI ดำเนินการผ่านบรรทัด A0, A1 ของแอดเดรสบัส เซ็นเซอร์แบบแยกจ่ายให้กับอินพุตของพอร์ต A PA0-PA7 PPI DD12; ไปยังอินพุตของพอร์ต B - พร้อม ADC; ไฟ LED เชื่อมต่อกับอินพุตของพอร์ต C

มัลติเพล็กเซอร์แบบแอนะล็อกใช้เพื่อเลือกอุปกรณ์ที่จะอ่านข้อมูล มัลติเพล็กเซอร์แบบอะนาล็อกถูกสร้างขึ้นใน ADC ความกว้างบิตของ ADC ตรงกับความกว้างบิตของบัสข้อมูลและเป็น 8 บิต

ตัวต้านทาน R2-R4 ใช้สำหรับแปลงสัญญาณกระแสรวม 4 ... 20 mA เป็นแรงดันไฟฟ้า 1 ... 5V

กระบวนการของระบบอัตโนมัติของอุปกรณ์ทางเทคนิคได้รวบรวมส่วนใหญ่ขององค์กรการผลิตทั้งหมด มีการใช้ทุกที่ในเครื่องมือกล เครื่องจักรและกลไก คอมเพล็กซ์หุ่นยนต์ เทคโนโลยีใหม่ช่วยเพิ่มผลิตภาพแรงงานได้อย่างมาก ลดผลกระทบของปัจจัยมนุษย์ต่อความเสี่ยงในการผลิต ระดับเทคนิคและคุณภาพของผลิตภัณฑ์ก็ได้รับการปรับปรุงเช่นกัน ระบบไมโครโปรเซสเซอร์ - ครั้งหนึ่งเคยเป็นเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรม แต่ตอนนี้สิ่งนี้เป็นเรื่องธรรมดาอยู่แล้ว เนื่องจากอุปกรณ์ที่ผลิตโดยใช้ไมโครโปรเซสเซอร์นั้นมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่ผลิตในวงจรลอจิกที่แยกจากกัน โดยให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจจากรุ่นก่อน

มาตรฐานของกระบวนการพัฒนาทำให้การวิเคราะห์และการวิจัยในพื้นที่นี้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังทำให้สถานะปัจจุบันและผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ชัดเจน บริษัทไมโครโปรเซสเซอร์แบบฝังตัวในปัจจุบันใช้วงจรรวมตรรกะแบบตั้งโปรแกรมได้ภาคสนาม (FPGA) และระบบการผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยเพื่อการออกแบบที่รวดเร็วและเป็นระเบียบ ด้วยความช่วยเหลือของ FPGA การดีบักและการทดสอบแบบเรียลไทม์ก็สามารถทำได้เช่นกัน การอัปเดต CAD ประจำปีช่วยให้คุณใช้เวลาน้อยลงในการทำงานที่ซ้ำซากจำเจและพยางค์เดียว ขณะที่หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่เห็นได้ชัด สิ่งนี้ทำให้คุณสามารถสรุประบบในระดับที่สูงขึ้นและแก้ปัญหาที่ยากได้

กระบวนการพัฒนาระบบไมโครโปรเซสเซอร์แบบฝังสามารถแสดงเป็นสองเส้นทางของขั้นตอนการออกแบบที่ต่อเนื่องกัน เส้นทางแรกคือการพัฒนาฮาร์ดแวร์ของระบบไมโครโปรเซสเซอร์แบบฝังตัว เส้นทางที่สองคือการออกแบบซอฟต์แวร์ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 ขั้นตอนการออกแบบ

แต่ไม่จำเป็นต้องทุกขั้นตอนของเส้นทาง การสร้างแบบจำลองของฮาร์ดแวร์ของระบบในระหว่างการพัฒนาอาจไม่สามารถทำได้ ดังนั้น จึงยกเว้นบางขั้นตอนได้: การเตรียมข้อกำหนดการสร้างแบบจำลอง การสร้างแบบจำลอง การสร้างแบบจำลองเชิงฟังก์ชันและแบบจำลองชั่วคราว ในเวลาเดียวกัน ควรคำนึงว่าการสร้างแบบจำลองฮาร์ดแวร์ของระบบช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการออกแบบโดยรวม เนื่องจากการตรวจจับข้อผิดพลาดที่เป็นไปได้และการกำจัดข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นก่อนหน้านี้

ขั้นตอนการออกแบบโดยทั่วไปสำหรับระบบไมโครโปรเซสเซอร์ ได้แก่:

1. การทำให้เป็นทางการของข้อกำหนดของระบบต่างๆ จำเป็นต้องร่างข้อกำหนดภายนอกข้อกำหนดในการอ้างอิง (TOR) สำหรับระบบหมายเหตุของอิมเมจระบบโดยนักพัฒนาในเอกสารประกอบรายการฟังก์ชั่นของระบบ
2. การพัฒนาโครงสร้างและสถาปัตยกรรมขององค์ประกอบของระบบ จำเป็นต้องกำหนดปฏิสัมพันธ์ระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ การทำงานของอุปกรณ์ต่อพ่วงและซอฟต์แวร์เชลล์ เพื่อเลือกโซลูชันไมโครโปรเซสเซอร์ตามระบบที่จะดำเนินการ เพื่อกำหนดลักษณะเวลา
3. พัฒนาและผลิตฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของระบบ จำเป็นต้องพัฒนาโครงสร้างและไดอะแกรมวงจร สร้างต้นแบบ และดีบักในสภาวะของโหมดการทำงานพื้นฐาน การพัฒนาซอฟต์แวร์ควรประกอบด้วยอัลกอริธึม การเขียนซอร์สโค้ด การแปลซอร์สโปรแกรมเป็นโปรแกรมอ็อบเจ็กต์ การดีบักซอฟต์แวร์ และการจำลอง
4. การทดสอบการดีบักและการยอมรับทั่วไปในสภาพการทำงาน

ปัจจัยด้านมนุษย์ทำให้เกิดการทำงานผิดพลาดและการตัดสินใจออกแบบที่ไม่ดี นอกจากนี้ยังมีข้อบกพร่องด้านฮาร์ดแวร์ในอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดในขั้นตอนต่อไปนี้เป็นไปได้:

ด่าน 1 ความไม่สอดคล้องเชิงตรรกะของข้อกำหนด การละเว้น ความไม่ถูกต้องของอัลกอริทึม

ด่าน 2 การละเว้นฟังก์ชั่น, การละเลยการไหลของข้อมูล, ความไม่สอดคล้องกันในโปรโตคอลสำหรับการโต้ตอบของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์, คำจำกัดความทางเทคนิคที่ไม่ถูกต้อง, การเลือกโซลูชันไมโครโปรเซสเซอร์ที่ไม่ถูกต้อง, อัลกอริธึมที่ไม่ถูกต้อง

ด่าน 3 เมื่อพัฒนาอุปกรณ์ - การละเลยฟังก์ชั่นบางอย่าง, การตีความเงื่อนไขการอ้างอิงที่ไม่ถูกต้อง, ข้อบกพร่องในรูปแบบการซิงโครไนซ์, การละเมิดกฎการออกแบบ เมื่อพัฒนาซอฟต์แวร์ - การละเว้นฟังก์ชั่นบางอย่างของเงื่อนไขการอ้างอิง, ความไม่ถูกต้องในอัลกอริทึม, ความไม่ถูกต้องในการเข้ารหัส; ในการผลิตต้นแบบ - ความผิดปกติของส่วนประกอบและอุปกรณ์ต่อพ่วง, ความผิดปกติของการติดตั้งและการประกอบ

แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดแต่ละรายการสามารถนำไปสู่ความผิดปกติทางกายภาพหรืออัตนัยจำนวนมากที่ต้องระบุและกำจัดเพิ่มเติม การตรวจจับและการแปลของความผิดปกตินั้นซับซ้อนด้วยเหตุผลหลายประการ: ประการแรก เนื่องจากการทำงานผิดพลาด อาจมีหลายประการ ประการที่สอง ความสม่ำเสมอของอาการของปัญหาต่างๆ เนื่องจากไม่มีแบบจำลองของข้อผิดพลาดส่วนตัว งานนี้จึงไม่เป็นทางการ สามารถแก้ไขได้ด้วยความช่วยเหลือของระบบผู้เชี่ยวชาญ - ฐานข้อมูลที่มีปัญหาที่มีอยู่และวิธีแก้ปัญหาตามประสบการณ์จริง

ข้อบกพร่องส่วนตัวแตกต่างจากข้อบกพร่องทางกายภาพ โดยจะไม่เกิดขึ้นหลังจากการตรวจจับ การแปลเป็นภาษาท้องถิ่น และการแก้ไขอีกต่อไป แต่ข้อผิดพลาดส่วนตัวสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างขั้นตอนการพัฒนาข้อกำหนดของระบบ ซึ่งหมายความว่าแม้หลังจากที่ระบบได้รับการทดสอบอย่างละเอียดเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดแล้ว ก็อาจมีข้อบกพร่องตามอัตนัยในระบบ

กระบวนการออกแบบเป็นกระบวนการแบบวนซ้ำ ซึ่งหมายความว่าหากข้อผิดพลาดไม่หมดไปในขั้นตอนเดียว ข้อผิดพลาดอาจปรากฏขึ้นในครั้งต่อไป จำเป็นต้องตรวจจับการทำงานผิดพลาดให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องควบคุมความถูกต้องของโครงการในแต่ละขั้นตอนของการพัฒนา ตัวอย่างเช่น ข้อบกพร่องที่ค้นพบในขั้นตอนสุดท้ายของการยอมรับและการส่งมอบโครงการสามารถนำไปสู่การแก้ไขข้อกำหนด และส่งผลให้การออกแบบทั้งระบบเริ่มต้นขึ้น การเปลี่ยนแปลงในแง่ของการอ้างอิง (เนื่องจากการพูดน้อยและการขาดข้อมูลเกี่ยวกับระบบ) นำไปสู่ผลที่ตามมาเช่นเดียวกัน

วิธีการหลักในการควบคุมความถูกต้องของการออกแบบ ได้แก่ การตรวจสอบ การสร้างแบบจำลอง และการทดสอบ

การยืนยันช่วยให้คุณตรวจจับไม่เพียงแค่ข้อผิดพลาดในปัจจุบัน แต่ยังรวมถึงข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นซึ่งอาจปรากฏในโปรเจ็กต์ในอนาคตโดยใช้การบล็อก แต่ต้องใช้งานด้านเทคนิคแยกต่างหากและทักษะที่เกี่ยวข้อง และเหมาะสำหรับโครงการขนาดใหญ่ ในโครงการขนาดเล็ก มักใช้แบบจำลองและการทดสอบพฤติกรรมวัตถุ ตัวเลือกนี้คุ้มค่าและไม่ต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมาก

การควบคุมความถูกต้องทำได้ในแต่ละขั้นตอนการออกแบบ โดยจำเป็นต้องทำการจำลองที่ระดับต่างๆ ของระบบที่เป็นนามธรรม และตรวจสอบความถูกต้องของส่วนที่นำมาใช้ของแบบจำลองผ่านการทดสอบ ข้อมูลจำเพาะด้านฟังก์ชันสามารถจำลองและทดสอบในการทดลองเพื่อกำหนดผลลัพธ์ที่คาดหวังได้ นอกจากนี้ยังสามารถวิเคราะห์โดยทีมผู้เชี่ยวชาญ หลังจากได้รับอนุมัติคุณสมบัติการทำงานแล้ว การพัฒนาการทดสอบการใช้งานของระบบจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างการทำงานที่ถูกต้องของระบบตามข้อกำหนดเฉพาะด้านการใช้งาน จะมีประสิทธิภาพสูงสุดในการพัฒนาการทดสอบตามข้อกำหนดนี้ทั้งหมด เนื่องจากทำให้สามารถทดสอบการใช้งานระบบใด ๆ ที่สามารถทำงานได้ตามที่ระบุในข้อกำหนด วิธีนี้คล้ายกับวิธีอื่นๆ ซึ่งการทดสอบถูกสร้างขึ้นโดยสัมพันธ์กับการใช้งานเฉพาะ แต่จะเปรียบเทียบความคาดหวังและผลการพัฒนาได้แม่นยำยิ่งขึ้น

เมื่อตรวจพบข้อผิดพลาดแล้ว แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดจะต้องถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นเพื่อที่จะได้รับการแก้ไขในระดับที่เหมาะสมของการนำเสนอนามธรรมของระบบและในตำแหน่งที่เหมาะสม การระบุแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดไม่ถูกต้องหรือทำการปรับเปลี่ยนในระดับอื่นของการนำเสนอนามธรรมของระบบนำไปสู่ความจริงที่ว่าข้อมูลเกี่ยวกับระบบที่ระดับบนสุดกลายเป็นข้อผิดพลาดและไม่สามารถใช้สำหรับการดีบักเพิ่มเติมในระหว่างการผลิตและการทำงานของ ระบบ.

การทำงานซ้ำๆ ของการพัฒนาโปรแกรมทดสอบจะทำให้ระยะเวลาการสร้างและดีบักสั้นลงโดยการทดสอบก่อนหน้านี้ (เพราะสามารถสร้างขึ้นได้ทันทีที่ความต้องการของระบบถูกสร้างขึ้น) และช่วยให้ผู้ออกแบบสามารถเปลี่ยนข้อกำหนดโดยไม่ต้องเขียนโปรแกรมทดสอบใหม่ทั้งหมด ในทางปฏิบัติ การพัฒนาแบบทดสอบมีความสำคัญน้อยกว่าโครงการ ดังนั้นโปรแกรมทดสอบจึงปรากฏช้ากว่าการเสร็จสิ้นมาก

ดังนั้น เมื่อคำนึงถึงความแตกต่างของการออกแบบไมโครโปรเซสเซอร์ เราจึงสามารถหลีกเลี่ยง "หลุมพราง" ระหว่างการพัฒนาได้อย่างง่ายดาย การใช้วงจรรวมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (FPGA) ทำให้ง่ายต่อการดีบักแบตช์ที่ยังไม่ได้เผยแพร่ และช่วยให้คุณทดสอบโปรเจ็กต์และแก้ไขจุดบกพร่องได้ และระบบการผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) ช่วยลดความซับซ้อนของการพัฒนา ช่วยให้คุณจัดสรรทรัพยากรใหม่ได้อย่างมีเหตุผลมากขึ้น

บรรณานุกรม:

1. SibGUTI [ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] / การออกแบบไมโครโปรเซสเซอร์บน FPGA - โหมดการเข้าถึง: http://ict.sibsutis.ru/sites/csc.sibsutis.ru/files/courses/mps/mp.pdf-free - ศีรษะ. จากหน้าจอ - ภาษา รัสเซีย (เข้าถึง 22.12.2017)
2. Zotov V. Embedded Development Kit เป็นระบบสำหรับการออกแบบระบบไมโครโปรเซสเซอร์แบบฝังตาม FPGA ซีรีส์ FPGA จาก Xilinx 2547 หมายเลข 3

1. ทำงานการออกแบบและสถาปัตยกรรมอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์และระบบ

1.1. เป็นเรื่องธรรมดาข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์

แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์

ไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอมพิวเตอร์เป็นผลิตภัณฑ์มวลรวมของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ความรู้พื้นฐานของเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิศวกรในทุกรูปแบบ โดยเฉพาะวิศวกรระบบ วิศวกรออกแบบ วิศวกรกระบวนการของระบบคอมพิวเตอร์ (CS)

ไมโครโปรเซสเซอร์ (MP) ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบินสมัยใหม่และอุปกรณ์วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ (REU) ระบบควบคุมทางเทคโนโลยี ระบบอัตโนมัติที่ยืดหยุ่น และอุตสาหกรรมอื่นๆ การใช้ MP มีผลดีต่อการเพิ่มผลิตภาพแรงงาน ปรับปรุงคุณภาพของอุปกรณ์เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ด้วยการใช้ MP และไมโครคอมพิวเตอร์ในระบบทางเทคนิค ทำให้การทำงานของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ความน่าเชื่อถือและความเสถียรของการทำงานเพิ่มขึ้น และคุณภาพของการประมวลผลข้อมูลดีขึ้น

โอกาสและความเป็นไปได้ของการใช้ MP และไมโครคอมพิวเตอร์ในระบบคอมพิวเตอร์ยังไม่ได้รับการเปิดเผยอย่างสมบูรณ์ เทคโนโลยีการผลิตและสถาปัตยกรรมของ MP ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นความลึกของบิตของ MP แบบชิปเดียวที่ทันสมัยถึง 64 บิต เมื่อใช้ MPs และไมโครคอมพิวเตอร์ นักพัฒนาจะต้องสามารถประเมินความสามารถของสถาปัตยกรรมและลักษณะทางเทคนิคได้ เช่นเดียวกับความเชี่ยวชาญในภาษาโปรแกรมในระดับต่างๆ ภาษาแอสเซมบลีใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างซอฟต์แวร์ระบบ เพื่อให้แน่ใจว่าโปรแกรมเมอร์มีประสิทธิผลสูง งานการประมวลผลข้อมูลจะได้รับการแก้ไขโดยใช้ภาษาระดับสูง (เช่น C) วิศวกรสมัยใหม่ - ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ต้องการความรู้ในด้านสถาปัตยกรรม MP และการเขียนโปรแกรมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในภาษาในระดับต่างๆ

แนวคิดพื้นฐานในเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ ได้แก่ "ไมโครโปรเซสเซอร์", "IC", "IC", "LSI", "VLSI", "ชุดไมโครโปรเซสเซอร์ของ LIS", "อุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์", "ระบบไมโครโปรเซสเซอร์", "ไมโครโปรเซสเซอร์ อุปกรณ์”, “ไมโครคอมพิวเตอร์” (สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปและเฉพาะทาง), “ไมโครคอมพิวเตอร์แบบฝัง”, “คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล”, “คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลในครัวเรือน”, “คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลระดับมืออาชีพ”, “ไมโครคอนโทรลเลอร์” ฯลฯ

นอกจากนี้ในเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์มีการใช้แนวคิดที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง "แกนหลัก", "บัส", "อินเทอร์เฟซ", "อินเทอร์เฟซระบบ", "อินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วง", "อะแดปเตอร์", "โปรโตคอล", "อินเทอร์เฟซ เส้น " และอื่นๆ

เมื่อศึกษาซอฟต์แวร์ในเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ แนวคิดทั่วไปจะใช้ชื่อเดียวกับแนวคิดในการอธิบายซอฟต์แวร์ในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะ "อัลกอริทึม" "โปรแกรม" "ซอฟต์แวร์" เป็นต้น

แนวคิดหลักประการหนึ่งของเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์คือ "ไมโครโปรเซสเซอร์"

ไมโครโปรเซสเซอร์- มัน ซับซ้อนอุปกรณ์ควบคุมซอฟต์แวร์,ออกแบบมาเพื่อประมวลผลข้อมูลดิจิทัลและการควบคุมกระบวนการของการประมวลผลนี้ทำขึ้นในรูปแบบของหนึ่งหรือหลายส่วนประกอบmicrocircuits ของระดับการรวมที่เพิ่มขึ้น (BIC หรือ SBIกับ).

วงจรรวม (Iนางสาว)เป็นอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่บางอย่างในการแปลง ประมวลผลสัญญาณ และ (หรือ) รวบรวมข้อมูลซึ่งมีความหนาแน่นภายในสูงขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อด้วยไฟฟ้า (หรือองค์ประกอบและส่วนประกอบ) และ (หรือ) คริสตัล และพิจารณาในแง่ของ ข้อกำหนดด้านการทดสอบ การจัดส่ง และการใช้งานผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์โดยรวม

ไอซีเซมิคอนดักเตอร์- ไมโครเซอร์กิตแบบบูรณาการ องค์ประกอบทั้งหมดและการเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบซึ่งทำขึ้นภายในและบนพื้นผิวของเซมิคอนดักเตอร์

ไอซีดิจิตอล- วงจรรวมที่ออกแบบมาเพื่อแปลงและประมวลผลสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงตามกฎของฟังก์ชันที่ไม่ต่อเนื่อง

ระดับของการรวมตัว- ตัวบ่งชี้ระดับความซับซ้อนของ IC ซึ่งโดดเด่นด้วยจำนวนขององค์ประกอบและส่วนประกอบที่มีอยู่ในนั้น ระดับของการรวมตัวถูกกำหนดโดยสูตร k= บันทึก นู๋, ที่ไหน k- สัมประสิทธิ์ที่กำหนดระดับของการรวมค่าซึ่งจะถูกปัดเศษเป็นจำนวนเต็มที่มากที่สุด นู๋- จำนวนองค์ประกอบและส่วนประกอบของไอซี

วงจรรวมขนาดใหญ่ (BIกับ)- วงจรรวมที่มีส่วนประกอบตั้งแต่ 500 ชิ้นขึ้นไปที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีไบโพลาร์ หรือ 1000 ชิ้นขึ้นไปที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยี MOS ขนาดใหญ่พิเศษ อินทิกรัลโครงการ (SBIกับ)ประกอบด้วยเหนือองค์ประกอบ

ชุดทวิ- ชุดประเภท LSI ที่ทำหน้าที่ต่างๆ ที่เข้ากันได้ในสถาปัตยกรรม การออกแบบ พารามิเตอร์ทางไฟฟ้า และให้ความเป็นไปได้ในการใช้งานร่วมกันในการผลิตเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์

ชุดไมโครโปรเซสเซอร์ (ไอพีซี)- ชุดไมโครโปรเซสเซอร์และไอซีอื่นๆ ที่เข้ากันได้ในสถาปัตยกรรม การออกแบบ และพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า และให้ความเป็นไปได้ในการใช้งานร่วมกัน

ไมโครโปรเซสเซอร์ได้รับการอธิบายโดยพารามิเตอร์มากมายที่มีอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งสอง (ความเร็ว การใช้พลังงาน ขนาด น้ำหนัก จำนวนระดับพลังงาน ความน่าเชื่อถือ ต้นทุน ประเภทบรรจุภัณฑ์ ช่วงอุณหภูมิ ฯลฯ) จำนวนรีจิสเตอร์ภายใน การมีอยู่ของ ระดับไมโครโปรแกรม ประเภทของหน่วยความจำสแต็ก องค์ประกอบของซอฟต์แวร์ ฯลฯ)

อุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์ ( MPU) - ใช้งานได้จริงและสร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปซึ่งเป็นแบบแผนและสร้างสรรค์การเชื่อมต่อของไมโครเซอร์กิตหลายๆ ตัว รวมถึงไมโครโปรเซสเซอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปออกแบบมาเพื่อดำเนินการอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายฟังก์ชั่น: รับ, การรักษา,การถ่ายโอน การเปลี่ยนแปลงข้อมูลและการจัดการ.

MPU มีลักษณะการเชื่อมต่อแบบรวมเป็นหนึ่ง (อินเทอร์เฟซ การออกแบบ ฯลฯ) และทำงานเป็นส่วนหนึ่งของระบบทางเทคนิคเฉพาะ

ระบบไมโครโปรเซสเซอร์ ( ส.ส.) - มัน จำนวนมากของอุปกรณ์การทำงาน หนึ่งในซึ่งมีไมโครโปรเซสเซอร์

ไมโครโปรเซสเซอร์เป็นแกนหลักของระบบนี้ และทำหน้าที่ของอุปกรณ์ควบคุมส่วนกลางและอุปกรณ์แปลงข้อมูลทางคณิตศาสตร์และตรรกะ อุปกรณ์ MPS ทั้งหมดมีอินเทอร์เฟซมาตรฐานและเชื่อมต่อกับทางหลวงข้อมูลเดียว

เทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ - ไมโครโปรเซสเซอร์และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์เทคโนโลยี (VT) และระบบอัตโนมัติสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน

เหล่านี้เป็นแนวคิดทั่วไปที่สุดของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ ทุกวันนี้ VT เกือบทั้งหมดสร้างขึ้นจากอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์

ไมโครคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์ - มัน ไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่ทรัพยากรการดำเนินงานที่ปรับให้เข้ากับความหลากหลายของข้อมูลตัวเลขและข้อความและมีไว้สำหรับใช้ในการคำนวณศูนย์

นี่เป็นไมโครคอมพิวเตอร์ประเภททั่วไป ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

คอมพิวเตอร์เฉพาะทาง - มัน คอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้งานเฉพาะอัลกอริทึมเฉพาะ:การแปลงฟูริเยร์, การคำนวณสหสัมพันธ์ฟังก์ชั่นและคนอื่น

เป็นคอมพิวเตอร์แบบแคบที่มีคำสั่งระบบจำนวนจำกัด

ในตัว ไมโครคอมพิวเตอร์ (อุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์) - หน่วยประมวลผลข้อมูลและการควบคุมที่มีไว้สำหรับใช้ภายในประเทศเครื่องมือ ระบบควบคุมกระบวนการ หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์สำนักงาน ฯลฯ

คอมพิวเตอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องใช้ในครัวเรือน (ทีวี วิทยุ เครื่องซักผ้า ฯลฯ)

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล) - ระบบสนทนาสำหรับการใช้งานส่วนตัวดำเนินการบนขึ้นอยู่กับไมโครโปรเซสเซอร์หมายถึง ที่เก็บข้อมูลภายนอกขนาดเล็กอุปกรณ์และอุปกรณ์บันทึกข้อมูลซึ่งให้การเข้าถึงทรัพยากรคอมพิวเตอร์ทั้งหมดโดยใช้ระบบการเขียนโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นในภาษาระดับสูง

นี่คือไมโครคอมพิวเตอร์สากลขนาดเล็กและราคาที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานส่วนบุคคล คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลในครัวเรือนทำหน้าที่เป็นศูนย์ข้อมูลบ้าน มืออาชีพส่วนบุคคลคอมพิวเตอร์ออกแบบมาเพื่อดำเนินการต่างๆ โดยอัตโนมัติในการประมวลผลข้อมูลจำนวนมากในสถานที่ทำงานของผู้เชี่ยวชาญ

ไมโครคอนโทรลเลอร์- อุปกรณ์ควบคุมซึ่งสร้างขึ้นบนชิปตั้งแต่หนึ่งชิปขึ้นไปซึ่งมีหน้าที่ในการวิเคราะห์และควบคุมเชิงตรรกะ

การจำแนกไมโครโปรเซสเซอร์และพารามิเตอร์หลัก

ด้วยจำนวนของ LSIs สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรแบบ single-chip, multi-chip และ multi-chip มีความโดดเด่น

MP . ชิปเดียวใช้ฮาร์ดแวร์ทั้งหมดของโปรเซสเซอร์ในรูปแบบของ LSI หรือ VLSI เดียว MP แบบชิปเดียวมีความลึกบิตคงที่ ชุดคำสั่ง และสร้างโครงสร้างในรูปแบบของวงจรรวมเดี่ยว (IC) การดำเนินการทั้งหมดที่ดำเนินการโดยจะถูกกำหนดโดยชุดคำสั่ง MP คุณสมบัติของ MP แบบชิปเดียวคือการมีทางหลวงภายในสำหรับการส่งข้อมูลข้อมูลภายในและสัญญาณควบคุม ความสามารถของ MPs เหล่านี้ถูกจำกัดโดยทรัพยากรฮาร์ดแวร์ของคริสตัลและแพ็คเกจ แต่ด้วยการเพิ่มระดับของการรวมคริสตัลและจำนวนพินของแพ็คเกจ พารามิเตอร์ของ MP จะได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

วี มากคริสตัล MPโครงสร้างทางลอจิคัลแบ่งออกเป็นส่วนๆ ที่ใช้งานได้จริง ซึ่งถูกนำไปใช้เป็น LSI และ VLSI แยกกัน หรือแยกผลึกใน VLSI เดียว

MP . ที่แบ่งพาร์ติชันแบบมัลติชิปประกอบด้วยชุดของส่วนไมโครโปรเซสเซอร์

ส่วนไมโครโปรเซสเซอร์- มัน ไมโครโปรเซสเซอร์แบบบูรณาการวงจรที่ใช้ส่วนหนึ่งของ MP และมีวิธีการทำงานอย่างง่ายสมาคมด้วยประเภทเดียวกันหรือส่วนไมโครโปรเซสเซอร์อื่น ๆ สำหรับการสร้าง MP, MPU หรือไมโครคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรที่ถูกแบ่งส่วนจะถูกควบคุมโดยเฟิร์มแวร์ MPC แบบแบ่งส่วน ได้แก่ ซีรี่ส์ LSI: K1800, KR1802, KM1804 เป็นต้น วัตถุประสงค์หลักคือการสร้าง MPC และ MPC แบบหลายบิตที่มีประสิทธิภาพสูง โดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมต่างๆ

พื้นฐานของ IPC BIS คือชุดพื้นฐานของไอซีชุดเดียว สามารถประกอบด้วย MP IC แบบชิปเดียวที่มีความลึกบิตคงที่และชุดคำสั่งหรือชุด MP LSI แบบชิปเดียว ในการขยายฟังก์ชันการทำงานของ MP นั้น MPC LSI พื้นฐานจะเสริมด้วย LSI ประเภทอื่นๆ: RAM, ROM, PROM, วงจรรวมอินเทอร์เฟซ, ตัวควบคุมอุปกรณ์ภายนอก ฯลฯ

ตามประเภทของสัญญาณที่ประมวลผลมีความโดดเด่น ดิจิทัลและ ส.ส.แบบอนาล็อกใน MT ทั้งสองประเภท การประมวลผลข้อมูลเป็นแบบดิจิทัล ใน MP ดิจิทัล สัญญาณดิจิทัลทั้งหมดจะได้รับการประมวลผล ในขณะที่ MP แบบอะนาล็อก อุปกรณ์อนาล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) และตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อก (DAC) ถูกติดตั้งไว้สำหรับการประมวลผลสัญญาณแอนะล็อก ในนั้นสัญญาณอนาล็อกอินพุตจะถูกส่งไปยัง MP ผ่าน ADC ซึ่งประมวลผลในรูปแบบดิจิทัลแปลงเป็นรูปแบบแอนะล็อกใน DAC และเอาต์พุต

ทางเลือกของชุดไมโครโปรเซสเซอร์

สำหรับการออกแบบอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และระบบ

การเลือก IPC สำหรับอุปกรณ์หรือระบบคอมพิวเตอร์เฉพาะเป็นงานที่ยากที่สุด นี่เป็นเพราะจำนวน IPC และ LSI ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

เมื่อเลือก MPC อุปกรณ์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดบางประการ: ทำงานแบบเรียลไทม์ เพิ่มความน่าเชื่อถือ ภูมิคุ้มกันเสียง ความสะดวกในการบำรุงรักษา การมีชุดงานคงที่ซึ่งได้รับการแก้ไขซ้ำแล้วซ้ำอีกตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

การเลือก IPC ดำเนินการตามเกณฑ์หลักสามประการ:

1) ในด้านของการพัฒนาซอฟต์แวร์ จำเป็นต้องวิเคราะห์ความลึกของบิต จำนวนรีจิสเตอร์เอนกประสงค์ที่พร้อมใช้งาน ชุดคำสั่งและวิธีการระบุที่อยู่ การมีอยู่และการจัดระเบียบของสแต็ก

2) เกี่ยวกับการออกแบบระบบจำเป็นต้องกำหนด: ประเภทของสถาปัตยกรรม MP (ส่วนหรือชิปเดี่ยว) ประเภทขององค์กรควบคุม (ไมโครโปรแกรมหรือฮาร์ดลอจิก) การมีอยู่ของ LSI ที่ร่วมทางตรรกะจากชุดอื่นความเร็ว ของ MP, ความเป็นไปได้ของการหยุดชะงักและการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง, ความพร้อมใช้งานของการออกแบบอัตโนมัติ

3) จากมุมมองของการพัฒนาฮาร์ดแวร์ MPS จำเป็นต้องคำนึงถึง: ความเข้ากันได้ทางไฟฟ้าของ LSI, จำนวนแหล่งพลังงานและการกระจายพลังงาน, ขนาดและประเภทของแพ็คเกจ, จำนวนพิน, ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน ฯลฯ

การเลือก RPC สำหรับการใช้งานเฉพาะมักจะทำขึ้นบนพื้นฐานของเทคโนโลยีที่ผลิตขึ้น

คำถามและภารกิจ

1. ปัจจัยใดบ้างที่เป็นตัวกำหนดการใช้ MP และไมโครคอมพิวเตอร์ในระบบการผลิต?

2. ส.ส. แบบชิปเดียวแตกต่างจากแบบหลายชิปอย่างไร (ไม่มีการแบ่งส่วนและแบบแบ่งส่วน)?

3. พารามิเตอร์ทั่วไปของ MP, MPU และ MPS คืออะไร?

4. สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรมีลักษณะอย่างไร?

5. ตั้งชื่อพารามิเตอร์หลักของ MT สมัยใหม่

6. เกณฑ์ในการเลือกชุดไมโครโปรเซสเซอร์เมื่อออกแบบอุปกรณ์และระบบคอมพิวเตอร์มีอะไรบ้าง?

1.2. เรื่องทั่วไปองค์กรและทำงานอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์และระบบ

โครงสร้างอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์และระบบ

MPS ใดๆ ประกอบด้วย MP, ระบบหน่วยความจำ, ระบบอินพุต-เอาท์พุตข้อมูล และระบบสำหรับเชื่อมต่อกับวัตถุของการควบคุมหรือการควบคุม

ไมโครโปรเซสเซอร์และทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ควบคุมส่วนกลางและอุปกรณ์สำหรับการแปลงข้อมูลทางคณิตศาสตร์และตรรกะ

หน่วยความจำถูกนำไปใช้จริงเป็นระบบที่ประกอบด้วยหลายระดับ

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบถาวร (รอม)มีไว้สำหรับจัดเก็บข้อมูลที่บันทึกไว้ล่วงหน้าในระยะยาวและใช้ในโหมดอ่านข้อมูลเท่านั้น พวกเขาเป็นอิสระจากพลังงาน

หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (ออซพี)ทำงานในโหมดการเขียนและอ่านข้อมูลออนไลน์ด้วยความเร็วที่เข้าใกล้ความเร็วของโปรเซสเซอร์ พวกมันขึ้นอยู่กับพลังงาน

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลภายนอก (Inหน่วยความจำ)ทำหน้าที่จัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก มีไดรฟ์บนฟลอปปีและฮาร์ดดิสก์แม่เหล็ก คอมแพคดิสก์ (เลเซอร์) ฯลฯ

อุปกรณ์คีย์ข้อมูล (ID)ออกแบบมาเพื่อถ่ายโอนข้อมูลจากภายนอกไปยัง MP register หรือหน่วยความจำ ซึ่งรวมถึงแป้นพิมพ์ แผงควบคุมต่างๆ ดิสก์แม่เหล็กและเลเซอร์ เป็นต้น

อุปกรณ์เอาท์พุตข้อมูล (UVv)ออกแบบมาเพื่อรับข้อมูลที่ส่งจากการลงทะเบียน MP หรือเซลล์หน่วยความจำ ได้แก่ จอภาพ อุปกรณ์การพิมพ์ VZU แผงควบคุม เครื่องพล็อตเตอร์ (พล็อตเตอร์) เป็นต้น

ในการเชื่อมต่อวัตถุของการควบคุมหรือการควบคุมกับ MPU หรือ MPS อุปกรณ์จะต้องมีเซ็นเซอร์และแอคทูเอเตอร์ เพื่อเชื่อมต่อกับ MPU ไม่ว่า MPS จะใช้ บล็อกการผันคำกริยาที่ทำหน้าที่จับคู่อินเทอร์เฟซ บางครั้งบล็อกเหล่านี้เรียกว่าอุปกรณ์สื่อสารที่มีวัตถุ (USO)

อินเทอร์เฟซของอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์และระบบ

ความสามารถทางสถาปัตยกรรมของ MPS นั้นขึ้นอยู่กับประเภทของอินเทอร์เฟซเป็นส่วนใหญ่

อินเทอร์เฟซแบบครบวงจร เป็นชุดของกฎที่หลักการแบบครบวงจรของการโต้ตอบระหว่างอุปกรณ์ MPS

อินเทอร์เฟซประกอบด้วยฮาร์ดแวร์สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ (ตัวเชื่อมต่อ การเชื่อมต่อ) ข้อกำหนดของระบบการตั้งชื่อและลักษณะของการเชื่อมต่อ ซอฟต์แวร์ คำอธิบายเกี่ยวกับธรรมชาติของสัญญาณอินเทอร์เฟซและไดอะแกรมเวลาตลอดจนคำอธิบายพารามิเตอร์อิเล็กโทรฟิสิกส์ของสัญญาณ

ภารกิจหลักของอินเทอร์เฟซคือบนพื้นฐานของการรวมเพื่อให้แน่ใจว่าความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์ซอฟต์แวร์และความหมายเชิงสร้างสรรค์ที่กำหนดคุณภาพของการโต้ตอบอัตโนมัติขององค์ประกอบการทำงานที่แตกต่างกันที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในกระบวนการประมวลผลข้อมูลเดียวใน MPS ในขั้นตอนของ การรวบรวม การแปลง การบันทึกและการออกผลลัพธ์และการควบคุมการกระทำ

สถาปัตยกรรม MPS ถูกกำหนดโดยหลักโดยชั้นอินเทอร์เฟซสามชั้น: ระบบ เครื่องต่อเครื่อง และอินเทอร์เฟซขนาดเล็ก (อินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วง)

อินเทอร์เฟซระบบช่วยให้มั่นใจถึงการรวมโมดูลหลัก (บล็อก) ของ MPS ไว้ในระบบเดียวเพื่อการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เท่าเทียมกันกับโปรเซสเซอร์และ OZP

อินเทอร์เฟซระบบแบ่งออกเป็นแบบเข้มข้น (อินเทอร์เฟซ PC) แบบเข้มข้นเฉพาะที่ (Q-bus) และแบบโลคัล (Unibus)

ส่วนต่อประสานระหว่างเครื่องกับเครื่องให้บริการสร้างระบบมัลติโปรเซสเซอร์ และระบบและเครือข่ายท้องถิ่นและแบบกระจาย

อินเทอร์เฟซขนาดเล็กคำนึงถึงความแตกต่างในหลักการทำงานของกลุ่มอุปกรณ์ต่อพ่วงและ ROM ตัวควบคุมอินเทอร์เฟซขนาดเล็กให้การเข้าถึงอินเทอร์เฟซระบบ ในกรณีนี้ ตัวควบคุมของอุปกรณ์ต่อพ่วงและ ROM จะไปยังอินเทอร์เฟซขนาดเล็กที่เกี่ยวข้อง

การจัดการไมโครโปรเซสเซอร์อุปกรณ์ (ระบบ)

การประสานงานชั่วคราวของสัญญาณข้อมูลใน MPU ดำเนินการโดยใช้สัญญาณพิเศษที่มาจากอุปกรณ์ควบคุม MP MPU หรือ MPS ทำงานพร้อมกันกับสัญญาณนาฬิกา การดำเนินการที่ง่ายที่สุดที่ดำเนินการใน MPU (MPS) เรียกว่า สถานะ.ครอบคลุมช่วงหนึ่งของสัญญาณนาฬิกา - โอเวอร์คล็อกช่วงเวลาหรือจังหวะ

จำนวนช่วงนาฬิกาที่แน่นอนคือ เครื่องจักรวงจรการเข้าถึงหน่วยความจำเดียวหรืออุปกรณ์ I/O ต้องใช้รอบเครื่องหนึ่งรอบ ในรอบเดียว คำสั่งหรือข้อมูลจะถูกดึงออกมา เช่นเดียวกับรหัสที่อยู่ (อาจเป็นคำสั่งหรือไบต์ข้อมูลและไบต์ของรหัสที่อยู่)

รอบเครื่อง- ส่วนหนึ่งของทีม (บางครั้งทั้งทีม) เมื่อเริ่มต้นรอบเครื่องแต่ละรอบ สัญญาณการซิงโครไนซ์จะปรากฏบนพินการซิงโครไนซ์ของ MP มันถูกถ่ายโอนไปยังอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล (หน่วยความจำ) และ (หรือ) ไปยังอุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุต (I/O) และ "แจ้ง" เกี่ยวกับการเริ่มต้นของรอบเครื่องใหม่อันเป็นผลมาจากช่วงเวลาของการกระทำเหล่านี้ อุปกรณ์ที่มีการทำงานของ ส.ส. สำเร็จ

โครงการที่ 1โครงสร้างทีม

รอบทีม- ช่วงเวลาที่จำเป็นในการดึงคำสั่งจากหน่วยความจำและดำเนินการ ประกอบด้วยรอบเครื่องหนึ่งรอบขึ้นไป ตามกฎแล้วจำนวนของพวกเขาจะเท่ากับจำนวน MT ที่เข้าถึงหน่วยความจำหรือหนึ่งใน ICU โครงสร้างคำสั่งแสดงในแผนภาพ 1

อุปกรณ์ควบคุมทำหน้าที่ควบคุมและการซิงโครไนซ์นั่นคือควบคุมการเปลี่ยนแปลงในสถานะของ MP ในลำดับที่ต้องการโดยประสานงานกับสัญญาณของเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา ประกอบด้วยระบบควบคุมอัตโนมัติจำกัดที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมกระบวนการภายใน MP และวงจรที่รับสัญญาณจากภายนอก สร้างสัญญาณที่ควบคุมระบบ

รหัสคำสั่งถูกถอดรหัส โดยเปลี่ยนเป็นสัญญาณไบนารีที่ทำหน้าที่กับโมดูล MP และบล็อกที่เกี่ยวข้องในการดำเนินการคำสั่งนี้

รอบคำสั่งแบ่งออกเป็นสองเฟส: เฟสดึงข้อมูลและเฟสดำเนินการ

ขั้นตอนการสุ่มตัวอย่าง- หุ่นยนต์ตั้งค่าการเริ่มต้นของรอบถัดไปตามที่หมายเลขในตัวนับโปรแกรมถูกโอนไปยังที่อยู่บัฟเฟอร์รีจิสเตอร์ จากนั้น รหัสที่อยู่ของคำสั่งจะถูกส่งไปยังหน่วยความจำโดยผ่านทางบัสที่อยู่ ซึ่งจะถูกถอดรหัส หลังจากสัญญาณ "อ่าน" จากเซลล์หน่วยความจำ คำคำสั่งจะถูกอ่านและส่งผ่านบัสข้อมูลไปยังบัฟเฟอร์ข้อมูลรีจิสเตอร์ จากนั้นจะถ่ายโอนไปยังรีจิสเตอร์คำสั่ง จากนั้นจึงถอดรหัส

ระยะดำเนินการ- อุปกรณ์ควบคุมสร้างลำดับสัญญาณที่จำเป็นในการดำเนินการคำสั่ง ในช่วงเวลานี้ ข้อมูลตัวนับจะเพิ่มขึ้นทีละหนึ่ง รูปแบบนี้เป็นที่อยู่ของคำสั่งถัดไปที่จะดำเนินการ

การอ่านหรือเขียนคำเกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งเรียกว่าเวลาในการเข้าถึง ช่วงเวลาที่ใช้ในการเข้าถึงหน่วยความจำและรับสัญญาณพร้อมจากหน่วยความจำนั้นเรียกว่าวงจรรอพร้อม เป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรเครื่อง

การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่าง MP หน่วยความจำ และ air-blast ส่วนใหญ่ดำเนินการในสามโหมด: การแลกเปลี่ยนที่ควบคุมโดยโปรแกรม การแลกเปลี่ยนในโหมดขัดจังหวะ การแลกเปลี่ยนในโหมดการเข้าถึงโดยตรง

การแลกเปลี่ยนที่ควบคุมด้วยซอฟต์แวร์ในโหมดนี้ MP จะกำหนดว่าหน่วยความจำหรืออุปกรณ์ต่อพ่วง (PU) พร้อมที่จะดำเนินการ I / O เพื่อเริ่มการถ่ายโอนข้อมูลซอฟต์แวร์หรือไม่ เครื่องเป่าลมต้องมีฮาร์ดแวร์สำหรับสร้างสัญญาณเกี่ยวกับสถานะภายใน MP อ่านข้อมูลนี้และจากการวิเคราะห์ผลลัพธ์สรุปว่าอุปกรณ์พร้อมที่จะแลกเปลี่ยนข้อมูล ในอนาคต ตามโปรโตคอลอินเทอร์เฟซ ข้อมูลจะถูกแลกเปลี่ยน

โหมดขัดจังหวะใช้เมื่อจำเป็นต้องถ่ายโอนข้อมูลระหว่าง air-blast และ MP ทันที (ปฏิกิริยาต่อสภาวะภายนอกที่ไม่คาดคิด) ในกรณีนี้ MP ต้องหยุดการทำงานของโปรแกรมหลักและเริ่มดำเนินการโปรแกรมเพื่อให้บริการอุปกรณ์ภายนอก โหมดนี้เรียกว่าอินเตอร์รัปต์ การขัดจังหวะ MP จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อ MP ได้รับอนุญาตให้ตอบสนองต่อคำขอขัดจังหวะเท่านั้น

หลังจากได้รับสัญญาณขัดจังหวะ MP จะเสร็จสิ้นการดำเนินการปัจจุบัน ถ่ายโอนข้อมูลทั้งหมดของข้อมูลภายในและการลงทะเบียนควบคุมสำหรับการจัดเก็บไปยังหน่วยความจำ และดำเนินการกับรูทีนบริการขัดจังหวะ หลังจากสิ้นสุดการแลกเปลี่ยนข้อมูลเกี่ยวกับการขัดจังหวะ สถานะของ MP จะได้รับการกู้คืน ซึ่งมีอยู่ที่จุดเริ่มต้นของการขัดจังหวะ

การขัดจังหวะมีสามประเภท: แบบธรรมดา เวกเตอร์ และลำดับความสำคัญ

ขัดจังหวะง่ายๆแจ้งว่าอุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุตบางตัวต้องใช้บริการ MP

เวกเตอร์ขัดจังหวะทำให้สามารถระบุประเภท (ระดับ) ของการขัดจังหวะที่อุปกรณ์ต่อพ่วงต้องการได้ เวกเตอร์ระบุที่อยู่เฉพาะของอุปกรณ์

ลำดับความสำคัญขัดจังหวะประกอบด้วยความจริงที่ว่านอกเหนือจากการรับรู้การขัดจังหวะแล้วยังมีการกำหนดลำดับความสำคัญในการให้บริการอุปกรณ์ขัดจังหวะ

โหมดตรงการเข้าถึงหน่วยความจำบางครั้งก็จำเป็นต้องแลกเปลี่ยนข้อมูลกับภายนอกสภาผู้แทนราษฎร เนื่องจากเวลาที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนอาร์เรย์ข้อมูลลดลง ในกรณีนี้ ฮาร์ดแวร์ของ MPP หรือ MMS จะรวมตัวควบคุมการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรงที่จัดการการถ่ายโอนข้อมูล ซึ่งทำให้ MPU พ้นจากฟังก์ชันเหล่านี้

DMA เชื่อมต่อแบบขนานกับโปรเซสเซอร์ การแยกช่องสัญญาณเหล่านี้ดำเนินการโดยใช้ตรรกะสามสถานะในการควบคุมสถานะของรถโดยสาร MPS MP ระหว่างการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรงจะถ่ายโอนวงจรดั้งเดิมไปยังสถานะอิมพีแดนซ์สูงและแยกออกจากระบบ ซึ่งคล้ายกับการทำลายช่องสัญญาณข้อมูล สถานะของรีจิสเตอร์ภายในจะคงอยู่เหมือนตอนที่ร้องขอช่องทางการเข้าถึงโดยตรง

มีหลายวิธีในการใช้การเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง ทั้งหมดนี้มีอัตราการแลกเปลี่ยนข้อมูลสูงสุดเมื่อเปรียบเทียบกับโหมดการแลกเปลี่ยนที่ควบคุมโดยโปรแกรม ส่วนใหญ่แล้ว โหมดการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรงจะถูกใช้งานโดยมีการหยุดของ MP และการเพิ่มขึ้น (เวลานานขึ้น) ของวงจร MP

วิธีหยุดขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าในสถานะนี้ MP ถูกตัดการเชื่อมต่อจากบัสระบบในช่วงระยะเวลาของการถ่ายโอนข้อมูล ก่อนที่จะเปลี่ยนเป็นสถานะหยุด MP จะดำเนินการตามคำสั่งปัจจุบันให้เสร็จสิ้นและจะคงอยู่ในสถานะนี้เป็นเวลาหลายรอบ จนกว่ายางจะว่าง ตามรูปแบบการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรงนี้ MPS ซึ่งถูกตัดการเชื่อมต่อจากบัสไม่ตอบสนองต่อการขัดจังหวะซึ่งในบางกรณีอาจไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับ MPS

วิธีการจับภาพประกอบด้วยการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบอนุกรม เครื่องเป่าลมความเร็วสูงแลกเปลี่ยนคำเพียงคำเดียว คำขอบริการของพวกเขาได้รับความพึงพอใจโดยทำให้การดำเนินการของคำสั่งปัจจุบันล่าช้าไปหนึ่งรอบเครื่องในขณะที่ MP อยู่ในสถานะการเปลี่ยนจากรอบเครื่องหนึ่งไปอีกรอบหนึ่ง ในโหมด DMA นี้ MP จะหยุดชั่วคราวสำหรับรอบเครื่องเพียงรอบเดียวเพื่อถ่ายโอนแต่ละคำของข้อมูล หลังจากนั้นการควบคุมจะกลับสู่ MP

พื้นที่ที่อยู่ กลไกและวิธีการที่อยู่

พื้นที่ที่อยู่ MPU (สพป.) - ชุดที่อยู่ปฏิบัติการหน่วยความจำและROM ที่มีให้สำหรับโปรแกรมที่ดำเนินการโดย MP

ขนาดของพื้นที่แอดเดรสของ MP RAM เป็นหนึ่งในปริมาณที่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของ MPS โดยรวม

ขนาดพื้นที่ที่อยู่ - ค่า,ซึ่งถูกกำหนดโดยสูงสุดขนาดที่อยู่และแสดงเป็นหน่วยขั้นต่ำจำนวนขององค์ประกอบหน่วยความจำที่ได้รับการแก้ไข - เป็นไบต์หรือในขนาดใหญ่หน่วย (KB, MB, GB).

หากที่อยู่ใน MPU อยู่ในรูปของคำ 16 บิต พื้นที่ที่อยู่คือ 64 KB คำ 20 บิตคือ 1 MB ฯลฯ ในบางครั้ง เพื่อทำให้การเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างส่วนประกอบของ MPU และ อำนวยความสะดวกในการเขียนโปรแกรมของขั้นตอน I / O ที่อยู่ลงทะเบียนจะถูกวางไว้ในพื้นที่ที่อยู่ MP และ UVV ไม่มีคำสั่งอินพุต/เอาต์พุตดังกล่าว ที่อยู่ในการลงทะเบียน MP และ UVV จะเหมือนกับการเข้าถึงเซลล์หน่วยความจำ

เมื่อมีการสร้างคำที่มีที่อยู่ 2 ไบต์ ไบต์ที่มีที่อยู่คู่ (ต่ำกว่า) จะเรียกว่าอันที่ต่ำกว่า และไบต์ที่มีที่อยู่คี่จะเรียกว่าไบต์ที่สูงกว่า

บ่อยครั้ง พื้นที่ที่อยู่ LPA จะแสดงเป็นไดอะแกรม ซึ่งระบุช่วงทั่วไปของที่อยู่ ช่วงนี้สามารถแบ่งออกเป็นช่วงย่อยที่สอดคล้องกับขนาดมาตรฐานของโมดูลโครงสร้าง ชิป หน่วยความจำประเภทต่างๆ (RAM, ROM ฯลฯ) หรือวัตถุประสงค์เฉพาะ

ในระบบคำสั่ง MP คำสั่งที่อยู่ครอบครองสถานที่สำคัญ

คำสั่งที่อยู่ - ทีมที่ตัวถูกดำเนินการอย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งสองอย่างคือในหน่วยความจำในการทำงาน

เหตุผลประการหนึ่งสำหรับการจัดระเบียบคำสั่งดังกล่าวคือ เป็นไปไม่ได้ที่จะเขียนที่อยู่จริงแบบเต็มโดยตรงในการดำเนินการเดียวของคำสั่ง เนื่องจากข้อจำกัดเกี่ยวกับความยาวของคำสั่ง ดังนั้นในโอเปอเรเตอร์จึงวางค่าบางอย่างเท่านั้นโดยใช้ที่อยู่จริงของคำสั่งคำนวณ

โดยทั่วไป กลไกการกำหนดที่อยู่ส่วนใหญ่จะกำหนดโดยความสามารถของ MPU (MPS) ในการประมวลผลข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพด้วยจำนวนการเข้าถึง RAM ขั้นต่ำ ใน MPU (MPS) มักใช้คำสั่งตั้งแต่สองคำขึ้นไป

เพื่อจำกัดความยาวของคำที่อยู่ จะใช้วิธีการกำหนดที่อยู่แบบต่างๆ ซึ่งทำให้สามารถ:

1) กำหนดที่อยู่เต็มของเซลล์หน่วยความจำที่มีบิตน้อยกว่าความยาวของคำสั่งลดลง

2) เข้าถึงเซลล์หน่วยความจำที่มีการคำนวณที่อยู่ระหว่างการประมวลผล ซึ่งให้การเข้าถึงอุปกรณ์ขยายหน่วยความจำ

3) คำนวณที่อยู่ข้อมูลที่สัมพันธ์กับตำแหน่ง (ที่อยู่ปัจจุบัน) ของคำสั่งเพื่อให้โปรแกรมสามารถโหลดลงในตำแหน่งหน่วยความจำใด ๆ โดยไม่ต้องเปลี่ยนที่อยู่ในโปรแกรม

โหมดการกำหนดแอดเดรสทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

1) โหมดที่ที่อยู่การดำเนินการถูกกำหนดโดยค่ารหัสหนึ่งค่าในคำสั่ง

2) คำสั่งที่ใช้เนื้อหาของส่วนที่อยู่ของคำสั่งและการลงทะเบียนอย่างน้อยหนึ่งรายการเพื่อสร้างที่อยู่การดำเนินการ

กลุ่มแรกประกอบด้วยที่อยู่โดยตรง, การลงทะเบียนโดยตรง, ทางอ้อม, การลงทะเบียนทางอ้อม, การกำหนดที่อยู่โดยตรง, การเพิ่มอัตโนมัติและการลดอัตโนมัติ และกลุ่มที่สองรวมถึงการกำหนดแอดเดรสพื้นฐาน, สัมพันธ์, สแต็ค, ที่อยู่เสมือน

ที่อยู่โดยตรงตัวถูกดำเนินการถูกดึงมาจากหน่วยความจำ (รีจิสเตอร์) ตามที่อยู่ที่เขียนไว้ในคำสั่ง อย่างไรก็ตาม การระบุที่อยู่ตรงต้องใช้หลายบิตในการอธิบายในคำสั่งที่อยู่ขนาดใหญ่ เพื่อลดขนาดดังกล่าว ไมโครคอมพิวเตอร์บางเครื่องใช้การกำหนดแอดเดรสโดยตรงแบบสั้น ซึ่งช่วยให้เข้าถึงพื้นที่ที่อยู่บางส่วนได้อย่างจำกัด หากที่อยู่ในคำสั่งไม่ใช่สัญลักษณ์ (ระบุโดยลิงก์) แต่เป็นแบบสัมบูรณ์ การระบุที่อยู่โดยตรงดังกล่าวจะเรียกว่า แน่นอน

ที่อยู่ลงทะเบียนโดยตรง วีรหัสคำสั่งเก็บชื่อของการลงทะเบียนที่ตัวถูกดำเนินการตั้งอยู่ การกำหนดที่อยู่โดยตรงนั้นไม่ยืดหยุ่นเพียงพอ เนื่องจากไม่อนุญาตให้คุณดำเนินการตามขั้นตอนการแก้ไขที่อยู่ที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าโปรแกรมในหน่วยความจำจะเคลื่อนที่และความสะดวกในการทำงานกับอาร์เรย์

ที่อยู่ทางอ้อมตัวถูกดำเนินการจากหน่วยความจำถูกเลือกทางอ้อม - ผ่านเซลล์หน่วยความจำ รหัสคำสั่งประกอบด้วยตัวชี้ที่อยู่หน่วยความจำ เมื่อดำเนินการตามคำแนะนำด้วยการกำหนดแอดเดรสดังกล่าว หน่วยความจำจะถูกเข้าถึงสองครั้ง: อันดับแรก ที่อยู่จะถูกเลือก ตามด้วยตัวถูกดำเนินการ ดังนั้น โดยไม่ต้องเปลี่ยนรหัสคำสั่ง สามารถเปลี่ยนที่อยู่ที่จัดเก็บในพื้นที่หน่วยความจำที่ฟิลด์รหัสคำสั่งชี้ไป

ที่อยู่การลงทะเบียนทางอ้อมในแง่ของความเร็ว จะเข้าใกล้การกำหนดแอดเดรสโดยตรง เนื่องจากแอดเดรสทางอ้อมถูกเลือกจากรีจิสเตอร์ภายในของโปรเซสเซอร์และไม่ต้องการวงจรหน่วยความจำเพิ่มเติม ในรูปแบบการกำหนดแอดเดรสนี้ รีจิสเตอร์หรือคู่รีจิสเตอร์ประกอบด้วยที่อยู่ของตัวถูกดำเนินการ การลงทะเบียนถูกโหลดโดยใช้คำสั่งที่มีการกำหนดที่อยู่โดยตรง การใช้โหมดระบุที่อยู่ของรีจิสเตอร์ทางอ้อมทำให้สามารถคำนวณที่อยู่หน่วยความจำระหว่างการทำงานของโปรแกรม ซึ่งจำเป็นในขั้นตอนการถ่ายโอนข้อมูล เมื่อดูองค์ประกอบอาร์เรย์ ฯลฯ

ที่อยู่โดยตรงตัวถูกดำเนินการอยู่ในรหัสคำสั่ง คำสั่งในกรณีนี้สามารถประกอบด้วยคำสองหรือสามคำ

การเพิ่มอัตโนมัติและการกำหนดที่อยู่อัตโนมัติที่อยู่ปฏิบัติการคำนวณในลักษณะเดียวกับที่อยู่การลงทะเบียนทางอ้อม จากนั้นเนื้อหาของการลงทะเบียนจะเพิ่มขึ้น ในไมโครคอมพิวเตอร์แบบระบุไบต์ เนื้อหาของรีจิสเตอร์ต้องเพิ่มขึ้น 1 เพื่อระบุไบต์ถัดไป และ 2 เพื่อระบุที่อยู่ของคำถัดไป ด้วยขนาดของตัวถูกดำเนินการที่กำหนดโดย opcode ในโหมดลดค่าอัตโนมัติ ที่อยู่ของตัวถูกดำเนินการถูกสร้างขึ้นโดยการลบ 1 หรือ 2 ออกจากการลงทะเบียนที่อยู่ ความแตกต่างจากการกำหนดแอดเดรสแบบเพิ่มค่าอัตโนมัติคือการลบเกิดขึ้นก่อนที่เนื้อหาของรีจิสเตอร์จะถูกใช้เป็นที่อยู่การดำเนินการ การผสมผสานระหว่างโหมดการเพิ่มอัตโนมัติและการลดค่าอัตโนมัติทำให้สามารถใช้รีจิสเตอร์เป็นตัวชี้สแต็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ การกำหนดแอดเดรสนี้ยังใช้เมื่อจัดระเบียบลูปและในการดำเนินการกับตัวแปรสตริง

ที่อยู่ฐานโปรแกรมที่มีคำสั่งที่มีที่อยู่ที่แน่นอนไม่สามารถย้ายในหน่วยความจำโดยไม่ต้องแก้ไขที่อยู่ คุณสามารถตรวจสอบการเคลื่อนไหวของโปรแกรมในหน่วยความจำโดยใช้การกำหนดแอดเดรสพื้นฐาน โดยใช้ที่อยู่ของตัวถูกดำเนินการคำนวณโดยการเพิ่มเนื้อหาของรีจิสเตอร์ฐาน - ออฟเซ็ตบวกหรือลบและที่อยู่ในรหัสคำสั่ง

ที่อยู่สัมพัทธ์ที่อยู่ปฏิบัติการถูกสร้างขึ้นโดยการเพิ่มที่อยู่ฐานลงในช่องที่อยู่ของคำสั่ง เนื้อหาของตัวนับโปรแกรมถูกใช้เป็นที่อยู่ฐาน การใช้การกำหนดแอดเดรสสัมพัทธ์ทำให้สามารถสร้างโปรแกรมที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระในหน่วยความจำได้ เนื่องจากโปรแกรมระบุออฟเซ็ตที่สัมพันธ์กับเนื้อหาของตัวนับโปรแกรมเสมอ ออฟเซ็ตถูกตีความว่าเป็นจำนวนเต็มที่มีเครื่องหมายเสริมของสองซึ่งให้การกระโดดไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง

ที่อยู่สแต็กการลงทะเบียนทางอ้อมที่อยู่ด้วยการเพิ่มขึ้นอัตโนมัติหรือการลดอัตโนมัติ (การเพิ่มอัตโนมัติหรือการลดอัตโนมัติ) ซึ่งการลงทะเบียนกับตัวถูกดำเนินการถูกระบุโดยปริยาย (มีคำแนะนำดังกล่าวที่ตำแหน่งของตัวถูกดำเนินการและผลลัพธ์ได้รับการแก้ไข - ที่อยู่โดยปริยาย) ตำแหน่งหน่วยความจำที่ชี้ไปที่เนื้อหาของรีจิสเตอร์ที่กำหนดโดยปริยาย (ตัวชี้สแต็ก) เรียกว่า ประชุมสุดยอด ซ้อนกัน.การกำหนดแอดเดรสแบบสแต็กช่วยให้เข้าถึงหน่วยความจำที่เรียกว่า . ได้เป็นพิเศษ ซ้อนกัน,ซึ่งยึดหลัก "เข้าก่อนออกก่อน" ในการเข้าถึงสแต็ก จะใช้คำแนะนำในการเขียนข้อมูลเข้าและออกจากสแต็ก หากคำแนะนำที่เขียนข้อมูลไปยังสแต็กทำให้เนื้อหาของตัวชี้สแต็กลดลง และคำแนะนำในการลบข้อมูลออกจากการเพิ่มสแต็ก แสดงว่าสแต็กทำงานลดลง มิฉะนั้น - จะเพิ่มขึ้น

ที่อยู่เสมือนผู้ใช้หน่วยความจำแต่ละคน (ระบบปฏิบัติการหรือบุคคล) ขณะแก้ไขปัญหาที่ใช้จะจัดการที่อยู่เสมือน ซึ่งสร้างภาพลวงตาของหน่วยความจำที่มีความจุไม่จำกัด แม้ว่า RAM จริงของระบบจะมีความจุจำกัด ภาพลวงตาเกิดขึ้นจากกลไกการกำหนดแอดเดรสเสมือน ซึ่งอิงจากการกระจายหน้าหน่วยความจำแบบไดนามิกระหว่างหน่วยความจำหลักของระบบ (OZP) และหน่วยความจำภายนอก

สำหรับผู้ใช้แต่ละราย ระบบปฏิบัติการจะสร้างตารางการติดต่อระหว่างเพจเสมือนและเพจจริง หากมีการเข้าถึงเพจที่มีอยู่จริงซึ่งไม่ได้อยู่ในหน่วยความจำหลัก เพจนั้นจะถูกลบออกจากหน่วยความจำภายนอกและโหลดเข้าสู่เพจหลัก และหน้าที่ไม่จำเป็นจะถูก "ซ่อน" ในหน่วยความจำภายนอก หน่วยความจำเสมือนหรือเพียงแค่หน่วยความจำระบบสามารถแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆ ที่ข้อมูลถูกจัดเก็บตามลักษณะการทำงาน ตัวอย่างเช่นในหนึ่งเซ็กเมนต์ - คำสั่งในวินาที - ข้อมูลในส่วนที่สาม - ส่วนหนึ่งของสแต็ก หรือในส่วนที่ห้ามเขียน - เคอร์เนลของระบบปฏิบัติการและในส่วนที่สองซึ่งอนุญาตให้เขียนและอ่าน - โปรแกรมผู้ใช้ ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของกลไกการแบ่งส่วนปัญหาของการป้องกันหน่วยความจำจะได้รับการแก้ไข

การแบ่งส่วนดำเนินการใน K1810VM86 MP และการกำหนดที่อยู่เสมือนถูกนำมาใช้ใน IAPX286 MP (Intel) และ 68010 (Motorola)

ระบบคำสั่งโดยทั่วไป คำสั่งจะเข้าใจได้ว่าเป็นขั้นตอนเดียวในการทำงานของอุปกรณ์ผู้บริหารในรูปแบบของคำสั่งในภาษาเครื่อง คำสั่งกำหนดการดำเนินการที่จะดำเนินการและคุณลักษณะ: ประเภทของการดำเนินการที่จะดำเนินการในรอบการทำงานที่กำหนด ที่อยู่ของตัวถูกดำเนินการหนึ่งหรือสองตัวที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการ ตำแหน่งของผลการดำเนินการ ตำแหน่งของคำสั่งถัดไป เนื่องจาก MP มีความจุน้อย ข้อมูลดังกล่าวจึงเป็นเรื่องยากและบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุด้วยคำเครื่องเดียว ดังนั้น คำสั่งสามารถประกอบด้วยคำเครื่องหลายคำ

โดยทั่วไป ประเภทของคำสั่งต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

1) การถ่ายโอน - ทิศทางเดียว (การลงทะเบียน - การลงทะเบียน, การลงทะเบียนหน่วยความจำ, การลงทะเบียนหน่วยความจำ, หน่วยความจำ - หน่วยความจำ), การแลกเปลี่ยน (การลงทะเบียน - การลงทะเบียน, การลงทะเบียนหน่วยความจำ, หน่วยความจำ - หน่วยความจำ), คำสั่งอินพุต / เอาต์พุต;

2) เลขคณิต;

3) ตรรกะ;

4) บิตการประมวลผล;

5) สิ่งที่เปลี่ยนลำดับของการคำนวณ - การข้าม (ไม่มีเงื่อนไข, เงื่อนไข), การเรียกไปยังรูทีนย่อย, การส่งคืนจากรูทีนย่อย, การขัดจังหวะของซอฟต์แวร์

คำถามสำหรับการตรวจสอบตนเอง

1. อธิบายโครงสร้างทั่วไปของ MP และ MPS

2. อินเทอร์เฟซของ MPU และ MPS จัดอยู่ในประเภทใด

3. MP ทำหน้าที่อะไรเมื่อประมวลผลคำสั่ง (คำสั่ง) ระหว่างขั้นตอนการสุ่มตัวอย่าง ระยะการดำเนินการ?

4. ภายใต้สถานการณ์ใดที่มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่าง MP และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลในโหมดการหยุดชะงักหรือการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง?

5. ขนาดของพื้นที่ที่อยู่ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของ MP อะไร

6. ใช้ภาคผนวก 1 ยกตัวอย่างของคำสั่งที่อยู่ที่มีโดยตรง, โดยอ้อม, ทันที, ฐาน, สัมพัทธ์, เพิ่มอัตโนมัติ, สแต็คและที่อยู่เสมือน

7. รหัสคำสั่งมีข้อมูลอะไรบ้างในระบบคำสั่ง MP?

1.3. กระบวนการฟอร์แมตออกแบบอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์และระบบ

ด้านและระดับของการออกแบบ

เมื่อออกแบบ MPU และ MPS ส่วนใหญ่จะใช้ วิธีการบล็อกลำดับชั้นซึ่งระบบที่ออกแบบจะแบ่งออกเป็นระดับลำดับชั้น ที่ระดับสูงสุด มุมมองที่ไม่มีรายละเอียดมากที่สุดจะถูกใช้ โดยจะแสดงเฉพาะคุณลักษณะทั่วไปและคุณลักษณะของระบบที่ออกแบบเท่านั้น ในระดับถัดไป ระดับของรายละเอียดจะเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ MPS จะถือเป็นชุดของบล็อกแต่ละรายการ ในแต่ละระดับ งานที่มีความซับซ้อนบางอย่างจะได้รับการกำหนดและแก้ไข ซึ่งดำเนินการโดยใช้เครื่องมือออกแบบที่มีในระดับนี้ การกำหนดบล็อกควรเป็นแบบที่ผู้ออกแบบคนเดียวเข้าใจเอกสารสำหรับแต่ละบล็อก

ดังนั้น วิธีบล็อกแบบลำดับชั้นทำให้สามารถกระจายงานที่ซับซ้อนของการออกแบบ MPS ขนาดใหญ่เป็นกลุ่มของงานขนาดเล็ก และภายในกลุ่ม งานต่างๆ จะสามารถแก้ไขได้พร้อมกัน

ตาม ESKD เมื่อออกแบบอุปกรณ์และระบบจะใช้ไดอะแกรมโครงสร้างการทำงานและแผนผัง

เป็นไปได้ที่จะแยกแยะระดับแนวนอนและแนวตั้งในรูปแบบการออกแบบจำลอง (ตารางที่ 1) ได้ตามเงื่อนไข ระดับแนวตั้งเรียกว่าด้าน การออกแบบ MPU และ MPS มีแง่มุมดังกล่าว: การทำงาน อัลกอริธึม การออกแบบและเทคโนโลยี

ลักษณะการทำงานประกอบด้วยสามระดับแนวนอน (2, 3 และ 4): ระบบ (โครงสร้าง), ฟังก์ชันตรรกะและวงจรองค์ประกอบ ที่ระดับระบบ บล็อกไดอะแกรมของ MPU หรือ MPS ได้รับการออกแบบที่ระดับการทำงานเชิงตรรกะ - ไดอะแกรมการทำงานและแผนผังของ MPU หรืออุปกรณ์ทั้งหมดที่เป็นส่วนหนึ่งของ MPS

ที่ระดับย่อยของวงจรของระดับส่วนประกอบวงจร ไดอะแกรมวงจรของวงจรรวมหรือชิ้นส่วน LSI (VLSI) ได้รับการออกแบบ องค์ประกอบในกรณีนี้คือส่วนประกอบของวงจรอิเล็กทรอนิกส์: ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ ที่ระดับย่อยของส่วนประกอบ ส่วนประกอบ IC แต่ละตัวได้รับการพัฒนา ซึ่งประกอบด้วยส่วนองค์ประกอบของคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์

ด้านอัลกอริทึมยังมีระดับแนวนอนสามระดับ (ที่ 1, 2 และ 3): ระดับการพัฒนาโครงร่างการทำงานของ MPU หรือ MPS ระดับสถาปัตยกรรมและระดับเฟิร์มแวร์ ในระดับที่ 1 พวกเขาพัฒนาแผนงานสำหรับการทำงานของ MPU หรือ MPS กำหนดงานที่จะแก้ไขโดยส่วนไมโครโปรเซสเซอร์ของ MPS วางแผนระบบซอฟต์แวร์ และพัฒนาบล็อกไดอะแกรมของอัลกอริทึม การพัฒนาโมดูลซอฟต์แวร์เพิ่มเติม

งานหลักของระดับที่ 2 (สถาปัตยกรรม) คือการเลือกสถาปัตยกรรมของส่วนไมโครโปรเซสเซอร์ของ MPS บางครั้งถือว่าเป็นหนึ่งในงานของระดับระบบ กล่าวคือ ระดับสถาปัตยกรรมและระบบจะรวมกันเป็นแง่มุมหนึ่งของการออกแบบฟังก์ชันการทำงาน

ตารางที่ 1.แนวนอนและแนวตั้งระดับการออกแบบ

ระดับแนวนอน

ด้าน (ระดับแนวตั้ง)

การทำงาน

อัลกอริทึม

ออกแบบ

เทคโนโลยี

การพัฒนากฎหมายเพื่อการทำงานของ LPA (MPS); การออกแบบอัลกอริทึม การเขียนโปรแกรมโมดูล

ระบบ (โครงสร้าง)

สถาปัตยกรรม (เครื่อง)

ไรเซอร์ ปะเนล

การพัฒนาแผนผังของกระบวนการทางเทคโนโลยี

ฟังก์ชั่นตรรกะ

ไมโครซอฟต์แวร์

TEZ โมดูล

การพัฒนาเส้นทางกระบวนการทางเทคโนโลยี

วงจร-เทคนิค-ส่วนประกอบ-ny

คริสตัลไอซี

การออกแบบการดำเนินงานทางเทคโนโลยี

ระดับที่ 3 (ไมโครโปรแกรม) มีไว้สำหรับการออกแบบไมโครโปรแกรมของการดำเนินการและขั้นตอนที่ดำเนินการในไมโครโปรเซสเซอร์ MPU หรือ MPS ในฮาร์ดแวร์

ด้านการออกแบบมีลำดับชั้นแนวนอนของการออกแบบ risers, แผง, TEZ_v, โมดูลและคริสตัล (chip_v) ІС (2nd, 3, 4)

ด้านเทคโนโลยีประกอบด้วยสามระดับแนวนอน - 2, 3 และ 4 ในระดับที่ 2 มีการพัฒนาโครงร่างของกระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิต MPU หรือ MPS นั่นคือองค์ประกอบและลำดับของขั้นตอนสำหรับ MPU การผลิต (MPS) ในระดับที่ 3 มีการพัฒนาเส้นทางของกระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิต MPU (MPS) นั่นคือพวกเขากำหนดองค์ประกอบและลำดับของการดำเนินงานสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์เลือกประเภทและกลุ่มของอุปกรณ์เทคโนโลยี ในระดับที่ 4 การออกแบบการดำเนินการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตส่วนประกอบ MPU (MPS)

งานหลักของระดับการออกแบบ

ระบบและสถาปัตยกรรมระดับการออกแบบ:

1) การกำหนดหลักการขององค์กร LPA (MPS);

2) การพัฒนาบล็อกไดอะแกรม นั่นคือ การกำหนดองค์ประกอบของอุปกรณ์หรือระบบและวิธีการโต้ตอบของส่วนประกอบต่างๆ ระหว่างการทำงานของอุปกรณ์

3) การเลือกชุดไมโครโปรเซสเซอร์ (ไมโครโปรเซสเซอร์) ของ LSI (VLSI);

4) การกำหนดข้อกำหนดสำหรับพารามิเตอร์ของอุปกรณ์หรือระบบและการก่อตัวของงานด้านเทคนิค (TOR) สำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ MPS แต่ละรายการ

ToR สำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ MPS แต่ละเครื่องประกอบด้วย: การนับฟังก์ชันทั้งหมดที่ดำเนินการโดยอุปกรณ์แต่ละเครื่อง สภาพการทำงานของอุปกรณ์ ข้อกำหนดสำหรับพารามิเตอร์อินพุตและเอาต์พุต ข้อมูลเกี่ยวกับเนื้อหาและรูปแบบของข้อมูลที่แลกเปลี่ยนกับอุปกรณ์อื่นของอุปกรณ์ ฐานองค์ประกอบเพื่อสร้างอุปกรณ์

ฟังก์ชั่นตรรกะและเฟิร์มแวร์ระดับการออกแบบ:

1) รายละเอียดการทำงานของแต่ละอุปกรณ์

2) การใช้อัลกอริธึมของฟังก์ชันที่ดำเนินการโดยทางโปรแกรมและการนำเสนออัลกอริธึมในภาษาอัลกอริธึมที่ยอมรับ

3) การเลือกหลักการสำหรับองค์กรของ LPA (MPS) และการพัฒนาแนวคิด

4) การพัฒนาไมโครโปรแกรมที่ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับแต่ละคำสั่งหรือชุดคำสั่งไมโครและลำดับของการดำเนินการ

5) การสังเคราะห์ไดอะแกรมการทำงานและวงจรของอุปกรณ์ดิจิทัลที่เป็นส่วนหนึ่งของ MPS

6) การสังเคราะห์การตรวจติดตามและวินิจฉัยสำหรับ MPP หรือ MPS;

7) การกำหนด TOR สำหรับระดับการออกแบบวงจร

เกณฑ์การออกแบบหลักสำหรับ MPP ที่ซับซ้อนและส.ส.:

1) คุณภาพการออกแบบ

2) ต้นทุนการออกแบบ

3) เงื่อนไขการพัฒนา

4) จำนวนผู้ว่าจ้างผู้เชี่ยวชาญ-นักพัฒนา

ตามความเป็นไปได้ของการทำให้กระบวนการออกแบบเป็นทางการและลักษณะการวนซ้ำนั้น จะเลือกการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยของ MPP หรือ MPS วันนี้ เนื่องจากความซับซ้อนอย่างมากของ MPP และ MPS การพัฒนาชิ้นส่วนไมโครโปรเซสเซอร์อย่างสมบูรณ์จึงเป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีวิธีการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย

คำถาม. งาน

1. อธิบายสาระสำคัญของแนวทางแบบบล็อกลำดับชั้นในการออกแบบ MPP และ MPS

2. แง่มุมต่างๆ แสดงถึงรูปแบบการออกแบบ MPP จำลองอย่างไร

3. MPP ได้รับการออกแบบให้เป็น TK ในระดับใดและสอดคล้องกับสิ่งนี้ในด้านใด

4. ตั้งชื่องานหลักของระดับระบบในการออกแบบ MPP

5. ระดับสถาปัตยกรรมของการออกแบบ MPP คืออะไร?

6. สาระสำคัญของระดับการทำงานเชิงตรรกะของการออกแบบ MPP และ MPS คืออะไร?

7. งานหลักที่แก้ไขในระดับไมโครโปรแกรมของ MPP คืออะไร?

1.4. สถาปัตยกรรมไมโครโปรเซสเซอร์อุปกรณ์และระบบ

แก่นแท้ของสถาปัตยกรรมและหลักการ

การพัฒนาอุปกรณ์และระบบไมโครโปรเซสเซอร์

แก่นแท้ของสถาปัตยกรรมMPU และ MPS

สถาปัตยกรรมไมโครโปรเซสเซอร์ สะท้อนให้เห็นในการทำงานของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นส่วนประกอบที่ใช้แทนข้อมูล, การทำงานของเครื่อง,คำอธิบายของอัลกอริทึมและกระบวนการคำนวณ.

สถาปัตยกรรมนี้รวมฮาร์ดแวร์ เฟิร์มแวร์ และซอฟต์แวร์ของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน และทำให้สามารถระบุได้อย่างชัดเจนว่าสิ่งใดเมื่อสร้าง MPS เฉพาะ ผู้ใช้จะต้องนำไปใช้ในซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม

มิฉะนั้น สถาปัตยกรรมของ MP จะเป็นองค์กรเชิงตรรกะ เนื่องจากความสามารถของ MP เกี่ยวกับการใช้งานฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ของฟังก์ชันที่กำหนดให้กับ MPU หรือ MPS ที่ออกแบบไว้ จะแสดงโครงสร้างของ MP, วิธีการแสดงและรูปแบบข้อมูล, ชุดคำสั่ง, รูปแบบของคำควบคุม, วิธีการเข้าถึงองค์ประกอบทั้งหมดของโครงสร้างที่ผู้ใช้สามารถเข้าถึงได้, และการตอบสนองของ MP ต่อสัญญาณภายนอก

สถาปัตยกรรม MP สามารถดูเป็นชุดของคุณสมบัติและคุณลักษณะจากมุมมองของผู้ใช้ อธิบายวิธีการสำหรับการผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดของฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และเฟิร์มแวร์ของ LPU หรือ MPU เกี่ยวกับคุณสมบัติที่นักพัฒนาและโปรแกรมเมอร์ผู้ใช้ใช้

เมื่อพัฒนา สถาปัตยกรรมMPUเช่นเดียวกับ MP จะมีการกำหนดรูปแบบข้อมูลและคำสั่ง ระบบคำสั่งและวิธีการระบุ ประเภทของที่อยู่ ข้อกำหนดสำหรับอินเทอร์เฟซได้รับการพิสูจน์ ทางเลือกที่เหมาะสมของสถาปัตยกรรมทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการคำนวณที่ใช้อัลกอริทึมสำหรับการทำงานของ MPU

สถาปัตยกรรม ไมโครคอมพิวเตอร์ - แนวคิดนามธรรมของไมโครคอมพิวเตอร์ในแง่ของหน่วยการทำงาน โมดูลคอมพิวเตอร์หลัก โครงสร้างข้อมูล สถาปัตยกรรมไม่ได้กำหนดคุณลักษณะของฮาร์ดแวร์โดยเฉพาะ เวลาดำเนินการของคำสั่ง ระดับความขนานในการใช้งานโปรแกรม และคุณลักษณะอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน โดยจะแสดงแง่มุมต่างๆ ของโครงสร้างไมโครคอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะระบบคำสั่ง โหมดการกำหนดแอดเดรส รูปแบบข้อมูล ชุดรีจิสเตอร์ที่ผู้ใช้สามารถใช้ได้ คำว่า "สถาปัตยกรรม" ใช้เพื่ออธิบายความสามารถที่ไมโครคอมพิวเตอร์มี ในขณะที่คำว่า "องค์กร" กำหนดวิธีการนำความสามารถเหล่านี้ไปใช้

คำอธิบายสถาปัตยกรรม เป็นแบบจำลองไมโครคอมพิวเตอร์ ความเข้าใจซึ่งมีความสำคัญไม่เฉพาะสำหรับโปรแกรมเมอร์เท่านั้น สามารถใช้เป็นฐานเริ่มต้นสำหรับนักพัฒนาที่มีศักยภาพของไมโครคอมพิวเตอร์ใหม่ ในกรณีนี้ นักพัฒนาจะแปลงองค์ประกอบของสถาปัตยกรรมที่แสดงถึงรูปแบบตรรกะบางอย่าง ซึ่งเป็นชุดของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อถึงกันที่จำเป็น

ไมโครคอมพิวเตอร์ทั้งหมดมีบล็อกการทำงานที่มีสถาปัตยกรรมไมโครภายในของตัวเอง: 1) โปรเซสเซอร์ประกอบด้วยหน่วยลอจิกเลขคณิตและหน่วยควบคุม 2) หน่วยความจำคือชุดขององค์ประกอบการจัดเก็บ (เซลล์) และหน่วยควบคุม 3) อุปกรณ์อินพุตและเอาต์พุตข้อมูลยังเป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งรวมโมดูลทางกลและอิเล็กทรอนิกส์ บล็อกการทำงานเหล่านี้รวมกันโดยใช้ระบบบัส: บัสข้อมูล ซึ่งข้อมูลจะถูกแลกเปลี่ยนระหว่างหน่วยไมโครคอมพิวเตอร์ แอดเดรสบัส ซึ่งใช้ในการถ่ายโอนที่อยู่ไปยังอุปกรณ์ที่ควบคุมด้วยซอฟต์แวร์ และบัสควบคุม เพื่อโอนคำควบคุม

คำนิยาม สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์,ในฐานะที่เป็นไมโครคอมพิวเตอร์สากล ความหมายไม่แตกต่างจากคำจำกัดความของสถาปัตยกรรมไมโครคอมพิวเตอร์โดยทั่วไป

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ , จากมุมมองของโปรแกรมเมอร์ การนำเสนอนามธรรม (หรือคำจำกัดความ) ของระบบคอมพิวเตอร์เป็นชุดของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อน โดยพื้นฐานแล้ว สถาปัตยกรรมคือข้อมูลเกี่ยวกับการจัดระเบียบการทำงาน (เชิงตรรกะ) ของคอมพิวเตอร์

สถาปัตยกรรม MPS - คำจำกัดความของฟังก์ชันที่ระบบนำไปใช้ในระดับบุคคล และคำจำกัดความที่แน่นอนของขอบเขตระหว่างระดับเหล่านี้ มันกำหนดหลักการขององค์กรของ MPS และหน้าที่ของส่วนประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ ฯลฯ สถาปัตยกรรม MPS ไม่ได้สะท้อนถึงคุณสมบัติการออกแบบของโครงสร้างเชิงตรรกะและโมดูลและเทคโนโลยีของการผลิต

หลักการพัฒนาMPU และ MPS

จากจุดเริ่มต้น ในการออกแบบและพัฒนาไมโครคอมพิวเตอร์ หลักการพื้นฐานต่อไปนี้ถูกใช้เป็นหลัก: โมดูลาร์ กระดูกสันหลัง ไมโครโปรแกรม และความสม่ำเสมอของโครงสร้าง

หลักการ องค์กรแบบแยกส่วน จัดให้มีการสร้างไมโครคอมพิวเตอร์และ MPS ตามชุดของโมดูล

โมดูล - อย่างสร้างสรรค์ ใช้งานได้จริง และ eไฟฟ้าเสร็จอุปกรณ์,ซึ่งทำให้เป็นไปได้โดยลำพังหรือร่วมกับผู้อื่นโมดูลแก้ปัญหาการคำนวณหรือการควบคุมชั้นเรียนที่กำหนด

แยกแยะ การทำงานและ สร้างสรรค์โมดูล วิธีการแบบแยกส่วนทำให้สามารถกำหนดองค์ประกอบในระดับที่สูงขึ้นได้ และลดต้นทุนในการออกแบบ MPU และ MPS ช่วยลดความยุ่งยากในการสร้างความจุและการกำหนดค่าระบบใหม่

การเชื่อมต่อระหว่างโมดูลและองค์ประกอบนั้นดำเนินการตามหลักการสองประการเป็นหลัก: ก) หลักการโดยพลการการเชื่อมต่อซึ่งใช้กฎ "แต่ละอัน" และ b) หลักการสั่งการเชื่อมต่อ- กระโปรงหลังรถ,ช่วยลดจำนวนการเชื่อมต่อ พวกเขาให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างโมดูลการทำงานและเชิงสร้างสรรค์ในระดับต่างๆ โดยใช้ทางหลวงที่เชื่อมต่อบัสอินพุตและเอาต์พุต

ไมโครคอมพิวเตอร์และ MPS ส่วนใหญ่มีองค์กรหลายระดับในการควบคุมโปรแกรม

หลักการ การควบคุมเฟิร์มแวร์ ให้ความยืดหยุ่นสูงสุดในการจัดระเบียบโมดูลไมโครโปรเซสเซอร์แบบมัลติฟังก์ชั่น และด้วยการผสมผสานของคำสั่งไมโคร ทำให้สามารถกำหนดทิศทางปัญหาของไมโครคอมพิวเตอร์ได้ ด้วยหลักการนี้ คุณสามารถใช้การดำเนินการแมโครใน MPS และรันคำสั่งและโปรแกรมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเมื่อใช้รูทีนย่อย

การควบคุมเฟิร์มแวร์ให้:

ความยืดหยุ่นของอุปกรณ์มากขึ้นเนื่องจากความสามารถในการเปลี่ยนเฟิร์มแวร์

เพิ่มความสม่ำเสมอของโครงสร้างของอุปกรณ์ผ่านการใช้โครงสร้างเมทริกซ์อย่างแพร่หลาย เช่น หน่วยความจำ

ให้วิธีแก้ปัญหาแบบขนานสำหรับปัญหาการควบคุมแบบกระจายและหน่วยความจำแบบกระจาย

เพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ด้วยการใช้ชิปหน่วยความจำ

ลดความซับซ้อนในการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ เนื่องจากการควบคุมของชุดควบคุมไมโครโปรแกรมจะลดลงเหลือเพียงการควบคุมเนื้อหาของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล

หลักความสม่ำเสมอ กำหนดล่วงหน้าความสามารถในการทำซ้ำขององค์ประกอบของโครงสร้างและความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขา

ความสม่ำเสมอของระบบตามกฎแล้วจะพิจารณาในระดับต่างๆขององค์กร วิธีหลักในการเพิ่มความสม่ำเสมอของโครงสร้างของ MPP และ MPS คือ:

1) การใช้อุปกรณ์หน่วยความจำอย่างแพร่หลาย

2) ปฏิเสธที่จะมอบหมายการดำเนินการขนาดเล็กบางอย่างให้กับการลงทะเบียน

3) การใช้โครงสร้างการลงทะเบียน

4) การผลิตรีจิสเตอร์วัตถุประสงค์ทั่วไปและรีจิสเตอร์อื่น ๆ ในรูปแบบของเซลล์หน่วยความจำ

5) การประยุกต์ใช้วิธีการหลักในการแลกเปลี่ยนข้อมูล

7) โดยใช้หลักการควบคุมไมโครโปรแกรม

8) การพัฒนา MPS แบบขนาน

การจำแนกสถาปัตยกรรมของอุปกรณ์และระบบไมโครโปรเซสเซอร์

มีการจำแนกประเภทของสถาปัตยกรรม MPU และ MPS ซึ่งส่วนใหญ่ตรงกับคำอธิบายของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ทั่วไป

การจำแนกประเภทเอ็ม. ฟลินน่า.นี่เป็นหนึ่งในการจำแนกประเภทที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างทางสถาปัตยกรรมระหว่างคอมพิวเตอร์ ลักษณะทางสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์อธิบายไว้ในแง่ของการไหลของคำสั่ง (คำแนะนำ) และการไหลของข้อมูล วิธีนี้ทำให้สามารถกำหนดสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ให้กับคลาสใดคลาสหนึ่งได้ (ตารางที่ 2, Scheme 2)

ตารางที่ 2การจำแนกสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ของฟลินน์

ลำดับคำสั่ง

สตรีมข้อมูลเดียว

สตรีมข้อมูลหลายรายการ (MD)

โสด (โอเค)

OKOD (SISD) (คอมพิวเตอร์โปรเซสเซอร์เดียว)

SIMD (คอมพิวเตอร์ที่มีโปรเซสเซอร์แบบขนานหรือแบบเชื่อมโยง)

หลายรายการ (MK)

MKOD (MISD) (คอมพิวเตอร์หลักของสายพานลำเลียง)

MKMD (MIMD) (มัลติโปรเซสเซอร์หรือคอมเพล็กซ์หลายเครื่อง)

การจัดประเภทจะดำเนินการในแง่ของไม่ใช่โครงสร้างของเครื่องจักร แต่ในแง่ของวิธีการในคอมพิวเตอร์คำสั่งเครื่องโต้ตอบกับข้อมูล อย่างไรก็ตาม การจำแนกประเภทของ Flynn นั้นเป็นเรื่องทั่วไป กล่าวคือ หมายถึงคอมพิวเตอร์คู่ขนานทั้งหมด ยกเว้นคอมพิวเตอร์ที่มีหลายตัวประมวลผล ในคลาสเดียวกัน และไม่ได้ระบุความแตกต่างใดๆ ระหว่างคอมพิวเตอร์ที่ใช้ไปป์ไลน์และเมทริกซ์ MP

นอกจากนี้ยังใช้การจำแนกประเภทสถาปัตยกรรมอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการจัดระบบของ F. Shar ซึ่งเป็นระบบโครงสร้างของ R. Hockney และ C. Jeshope ซึ่งใช้สัญลักษณ์โครงสร้างพิเศษ

โครงสร้างระบบ ร.Hockney และ C. Jesshope. ในระดับแรก ระบบคอมพิวเตอร์ทั้งหมดจะถูกแบ่งตามหลักการหลายหลาก (ปริมาณ) เป็นระบบคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวและระบบคอมพิวเตอร์หลายเครื่อง ระบบคอมพิวเตอร์ที่มีคอมพิวเตอร์หนึ่งเครื่องจะแบ่งออกเป็นคอมพิวเตอร์ที่มี MP สายพานลำเลียงเดียวและ MP หลายเครื่อง

อย่างแรกคือคอมพิวเตอร์อนุกรมแบบดั้งเดิม และรูปแบบที่สองเป็นคลาสของคอมพิวเตอร์คู่ขนาน ซึ่งแบ่งออกเป็นเมทริกซ์แบบไปป์ไลน์ ไปป์ไลน์ และไมโครโปรเซสเซอร์

โครงการที่ 2ภาพประกอบของการจำแนกประเภทของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ของฟลินน์

ตัวอย่างของคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่ไม่วางท่อที่มีระบบขนานกัน เช่น คอมพิวเตอร์ CDC-6600 ซึ่งสร้างขึ้นจากโปรเซสเซอร์แบบสเกลาร์หลายตัว

คอมพิวเตอร์ไปป์ไลน์แบ่งออกเป็นคอมพิวเตอร์ที่ใช้คำสั่งสเกลาร์เท่านั้น เช่น CDC-7800, คอมพิวเตอร์ FPC AP-120B และคอมพิวเตอร์ที่ใช้คำสั่งเวกเตอร์ คอมพิวเตอร์ที่ใช้คำสั่งเวกเตอร์จะถูกแบ่งออกเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีไปป์ไลน์เฉพาะ เช่น CRAY-1 และด้วยไปป์ไลน์สากล - คอมพิวเตอร์ CYBER 205

คอมพิวเตอร์คลาสเครื่อง ด้วยเมทริกซ์ของโปรเซสเซอร์จำแนกตามการเชื่อมต่อของโปรเซสเซอร์ในเมทริกซ์ ตามความจุ ฯลฯ เครื่องแรกของประเภทนี้ ได้แก่ ILLIAC-IV, BSP, STA-RAN, ICL DAP, OMEN เป็นต้น

ตามจุดประสงค์ คอมพิวเตอร์แบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: สากล และ เชี่ยวชาญ .

สถาปัตยกรรมฟอน นอยมันน์

สากล คอมพิวเตอร์มีสถาปัตยกรรมแบบ "von Neumann" แบบดั้งเดิม (หรือสถาปัตยกรรมแบบสเกลาร์)

หลักการพื้นฐานของการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมด้วยโปรแกรม

ในปี 1946 J. von Neumann นักคณิตศาสตร์ชาวอเมริกันผู้มีชื่อเสียงได้กำหนดหลักการพื้นฐานสำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมด้วยโปรแกรมเป็นครั้งแรก ซึ่งได้รับการเสริมและปรับปรุงเมื่อเวลาผ่านไป:

1) หลักการควบคุมโปรแกรมคือคอมพิวเตอร์สามารถแปลงข้อมูลต้นทางโดยอัตโนมัติตามโปรแกรมที่กำหนด

2) หลักการกระโดดตามเงื่อนไขให้ความยืดหยุ่นและความเก่งกาจสำหรับโปรแกรมโดยให้โอกาสในกระบวนการแก้ปัญหาเพื่อดำเนินการเปลี่ยนไปยังบางส่วนของโปรแกรมขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของการคำนวณระดับกลางหรือข้อมูลเริ่มต้น

3) หลักการของความคงอยู่ (ความปลอดภัย) ของโปรแกรมคือการวางโปรแกรมไว้ในอุปกรณ์เก็บข้อมูลของคอมพิวเตอร์

4) หลักการของการเข้าถึงองค์ประกอบหน่วยความจำแบบสุ่ม

5) หลักการใช้ระบบเลขฐานสอง

6) หลักการของหน่วยความจำหลายระดับ (ลำดับชั้น)

หลักการเหล่านี้ยังเกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ด้วย แต่ด้วยการสร้างเครื่องรุ่นใหม่และตระกูลของเครื่องจักร สิ่งเหล่านี้จึงได้รับการเสริมและขัดเกลา

ในคอมพิวเตอร์โดยเริ่มจาก รุ่นที่สาม,นอกจากนี้ ใช้หลักการต่อไปนี้:

- มัลติโปรแกรมมิ่ง- การดำเนินการร่วมกันของคำสั่งต่าง ๆ ของโปรแกรมที่เหมือนกันหรือต่างกันซึ่งแยกจากกันซึ่งเก็บไว้ใน RAM

- ข้อมูลและความเข้ากันได้ของซอฟต์แวร์- ทำให้สามารถเรียกใช้โปรแกรมที่มีอยู่ในรุ่นต่างๆของครอบครัวได้

สูง ระดับมาตรฐานทางเทคนิค- ระบบการตั้งชื่อทั่วไปของอุปกรณ์ภายนอกและอุปกรณ์อื่น ๆ สำหรับเครื่องทั้งหมด

โอกาส การจัดระเบียบงานหลายขั้นตอนเกี่ยวกับการสร้างและปรับปรุงคอมพิวเตอร์

เครื่องจักรรุ่นที่สี่สร้างขึ้นบนหลักการของ:

- มัลติโปรเซสเซอร์- การสลับโปรเซสเซอร์หลายตัวเมื่อทำงานกับหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกัน

องค์กร หน่วยความจำเสมือน- ให้พื้นที่ที่อยู่ RAM เกือบไม่ จำกัด

กว้าง การใช้BIC และ VLSIและโครงสร้างมหภาคซึ่งมีพื้นฐานมาจากแนวคิดในการสร้างระบบคอมพิวเตอร์ที่มีความยืดหยุ่นในการใช้งานจากบล็อกมาตรฐานขนาดใหญ่ (มาโครโมดูล)

การใช้ภายใน ภาษาระดับสูง.

เครื่องจักรรุ่นที่ห้าแตกต่าง:

การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในระดับทางปัญญาของโปรเซสเซอร์

การพัฒนาเพิ่มเติมของฟังก์ชันอินพุต-เอาท์พุตของกราฟิก รูปภาพ เอกสาร ภาษาโปรแกรม

ความเป็นไปได้ของการประมวลผลข้อมูลเชิงโต้ตอบโดยใช้ภาษาธรรมชาติ

ความสามารถในการเรียนรู้ด้วยตนเอง เพื่อสร้างการเชื่อมโยงและการสรุป

ภาษาโปรแกรมในกระบวนการสร้างโปรแกรมสามารถใช้ส่วนต่อประสานที่เป็นธรรมชาติระหว่างบุคคลกับเครื่อง ภาษาระดับสูงพิเศษให้:

ความฉลาดระดับสูงของการโต้ตอบของผู้ใช้กับระบบคอมพิวเตอร์ในระดับต่าง ๆ ของการเข้าถึงฐานข้อมูลเพื่อเลือกข้อมูลที่จำเป็นและฐานความรู้เพื่อรับแนวคิดใหม่ที่จำเป็นในการแก้ไขงานที่ไม่คุ้นเคย

การใช้เงินทุนซอฟต์แวร์ที่มีอยู่ซึ่งมุ่งเน้นไปที่สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม

เฉพาะทาง คอมพิวเตอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมากในการแก้ปัญหา บางชนิดงาน. สิ่งนี้ทำได้ในตอนแรกโดยใช้การคำนวณแบบขนาน เมื่อเวลาผ่านไป เครื่องจักรก็ปรากฏขึ้นตามการทำงานแบบคู่ขนานของฟังก์ชันต่างๆ หรือการจำลองอุปกรณ์เลขคณิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมทริกซ์ตัวประมวลผล

สถาปัตยกรรมคู่ขนาน

ความเท่าเทียมพัฒนาในสองทิศทาง:

1) ปรับปรุงโครงสร้างของคอมพิวเตอร์โดยลดความแตกต่างระหว่างความเร็วของโปรเซสเซอร์และความเร็วในการเข้าถึง RAM

2) การทำซ้ำของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ประเภทเดียวกันรวมกันตามโครงสร้างบางอย่าง

ความเท่าเทียมถูกนำมาใช้ในระดับลำดับชั้นหลายระดับ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง:

1) ระดับของงาน - ระหว่างงานที่ดำเนินการบนคอมพิวเตอร์หรือระหว่างขั้นตอนของงาน

2) ระดับโปรแกรม - ระหว่างส่วนต่างๆ ของโปรแกรม (เช่น ภายในขอบเขตของรอบ)

3) ระดับคำสั่ง - ระหว่างขั้นตอนของการดำเนินการคำสั่ง (คำสั่งโปรเซสเซอร์);

4) เลขคณิตและระดับบิต - ระหว่างองค์ประกอบของการดำเนินการเวกเตอร์ภายในวงจรลอจิกของหน่วยเลขคณิต

พื้นฐาน วิธีการแนะนำความเท่าเทียมสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มต่อไปนี้:

- การประมวลผลการทำงาน- จัดหาอุปกรณ์หลายอย่างที่มีความสามารถในการทำหน้าที่ที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การทำงานของตรรกะ การบวก การคูณ ฯลฯ

- การประมวลผลท่อ- การใช้หลักการลำเลียงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์โปรเซสเซอร์

- การประมวลผลเมทริกซ์- การใช้เมทริกซ์ขององค์ประกอบโปรเซสเซอร์ที่เหมือนกันกับระบบควบคุมทั่วไป โดยที่องค์ประกอบทั้งหมดดำเนินการเหมือนกัน แต่มีข้อมูลต่างกัน

- มัลติโปรเซสเซอร์- ดำเนินการโดยโปรเซสเซอร์หลายตัวซึ่งแต่ละตัวดำเนินการคำสั่งของตัวเองและทั้งหมดโต้ตอบผ่าน RAM ทั่วไป

สัญญาณและmไมโครโปรเซสเซอร์ตัวเดียว

โปรเซสเซอร์เมทริกซ์สัญญาณ - โปรเซสเซอร์ซึ่งมีพื้นฐานมาจากหลักการบริหารโดยกระแสน้ำเองข้อมูล.

คำแนะนำจะเริ่มดำเนินการทันทีที่ตัวถูกดำเนินการพร้อมใช้งาน ในกรณีนี้ การมาถึงของข้อมูลจากโปรเซสเซอร์ใกล้เคียงจะถูกตีความว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงสถานะและเริ่มดำเนินการบางอย่าง

ตัวประมวลผลสัญญาณทำงานเหมือนการแพร่กระจายสัญญาณ พวกเขาเป็นระบบการคำนวณเมทริกซ์แบบอะซิงโครนัสทั่วโลกแบบกระจาย

ระบบสื่อ - เครือข่ายโปรเซสเซอร์,ที่ทำเป็นจังหวะการคำนวณและการส่งข้อมูลโดยระบบ

โปรเซสเซอร์แต่ละตัวจะปั๊มข้อมูลเป็นประจำทุกช่วงเวลา โดยทำการคำนวณสั้นๆ บางอย่างเพื่อให้สตรีมข้อมูลได้รับการจัดเก็บอย่างสม่ำเสมอในเครือข่าย โปรเซสเซอร์แต่ละตัวเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่งานประเภทเดียวเท่านั้น ดังนั้นจึงอยู่ในคลาสของคอมพิวเตอร์เฉพาะทาง

ในระดับฮาร์ดแวร์ คอมพิวเตอร์เหล่านี้มีอยู่ในการซิงโครไนซ์ทั่วโลก ซึ่งกำหนดไว้ล่วงหน้าว่าจะเกิดปัญหาเช่นการซิงโครไนซ์นาฬิกา การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น ความน่าเชื่อถือลดลง ฯลฯ

สำหรับระบบมัลติโปรเซสเซอร์แบบสตรีมมิงแบบสากล ปัญหาความขัดแย้งที่เกี่ยวข้องกับการใช้หน่วยความจำแบบแบ่งใช้และการโต้ตอบของโปรเซสเซอร์มีความสำคัญ ปัญหาเหล่านี้แก้ไขได้ด้วยการแทนที่ระบบสตรีมด้วยโมดูลาร์และโลคัล (ซึ่งใช้ในโปรเซสเซอร์เมทริกซ์สัญญาณ)

คอมพิวเตอร์เฉพาะทางจำนวนมากใช้ "สถาปัตยกรรมฮาร์วาร์ด" , สาระสำคัญของสิ่งนั้นคือ พื้นที่หน่วยความจำคำสั่งแยกออกจากพื้นที่หน่วยความจำข้อมูลเพื่อที่จะดึงคำแนะนำและข้อมูลไปพร้อม ๆ กัน

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ RISC

คอมพิวเตอร์ที่มีชุดคำสั่ง/คำสั่งลดลง ( RISC - ลดชุดคำสั่งคอมพิวเตอร์).

คุณสมบัติพื้นฐานของคอมพิวเตอร์กับ RISC-สถาปัตยกรรม:

1) การใช้คำสั่งความยาวคงที่กับรูปแบบจำนวนน้อย;

2) ความสม่ำเสมอซึ่งทำให้เป็นไปได้เนื่องจากความเรียบง่ายของคำสั่งในการใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เดียวกันเพื่อรันคำสั่งเกือบทั้งหมด

3) การดำเนินการคำสั่งส่วนใหญ่ในรอบเครื่องเดียว (รอบ)

4) มุ่งเน้นไปที่การลงทะเบียน - การดำเนินการข้อมูลทั้งหมดจะดำเนินการในการลงทะเบียนยกเว้นคำสั่งโหลดและเขียนการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการเข้าถึงหน่วยความจำ

ข้อดี RISC-สถาปัตยกรรม:

1) ความเรียบง่ายที่เปรียบเทียบได้ของการนำฮาร์ดแวร์ไปใช้

2) ถอดรหัสคำสั่งอย่างรวดเร็ว;

3) ระยะเวลาสั้น ๆ ของวงจรและตามคำสั่งอย่างรวดเร็ว

4) ความสามารถในการสร้างไปป์ไลน์คำสั่งที่มีประสิทธิภาพ

ข้อบกพร่อง RISC-สถาปัตยกรรม:

1) อัตราแลกเปลี่ยนที่ค่อนข้างต่ำของตัวถูกดำเนินการและเซลล์ RAM

2) ข้อกำหนดซอฟต์แวร์เพิ่มเติม

ประสิทธิภาพของเมทริกซ์สมัยใหม่และคอมพิวเตอร์แบบขนานนั้นค่อนข้างสูงและเข้าถึงการดำเนินการได้หลายพันล้านต่อวินาทีบนตัวถูกดำเนินการ 64 บิตเมื่อทำการดำเนินการจุดทศนิยม เมื่อแก้ปัญหาที่นำไปใช้ ประสิทธิภาพของมันจะลดลงอย่างมากและเข้าใกล้ประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์สากลสมัยใหม่

ในบรรดา MPS แบบไปป์ไลน์และเมทริกซ์สมัยใหม่ ควรกล่าวถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์เช่น Cray MP และอื่นๆ

คำถาม. งาน

1. สถาปัตยกรรม MPU (ไมโครคอมพิวเตอร์) แสดงอะไร และแตกต่างจากสถาปัตยกรรม MP อย่างไร

2. อธิบายสาระสำคัญของหลักการของโมดูลาร์ กระดูกสันหลัง ไมโครโปรแกรม และความสม่ำเสมอของโครงสร้าง ซึ่งใช้ในการพัฒนา MPU ไมโครคอมพิวเตอร์ และ MPS

3. สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์จำแนกตามพื้นฐานอะไร?

4. สาระสำคัญของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ของ von Neumann คืออะไร?

5. สาระสำคัญของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ฮาร์วาร์ดคืออะไร?

6. ระบุวิธีที่จะแนะนำความขนานในสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์

7. อธิบายสาระสำคัญ มัลติโปรแกรมมิ่งคอมพิวเตอร์

8. หลักการทำงานของเครือข่ายสื่อ MP และเมทริกซ์สัญญาณ MP คืออะไร อะไรคือความแตกต่าง?

9. สาระสำคัญของสถาปัตยกรรม RISC ของคอมพิวเตอร์คืออะไร มีข้อดีและข้อเสียอะไรบ้างเมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรมที่พิจารณาก่อนหน้านี้

วรรณกรรม.

1. ไมโครโปรเซสเซอร์และ microEOM ในระบบ virobnicheskih: Posіbnik - K .: Vidavnichiy center "Akademiya", 2002. - 368 p. (โรงเรียนเก่า).

2. ระบบคอมพิวเตอร์ Korneev.- M .: "ความรู้", 199p

3., ไมโครโปรเซสเซอร์ Kiselev.- M.: "ความรู้", 199p.

การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณในฐานองค์ประกอบของเครื่องมือ VT นำไปสู่

เปลี่ยนหลักการที่กำหนดไว้ของการออกแบบ (เช่นเข้มงวด

โครงสร้าง, การควบคุมส่วนกลางตามลำดับ, การจัดสายงาน

หน่วยความจำและไม่สามารถปรับโครงสร้างของคอมพิวเตอร์ให้เข้ากับคุณสมบัติต่างๆ ได้

ปัญหากำลังแก้ไข)

หลักการคลาสสิกของฟอนนอยมันน์ในการจัดระเบียบระบบคอมพิวเตอร์ถูกแทนที่ด้วยแนวคิดเกี่ยวกับการวางแนวปัญหาของ MPS การประมวลผลข้อมูลแบบขนานและแบบไปป์ไลน์ การใช้วิธีการประมวลผลข้อมูลแบบตาราง หลักการของความสม่ำเสมอและความสม่ำเสมอของโครงสร้าง MPS กลายเป็นจริง

ความเป็นไปได้ของแนวคิดในการสร้างระบบที่ปรับเปลี่ยนได้เช่นเดียวกับ

การใช้งานฮาร์ดแวร์ของฟังก์ชันซอฟต์แวร์ ดังนั้นในปัจจุบัน

เวลาในการออกแบบระบบคอมพิวเตอร์ตาม MPS ที่ได้รับ

การประยุกต์ใช้หลักการที่เรียกว่า "3M": โมดูลาร์, ลำต้น,

ไมโครโปรแกรมได้

หลักการขององค์กรแบบโมดูลาร์เกี่ยวข้องกับการสร้างการคำนวณและ

ควบคุม MPS ตามชุดของโมดูล: โครงสร้าง การทำงาน และ

อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์ด้วยไฟฟ้าที่ให้คุณทำงานได้อย่างอิสระ

หรือร่วมกับโมดูลอื่นๆ เพื่อแก้ปัญหาของคลาสนี้ โมดูลาร์

แนวทางในการออกแบบไมโครคอมพิวเตอร์และระบบช่วยให้ (เมื่อนำมาใช้เป็น

โมดูลสากลและเฉพาะ) รับรองการสร้างครอบครัว

(แถว) ของ MPS แตกต่างกันในด้านการทำงานและลักษณะ

ครอบคลุมหลากหลายแอพพลิเคชั่น ช่วยลด

ต้นทุนการออกแบบ รวมถึงการลดความยุ่งยากในการขยายกำลังการผลิตและ

การกำหนดค่าระบบใหม่ ผลักดันความล้าสมัยของการคำนวณกลับ

วิธีแกนหลักในการแลกเปลี่ยนข้อมูลแตกต่างจากองค์กร

การเชื่อมต่อตามอำเภอใจ (ตามหลักการ "แต่ละอย่าง") ช่วยให้คุณปรับปรุงและ

เพื่อลดจำนวนลิงก์ใน MPS ให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่าง

โมดูลการทำงานและเชิงสร้างสรรค์ของระดับต่างๆ โดยใช้

ทางหลวงที่รวมรถโดยสารเข้าและออก มีหนึ่ง สอง

การสื่อสารสามสายและหลายสาย ควรสังเกตความสัมพันธ์

โซลูชั่นวงจรและโครงสร้างที่ปรากฏระหว่างการใช้งาน

วิธีการแลกเปลี่ยนนี้ในรูปแบบของการสร้างบัฟเฟอร์แบบสองทิศทางพิเศษ

น้ำตกที่มีสามสถานะคงที่และการใช้ชั่วคราว

ทวีคูณของช่องทางการแลกเปลี่ยน

การควบคุมเฟิร์มแวร์ให้ความคล่องตัวสูงสุดในการจัดระเบียบ

โมดูลมัลติฟังก์ชั่นและช่วยให้การวางแนวปัญหา

MPS รวมถึงใช้การดำเนินการมาโครในตัวซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้

กิจวัตรมาตรฐาน นอกจากนี้การส่งคำควบคุมในรูปแบบ

ลำดับรหัสที่เข้ารหัสสอดคล้องกับเงื่อนไขการย่อเล็กสุด

จำนวนพิน VLSI และลดจำนวนการเชื่อมต่อถึงกันในโมดูล

นอกเหนือจากคุณสมบัติหลักของการออกแบบ MPS ที่ระบุไว้ข้างต้นแล้ว ควรเป็น

สังเกตหลักการของความสม่ำเสมอซึ่งหมายถึงความสม่ำเสมอ

ความสามารถในการทำซ้ำขององค์ประกอบของโครงสร้าง MPS และการเชื่อมโยงระหว่างกัน แอพพลิเคชั่นนี้

หลักการช่วยให้คุณเพิ่มความหนาแน่นรวมลดความยาวของพันธะ

บนชิปลดเวลาของเลย์เอาต์และการออกแบบวงจร

การออกแบบ LSI และ VLSI ลดจำนวนทางแยกและประเภทของการทำงาน

และองค์ประกอบโครงสร้าง

เมื่อพัฒนาสถาปัตยกรรมของ MPS (ระยะระบบ) จำเป็นต้องแก้ไขสิ่งต่อไปนี้

ให้คำอธิบายโครงสร้างแนวคิดของพฤติกรรมการทำงานของระบบด้วย

ตำแหน่งโดยคำนึงถึงผลประโยชน์ของผู้ใช้ในการสร้างและองค์กร

กระบวนการคำนวณในนั้น

กำหนดโครงสร้าง ระบบการตั้งชื่อ และคุณลักษณะของการสร้างซอฟต์แวร์และ

เฟิร์มแวร์;

อธิบายลักษณะองค์กรภายในของกระแสข้อมูลและการควบคุม

ข้อมูล;

ดำเนินการวิเคราะห์โครงสร้างการทำงานและคุณลักษณะทางกายภาพ

การใช้งานอุปกรณ์ระบบจากมุมมองของความสมดุลของซอฟต์แวร์

ไมโครโปรแกรมและฮาร์ดแวร์

ขั้นตอนหลักของการออกแบบ MPS แสดงในรูปที่ 3.1.

ในขั้นตอนการออกแบบเบื้องต้น MPS สามารถอธิบายได้ใน

ระดับแนวความคิดดังต่อไปนี้: “กล่องดำ” โครงสร้าง โปรแกรม

ตรรกะสคีมา

ที่ระดับ "กล่องดำ" MPS ถูกอธิบายโดยข้อกำหนดภายนอก โดยที่

ลักษณะภายนอกมีการระบุไว้

ข้าว. 3.1. ขั้นตอนของการออกแบบ MPS

ระดับโครงสร้างถูกสร้างขึ้นโดยส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ของ MPS ซึ่ง

อธิบายการทำงานของอุปกรณ์แต่ละเครื่อง ความสัมพันธ์ และข้อมูล

ลำธาร

ระดับซอฟต์แวร์แบ่งออกเป็นสองระดับย่อย (คำสั่งโปรเซสเซอร์และ

ภาษา) และ MPS ถูกตีความเป็นลำดับของโอเปอเรเตอร์หรือ

คำสั่งที่ทำให้เกิดการกระทำอย่างใดอย่างหนึ่งในโครงสร้างข้อมูลบางอย่าง

ระดับตรรกะมีอยู่ในระบบที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้นและแบ่งออกเป็น

สองระดับย่อย: การสลับวงจรและการถ่ายโอนการลงทะเบียน

ระดับย่อยแรกเกิดขึ้นจากเกท (วงจรผสมและองค์ประกอบหน่วยความจำ) และตัวดำเนินการประมวลผลข้อมูลสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน ระดับย่อยที่สองมีลักษณะเป็นนามธรรมในระดับที่สูงขึ้นและเป็นคำอธิบายของการลงทะเบียนและการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างกัน ประกอบด้วยสอง

ส่วน: ข้อมูลและการควบคุม: ครั้งแรกเกิดขึ้นจากการลงทะเบียน

โอเปอเรเตอร์และเส้นทางการถ่ายโอนข้อมูล ที่สองให้ขึ้นอยู่กับ

สัญญาณเวลาที่เริ่มต้นการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างการลงทะเบียน

ระดับวงจรขึ้นอยู่กับคำอธิบายการทำงานขององค์ประกอบของอุปกรณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง

ในวงจรชีวิตของ MPS เช่นเดียวกับระบบที่ไม่ต่อเนื่องใดๆ มีสามขั้นตอน:

การออกแบบ การผลิต และการดำเนินงาน

แต่ละขั้นตอนแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน ซึ่งมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดความล้มเหลวทางโครงสร้างหรือทางกายภาพ ข้อบกพร่องถูกจำแนกตามสาเหตุ: ทางกายภาพ หากเกิดจากข้อบกพร่องขององค์ประกอบ และส่วนตัว หากเกิดจากข้อผิดพลาดในการออกแบบ

ข้อบกพร่องส่วนตัวแบ่งออกเป็นการออกแบบและการโต้ตอบ ออกแบบ

ความผิดปกติเกิดจากความบกพร่องที่นำเข้าสู่ระบบในขั้นตอนต่างๆ

การดำเนินการตามภารกิจเดิม ความผิดพลาดแบบโต้ตอบเกิดขึ้นใน

กระบวนการทำงานอันเนื่องมาจากความผิดพลาดของเจ้าหน้าที่บริการ (ผู้ดำเนินการ) ผลลัพธ์

การแสดงความผิดปกติเป็นข้อผิดพลาด และความผิดปกติอย่างหนึ่งสามารถ

ทำให้เกิดข้อผิดพลาดหลายอย่างและอาจเกิดข้อผิดพลาดเดียวกันได้

ความผิดพลาดมากมาย

นอกจากนี้ยังมีแนวคิดของข้อบกพร่อง - การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในพารามิเตอร์

ส่วนประกอบของระบบที่อยู่นอกช่วง ข้อบกพร่องเรียกว่า

ความล้มเหลวหากเกิดขึ้นชั่วคราว และความล้มเหลวหากเกิดขึ้นอย่างถาวร

ไม่สามารถตรวจพบข้อบกพร่องได้จนกว่าจะสร้างเงื่อนไขสำหรับ

การเกิดขึ้นของความผิดปกติอันเนื่องมาจากมันซึ่งผลลัพธ์ของมันควรจะเป็นของตัวเอง

คิวส่งผ่านไปยังเอาต์พุตของวัตถุที่ตรวจสอบเพื่อให้

ความล้มเหลวที่สังเกตได้

การแก้ไขปัญหาคือกระบวนการกำหนดสาเหตุของข้อผิดพลาดโดย

ผลการทดสอบ.

การดีบักเป็นกระบวนการตรวจจับข้อผิดพลาดและกำหนด

แหล่งที่มาของการเกิดตามผลการทดสอบในการออกแบบ MPS

เครื่องมือดีบักคืออุปกรณ์ คอมเพล็กซ์ และโปรแกรม บางครั้งภายใต้

การดีบักเข้าใจการตรวจจับ การโลคัลไลซ์เซชั่น และการกำจัดข้อบกพร่อง ความสำเร็จ

การดีบักขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบว่า

คุณสมบัติที่ทำให้ง่ายต่อการ debug รวมทั้งเครื่องมือที่ใช้

สำหรับการดีบัก

สำหรับการดีบัก MPS ที่ออกแบบต้องมี

คุณสมบัติของความสามารถในการควบคุม ความสามารถในการสังเกต และการคาดการณ์ได้

ความสามารถในการจัดการ -คุณสมบัติของระบบที่พฤติกรรมสามารถคล้อยตาม

การจัดการ กล่าวคือ เป็นไปได้ที่จะหยุดการทำงานของระบบใน

สถานะบางอย่างและรีสตาร์ทระบบ

ความสามารถในการสังเกต- คุณสมบัติของระบบที่ให้คุณติดตามพฤติกรรม

ระบบหลังการเปลี่ยนแปลงสถานะภายใน

การคาดการณ์– คุณสมบัติของระบบที่ให้คุณติดตั้งระบบใน

สถานะที่สามารถทำนายสถานะที่ตามมาทั้งหมดได้

MPS อาจแตกต่างกันอย่างมากในด้านความซับซ้อน ข้อกำหนด และหน้าที่

พารามิเตอร์การทำงาน จำนวนซอฟต์แวร์ ประเภท

ชุดไมโครโปรเซสเซอร์ ฯลฯ ส่งผลให้ขั้นตอนการออกแบบอาจ

เปลี่ยนแปลงตามความต้องการของระบบ

กระบวนการออกแบบเป็นกระบวนการวนซ้ำ ความผิดปกติที่ค้นพบระหว่างขั้นตอนการทดสอบการยอมรับอาจนำไปสู่การแก้ไขข้อกำหนดและ

จึงเป็นจุดเริ่มต้นของการออกแบบทั้งระบบ หา

ความผิดปกติเป็นสิ่งจำเป็นโดยเร็วที่สุด มันต้องควบคุม

ความถูกต้องของโครงการในแต่ละขั้นตอนของการพัฒนา มีวิธีการดังต่อไปนี้

การควบคุมการออกแบบ: การตรวจสอบ (วิธีการอย่างเป็นทางการ

หลักฐานความถูกต้องของโครงการ) การสร้างแบบจำลอง; การทดสอบ

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีงานมากมายเกี่ยวกับการตรวจสอบซอฟต์แวร์

ซอฟต์แวร์ เฟิร์มแวร์ ฮาร์ดแวร์ อย่างไรก็ตามงานเหล่านี้ยังคง

ลักษณะทางทฤษฎี ดังนั้นในทางปฏิบัติมักใช้การสร้างแบบจำลอง

พฤติกรรมของวัตถุและการทดสอบในระดับต่างๆ ของบทคัดย่อ

การเป็นตัวแทนของระบบ

ในขั้นตอนของการกำหนดข้อกำหนดของระบบ ให้ควบคุมความถูกต้องของโครงการ

จำเป็นอย่างยิ่งเนื่องจากเป้าหมายการออกแบบจำนวนมากไม่ได้เป็นทางการหรือ

ไม่สามารถทำให้เป็นทางการในหลักการได้ ข้อมูลจำเพาะการทำงานอาจ

วิเคราะห์โดยทีมผู้เชี่ยวชาญหรือจำลองและทดสอบใน

ลำดับการทดลองเพื่อระบุความสำเร็จของเป้าหมายที่ต้องการ หลังจากอนุมัติ

ข้อกำหนดการใช้งานเริ่มต้นการพัฒนาโปรแกรมทดสอบ

ออกแบบมาเพื่อสร้างการทำงานที่ถูกต้องของระบบตาม

ข้อกำหนดของมัน ตามหลักการแล้ว การทดสอบได้รับการพัฒนาทั้งหมด

ตามข้อกำหนดนี้และอนุญาตให้มีการตรวจสอบใด ๆ

การนำระบบที่ประกาศว่าสามารถปฏิบัติหน้าที่ได้

ระบุไว้ในข้อกำหนด วิธีนี้ตรงกันข้ามกับวิธีอื่นๆ

ที่ซึ่งการทดสอบถูกสร้างขึ้นสำหรับการใช้งานเฉพาะ อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติ

การพัฒนาการทดสอบมักจะได้รับความสำคัญต่ำกว่า

โครงการ ดังนั้นโปรแกรมทดสอบจึงปรากฏช้ากว่านั้นมาก

การออกแบบระบบไมโครโปรเซสเซอร์

โครงสร้าง

บล็อกไดอะแกรมของระบบแสดงในรูปที่ 3.2

รูปที่ 3.2 - บล็อกไดอะแกรมของ MPS

MP เป็นบล็อกกลางของ MPS ควบคุมไมโครเซอร์กิตทั้งหมดและทำการประมวลผลข้อมูล

สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรสร้างที่อยู่ในสหรัฐอเมริกาและแลกเปลี่ยนกับ SDS

RAM ออกแบบมาเพื่อเก็บข้อมูลระดับกลาง

ROM ออกแบบมาเพื่อเก็บรหัสโปรแกรมและค่าคงที่ต่างๆ

PPI ออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายนอก ADC, สัญญาณไม่ต่อเนื่องและ PP เชื่อมต่อกับ PPI

ADC ได้รับการออกแบบมาเพื่อแปลงสัญญาณแอนะล็อกจากเซ็นเซอร์เป็นโค้ดดิจิทัล

PP ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดระเบียบการแลกเปลี่ยนผ่านช่องสัญญาณอนุกรมระหว่างห้องควบคุมและ MP

การออกแบบแผนผัง

MPS จะต้องจัดเตรียม:

• - สอบปากคำเซ็นเซอร์อะนาล็อก 7 ตัว
• - การรวบรวม 8 สัญญาณไม่ต่อเนื่อง
• - การก่อตัวของ 4 การกระทำการควบคุมแบบไม่ต่อเนื่อง

จำนวนหน่วยความจำข้อมูลที่ต้องการคำนวณโดยใช้สูตร

โดยที่ และ - จำนวนของสัญญาณอินพุตแบบอนาล็อกและแบบแยกตามลำดับ; และ - ความลึกบิตของสัญญาณอนาล็อกและแบบไม่ต่อเนื่อง

ในกรณีของเราและ

ด้วยเหตุนี้ ในการเก็บข้อมูลการสำรวจเซนเซอร์ จึงมีความจำเป็น

ไมโครคอนโทรลเลอร์ KM1816BE51 ได้รับเลือกให้เป็นหน่วยกลางของระบบ ข้อดีหลักของมันคือ:

• - ความพร้อมใช้งานของหน่วยความจำประจำของโปรแกรมและข้อมูล
• - การมีซอฟต์แวร์ในตัว
• - 4 พอร์ต;
• - การใช้พลังงานต่ำ;
• - ตัวนับเวลาในตัว

หน่วยความจำโปรแกรม MK ในตัว 128 ไบต์ใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูล โปรแกรมจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำโปรแกรมประจำเครื่อง

ในการสอบสวนเซ็นเซอร์อะนาล็อก จะใช้ชิป K572PV4 ประโยชน์ของไมโครชิป ได้แก่:

• - การมีมัลติเพล็กเซอร์ในตัว
• - การสอบสวนอัตโนมัติของเซ็นเซอร์โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของไมโครโปรเซสเซอร์
• - การจัดเก็บผลการแปลงสำหรับแต่ละช่องในหน่วยความจำคงที่ในตัว

เนื่องจาก MK ไม่มีเอาต์พุตของตัวกำเนิด ชิปตัวสร้าง K531GG1 จึงถูกใช้เพื่อสร้างสัญญาณนาฬิกา

ในการจัดระเบียบการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับห้องควบคุม จะใช้ตัวรับส่งสัญญาณในตัว MC อย่างไรก็ตาม ซอฟต์แวร์ KM1816BE51 ส่งข้อมูลโดยใช้สัญญาณลอจิกห้าโวลต์: หนึ่งแสดงโดยระดับแรงดันไฟฟ้าจาก 2.4 V ถึง 5 V และศูนย์ - จาก 0 ถึง 0.8 V เมื่อส่งสัญญาณผ่านช่อง RS-232 ศูนย์และหนึ่งคือ เข้ารหัสด้วยค่าเดียวกัน (ตั้งแต่ 5 ถึง 12 V) แต่มีเครื่องหมายต่างกัน

เนื่องจากสัญญาณลอจิกห้าโวลต์จะต้องถูกแปลงเป็นอีกระดับหนึ่งเพื่อส่งผ่าน RS-232 MPS จึงใช้ชิป MAX202E ของ Maxim ประกอบด้วยตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ +5 V ถึง ±10 V และสเตจที่แปลงสัญญาณลอจิกของระดับห้าโวลต์มาตรฐานตามมาตรฐาน RS-232 ประกอบด้วยตัวแปลงระดับลอจิกสำหรับเครื่องรับสองตัวและตัวส่งสองตัว ซึ่งใช้ช่องสัญญาณตัวรับส่งสัญญาณเพียงช่องเดียว

แผนผังของ MPS แสดงไว้ในภาคผนวก B

เครื่องสะท้อนเสียงควอทซ์ ZQ1 12 MHz เชื่อมต่อกับพิน XTAL1 และ XTAL2 ของไมโครคอนโทรลเลอร์ DD1 เพื่อการเริ่มต้นที่เสถียรยิ่งขึ้น เอาต์พุตของเรโซเนเตอร์ควอตซ์จะเชื่อมต่อกับสายทั่วไปผ่านตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ที่มีความจุ 21 pF

เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ จำเป็นต้องรีเซ็ตไมโครคอนโทรลเลอร์ เพื่อจุดประสงค์นี้ อินพุต RST เชื่อมต่อกับบัสกำลังผ่านตัวเก็บประจุ C3 6 μF และกับสายทั่วไปผ่านตัวต้านทาน 100 kΩ R1 ในขณะที่เปิดเครื่อง ตัวเก็บประจุจะคายประจุ และอินพุตการรีเซ็ตมีศักยภาพใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย แม้ว่าศักยภาพจะลดลงเนื่องจากประจุ C3 แต่ระดับสัญญาณที่อินพุตรีเซ็ตยังคงเป็นสัญญาณเดียวเป็นเวลาสิบมิลลิวินาที และไมโครคอนโทรลเลอร์เริ่มทำงานอย่างถูกต้อง

หน่วยลอจิคัลถูกนำไปใช้กับอินพุตเพราะ ไมโครคอนโทรลเลอร์จะรันโปรแกรมจากหน่วยความจำภายใน

สัญญาณอินพุตแบบแยก DDAT1-DDAT8 เชื่อมต่อกับสายพอร์ต P0 ของ MK DD1 ACS DA1 เชื่อมต่อกับสายของพอร์ต P1 การดำเนินการควบคุมแบบไม่ต่อเนื่อง DOUT1-DOUT4 ถูกสร้างขึ้นในบรรทัด P1.0-P1.3

เนื่องจากเซ็นเซอร์แอนะล็อกที่เชื่อมต่อกับ ACS DA1 ต้องมีพารามิเตอร์แรงดันเอาต์พุตอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0V ถึง 2.5V ตัวต้านทาน R2-R13 ใช้เพื่อแปลงสัญญาณปัจจุบันของเซ็นเซอร์ให้เป็นสัญญาณแรงดันไฟ

ข้อมูลจำเพาะขององค์ประกอบแสดงไว้ในภาคผนวก ง.

การพัฒนาอัลกอริธึมการทำงานของ MPS

MPS ทำงานตามลำดับต่อไปนี้:

• ก) การเริ่มต้นระบบ
• b) การสอบสวนเซ็นเซอร์
• c) การควบคุมหน่วยสูบน้ำ
• d) การแลกเปลี่ยนข้อมูลกับห้องควบคุม
• จ) ไปที่ขั้นตอน b.

บล็อกไดอะแกรมของอัลกอริทึมของโปรแกรมงาน MPS ถูกนำเสนอในภาคผนวก E ส่วนของรหัสโปรแกรมอยู่ในภาคผนวก E

การคำนวณการใช้พลังงาน

พลังงานที่ใช้โดยทั้งระบบถูกกำหนดเป็นผลรวมของพลังงานที่ใช้โดยทุกส่วนของระบบ

การคำนวณกำลังไฟฟ้าสรุปไว้ในตารางที่ 3.4

ตารางที่ 3.1 - การคำนวณการใช้พลังงาน

ระบบกำลังใช้พลังงาน

อุปกรณ์สื่อสาร

ตัวแปลงอินเทอร์เฟซ MI 486 ใช้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการแลกเปลี่ยนกับห้องควบคุม อนุญาตให้รับ / ส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายอีเทอร์เน็ตจากคอมพิวเตอร์ที่ความเร็วสูงสุด 112 kbaud

ตัวแปลงอินเทอร์เฟซแสดงในรูปที่ 3.3

รูปที่ 3.3 - ตัวแปลงอินเทอร์เฟซ MI 486

ข้อมูลจำเพาะ:

• - อินเทอร์เฟซเอาต์พุต: RS-232;
• - สูงสุด ความเร็วสูงสุด - สูงสุด 112 kbaud;
• - อินพุตอินเทอร์เฟซ Ethernet 10BaseT/100BaseT;
• - ขั้วต่อ RJ45