Билет № 16 вопрос №1
Принципы построения семейства микроЭВМ СМ 1800
Семейство микроЭВМ СМ 1800 включает в себя следующие типы микроЭВМ: СМ1800, СМ1804, СМ1810, СМ1814. МикроЭВМ СМ1800 и СМ1804 построены на базе 8-разрядного микропроцессора КР580ИК80А. МикроЭВМ СМ1810 и СМ1814 построены на база 16-разрядного микропроцессора К1810ВМ86. В основу построения семейства микроЭВМ СМ1800 положен модульный принцип, суть которого состоит в том, что машины выполняются из функционально законченных устройств (модулей) в виде одной или двух печатных плат, объединенных интерфейсом И41. Универсальность интерфейса И41 и модульность ЭВМ позволяют комплексировать многопроцессорные системы на уровне печатных плат, что обеспечивает высокую гибкость при создании управляющих и вычислительных комплексов, а так же открытость микроЭВМ как системы. Открытость микроЭВМ создает условия для расширения номенклатуры модулей и развития СМ1800. Так при создании микроЭВМ СМ1810 использованы новая элементная база и конструктивная реализация. Основу элементной базы семейства микроЭВМ СМ1800 составляют микропроцессорные наборы КР580 и К1810. Микропроцессорный набор К1810 представляет собой третье поколение микропроцессоров. Он расширяется арифметическим сопроцессором, аналогичным микропроцессору i8087 фирмы Intel, и процессором ввода-вывода КМ1810ВМ89. Модульная структура набора К1810 базируется на трех основных принципах:
1) Основные функции проектируемой системы распределены между специальными элементами
2) Многопроцессорный режим работы реализуется аппаратно
3) Иерархическая структура интерфейса обеспечивает эффективную обработку потока данных в высокопроизводительных системах.
Основной микропроцессор К1810ВМ86 имеет следующие характеристики:
Тактовая частота – 5МГц
Корпус – 40 контактный
Разрядность – 16
Диапазон адресации – до 1 Мб для памяти , 64 Кб для устройств ввода-вывода
Передача данных и адреса – по одной физической линии с мультиплексированием по времени (данные после адреса).
Микропроцессор К1810ВМ86 имеет два режима работы: минимальный и максимальный. В минимальном режиме микропроцессор формирует управляющие сигналы для памяти и устройств ввода-вывода, обеспечивая однопроцессорный режим работы. В максимальном режиме сигналы управления памятью и устройствами ввода-вывода формируются контроллером КР1810ВГ88 на основании информации о состоянии микропроцессора. Линии, используемые в минимальном режиме для управления памятью и устройствами ввода-вывода, в максимальном режиме обеспечивают аппаратную реализацию многопроцессорного режима работы. Сопроцессор i8087 представляет собой 40 –контактную БИС и предназначен для выполнения арифметических операций с плавающей запятой. При его отсутствии они выполняются программно что существенно снижает производительность системы. Микропроцессор ввода-вывода КМ1810ВМ89 обычно работает под управлением центрального процессора К1810ВМ86, но может использоваться самостоятельно в контроллерах ввода-вывода. Он имеет два независимых программно – управляемых канала ввода-вывода, которые осуществляют обмен данными по прямому доступу в память со скоростью до 1,25 Мб/с. Сочетая высокую скорость передачи информации с программируемой логикой, микропроцессор КМ1810ВМ89 повышает эффективность системы, освобождая центральный процессор от рутинных операций по обработке информации устройств ввода-вывода.
Контроллер прерываний К1810ВИ59А предназначен для обработки сигналов прерываний, поступающих от периферийных устройств, и работает совместно с основным микропроцессором К1810ВМ86. Он принимает запросы от восьми источников, при каскадном подключении дополнительных контроллеров ВИ59А число источников можно увеличить до 64. Тактовый генератор К1810ГФ84 предназначен для формирования сигналов частотой 5 МГц, синхронизирующих работу микропроцессора К1810ВМ86, кроме того, формирует сигналы СБРОС и ГОТОВНОСТЬ. Буферные 8 разрядные регистры КР580ИР82 и ИР83 используются при демультиплексирования магистрали адреса – данных микропроцессора К1810ВМ86. Формирователи магистрали 8 – разрядные КР580ВА86 и ВА87 предназначены для обеспечения необходимой мощности интерфейсных сигналов, выходящих за пределы платы, они представляют собой биполярные приемопередатчики с трех стабильными выходами. Контроллер магистрали КР1810ВГ88 предназначен для декодирования байта состояния микропроцессора КМ1810ВМ89 или ВМ86 (в максимальном режиме), осуществляет генерацию во времени команд и управляющих сигналов для системной магистрали. Он также выдает сигнал стробирования адреса в буферные регистры КР580ИР82 и ИР83 во время демультиплексирования адреса – данных от микропроцессора К1810ВМ86. Арбитр шины КР1810ВБ89 предоставляет системную магистраль одному из нескольких задатчиков, которые выставили запрос на захват магистрали для доступа к ресурсам системы, например общей памяти.
На рисунке показана типовая модульная структура системы, которую можно построить на базе микропроцессорных наборов К580 и К1810. Как видно из рисунка, возможны системные и локальные магистрали, объединяющие несколько процессоров. Микропроцессоры всегда связаны с локальной магистралью, а запоминающие устройства, устройства ввода-вывода и модули процессора – с системной магистралью. Локальная магистраль реализуется микропроцессором К1810ВМ86 и координирует работу нескольких процессоров и сопроцессоров. Так в модуле центрального процессора МЦП-16 микроЭВМ СМ 1810 локальная магистраль связывает микропроцессор К1810ВМ86 и сопроцессор i8087. Системная магистраль состоит из пяти наборов сигналов: адреса, данных, управления, прерывания арбитража. Интерфейс И41 – пример общей системной магистрали, которая позволяет координировать работу модулей, выполняющих различные функции. Возможна также локальная системная магистраль, не выходящая за пределы модуля процессора, но позволяющая присоединять дополнительные устройства непосредственно к процессору. Она недоступна со стороны модулей системы, объединенных общей системной магистралью. Локальная системная магистраль разгружает общую и позволяет процессорному модулю осуществлять обмен информацией со своими устройствами, освобождая общую системную магистраль для работы с другими модулями. Таким образом, процессоры, узлы управления интерфейсами, объединенные локальной магистралью, и устройства, объединенные локальной системной магистралью (в данном случае локальная память и локальный ввод вывод), образуют модуль процессора. Простейший модуль состоит из микропроцессора, узла управления локальным интерфейсом, объединяющим локальную память и управления локальными устройствами ввода- вывода. Описанная структура построения используется при проектировании одноплатных ЭВМ, не имеющих возможностей расширения. На рис. Показан модуль процессора, предназначенный для работы в расширяемой модульной многопроцессорной системе. Узлы управления общей системной магистралью обеспечивают доступ модуля к общей памяти и обмен информацией с другими процессорными модулями. Если в системе имеется несколько процессоров, то все запоминающие устройства и устройства ввода-вывода, подсоединенные к общей системной магистрали, доступны процессорным модулям. Арбитры магистрали КР1810ВБ89 в каждом модуле процессора обеспечивают доступ модулей к общей системной магистрали, следовательно, к общей памяти и устройствам ввода - вывода.
