Микропроцессорный комплект К1801

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема 8. Микропроцессорный комплект К1801

Дальнейшим развитием ЭВМ, имеющим систему команд машин PDP, является МПК К1801.Это 16 разрядный МПК в состав которого входят БИС однокристальных МП и интерфейсные БИС, на основе которых можно построить одноплатные микроЭВМ и контроллеры с такой же архитектурой, как и у ЭВМ "Электроника 60"

Применение этого МПК позволяет, сохранив преемственность программного обеспечения, уменьшить габариты устройств управления промышленными роботами и резко повысить их надежность. На базе МПК К1801 серийно выпускаются ус-ва управления "Сфера-36" и "Сфера-56".

В состав МПК входят следующие БИС:

К1801 ВМ1-однокристальный 16-разрядный МП с системой команд "Эл.60",64Кбайт 500 тыс. опер/сек.

К1801 ВМ2-однокристальный 16-разрядный МП с системой команд "Эл.60",64Кбайт 1 млн. опер/сек.

К1801 ВМ3-однокристальный 16-разрядный МП с системой команд "Эл.100/25", 4Мбайт,2 млн. опер/сек.

К1801 ВП1-13-контроллер динамического ОЗУ.

К1801 ВП1-15-устройство связи с фотоимпульсными датчиками положения.

К1801 ВП1-16-устройство хранения и передачи управляющих сигналов на электроавтоматику оборудования.

К1801 ВП1-26-двунаправленный приемопередатчик на 16 каналов.

К1801 ВП1-27-устройство приема из магистрали команд для ЦМД ЗУ.

К1801 ВП1-28-устройство защиты ОЗУ кодом Хемминга.

К1801 ВП1-30-контроллер динамического ОЗУ.

К1801 ВП1-31-устройство радиальных прерываний.

К1801 ВП1-32-устройство распределения импульсов и формирования временной диаграммы ЦМД ЗУ.

К1801 ВП1-33-Много функциональное устройство для организации:

интерфейса НГМД, контроллера 16 разр. параллельного интерфейса ввода-вывода и байтового параллельного интерфейса ввода-вывода ИРПР.

К1801 ВП1-34-Многофункциональное устройство для передачи информации, выдачи вектора прерывания, содержащее компаратор адреса и буферный регистр данных.

К1801 ВП1-35-асинхронный приемопередатчик на ИРПС.

К1801 ВП1-38-програмируемый таймер.

К1801 ВП1-65-асинхронный приемопередатчик на ИРПС.

К1801 ВП1-95(96)-интерфейс контроллера НГМД на мини дисках.

К1801 ВП1-97-интерфейс НГМД на мини-дисках.

К1801 РЕ1-масочное ПЗУ 4Кх16 бит (400...500 кс выборка).

Совместно с БИС серии К1801 используются БИС К1809 и К588,К1811.

<------>----¬<--¦---------------CLC____ Структура процессора.

AD0..15 ¦БСМ¦ ¦ - -IAK0____

L----<--¦>- +----RPLI____

¦ - +--------SYNC____

¦ - +------------DOUT___

¦ - +----------------DIN____

¦ - +-------------------WTBT___

------¬<------¦>-<-->------¬ +-----------------------DMR____

¦ ОпБ ¦<------¦----->¦ ИБ ¦<-->+--------------------------SACK____

L------ ¦ - L------ +------------------------------DM60___

¦ - +----------------------------------BSY______

¦ - L----------------------------------- SELI,2

__ ¦ - ____

SR ¦ - -ACLO____

<----->------¬<-¦----------->------¬ +----DCLO____

¦БМПУ ¦<-->-<-------->¦БПр ¦<------------>+--------VTRQ____

L------ - L------ +---------- IRQ1...3

+

Основные блоки: ОпБ-операционный блок; МПУ-микропрограмное управление; БПр-блок прерываний; ИБ-интерфейсный блок; СМ-блок системной магистрали.

Операционный блок выполняет операции формирования адресов команд и операндов, логические и арифметические операции, хранение операндов и результатов.

Блок МПУ вырабатывает последовательность микрокоманд в зависимости от кода принятой команды. Блок БПр выполняет учет и последовательную обработку внешних и внутренних запросов на прерывание. Интерфейсный блок организует обмен информацией между МП и другими устройствами, осуществляет арбитраж при операциях ПДП, формирует последовательность управляющих сигналов. Блок СМ связывает внутренюю магистраль МП с внешней, управляет усилителями приема и выдачи информации на выводы адрес/данные. Назначение выводов:

CLC-синхронизация; ____ ____

___ ___ SACK-подтверждение выборки;DM60-разрешение ПДП;

DMR-запрос ПДП;SEL1...2-чтение внешних регистров ввода/вывода;АD0...15-шина адрес/данные;___ ____

____ BSY-системная магистраль занята;DSLO-авария источника;

ALCO-авария сетевого питания;___

__ ____ IPQ1...8-запросы радиальных прерываний;

SR-установка;VIRQ-запрос вектора прерывания;____

____ ___ IAKO-разрешение прерывания;

DOUT-управление выводом данных;DIN-управление вводом данных;

____ ____ ____

RPLY-ответ приемника данных;WTBT-управление выводом байта;SYNC-синхронизация обмена;

Организация памяти. В отличие от "Эл 60" МП К1801ВМ1 не имеют встроенных микропрограмм пультового режима. Реализация пультового режима реализована на программном уровне, что приводит к необходимости использования части адресов страницы ввода-вывода под ПЗУ и ОЗУ для программ. Эти программы распологаются в области адресов ВУ, как скрытые ПЗУ и ОЗУ на адресах 160000...172776.

Регистры общего пользования.8-16 разрядных РОН, предназначены для выполнения различных функций: накопительных и индексных регистров ,регистров автоинкрементной и автодекриментной адресации, указателей стеков. Их можно использовать для выборки операндов и записи результатов при выполнении арифметически-логических операций аналогично ячейкам памяти и регистрам ВУ.Из восьми РОН два (R6 и R7) имеют специальное назначение.R6-указатель стека и содержит адрес последней заполняемой ячейки стека.R7-счетчик команд и содержит адрес очередной выполняемой команды. Использование РОН не требует обращения к системной магистрали, чем экономится время при выполнении программ.

Регистр слова состояния процессора. Содержит информацию о текущем состоянии процессора, включающую текущий приоритет (7раз.),прерывание по Т-биту(4раз.) условия ветвления программы N,Z,V и С (3,2,1,0 раз.соотв.)(С-перенос;V-арифм. переполнение;Z-нулевой результат;N-отрицательный результат).

Если 7раз.-"1",то внешние устройства не могут вызвать прерывание текущей программы.

Если 4раз.-"1",то после завершения выполнения текущей команды вызывается прерывание с адресом вектора прерывания 142.Исп.в отладочных режимах.

Для работы совместно с системными ПЗУ в ССП введены 2 дополнительных (10 и 11 разр.) разряда, обеспечивающие изменение режима реакции на прерывания."1" в 10разр. маскирует запросы всех видов прерываний, кроме запросов по обращению к магистрали, резервному или запрещенному коду."1" в 11раз. маскирует запрос на прерывание IRQ1 инверсный.

Система команд. Полностью унифицирована с системой команд микроЭВМ "Эл 60", кроме команд арифметики. Имеются две дополнительные команды для работы с системной областью памяти.(пуск и нач.).

Однокристальный микропроцессор К1801ВМ2.

----------------------------------------

Является дальнейшим развитием МП К1801ВМ1 с более высокой тактовой частотой 10 МГц. Помимо быстродействия важной особенностью МП является наличие двух адресных пространств USER и HALT по 64К байт каждое. Это позволяет на программном уровне дополнять систему команд. Кроме того, МП имеет специальные средства для работы в мультиплексорных системах, взаимодействующие с другими МП через общую область адресного пространства, называемую "окном" и лежащую в диапазоне адресов от 160000 до 163776.В МП реализована конвейерная выборка команд. - WRQ

- WRQ

--------¬ - ---------¬ + WAKI

¦ Оп Б ¦<------>-<-->¦ Блок РА¦ + DMR

<--->L-------- - L--------- + SACK

AD0...15 - + DM60

- + RPLY

- + DOUT

--------¬ - ---------¬ + WTBT

¦ БОВ ¦<------>-<-->¦ ИБ ¦<---------->+ SYNC

L-------- - L--------- + DIN

- + AR

- L IAKO

- - ACLO

-------------¬ - ---------¬ + DCLO

¦ Блок МПУ ¦<->-<-->¦ БПр ¦<---------->+ SR

L------------- - L--------- + YIRQ

- + HALT

-<---------- CLC 0 L EVNT

- L CLC 1

управляющий сигнал импульс электроавтоматика

ОпБ-операционный блок; МПУ-микропрограмное управление; БПр-прерываний; РА-расширенной арифметики; БОВ-обработки ветвлений;ИБ-интерфейсный;АD0...15-шина адреса/данных;___

WRQ-запрос обмена в специальной области адресного пространства;____

WAKI-подтверждение запроса на обмен в специальной области адресного пр-ва;___

DMR-запрос прямого доступа;____

SACK-подтверждение выборки;____

____ ____ DM60-разрешение

прямого доступа; RPLY-ответ приемника данных; DOOT-управление выводом;____

____ ___ WTBT-управление выводом байта; SYNC-синхронизация обмена; DIN-управление вводом данных;__ ____ ____

AR-ответ приемника данных; IAKO-разрешение прерывания; ACLO-авария сетевого питания;____ __

DCLO-авария источника питания; SR-установка; YIRQ-запрос векторного прерывания;____ ____

HALT-останов; EVNT-запрос таймера на прерывание; CLCO-синхронизация внешних устройств; СLCI-синхронизация.

Интерфейс. Есть наличие дополнительного сигнала АR. Этот сигнал вырабатывается памятью или ВУ и сообщает МП, что адрес принят и МП может продолжать операцию на системной магистрали дальше.

Регистры. Состав и функции РОН аналогичны. Отличие имеет регистр PSW в котором добавлены 8 разряд-признак области памяти USER/HALT, нет 10 и 11 разр.

Функционирование. Блок МПУ обеспечивает выполнение набора команд "Эл 60", кроме команд над числами с плавающей точкой и команд пультового режима. Для полной совместимости предусмотрена возможность работы с системным ПЗУ.

Его организация такая, что оно не занимает основных адресов. Используется дополнительный 17 разряд адреса (SEL инверсный).Алгоритм обращается в специальную область памяти (160000...163777) использует сигналы WRQ и WAKI инверсные.

Система команд. По сравнению с ВМ1,ВМ2 имеет расширенную систему команд.

Команды расширенной арифметики реализованы в МПУ. Команды с плавающей запятой в системном ПЗУ на К1801 РЕI.

Однокристальный микропроцессор К1801ВМ3.

----------------------------------------

Самый производительный МП в данной серии с адресуемой памятью до 4 Мбайт и возможностью подключения БИС сопроцессора арифметики с плавающей запятой К1801ВМ4.

Структура МП. Операционный блок формирует виртуальные адреса и операнды, выполняет логические и арифметические операции над операндами, хранит операнды и результаты операций в регистрах, формирует и хранит признаки результата операций.

Блок МПУ вырабатывает последовательность 30разр. микрокоманд, управляющих работой всех блоков. Блок управления потоком команд синхронизирует работу блоков при приеме и обработке информации в конвейерном режиме. Диспетчер памяти дает возможность увеличить емкость памяти до 4Мбайт,осуществить преобразование виртуальных адресов в физические и защиту памяти в системах с разделением времени, использовать различные области адресов для режимов пользователя и ОС. Блок СМ осуществляет связь между внутренней и системной магистралями, запись и чтение регистров ДП и ССП, арбитраж устройств системной магистрали, связь с сопроцессором обработки чисел с плавающей запятой.

Блоки: ОпБ-операционный; МПУ-микропрограмное управление; БПр-прерывание; БУПК-управление потоком команд; ДП-диспетчер памяти; СМ-системной магистрали.

<------>----¬<--------------------------CLC

AD0..15 ¦БСМ¦<--------------------------DIN

<------>L----<--->- +DOUT

А16...20 - +WTBT

------¬ - +TA

¦ ДП ¦<->- +UMAP

L------ - +SEL

------¬ -<-->------¬-->LIN +DM60

¦ ОпБ ¦<------->- ¦БУПК ¦ +BS

L------ - L------<--FPPTRP+SSYNC

- +RPLY

- +DMR -IRQ 0...3

- +SACK +EVNT

- +DRA +HLT

WD---->------¬ - ------¬ LET +HLTM

FL---->¦БМПУ ¦<-->-<-->¦БПр ¦<----------------->+IAKO

FD---->L------ - L------ +ACLO

+DCLO

LFPPTRP

___ ____ ____

DIN-управление вводом данных; DOUT-управление выводом данных; SYNC-синхронизация обмена;_____ ____ ____

____ SSYNC-прием адреса; RPLY-ответ приемника данных;DM60-разрешение ПДП;SACK-подтверждение выборки;___ ____

DMR-запрос прямого доступа; UMAP-разрешение преобразования адресов; системной магистрали;АD0...15-шина адрес/данные;

А16...20-старшие разряды адреса;А21/NS-старший разряд адреса/признак чтения команды для связи с процессором;__ __

___ SR-установка; BS-обращение к старшему байту

системной памяти; SEL-чтение внешнего регистра ввода/вывода;__

__ ТА-выдача адреса в цикле чтения; EVNT-запрос таймера на прерывание; ЕТ-разрешение на зависание магистрали;____ ___ ___

ACLO-авария сетевого питания;HLT-останов;IRQ0...3-запросы радиального прерывания;____ ____

DCLO-авария источника питания; HLTM-пультовый режим; WO-режим вкл.;СLC-синхронизация;____ ____

______ IAKO-разрешение прерывания; WTBT-управление выводом байта; FPPTRP-прерывание;_____ ___

FPPRD-готовность; DRA-готовность данных;

FL-признак двойной точности; FD-признак длинного целого;___

LIN-загрузка команды

Регистры. РОН и PSW. Формат регистра PSW 5...7-приоритет процессора;12,13-код предыдущего режима;14,15-код текущего режима. Остальные как у ВМ1.

Система команд. Система команд в блоке МПУ соответствует системе команд "Эл-100/25".

Особенности интерфейса. Большинство сигналов МП совпадает с сигналами ВМ2.

Кроме того, МП имеет специальные средства, которые позволяют организовать связь с БИС сопроцессора арифметики с плавающей запятой. Для разделения приоритетов внешних устройств введены четыре уровня запросов. Приоритеты при прерываниях:

команда HALT

ошибка нечетного адреса

ошибка диспетчера памяти

зависание системной магистрали

команды прерываний

прерывание по Т-биту

переполнение стека

авария источника питания

сигнал HLT

сигнал EVNT (при PSW 07...05 є5)

IRQ3 є6

IRQ2 є5

IRQ1 є4

IRQ0 є3

Для обеспечения приема адреса ВУ или памятью применяется сигнал ТА, который выдается процессором в момент выдачи адреса в цикле чтения.

Размещено на Allbest.ru