только часть процессора, и совершенно естественно, что вместо внутренней магистрали данных здесь имеются вход данных (выводы 20, 21, 28, 29), соединенный с магистралью, как уже отмечалось, внутренней по отношению ко всему процессору, но внешней по отношению к данному блоку, и выход данных (выводы 14, 15, 16, 17), соединенный с той же магистралью.

iOo-

10 2/0-

270-

22о 25-

55 252.BZ0 р р р

РГОП

АЛУ >

-оЦ5 -оЦб -оЧТ

-оЪЗ

-о 5.9 -40

-оП -о15 -о 16 -17 -1Z

Рис. 2.9. Структурная схема центрального процессорного элемента

Для дальнейшего нам будет удобно танцевать от печки , т. е. от АЛУ. Входы АЛУ так же, как и на рис. 2.7, соединены с двумя регистрами операндов, которые в данном случае обозначены как РРГ РРРГ (когда это может иметь значение, мы сохраним заводские обозначения). Выход каждого из этих регистров может быть подключен к входу АЛУ. Первый вход АЛУ может быть подключен к входу (магистрали) данных или к выходу РРГ (или к выходу РРРГ). Коммутация при этом осуш,ествляется мультиплексором Ml. Второй вход АЛУ с помощью мультиплексора М2 может быть подключен к одному из РОН или к входу (магистрали) данных.

Выход АЛУ через знакомый нам по рис. 2.7 выходной буфер МВЫХОД соединен с выходом (магистралью) данных. Кроме того, выход АЛУ через выходной буфер и один из мультиплексоров МРРГ или МРРРГ может быть соединен с одним из регистров операндов. Читатель, внимательно следивший за только что проведенным описанием, легко придет к выводу, что, несмотря на некоторые [-гесущественные отличия, пока все почти полностью совпадает с соответствующей частью схемы, показанной на рис. 2.7. Имеются АЛУ н набор РОН (восемь штук по 4 разряда в каждом). Имеются два регистра операнда (на рис. 2.7 был один, разделенный на две части) и регистр результата, сов-

мешенный с выходным буфером данных. Наличие мультиплексоров несколько расширяет возможности коммутации перечисленных элементов устройства.

Блок адресации в схеме, показанной на рис. 2.9, полностью отсутствует. Это и понятно, поскольку целям адресации памяти служит специальный кри-<;талл К584ВУ1. Однако в схеме имеются буфер адресов МА, соединенный с регистрами операндов, и соответственно адресные выходы (33, 34, 36, 37). Сделано это для того, чтобы преобразования адресов при необходимости можно было бы производить с помощью того же самого АЛУ. Обратим внимание, что в любом случае преобразованию в рассматриваемом блоке подвергается только часть адреса (4 разряда).

По входам 1-5, 44-47 поступает код операции, записаннный на языке, отличном от языка АЛУ. Перевод на язык АЛУ (т. е. формирование кода операции микрокоманды) осуществляется с помощью ПЛМ. Код операции микрокоманды содержит 20 разрядов и записывается в регистр кода операции. Соединения регистра кода операции с АЛУ для простоты не показаны. Всего АЛУ может выполнить 512 различных операций (подстановок). Остальные элементы схемы и выводы носят служебный характер и несущественны для понимания принципа действия.

Кристалл К584ВУ1, как уже отмечалось, служит для формирования адресов ячеек ЗУ, в которых хранятся команды. Он содержит все необходимые средства для организации естественной последовательности выполнения команд, условных и безусловных переходов. Иначе говоря, в этом кристалле сосредоточены все функции блока адресации, входящего в состав схемы по рис. 2.7. Аналогичным образом в кристалле К584ВГ1 сосредоточено большинство функций блока управления.

Заканчивая описание серии К584, стоит обратить внимание на одну интересную особенность, а именно включение ПЛМ в состав кристалла К584М. На первый взгляд это не представляется естественным, однако, поразмыслив, можно прийти к выводу, что только таким образом удается обеспечить выполнение большого числа различных операций прн достаточно большой длине кода операции микрокоманды, сохраняя разумное количество выводов.

2.5. Наконец о микропроцессорах

Познакомившись с конструкциями процессоров, мы снова приходим к выводу, что процессор есть не что иное, как универсальный элемент автоматики, который находит применение каждый раз, когда необходимо реализовать алгоритм, т. е. некоторую последовательность действий, совершаемых по определенным правилам. Область применения подобных элементов обширна. Промышленностью выпускается, например, серия процессоров Дина , предназначенная Для использования в фотоаппаратах.

Сформулированные четыре ведущих принципа (см. § 2.3) обеспечивают Процессорам максимальную универсальность. Однако, как мы могли убедиться в результате рассмотрения реальных конструкций, ни в одной из них не реализу- отся все без исключения возможные операции. Причин к этому несколько: и ограничения на число выводов, и ограничения на допустимую сложность блока управления (даже если он изготовляется в виде отдельного кристалла), и, наконец, соверщенно очевидные трудности, с которыми столкнется конструктор, сли ему придется выбирать каждый раз, скажем, одну из 2 операций.

Каждая реальная конструкция процессора определяется исходя из совокупности компромиссных решений. И в конечном итоге все сводится к степени универсальности. Наименее универсальны однокристальные процессоры. Наибольшую степень универсальности обеспечивают конструкции такие, как у серии KPI802. Здесь, меняя информацию, хранящуюся в электрически программируемых матрицах, можно настроить систему на выполнение практически любых операций (подстановок).

Какое же из решений лучше? Вопрос этот столь же лишен смысла, как i известный детский вопрос, если кит встретится со слоном, кто кого переборет? Каждая совокупность параметров хороша или плоха в данном конкретном при менеиии. Зачем, например, обеспечивать высокую степень универсальности процессоров, предназначенных исключительно для использования в стиральны, машинах? Но следует отчетливо понимать и другое. Таких массовых облаете! применения, как бытовая техника, связь, транспорт (прежде всего автомобили) и т. п., не так уж много. Сегодня главный потребитель БИС с программно пе рестраиваемой логикой - это инженер, создающий новые автоматические i полуавтоматические системы. И успех его работы в огромной степени зависи, от того, насколько правильно он выбрал процессор. Использовать, к примеру серию К589 в стиральной машине столь же неправильно, как использоват!; СВЧ-транзистор в усилителе звуковой частоты.

Одна из главных целей этой книги - показать, что БИС с программно перестраиваемой логикой суть универсальные элементы автоматики, не менее универсальные, чем, например, транзисторы. Что же касается методов и средств вычислительной техники, то их следует привлекать лишь постольку, поскольку они действительно приносят пользу.

Читатель, наверное, давно уже заинтригован: почему, дойдя уже почти до середины книпи, мы еще ни разу не произнесли слово микропроцессор , хот оно и стоит в заголовке? Настала пора ответить и на этот вопрос. Что же тг. кое микропроцессор?

Наверное, правильнее всего огветить на этот вопрос так: микроцрс цессор -это процессор, оформленный в виде одной БИС (одной микросхс мы). Но как мы имели возможность убедиться, такого не бывает. Точнее, по это определение, да и то с большой натяжкой, подошла бы одна-единственна БИС, а именно К580ИК80. С большой натяжкой потому, что все-таки процессе немыслим без хотя бы минимального ОЗУ, а это уже второй кристалл.

Правильно говорить о комплекте БИС, предназначенном для построенii процессора. Такой комплект сейчас принято называть микропроцессорным ь потому, что сам процессор обладает какими-либо микросвойствамц (он мож( содержать до 100 и более отдельных корпусов и занимать достаточно mhoi места), а потому, что комплект состоит из БИС (микросхем).

Согласно официальной терминологии [1] под микропроцессором (МП) п( нимается программно управляемое устройство, осуществляющее прием, обр: ботку и выдачу цифровой информации, построенное на одной или нескольки микросхемах, входящих в состав микропроцессорного комплекта микросхе: Соответственно микропроцессорным комплектом микросхем (МПК) называе ся совокупность микропроцессорных и других микросхем, совместимых по koi структивно-технологическому исполнению и предназначенных для совместно! использования при построении микропроцессоров, микро-ЭВМ, контроллеров других средств вычислительной техники.