Типы микропроцессорных систем
Микропроцессорная система – это автоматическая система, которая представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств.
Существуют следующие типа микропроцессорных систем:
- Микроконтроллеры, представляющие собой самый простой тип микропроцессорной системы. В микроконтроллерах все или подавляющее большинство узлов представлены в виде одной микросхемы.
- Контроллеры, которые являются управляющими микропроцессорными системами. Контроллеры выполняются в виде отдельных модулей.
- Микрокомпьютеры, которые представляют собой более мощные микропроцессорные системы. Микрокомпьютеры имеют хорошо развитые средства сопряжения с внешними устройствами.
- Компьютеры любого типа, представляющие собой наиболее мощные и универсальные микропроцессорные системы.
Микропроцессорные системы управления
В общем случае микропроцессорная система управления состоит из:
- контроллеров,
- каналов передачи,
- блока индикации,
- объекта управления,
- датчиков,
- исполнительных механизмов,
- усилителей мощности,
- согласующих устройств,
- пульта управления,
- микро электронно-вычислительной машины.
Микро электронно-вычислительная машина – это вычислительная машина, которая представляет собой совокупность устройств ввода и вывода данных, запоминающих устройств и микропроцессоров.
Процессор электронно-вычислительной машины – это устройство, предназначенное для автоматической обработки цифровой информации по заданному алгоритму.
Микропроцессоры системы управления выполняются в виде одной или нескольких микросхем, обладающих высокой степень интеграции. Ими, как правило, выполняется ограниченный объем арифметических операций. Данная особенность позволяет упростить сделать проще структуру и свести к минимуму размер микропроцессора. Составными частями микропроцессора являются устройство управления, арифметико-логическое устройство, рабочие регистры. Арифметико-логическое устройство предназначены для выполнения логических и арифметических операций. К арифметическим операциям относятся вычитание, сложение, преобразование двоичных чисел и т. п., а к логическим – инверсия, дизъюнкция, конъюнкция. Данные устройства строятся на сумматорах. Элементная база такого сумматора состоит из одноразрядных сумматоров, инверторов и регистров сдвига. Устройствами управления обеспечивается выполнение операций в определенной последовательности, которая задается алгоритмом, а также связь с устройствами ввода и вывода и запоминающими устройствами. Составляющими базы управляющих устройств являются дешифраторы на основе интегральных микросхем. Рабочие регистры необходимы для временного хранения и преобразования данных и команд. Они строятся на основе триггеров и логических элементов - И, ИЛИ, НЕ. При помощи запоминающих устройств реализуются прием, выдача и хранение данных и программ их обработки. Они делятся на постоянные и оперативные. Постоянные запоминающие устройства предназначены для хранения программ работы микропроцессора, при этом информация, которая заложена в постоянное запоминающее устройство, не теряется в случае отключения питания. Оперативные запоминающие устройства используются для хранения обрабатываемых данных. Чтобы построить запоминающее устройство применяются большие интегральные схемы или кольцевые ферритовые сердечники. Особенность микро вычислительной машины - стековой памяти. Стек это устройство запоминающее устройство магазинного типа, у которого ячейки заполняются последовательно, аналогичным образом осуществляется вывод информации из стека. Таким образом перемещение чисел внутри стека похоже на перемещение патронов внутри магазина пистолета. Наличие стековой памяти способствует упрощению обработки программ и увеличению быстродействия арифметико-логического устройства. В качестве стека используются часть оперативного запоминающего устройства или отдельная микросхема. Устройства ввода и вывода информации необходимы для ввода обрабатываемых данных в микропроцессор и вывода наглядного представления обработанной информации. Для ввода данных применяются пульты управления с клавиатурой, выключателями, переключателями и пишущие машинки, оптические считывающие устройства и т.п. Для вывода информации применяются бумажные ленты, экраны, дисплеи, микрофильмы, табло и т.п.
Объединение разнообразных составляющих микропроцессорной системы управления должно осуществляться с учетом характера и временных параметров сигналов на стыках составляющих. Для того, чтобы сигналы были совместимы применяются специальные вспомогательные устройства - интерфейсные.
