Микро-ЭВМ представляют собой совокупность нескольких интегральных схем с большой степенью интеграции (БИС), взаимодействующих между собой и с внешними устройствами через информационные каналы.
Основным компонентом микро-ЭВМ, выполняющим вычислительные и управляющие функции, является микропроцессор, называемый иногда центральным процессором. Микропроцессоры, выполняемые на кристалле полупроводника, в настоящее время являются наиболее важной продукцией электронной промышленности. Некоторые функции подобных систем первоначально выполняли БИС, которые до появления микропроцессоров находили широкое применение.
Микропроцессор способен выполнять самые разнообразные функции. Он осуществляет операцию выполнения последовательности команд (программы), которые хранятся в блоках памяти, связанных с микропроцессором.
Компоненты, входящие в состав микропроцессора, представлены на его структурной схеме.
В арифметико-логическом устройстве (АЛУ) выполняются все арифметические и логические операции: сложение, вычитание, а также обработка кодов чисел. Регистры данных используются для промежуточных действий с данными и накопленной информацией, что сокращает число актов передачи информации в память и обратно. Они также обеспечивают передачу процессором данных и их прием в центральный процессор. Адресные регистры предназначены для хранения адресов памяти и для связи с регистром данных для их передачи из памяти в интерфейс ввода—вывода и обратно. Блок управления УУ выполняет управление и контроль за правильным исполнением команд. Генератор тактовых импульсов объединен с блоком управления. Его частота определяет оперативную скорость микропроцессора.
Память: ОЗУ и ПЗУ. Команды и данные хранятся в блоках памяти, которые содержат определенное, характеризующее объем памяти число адресов или ячеек.
В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) программы хранятся постоянно. Они могут считываться, но не могут быть стерты. Поскольку в большинстве случаев каждая микро-ЭВМ используется лишь для одной конкретной цели, число программ, т. е. комплектов команд, которые необходимо хранить в памяти, ограничено. Поэтому программы микро-ЭВМ, как правило, хранятся в долговременной памяти, а набор команд неизменен. Требуемые программы «вживляются» в микро-ЭВМ при ее производстве. Необходимые постоянные, такие, как справочные данные, также хранятся в ПЗУ.
В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) информация может записываться либо считываться в процессе работы. Данные результаты промежуточных вычислений и т. п. могут быть сохранены в ОЗУ. Центральный процессор в соответствии с программой может считать эти данные или, если требуется, изменить содержимое ячеек ОЗУ.
Микро-ЭВМ могут содержать как ОЗУ, так и ПЗУ. Различные постоянные и справочные данные, стандартные программы хранятся в ПЗУ, в то время как ОЗУ содержат параметры и куски программ, которые могут в процессе работы измениться.
Интерфейс ввода—вывода. Интерфейсы ввода—вывода обеспечивают связь между центральным процессором и внешним миром. Цепи интерфейса передают данные от микропроцессора к периферийным устройствам и обратно и, кроме того, преобразуют внешнюю информацию в форму, пригодную для обработки в микро-ЭВМ.
Адресная и информационная шины и шина управления. Мик - ро-ЭВМ представляет собой устройство, построенное с использованием микропроцессорных интегральных схем, информация между различными функциональными узлами которого передается по шинам управления, адресной и информационной. В микрокомпьютерах, содержащих 8-битовые микропроцессоры, как правило, имеется 8 линий в информационной шине, 16 линий в адресной и 6 в шине управления.
Программное обеспечение. Микропроцессор может выполнять различные функции только в том случае, если он обеспечивается набором команд, называемым программой. Микропроцессор воспринимает информацию, выраженную исключительно в двоичной системе, при этом команды поступают в виде совокупности 1 или 0. Составление программы в двоичном коде трудоемко и чревато ошибками. Поэтому программист, как правило, для составления команд использует обычный язык. Базовым языком для микропроцессоров является так называемый язык ассемблер, в котором используется символический (или мнемонический) код. Каждый микропроцессор имеет свою собственную транслирующую программу на языке АССЕМБЛЕР. В этой символической кодирующей системе команда представляется группой из трех или четырех букв. Например, для микропроцессора МС6800 команда ADD используется для обозначения операции сложения, а команда LDAB означает загрузку аккумулятора В (Load Accumulator В). Команды в символическом коде не могут быть восприняты микро - " процессором, который работает только в бинарном коде. Программа-транслятор на языке АССЕМБЛЕР преобразует команды так называемой исходной программы, записанные на символическом языке, в бинарные команды объектной программы, которую может выполнить микропроцессор.
Таким образом, использование микро-ЭВМ предусматривает два вида обеспечения: схемное (аппаратное), определяющее совокупность электронных элементов и жестких связей между ними в микро-ЭВМ, и программное обеспечение, реализованное с помощью изменяемых пользователем или неизменных хранящихся в ПЗУ наборов команд.
Принципиальным преимуществом управления с помощью микро-ЭВМ является его гибкость, позволяющая программно изменять характеристики привода и выполняемые им функции без изменения элементной и схемной основы системы управления.
Контрольные вопросы
1. Что такое мультивибратор? Начертите схему мультивибратора, кратко опишите принцип её работы.
2. Что такое интегральная микросхема?
3. Какие элементы интегральной микросхемы относятся к активным, а какие — к пассивным?
4. На какие виды микросхемы разделяют по технологическим методам их изготовления?
5. Опишите толстоплёночные и тонкоплёночные микросхемы.
6. Опишите процесс фотолитографии.
7. Начертите структурную схему простейшего микропроцессора.
8. Назначение арифметико-логическом устройстве (АЛУ) в структуре микропроцессора
9. Функция постоянного запоминающего устройства (ПЗУ).
10. Функция оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).