Первый микропроцессор (МП) с условным обозначением I4004. Микропроцессорные комплекты БИС

ЛЕКЦИЯ  1 

Введение

Микропроцессор - это функционально законченное программно управляемое  устройство для обработки цифровой информации и управляющее процессом обработки, реализованное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Первый    микропроцессор   (МП) с условным   обозначением I4004 выпущен фирмой Intel в 1971 г. Причиной появления МП явился кризис  в  цифровой электронике, когда из-за ограниченности сфер  применения  функциональная сложность электронных устройств на базе интегральных схем пришла в противоречие с их   стоимостью.

Предложенное американскими инженерами Хоффом, Хаггином и Симой цифровое устройство I4004 представляло собой реализованный в виде одной БИС процессор, выполняющий операции над четырехразрядными  кодами по машинным командам подобно процессору  большой  ЭВМ.  Такое устройство способно выполнять любые  управляющие функции, которые определяются лишь программой,  записанной  в  запоминающем устройстве (ЗУ), также   представляющем собой БИС регулярной структуры.

Таким  образом, с появлением МП любой алгоритм, а следовательно,  и  любое  цифровое  управляющее устройство могут   быть  реализованы  на  базе  универсальной  схемы, в составе которой  имеются  БИСы  МП  и  ЗУ.  Проектирование устройств сводится  в основном к разработке программы, записываемой в  ЗУ,   поэтому   устройства  на  базе  МП  принято  называть    устройствами с программируемой или гибкой логикой.   

МП выполняют программные алгоритмы последовательно команда  за командой, потому быстродействие устройств на их базе  всегда  меньше, чем быстродействие устройств на базе интегральных схем с жесткой логикой.

С  1971  г.  по настоящее время сменилось пять поколений  МП.  В  отличие  от  средств  вычислительной техники последующие  поколения  МП  не  вытесняли предыдущих. МП разных   поколений находят разные области применения. 

Микропроцессоры  второго  поколения,  выпускаемые  с 1972  года,  способны обрабатывать восьмиразрядные слова с прямой   адресацией  к  памяти информационной емкости до шестидесяти  тысяч  слов. Коды программ состоят из фиксированного набора команд,  имеющего  созданную  для удобства программирования логико-функциональную   избыточность.  Благодаря  наработке большого количества типовых программ и развитых технических   средств  поддержки  проектирования,  эксплуатации  и  диагностики  МП второго поколения до настоящего времени находят   широкое применение.

1. Микропроцессорные   комплекты   БИС   

Микропроцессор,  как  следует из его определения, должен  работать  под  управлением  программы, для хранения которой так  же используются специальные БИС. Ввод и вывод цифровой  информации в МП от  реальных объектов зависит от особенностей  внешних устройств. Для согласования МП с внешними устройствами  разрабатываются   специализированные  программно настраиваемые  БИС - адаптеры и контролеры. Взаимодействие                   БИС  памяти,  адаптеров  и контролеров обеспечивается устройствами формирования соответствующих сигналов и временных интервалов  между  ними.  Кроме того, из-за высокой степени интеграции  микропроцессорные  БИС  обладают,  как правило,  невысокой  нагрузочной  способностью,  поэтому  в  реальных схемах  их подключают к информационным шинам через буферные формирователи и регистры, представляющие собой микросхемы   средней степени интеграции (СИС).

Номенклатура  БИС,  предназначенная  для работы с данным  МП,  называется микропроцессорным комплектом. Электрические  характеристики комплекта и его функциональные возможности в первую  очередь  зависят  от  БИС  центрального  процессора  (ЦП).

1.1. Краткая характеристика микропроцессорных комплектов 

1.1.1. Микропроцессорный комплект КР580                                 

В  основе  этого  комплекта  лежит МП I8080 фирмы Intel,   отечественным аналогом которого является МП КР580. В состав комплекта КР580 входят следующие микросхемы:

КР580ВМ80А - центральный процессор;

КР580ВВ55А - программируемый параллельный адаптер (ППА).Выполняет функцию ввода/вывода информации от объекта управления в параллельном формате;

КР580ВВ51А  -  программируемый   связной  адаптер (ПСА). Обеспечивает прием/передачу  информации  в последовательном формате;

КР580ВИ53  - программируемый интервальный таймер. Реализует выполнение временных функций.                                       

1.1.2.  Микропроцессорный  комплект  КР1821

Микропроцессорный  комплект КР1821 (КР1821ВМ85, и т. д.) по  системе команд совместим с МП КР580, отличается меньшим  количеством  выводов  для  адресации к памяти и организации  ввода/вывода и расширенной системой прерываний.  

1.1.3. Универсальные микропроцессорные комплекты,   используемые в устройствах автоматики и связи

КР1810ВМ86  - универсальный комплект для создания микро-   и других ЭВМ (аналог    I8086 фирмы INTEL). 

К1813ВЕ1 - МП для обработки аналоговой информации.