Содержание

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ

Упражнения

Контрольные вопросы

2. АРХИТЕКТУРА МИКРОЭВМ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

Контрольные вопросы

3. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

Контрольные вопросы

4. ОРГАНИЗАЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МПС НА ОСНОВЕ ОДНОКРИСТАЛЬНЫХ МИКРОЭВМ

4.1. Общие принципы организации однокристальных микроЭВМ

4.2. Особенности проектирования МПC на основе однокристальных микроЭВМ и контроллеров.

4.3. Обзор перспективных проектов МПС на основе однокристальных комплектов БИС

Контрольные вопросы

5. МУЛЬТИМИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

5.1. Обзор развития ММПС и их архитектур

5.2. Основные перспективные проекты высокопроизводительных ММПС

Контрольные вопросы

6. ТРАНСПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

Контрольные вопросы

7. СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ И ОТЛАДКИ МПС

7.1. Автономная и комплексная отладка МПС

7.2. Средства отладки МПС

Контрольные вопросы

Библиографический список

Список сокращений

АЛУ – арифметико-логическое устройство

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

БА – буфер адреса

БД – буфер данных

БИС – большая интегральная схема

БПр – бенчмарковская программа

БПФ – быстрое преобразование Фурье

БР – буферный регистр

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство

ВСЭ – внутрисхемный эмулятор

ЗУ – запоминающее устройство

ЗУПВ – запоминающее устройство с произвольной выборкой

И2Л – инжекционная логика (технология изготовления БИС)

ИС – интегральная схема

КПД – канал прямого доступа

КСНК – компьютер с сокращенным набором команд

ЛА – логический анализатор

МА – магистраль адреса

МД – магистраль данных

МК – микрокоманда

МКМД – Много потоков Команд – Много потоков Данных

МКОД – Много потоков Команд – Один поток Данных

МОП – металл – окисел – проводник (технология изготовления БИС)

ММПС – мультимикропроцессорная система

МП – микропроцессор

МПК – микропроцессорный комплект

МПС – микропроцессорная система

МУ – магистраль управления

ОКОД – Один поток Команд – Один поток Данных

ОКМД – Один поток Команд – Много потоков Данных

ПДП – прямой доступ к памяти

ПО – программное обеспечение

ППЗУ – программируемое ПЗУ

ПС – программный счетчик

РК – регистр команд

РР – регистр результата

РОН – регистр общего назначения

СБИС – сверхбольшая интегральная схема

ТТЛШ – транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки (технология изготовления БИС)

УВВ – устройство ввода-вывода

УУ – устройство управления

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь

ЦОС – цифровая обработка сигналов

ЦП – центральный процессор

ЦПУ – центральное процессорное устройство

ЭЛС – эммитерно-связанная логика (технология изготовления БИС)

ЭМП – эмулятор микропроцессора

ВВЕДЕНИЕ

Появление и бурное развитие микропроцессоров (МП), микроЭВМ и систем на их основе стало возможным благодаря значительным достижениям микроэлектронной технологии изготовления средств ВТ. Успехи полупроводниковой электроники привели к появлению больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС) с плотностью размещения компонентов от десятков до сотен тысяч транзисторов на кристалле. Использование этих схем позволяет значительно повысить эффективность цифровых систем: увеличить их производительность и надежность, уменьшить габариты, массу, потребляемую мощность и стоимость. Так, за два последних десятилетия скорость работы ЭВМ возросла на 6-7 порядков, объем оперативной памяти увеличился на 5-6 порядков.

Еще более динамичным является развитие микропроцессорных систем. Первое поколение микропроцессорных комплектов БИС представляло набор модулей с жесткой структурой, ориентированных на применение в конкретных системах с большим объемом выпуска. Последующие комплекты благодаря использованию принципов микропрограммирования нашли широкие области применения ввиду появившейся возможности проблемной ориентации. Высокими темпами развивается интегральная технология. Степень интеграции БИС удваивается ежегодно, стоимость вентиля – элементарного функционального элемента БИС – уменьшается каждые 10 лет в 103 - 104 раз, стоимость выполнения элементарной функции ежегодно снижается в 2 раза.

МП, микроЭВМ и системы на их основе имеют два направления применения:

- традиционное для средств ВТ;

- нетрадиционное (вместо устройств с жесткой структурой), в котором до появления МП использование средств ВТ и не предполагалось.

Говоря о месте и роли МП и микроЭВМ в иерархии средств ВТ, необходимо иметь в виду оба эти направления.

Значительные успехи в микропроцессорной технике привели к появлению и развитию на рубеже 70-80-х годов ХХ столетия весьма перспективных и обладающих большим быстродействием по сравнению с традиционными ЭВМ мультимикропроцессорных систем (ММПС), которые весьма значительно повлияли на развитие современной науки и техники.

Благодаря сверхвысокой производительности ММПС стало возможным достижение больших успехов в решении таких важных научных и технических задач, как нейрокомпьютинг и робототехника, стенография и теория полей, радио- и гидролокация, распознавания образов, геофизика, цифровая обработка сигналов и многие другие.

С другой стороны, развитие микропроцессорных средств влияет на достижения в области теории проектирования вычислительной техники: появляются все более перспективные архитектуры МПС и их компонентов (RISK – процессоры, транспьютеры, сигнальные процессоры и т.п.).

Неоценимое значение современные МПС имеют в теории и практике проектирования локальных и глобальных вычислительных сетей, расширяя тем самым области эффективного применения современных средств ВТ.

Множество областей применения МП и микроЭВМ позволяет классифицировать МПС на системном уровне следующим образом:

- встроенные системы контроля и управления;

- локальные системы накопления и обработки информации;

- распределенные системы управления сложными объектами;

- распределенные высокопроизводительные системы параллельных вычислений.

Исходя из этого, в настоящее время определились следующие приоритетные области применения МПС:

- системы управления;

- контрольно-измерительная аппаратура;

- техника связи;

- бытовая и торговая аппаратура;

- транспорт;

- военная техника;

- вычислительные машины, системы, комплексы и сети.

Перспективность применения МПС в различных системах управления обусловлена, в первую очередь, такими достоинствами МП, как малые габариты, низкая потребляемая мощность, возможность подключения большого количества процессоров к каналам управления, простота программной настройки и перестройки.