Типова структура мікропроцесорного пристрою

На рисунку представлена спрощена типова структура мікропроцесорного пристрою (або системи), призначеного для обробки даних або керування деяким процесом. Приблизно таку ж структуру мають мікро-ЕОМ широкого призначення.

Почесне місце в цій структурі займає мікропроцесор, який безпосередньо виконує арифметичні і логічні операції над даними, здійснює програмне керування процесом обробки інформації, організує взаємодію всіх пристроїв, що входять до системи. Робота МП відбувається під дією сигналів схеми синхронізації, яка часто виконується у вигляді окремої ІС.

Щоб МП міг виконати задачу у відповідності із деякою програмою, команди програми повинні бути трансформовані в код, “зрозумілий” МП. Ці коди розміщуються і зберігаються в пам’яті системи. МП починає роботу, зчитуючи коди першої команди програми із пам’яті, розшифровує відповідну команду і виконує вказану в ній операцію. Потім процесор зчитує наступну по порядку команду програми і знову виконує вказану в ній операцію. Цей процес повторюється при послідовному переборі відповідних вічок пам’яті, де зберігаються команди програми. Певні команди змушують МП “перестрибнути” через кілька команд в сторону збільшення або зменшення номерів (адрес) вічок. В останньому випадку програма може повернути МП до повторного виконання команд програми. Отже можуть бути реалізовані алгоритми лінійної, розгалуженої або циклічної структур.

Подана на рисунку структура відображає магістрально-модульний принцип організації мікропроцесорних пристроїв і систем. Окремі блоки є функціонально закінченими модулями зі своїми вбудованими схемами керування, виконаними у вигляді одного або декількох кристалів ВІС або СІС, взятих в корпуси з відповідною кількістю виводів. Міжмодульні зв’язки і обмін інформацією між модулями здійснюється за допомогою колективних шин (магістралей), до яких мають доступ всі основні модулі системи. У кожний момент можливий обмін інформацією тільки між двома модулями системи. Таким чином, обмін інформацією здійснюється шляхом поділу у часі модулями системи колективних шин (магістралей). Магістральний принцип побудови сполучень модулів (інтерфейсу) МП-системи передбачає наявність інформаційно-логічної сумісності модулів, яка реалізовується шляхом використання єдиних способів представлення інформації, алгоритму керування обміном, форматів команд керування обміном і способу синхронізації.

Для мікропроцесорів характерна тришинна структура, що містить шину адреси (ША), двонапрямну шину даних (ШД) і шину керування (ШК). Як видно з рис. 1, типова структура МП-системи передбачає наявність загального сполучення (загального або єдиного інтерфейсу) для модулів пам’яті постійних і оперативних запам’ятовуючих пристроїв (ПЗП і ОЗП) і периферійних пристроїв – зовнішніх запам’ятовуючих пристроїв (ЗЗП) і пристроїв введення-виведення (ПВВ).

Як периферійні пристрої (ПП) в МП-системах використовуються клавіатура, дисплеї, накопичувачі на гнучких магнітних дисках, модеми, друкуючі пристрої, пристрої зв’язку з об’єктом керування і т.д.

Периферійні пристрої приєднуються до шин інтерфейсу (шин МП) не безпосередньо, а через схеми, що програмуються, паралельного периферійного інтерфейсу (ППІ) і послідовного периферійного інтерфейсу (ПсПІ), які обслуговують ПП з передачею інформації відповідно паралельним і послідовним кодом. Наявність схем інтерфейсів, що програмно настроюються, робить достатньо гнучкою і функціонально багатою систему введення-виведення в МП-системі.

Мікро-ЕОМ або МП-система, що містить, крім МП, порівняно невелике число додаткових ВІС (корпусів) із мікропроцесорного набору (інтегральна пам’ять, таймер, схеми інтерфейсів та інш.) може бути розміщена на одній друкованій платі (одноплатна мікро-ЕОМ або МП-система). Як приклад, може бути стенд учбової мікропроцесорної лабораторії.

При включенні до складу мікро-ЕОМ або МП-системи пам’яті великої місткості і різноманітного периферійного обладнання з відповідними керуючими блоками – різними контроллерами і адаптерами – конструкція мікро-ЕОМ або МП-системи виконується у вигляді кількох друкованих плат, взятих в спільний корпус. Габарити таких виробів, наприклад персональних комп’ютерів, як правило досить малі.