3.5. На разных языках

Приходим к последней трудности. Как быть, когда процессор и внешнее устройство разговаривают на разных языках? Отвечать на этот вопрос мы будем на примере внешнего устройства, обслуживаемого человеком. Слвдова-тельно, языком этого внешнего устройства будет язык человека, скажем, русский язык. Машины уже почти научились воспринимать обычную устную речь и отвечать также в виде произносимых слов и фраз. Но мы рассмотрим про. стейшее устройство - клавиатуру. Такую же, как у пишущей машинки.

На рис. 3.9,а изображено условное обозначение двоичного счетчика. Мы сознательно привели нестандартное обозначение двоичного счетчика, поскольку и сам счетчик несколько отличается от обычного. Принцип его действия

Число импульсов

Вхов

сврас с

/ 42 Выходы

в i 2

Выходы

о о о

i SJ

Рис 3 9 Условное изображение двоичного счетчика (о) и таблица, иллюстрирующая работу (б)

опиеываетси таблицей, показанной на рис. 3.9,6, По выводу, обозначенному Вход> (рис. 3.9,а), поступают последовательности импульсов. Число импульсов в каждой такой последовательности дано в крайнем левом столбце таблицы на рис. 3.9,6. В остальных трех столбцах этой таблицы приведены логические значения сигналов на выходах 1-3 схемы. Это обычные логические значения, т. е. значению О соответствует низкий уровень напряжения (нулевое), а значению 1-высокий уровень напряжения (положительное) на данном выходе. При поступлении электрического сигнала на вывод Сброс счетчик п *-ходит в такое состояние, когда комбинация логических значений на его выходах есть ООО. Такие счетчики входят в схему устройства, показанного ш рис. 3.10.

Основную часть этого устройства составляет матрица, имеющая четыре вертикальных и четыре горизонтальных провода. Каждый вертикальный провод соединен с каждым горизонтальным с помощью элемента, который мы ув-ловно назовем клавишей. Мы снова сознательно не использовали стандартного обозначения, чтобы подчеркнуть то обстоятельство, что клавишей можи быть обычная механическая клавиша, а может быть и что-либо другое, например транзистор, касаясь пальцем затвора которого мы переводим его в проводящее состояние. Подобные клавиши получили в литературе название с в н е о -ров. Касаясь клавиши (нажимая на нее), мы соединяем соответствующий вертикальный провод с соответствующим горизонтальным.

В устройстве имеется генератор серий с шестью выходами. Принцип действия генератора серий еводится к следующему. В некоторый момент на выходе генератора, обозначенном как Начало серии , вырабатывается электричв-

гкий импульс, который подается на входы Сброо всех четырех счетчиков, имеющихся в устройстве, и переводит их в такое состояние, когда на выходах действует комбинация значений ООО. Затем по верхнему левому выходу генератора выдается серия, состоящая нз одного электрического импульса, по елв-дующему за ним - серия, состоящая из двух электрических импульсов, затеи из трех и, наконец, аз четырех. Все это видно из рисунка. После завершения самой длинной серии из четырех импульсов генератор серий вырабатывает впе-цнальный сигнал, обозначенный как Конец серии .

\ -V-

\

\ -V-

П ГЬП-

п гип-п

конец серии

Гчнвра-

тор серий

начс1Щ серии.

Блок-запрета

ТТТ

Рис 3 10 Схема включения клавиатуры

Сигнал Начало серии можно при желании рассматривать как запрос на прерывание. Если нажата какая-либо из клавиш, то на вход соответствующего счетчика поступит один, два, трн или четыре импульса, что приведет к появлению соответствующей комбинации логических значений на его выходах. Предполагается, что за 1 раз можио нажать не более одной клавиши. Дальнейшее поступление импульсов на вход того же счетчика не вызовет дополнительных изменений. За этим следит блок запрета. Только после того как поступление импульсов на входы счетчиков прекратится {клавиша отпущена), блок запрета переведет схему в исходное состояние Сигнал Конец серии свидетельствует о том, что процесс перевода с языка человека на язык нулей и единиц закончен и при желании можно передавать логические значения е выходов счетчиков в магистраль данных.

Как вы полагаете, достаточно ли 16 клавиш, изображенных на рис. 3 10, для всех букв русского алфавита и, наверное, ems знаков препинания и десяти

арабских идфр? Правильно, иало. Но ели бы мы жзобразили все клавиши т)бычной пишущей машинки (матрица 8X8), рисунок стал бы неудобочитаемым, в никаких дополнительных подробностей это бы ие дало. Двенадцать выходов четырех счетчиков дают возможность получить в общем случае 4096 различных возможных комбинаций логических значений в то время, как клавиш всего 16. Заметив это, читатель тут же сообразит, что если мы вообще сумели получить какую-то последовательность нулей и единиц, то далее, пользуясь всеми методами, описанными в этой книге, можно без труда преобразовать ее в любую удобную для нас последовательность, в том числе н неизбыточную, т. е. состоящую из четырех логических значений для 16 клавиш.

Чтобы довершить знакомство с микропроцессорными комплектами, заметим, что в состав каждого из них обязательно входит генератор тактовых серий импульсов нлн, короче, тактовый генератор. Это самое маленькое (по количеству компонентов) и в то же время простое устройство. Но выполняет оно важнейшую функцию - задает основу для работы всей службы синхронизации микропроцессорной системы. Любой управляющий сигнал так нли иначе соотносится во времени с тактовыми импульсами. Частота следования основных тактовых импульсов у современных микропроцессорных комплектов может изменяться от нескольких сотен килогерц до нескольких десятков мегагерц. Эта частота задает основной темп работы микропроцессорной системы. Как ирави-ло, тактовые генераторы синхронизируются с помощью кварцевых резонаторов. Это позволяет использовать их прн необходимости и для точного измерения нли задания интервалов времени.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. КОМАНДЫ И ЯЗЫКИ 4.1. Немного о будущем

До сих пор нас интересовало только, каким образом исполняются микропрограммы в отдельных устройствах микропроцессорного комплекта и в микро-нроцвосорной системе, рассматриваемой как единое целое. Мы уевоили также, что микропрограмма всегда хранится в некотором устройстве памяЛ. Но откуда берутся микропрограммы? Ведь не могут же они возникать сами по себе? Конечно, нет. Они возникают в результате нроцесса, называемого программа-ровйнием.

До самого последнего времени считалось, что при любых условиях программирование-прерогатива человека. Часто приходилось слышать пресловутую фразу, мол, какой бы умной не представлялась машина, она лишь исиол-ияет программу, заложенную в нее человеком. Так это или не так, сказать трудно. Чтобы получить более-менее четкий ответ иа этот вопров, нужно договориться о многих понятиях и прежде всего о том, что такое программа.

Есть все основания полагать, что в обозримом будущем человек сохранит главенствующее положение по отношению к создаваемым им машинам. Однарю нсно и другое. Уже сейчас процесс программировання настолько автоматизирован, что даже в весьма простых случаях человек не имеет ни малейшего представления о том, как на самом деле выглядит та программа, которую ои якобы ввел в машину и которая исполняется по его воле. Поэтому будем считать, что программы возникают в результате некот рого процесса, называемого программированием, не уточняя, кто или что является исполнителем этого процесса.