Дудко алексей львович захаров валерий николаевич




НазваниеДудко алексей львович захаров валерий николаевич
страница1/22
Дата26.12.2012
Размер3.11 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22
БУРЕЕВ ЛЕВ НИКОЛАЕВИЧ

ДУДКО АЛЕКСЕЙ ЛЬВОВИЧ

ЗАХАРОВ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ


Простейшая микро-ЭВМ.

Проектирование.

Наладка.

Использование


© Энергоатомиздат, 1989

ПРЕДИСЛОВИЕ



Появление микропроцессоров сыграло важную роль в развитии вычислительной техники, средств обработки информации и управляющих устройств, являющихся основой автоматизации в различных сферах челове­ческой деятельности. Неослабевающий интерес к микропроцес­сорам объясняется такими их особенностями, как низкая стои­мость, высокая надежность, компактность и значительные функциональные и вычислительные возможности, позволяющие применять их даже там, где использование средств цифровой обработки информации ранее считалось нецелесообразным. В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом изда­ется весьма обширная литература по микропроцессорной тех­нике и возможностям ее применения. И все же книг с описанием реально построенных конструкций и устройств на базе микро­процессоров явно недостаточно для удовлетворения постоянно растущего спроса на такие публикации. Именно это побудило авторов взять на себя смелость написать нечто вроде руковод­ства, ориентированного на читателя, пожелавшего ознакомиться с работой простейшей микро-ЭВМ или заняться ее изготовле­нием.

Конечно, эта книга — не инструкция по изготовлению мик­ро-ЭВМ в полном смысле этого слова, хотя в ней довольно по­дробно описываются конструкция вычислительной машины и ее работа. Основная цель книги — помочь разобраться в том, что такое микропроцессор, как он работает, как необходимо его программировать и как на его основе можно создавать разно­образные устройства, применяющиеся в технике, в быту, в по­вседневной практической деятельности.

Современный микропроцессор - довольно сложное устрой­ство, работу которого не удается описать в деталях вне связи с системой, в составе которой он функционирует (в отличие от других более простых электронных приборов, таких напри­мер, как электронная лампа). К сожалению, в специальной ли­тературе микропроцессор в подавляющем большинстве случаев описывается автономно. Из такого описания не всегда понятны детали его работы и особенности применения. Предлагаемая читателям книга в некоторой степени восполняет этот пробел. Авторами описывается схема простейшей микро-ЭВМ как пример простейшей микропроцессорной системы. Будет или не будет читатель строить эту микро-ЭВМ — не так уж и важно. Важно, что на базе этой конкретной микропроцессорной си­стемы он получит необходимые сведения о работе микропро­цессора и сможет построить в дальнейшем аналогичные системы по своему выбору и вкусу.

Выступая в 1970 г. с докладом о перспективах развития и применения вычислительной техники на конференции в Мос­ковском физико-техническом институте, академик В. М. Глуш-ков говорил о том, что недалек тот день, когда вычислительная техника шагнет в повседневную жизнь и буквально каждая семья сможет получить доступ к вычислительным ресурсам. Во времена господства универсальных вычислительных машин-гигантов это высказывание представлялось по меньшей мере весьма смелым прогнозом. Но прошли годы и вот уже микро­электроника стучится в двери наших квартир, появляется на рабочих местах в учреждениях, приближая тот день, когда вы­числительные машины станут для нас столь же привычными в быту, как холодильники, стиральные машины и цветные телевизоры.

Отсюда ясно, как важна популяризация тех знаний, которые раньше были необходимы лишь специалистам. В особенности это касается знаний в следующих трех областях: математиче­ской логике, программировании и электронике. Но даже спе­циалисты, равным образом ориентирующиеся в указанных трех областях, в настоящее время встречаются не так уж часто. Пользователи ЭВМ прошлых поколений практически никогда не сталкивались с аппаратной реализацией своих программ, а специалисты в области электроники, как правило, не занима­лись программированием. Поэтому широкая подготовка спе­циалистов нового типа — насущная проблема сегодняшнего дня.

Данная книга вовсе не претендует на роль учебного пособия с изложением основ математической логики, электроники и программирования. Цель у книги другая — привлечь широкий круг читателей к относительно новому, увлекательному миру конструирования микроэлектронных устройств на базе микро­процессорной техники, сфера применения которых не ограничи­вается традиционными вычислительными задачами. Создание программируемых устройств с широкими функциональными возможностями - микроэлектронных помощников (пусть на первое время совсем простых), повышающих эффективность интеллектуальной деятельности на производстве и дома, - вот, может быть, самая интересная и многообещающая область ис­следований в наш век всеобщей компьютеризации.

Необходимо заметить, что авторы вовсе не хотели бы скло­нить будущих конструкторов к попытке воспроизвести копию промышленной микро-ЭВМ. Любительским конструкциям труд­но тягаться с изделием, выпускаемым промышленностью. Тем не менее широкое привлечение любителей к микроэлек­тронному конструированию позволит в ряде случаев найти те оригинальные технические решения, которые в дальнейшем могут быть использованы целиком в конструкциях соответст­вующих промышленных изделий или положены в их основу. Для чтения книги не требуется специальных знании в области микропроцессорной техники. Тем не менее предполагается, что читатель сможет, пользуясь приведенными в книге рекоменда­циями самостоятельно собрать простую ЭВМ из малодефицит­ных деталей, отладить ее, проделать на ней ряд упражнении по программированию решения различных задач, а также изучить способы подсоединения дополнительных внешних устройств, значительно расширяющих возможности построенной машины. Хотя описываемая микро-ЭВМ построена по универсальной схеме, допускающей наращивание аппаратуры до широких пре­делов (скажем, до масштабов персональной ЭВМ), основное назначение ее - учебное, т. е. позволяющее в максимально ко­роткое время получить навыки основ программирования и проектирования микропроцессорных систем. С этой целью читателю дается весь необходимый материал, приводятся реаль­ные схемы с реальными характеристиками. В отличие от боль­шинства подобных изданий в книге описываются не только отдельные узлы машины, но и целиком вся ее схема. Выводы всех микросхем промаркированы, и каждая микросхема опи­сана в деталях. Поэтому читателю нет необходимости обра­щаться к зачастую труднодоступным справочным источникам. Главы 1-4, а также приложение 1 (система команд микро-процессора КР580ВМ80А) написаны В.Н. Захаровым, гл. 5-7 написаны А. Л. Дудко, а гл. 8-10 - Л. Н. Буреевым. Принци­пиальная электрическая схема описываемой микро-ЭВМ (при­ложение 2) разработана А. Л. Дудко, а описываемые схемы сопряжения микро-ЭВМ с дополнительными внешними устрой­ствами (в том числе с бытовыми телевизором и магнитофо­ном) , а также схема статического аппаратного эмулятора разра­ботаны Л. Н- Буреевым. Предисловие к книге написано автора­ми совместно.

Авторы позволяют себе надеяться, что книга окажется полез­ной не только будущим конструкторам микро-ЭВМ, но и всем тем, кто стремится расширить свои знания в области примене­ния микропроцессорной техники.

Авторы выражают признательность рецензенту канд. техн. наук В. Ф. Корнюшко и редактору проф. Д. А. Поспелову за доброжелательную критику и замечания, которые способство­вали улучшению содержания и стиля книги.

Все замечания по содержанию книги, методике изложения, а также все предложения по усовершенствованию схемы и конструкции описываемой машины авторы примут с благо­дарностью. Пожелания и замечания просьба направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатомиздат.


Авторы


1


ЧТО

ТАКОЕ

МИКРО-ЭВМ?


1.1. ТИПЫ МИКРО-ЭВМ

И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ


Понятие микро-ЭВМ отнюдь не означает, что пользователь имеет дело с упрощенным вариантом обычной ЭВМ, обладающим весьма ограниченными возможно­стями В истории создания вычислительных машин десятилетие с 70-х по 80-е годы сыграло важную роль. Благодаря успехам микроэлектронной технологии появилась возможность конст­руировать вычислительные машины небольших габаритов, с ма­лым потреблением электроэнергии и в достаточной мере "про­изводительные". Вычислительные возможности современных микро-ЭВМ не уступают возможностям средних ЭВМ начала 70-х годов. Если понятие ЭВМ неразрывно связано с понятием вычислительного центра, крупного предприятия или сложной технической системы, то микро-ЭВМ - это массовое изделие, доступное не только небольшим производственным коллекти­вам но и отдельным лицам вследствие невысокой стоимости, малой материалоемкости, низкого энергопотребления, высокой надежности. Микро-ЭВМ может быть использована для управле­ния производством, а также отдельной, в ряде случаев сложной технической системы, как элемент оборудования рабочего места конструктора-исследователя или научного работника, в быту и во многих других сферах.

Переворот в технике конструирования ЭВМ произошел вследствие перехода к изготовлению основных узлов вычисли­тельной машины (и в частности, ее главного узла - центрального процессорного элемента) в габаритах одной микросхемы или нескольких микросхем с площадью размещения активных элементов в каждой микросхеме порядка 100 мм2 и менее. При разработке такого процессора, получившего название "микро­процессор" (МП), было учтено требование максимального ис­пользования аппаратурных возможностей выполнения им вы­числительных или логических функций.

В конструктивном отношении микропроцессоры могут быть однокристальными (выполненными в виде одной микросхемы), многокристальными (выполненными в виде нескольких разно­типных микросхем, каждая из которых представляет собой функционально законченную часть логической схемы процессо­ра) и секционными многокристальными (выполненными в виде нескольких однотипных микросхем, представляющих собой отдельные секции, позволяющие построить процессор с числом разрядов, пропорциональным числу используемых секций).

Кроме МП, предназначенных для обработки дискретной ин­формации, существуют аналоговые микропроцессоры (АМП), предназначенные для обработки аналоговой информации. В их структуру включены аналого-цифровые (аналого-дискретные) и цифро-аналоговые (дискретно-аналоговые) преобразователи, т. е. устройства, преобразующие аналоговый сигнал (например, непрерывно меняющееся входное напряжение) в цифровой (набор напряжений двух фиксированных уровней, представляю­щих двоичный код) и обратно. Обработка аналоговой информа­ции, преобразованной в дискретную, производится в АМП, как и в обычном микропроцессоре. Кроме однокристальных микропроцессоров существуют однокристальные микро-ЭВМ (ОМ-ЭВМ), представляющие собой микросхему, объединяю­щую в своем составе все основные устройства, необходимые для ее функционирования.

При использовании ОМ-ЭВМ необходимо добавить источник питания, внешние устройства и в ряде случаев дополнительное внешнее запоминающее устройство. На базе МП или ОМ-ЭВМ может быть построена одноплатная микро-ЭВМ, представляю­щая собой законченный конструктивный элемент. Одноплат­ная микро-ЭВМ может входить в состав многоплатной микро-ЭВМ, включающей, кроме того, платы сопряжения с внешними устройствами, а также источник питания, пульт управления, аппаратуру индикации ("голая микро-ЭВМ"). Если "голую микро-ЭВМ" "одеть" внешними устройствами (алфавитно-цифровой клавиатурой, дисплеем, накопителем на гибком магнитном диске и т. п.), то получится вычислительный ком­плекс.

Одноплатная микро-ЭВМ, ОМ-ЭВМ и "голая микро-ЭВМ" могут быть использованы в составе управляющих систем или измерительных комплексов. Примерами ОМ-ЭВМ являются однокристальные восьмиразрядные микро-ЭВМ серии К 1816, однокристальные четырехразрядные микро-ЭВМ серий К 1820 и К 1814. К одноплатным машинам относится, например, мик­ро-ЭВМ "Истра", а к многоплатным — микро-ЭВМ "Электрони­ка 60", ЕС-1840, "Квант" и др.

По способу реализации системы команд микро-ЭВМ раз­деляются на два типа. В микро-ЭВМ первого типа система команд является постоянной (фиксированной), а в микро-ЭВМ второго типа - изменяемой (программируемой на уровне мик­рокоманд). Более простыми, дешевыми и распространенными являются машины первого типа.

К наиболее распространенным микро-ЭВМ, выпускаемым оте­чественной промышленностью, относятся персональные (ПЭВМ) и профессиональные персональные (ППЭВМ) машины семей­ства "Электроника", а также машины: ЕС 1840, "Искра 1030", "Нейрон И9.66", "Агат", "Корвет", СМ-1810 и др.

Семейство микро-ЭВМ "Электроника" - это ряд универ­сальных программно-совместимых машин различной произво­дительности. Наиболее производительные машины этого ряда сравнимы по параметрам с развитыми мини-ЭВМ. Семейство микро-ЭВМ "Электроника" - это ряд машин, ориентиро­ванных на использование в управлении технологическими про­цессами, для сбора и обработки данных, для обработки сообще­ний и управляющей информации в системах связи и контрольно-измерительных системах. Отдельные модели ряда могут быть встроены в соответствующие подсистемы управления и кон­троля Модели "Электроника" - это микро-ЭВМ универсально­го применения, которые с успехом могут быть использованы в системах автоматизированного управления. Одним из важней­ших достоинств этой серии является программная совмести­мость с отечественными мини-ЭВМ СМ-3, СМ-4, а также с зару­бежными мини-машинами семейства PDP-11, что позволяет ис­пользовать разработанное ранее программное обеспечение. Машины "Электроника 85" и "Электроника БК-0010" относят­ся к классу персональных компьютеров.

Предназначенная в основном для тех же целей микро-ЭВМ СМ-1810 является машиной, программно-совместимой с мик­ро-ЭВМ, построенными на базе микропроцессора 8080 фирмы Intel.

Кроме перечисленных микро-ЭВМ отечественной промыш­ленностью выпускается большой ассортимент диалоговых вы­числительных комплексов, например ДВК-1 - ДВК-3, с высо­кой производительностью, что позволяет использовать программное обеспечение этой машины, а также программное обеспечение мини-ЭВМ "Электроника 100/25". Операцион­ная система вычислительного комплекса ДВК допускает использование языков БЕЙСИК, ФОРТРАН, ПАСКАЛЬ, КО­БОЛ, ПЛ/1, что предоставляет большие возможности для программирования.

Современные микро-ЭВМ обладают несравненно большими возможностями, чем многие вычислительные машины прош­лых поколений. Дешевизна, надежность и доступность микро-ЭВМ позволяют использовать их для решения таких задач, для которых применение средств вычислительной техники ранее было неоправданным.

В сфере промышленного производства микро-ЭВМ могут использоваться в составе информационно-управляющих вычис­лительных систем (ИУВС), в системах технического управления объектами и технологическими процессами и в системах орга­низационно-технического управления цехами, предприятиями, отраслями и т. п. В таких системах микро-ЭВМ используются для сбора и обработки данных, выполнения сложных экономи­ческих и технических расчетов, планирования, управления и контроля. В управлении сложными техническими системами микро-ЭВМ чаще всего используются в составе встроенных средств управления и контроля. Замена высокопроизводитель­ной и дорогостоящей ЭВМ, используемой в качестве централь­ного управляющего органа, сетью микро-ЭВМ повышает надеж­ность, эффективность и гибкость управления сложной техниче­ской системой, позволяет организовать управление в реальном времени и снижает стоимость общих затрат на управление.

Применение микро-ЭВМ в машиностроении позволяет перей­ти от существующих конструкций станков с числовым про­граммным управлением к более совершенным высокопроизво­дительным робототехническим конвейерным системам и к орга­низации на их основе гибких автоматизированных производств.

Расширению сферы использования ЭВМ (особенно в послед­ние годы) способствовало появление нового класса микро-ЭВМ — персональных ЭВМ (ПЭВМ). Под ПЭВМ подразумевается микро-ЭВМ, предназначенная для индивидуального пользования (подобно пишущей машинке, телевизору, магнитофону), но со значительно более широкими функциональными возможностя­ми, позволяющими использовать ее для решения самых разно­образных задач — от сложнейших профессиональных расчетов до самых мелких бытовых. Обычно ПЭВМ так и классифици­руются: профессиональные и бытовые. Профессиональные ПЭВМ используются профессионалами-конструкторами, технологами, инженерами, научными работниками, журналистами, редакторами и т. п. Они оказываются полезными при индиви­дуальной обработке технической, экономической, медицинской и другой информации, в преподавательской деятельности; по­зволяют обеспечить оперативный доступ к отраслевым, регио­нальным информационным источникам через локальные сети ЭВМ. Бытовые ПЭВМ могут быть использованы в качестве до­машнего информационного центра. С их помощью можно прово­дить развлекательные и познавательные игры, организовывать учебные курсы (например, по изучению иностранных языков или курсов по школьной программе), обеспечивать доступ к справочной информации: адресам, телефонам, рецептам и т. п. Микро-ЭВМ, выпускаемые промышленностью, являются слишком сложными, чтобы брать их за образец при попытке самостоятельного построения. Возникает вопрос, можно ли вообще самому построить хоть какой-нибудь простейший ва­риант вычислительной машины?

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

Похожие:

Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconРазвитие высших форм запоминания 1 Леонтьев Алексей Николаевич
Леонтьев Алексей Николаевич (5 февраля 1903 — 21 января 1979) — советский психолог, доктор психологических наук, профессор, академик...
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconСвидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ регистрационный номер: 2011618 693 ( 08. 1 2011) Заявка: 2011616 954 ( 19. 0 2011)
Алексеевич, Липов Денис Игоревич, Петрик Алексей Николаевич, Лобанов Павел Сергеевич, Семенов Роман Александрович, Киселев Алексей...
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconРеферат Авторы: Захаров Михаил Юрьевич, Виноградов Кирилл Евгеньевич, Кренев Александр Николаевич
Образования "Ярославский государственный университет имени П. Г. Демидова" 150000, г. Ярославль, ул. Советская, 14
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconАлексей Николаевич Толстой Гиперболоид инженера Гарина
Этот роман написан в 1926–1927 годах. Переработан, со включением новых глав, в 1937 году
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconЛекции по общей психологии
Алексей Николаевич Леонтьев (1903-1979) выдающийся советский психолог, действительный член апн рсфср, доктор педагогических наук,...
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconРазработка принципов однопроходной прокатки изделий из волокнистых композиционных материалов
Мануйлов Виталий Федорович, Соколов Алексей Викторович, Нуждин Виталий Николаевич, Преображенский Евгений Владимирович
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconВасилий Александрович Токарев П. Михайлов Игорь Львович Андреев Вячеслав Николаевич Козляков День народного единства: биография праздника
Книга посвящена драматичным событиям российской истории XVII в. – Смутному времени. На основе широкого круга источников и литературы...
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconКонтрольная работа по литературе в 7 классе
Мать, Надежда Осиповна, была правнучкой Ганнибала. Александр Львович литературой не увлекался, а вот его брат, Сергей Львович,- был...
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconПроисхождение Александра Сергеевича Пушкина
Сергей Львович (1767—1848), светский острослов и поэт-любитель, дядя по отцу, Василий Львович (1766—1830), был известным поэтом круга...
Дудко алексей львович захаров валерий николаевич iconАлексей Николаевич Толстой Гиперболоид инженера Гарина
«Аэлита. Гиперболоид инженера Гарина»: Гос уч пед из во Министерства просвещения бсср; Минск; 1959
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница