Микропроцессорная система КР580 (стр. 1 из 4)
1.1.1 Микропроцессор КР580.
Микросхема КР580ВМ80А представляет собой 8-разрядное центральное процессорное устройство (ЦПУ) параллельной обработки данных. Устройство не обладает возможностью аппаратного наращивания разрядности обрабатываемых данных, но позволяет осуществлять это программным способом. Структурная схема КР580ВМ80А представлена на рисунке 1.
 |
Рисунок 1- Структурная схема КР580ВМ80А.
Назначение основных узлов и принцип их взаимодействия.
Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) обеспечивает выполнение арифметических, логических операций и операций сдвига над двоичными данными, представленными в дополнительном коде, или над двоично-десятичными данными. Устройство содержит схему десятичной коррекции, позволяющую производить операции десятичной арифметики. По результатам операций в АЛУ формируется ряд признаков, которые записываются в регистр условий. Признак переноса С устанавливается в единицу, если в результате выполнения команды появляется перенос из старшего разряда. Дополнительный признак переноса С1 устанавливается в единицу при возникновении переноса из третьего разряда. Используется в командах десятичной арифметики. Признак четности Р устанавливается в единицу, если
число единиц в разрядах результата четное. Признак нуля Z устанавливается в единицу, если результат равен нулю. Признак знака S указывает знак числа и равен единице, если число отрицательное, или нулю, если число положительное.
Блок регистров производит прием, хранение и выдачу различной информации, участвующей в процессе выполнения программы, и содержит счетчик команд, указатель стека, регистры общего назначения, регистры временного хранения и регистр адреса. Шестнадцатиразрядный счетчик команд хранит текущий адрес команды. Содержимое счетчика команд автоматически увеличивается после выборки каждого байта команды. Шестнадцатиразрядный указатель стека содержит начальный адрес памяти, используемый для хранения и восстановления содержимого программно-доступных регистров ЦПУ, Содержимое указателя стека уменьшается, когда данные загружаются в стек, и увеличивается, когда данные выбираются из стека. Восьмиразрядные регистры общего назначения В, С, D, Е, Н, L могут применяться как накопители (обрабатываемые данные находятся в самом регистре) и указатели (16-разрядный адрес операнда определяется
содержимым пары регистров). Регистры временного хранения W, Z используются для приема и временного запоминания второго и третьего байтов команд переходов, передаваемых с внутренней магистрали ЦПУ в счетчик команд. Эти регистры являются программно-недоступными. Шестнадцатиразрядный регистр адреса принимает и хранит в течение одного машинного цикла адрес команды или операнда и выдает его через буфер адреса на однонаправленную выходную магистраль АО-А 15. Буфер адреса выполнен в виде выходных формирователей, имеющих на выходе состояние "Выключено" (третье состояние),
Схема синхронизации и управления состояниями ЦПУ формирует машинные такты и циклы, которые координируют выполнение всех команд, и вырабатывает сигнал SYNC "Синхронизация", определяющий начало каждого машинного цикла. Для исполнения команды требуется от одного до пяти машинных циклов. Каждый цикл может состоять из 3-5 тактов (Т1-Т5), длительность каждого из них соответствует периоду следования тактовых импульсов Ф1, Ф2. Центральное процессорное устройство может находиться в трех состояниях (ожидание, захват и останов), продолжительность которых составляет целое число тактов и зависит от внешних управляющих сигналов.
Устройство управления формирует комплекс управляющих сигналов, организующих выполнение поступившей в ЦПУ команды, и состоит из регистра команд, программируемой логической матрицы (ПЛМ) и схемы управления узлами. Восьмиразрядный регистр команд осуществляет прием и хранение команды, поступающей по магистрали данных. Программируемая логическая матрица дешифрирует код операции команды и формирует микрооперации в соответствии с микропрограммой выполнения команды. Схема управления узлами вырабатывает для различных узлов ЦПУ необходимые управляющие сигналы. Восьмиразрядный буфер данных обеспечивает ввод команд и данных в ЦПУ, вывод данных и состояния ЦПУ через формирователи, имеющие на выходе состояние "Выключено".
Таблица 1- Назначение выводов КР580ВМ80А.
 | ||
 Номер вывода | Обозначение | Назначение |
| 25-27, 29-35, 1, 40, 37-39, 36 | А0-А15 | Шина адреса |
| 10, 9, 8, 7 | DO-D7 | Шина данных |
| 3-6 | ||
| 2 | GND | Общий |
| 11 | Ucci | -5В |
Продолжение таблицы 1- Назначение выводов КР580ВМ80А.
 12 |  RESET | Установка |
| 13 | HOLD | Захват шин |
| 14 | INT | Прерывание |
| 15, 22 | Ф2, Ф1 | Фаза |
| 16 | INTA | Разрешение прерывания |
| 17 | DBIN | Прием |
| 18 | WR | Запись (выдача) |
| 19 | SYNC | Синхронизация |
| 20 | Ucc" | +5В |
| 21 | HLDA | Подтверждение захвата |
| 23 | READY | Готовность |
| 24 | WAIT | Ожидание |
| 28 | Ucca | +12В |
 |
Рисунок 2-Интегральное исполнение ИМС КР580ВМ80А.
Основные технические характеристики ПРОЦЕССОРА:
разрядность МД - 8;
разрядность МА - 16;
адресное пространство - 64 Кб;
число РОН - 6 восьмиразрядных;
организация стека - указатель стека позволяет в любой точки памяти зафиксировать вершину стека;
организация прерываний - прерывания векторные, существует упрощенная возможность организации прерываний на восемь направлений (адресов);
быстродействие - 500 000 коротких (регистр - регистр) операций;
тактовая частота 0,5…2,5 МГц;
напряжения питания 5,12 В;
мощность рассеивания 1,25 Вт;
технология n-МДП;
диапазон рабочих температур 10…+70 С;
Uвыс ур(высокого уровня) - 9…13 В
Uнизк ур(низкого уровня) - -0,3…+0,8 В
Длительность тактовых импульсов:
С1 і (больше равно) 60 нс
С2 і 220 нс
Рисунок 3- Временные диаграммы процесса получения кода команд КР580ВМ80А.
1.1.2 Генератор тактовых импульсов КР580ГФ24.
Микросхема КР580ГФ24 представляет собой генератор тактовых импульсов (ГТИ), предназначенный для совместной работы с ЦПУ KP580BM80A. Генератор формирует: высокоуровневые тактовые сигналы Ф1 и Ф2 о несовпадающими фазами; тактовый сигнал Ф2Т, по уровню совместимый с ТТЛ и синхронизированный с сигналом Ф2; сигнал STSTB “Строб состояния”, который, поступая на системный контроллер, фиксирует состояние шины данных микропроцессора; сигнал RESET “Установка”.
Генератор опорной частоты при подключении к выводам XTALf и XTAL2 кварцевого резонатора обеспечивает высокую стабильность частоты, определяемую основной частотой возбуждения кварцевого резонатора.
Выход генератора опорной частоты выведен на внешний вывод OSC и соединен внутри микросхемы со счетчиком-делителем, входящим в состав .тактового генератора. Тактовый генератор состоит из счетчика-делителя на 9, логических дешифраторов, формирующих требуемые тактовые импульсы, выходных формирователей и вспомогательных логических схем и триггеров для генерации выходных сигналов: Ф1.Ф2.Ф2Т, STSTB, Тактовые импульсы Ф1 и Ф2 управляют МОП-входами микропроцессора КР580ВМ80А. Тактовый импульо Ф2Т используется для управления ТТЛ-входами в режиме прямого обращения к памяти.
Рисунок 4- Структурная схема КР580ГФ24.
Таблица 2- Назначение выводов КР580ГФ24. | Номер вывода | Обозначение | Назначение |
 1 | RESET | Установка (выход) |
| 2 | RESIN | Установка (вход) |
| 3 | RDYIN | Готовность (вход) |
| 4 | READY | Готовность (выход) |
| 5 | SYNC | Синхронизация |
| 6 | Ф2Т | Фаза 2 с уровнем ТТЛ |
| 7 | STSTB | Строб состояния |
| 8 | GND | Общий |
| 9 | Ucci | +12 В |
| 10, 11 | Ф2,Ф1 | Фаза 2, 1 |
| 12 | OSC | Выход осциллятора |
| 13 | TANK | Вход колебательного контура |
| 14, 15 | XTAL2, XTAL1 | Кварцевый резонатор |
| 16 | Ucc | +5В |
Отрицательный сигнал STSTB, длительность которого равна од--ному периоду частоты опорного генератора, формируется микросхемой КР580ГФ24 при поступлении на ее вход с микропроцессора КР580ВМ80А сигнала SYNC “Синхронизация”, свидетельствующего о начале машинного цикла.