Файл: Глава 18.doc

Немаскируемые прерывания выполняются независимо от состояния флага IF по сигналу NMI (Non Mascable Interrupt). Высокий уровень на этом входе вызовет прерывание с типом (вектором) 2, которое выполняется так же, как и маскируемое. Его обработка не может прерываться под действием сигнала на входе NMI до выполнения команды IRET.

Управление МП в режиме прямого доступа к памяти (ПДП). На вход запрос ПДП от контроллера быстродействующего внешнего устройства поступает сигнал запроса ПДП. По окончании текущего цикла передачи по шине МП переводит буферные схемы шины AD0-19 и некоторых управляющих сигналов в высокоимпедансное состояние и формирует сигнал подтверждение режима прямого доступа к памяти (ППДП), по которому управление шиной передаётся контроллеру внешнего устройства. Из состояния «приостановки» выполнения программы МП выходит по окончании сигнала ЗПДП.

18.4. Работа устройства управления мп

Н

Рис.18.7. Временная диаграмма работы МП

Каждый машинный цикл МП представляет собой цикл шины, так как МП а так же Т1, каждого МЦ выдаёт на линии AD0-19 код адреса памяти и формирует сигнал сопровождения и идентификации информации разрешения регистра адреса (РРА). По этому сигналу код адреса должен быть обязательно зафиксирован на внешнем регистре, так как в следующих тактах машинного цикла на шине осуществляется передача данных. Кроме того, в тактах Т2-Т4 по линиям А16-19 передаётся код состояния S3-6, который идентифицирует тип машинного цикла в минимальном режиме.

Одновременно с передачей адреса по шине МП может формировать сигнал передачи байта (), который сопровождает передачу байта данных по линиямAD8-15. В такте Т1 по шине AD0-15 передаётся адрес, а в тактах Т2-Т4 принимается или передаётся двухбайтовое слово. Стробирующий сигнал чтения () используются для управления режимом работы регистра данных памяти или УВВ. В режиме прямого доступа к памяти линия ЧТ переводится в высокоимпедансное состояние. Стробирующий сигнал подтверждения прерывания () используется для ввода в МП вектора прерывания из котроллера УВВ, запросившего прерывание. В режиме прямого доступа к памяти линияпереводится в высокоимпедансное состояние.

Сигнал готов (ГТ) используется МП в качестве сигнала подтверждения окончания передачи данных из памяти или порта УВВ. Устройство управления МП опрашивает значение сигнала на линии ГТ в начале такта Т3 и в зависимости от него переходит или к состоянию Т_ож или к состоянию Т4.

Сигнал обмена данными (ПЕР/) управляет работой шинных драйверов и определяет направление передачи из МП в память/УВВ или в МП из памяти/УВВ. Управляющий сигнал стробирования данных () формируется в МП при обращении к памяти и УВВ в тактах передачи данных по шине, а так же машинном цикле подтверждения прерывания. Сигнал запись () приобретает действующее нулевое значение в циклах записи в память и вывода информации в адресуемый порт УВВ.

18.5. Особенности мп семейства х86

18.5.1. Процессоры 80186/80188 [3-8]

Процессоры i80186/80188 и их модификации 80С186/80С188 [18-3] не представляют нового поколения архитектуры: как и 8086/88, они являются процессорами с 16-разрядной внутренней архитектурой и программно совместимы с 8086. Разрядность шины адреса – 20бит, шины данных у 80186 – 16бит, у 80188 – 8бит. Эти процессоры имеют встроенные периферийные контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, трехканальный таймер и генератор синхронизации. Процессоры 80С186/88 имеют средства управления энергопотреблением, есть их модификации со встроенными последовательными портами и контроллерами регенерации динамической памяти.

18.5.2. Процессор 80286

Процессор 80286 представляет второе поколение 16-разрядных процессоров. Он имеет специальные средства для работы в многопользовательных и многозадачных системах. Самым существенным отличием от 8086/88 является механизм управления адресацией памяти, который обеспечивает четырёхуровневую систему данных и поддержку виртуальной памяти. Специальные средства предназначены для поддержки механизма переключения задач. Процессор имеет расширенную систему команд, которая кроме команд управления защитой включает все команды 8086 и несколько новых команд общего назначения. Процессор может работать в двух режимах:

8086 Real Address Mode – режим реальной адресации (реальный режим), полностью совместимый с 8086. В этом режиме возможна адресация до 1 Мбайт физической памяти.

Protected Virtual Address Mode – защищённый режим виртуальной адресации (защитный режим). В этом режиме процессор позволяет адресовать до 16Мб физической памяти, через которые при использовании механизма страничной адресации могут отображаться до 1Гб виртуальной памяти каждой задачи. Система команд в этом режиме так же включает набор команд 8086, расширенный для обеспечения аппаратной функции супервизора многозадачной операционной системы и виртуальной памяти.

По составу и назначению в реальном режиме регистры 80286 в основном совпадают с регистрами 8086/88. Изменения касаются назначения бит регистра флагов и использования сегментных регистров в защищённом режиме. МП 80286 имеет 16–битную шину данных и очередь команд 16байт. За счёт архитектуры сокращено время выполнения операций: процессор 80286 с тактовой частотой 12,5МГц работает более чем в 6 раз быстрее, чем 8086 с частотой 5МГц.

18.5.3. 32 – Разрядные процессоры

Первыми 32 – разрядными процессорами фирмы Intel были процессоры i386. Эти процессоры вобрали в себя все свойства своих 16–разрядных предшественников 8086/88 и 80286 для обеспечения программной совместимости с огромным объёмом ранее написанного программного обеспечения. В них преодолено очень жёсткое ограничение на длину непрерывного сегмента памяти – 64Кб. В защищенном режиме 32–битных процессоров оно составляет 4Гб – предела физически адресуемой памяти. Все эти процессоры имеют поддержку виртуальной памяти объёмом до 64Тб, встроенный блок управления памяти поддерживает механизмы сегментации и страничной трансляции адресов. Процессоры обеспечивают четырехуровневую систему защиты памяти и ввода-вывода, переключения задач. Они имеют расширенную систему команд, включающую все команды 8086, 80286. Процессор может работать в двух режимах, между которыми обеспечивается достаточно быстрое переключение в обе стороны:

Real Address Mode – режим реальной адресации (реальный режим), полностью совместимый с 8086. В этом режиме возможна адресация до 1 Мб физической памяти.

Protected Virtual Address Mode – защищённый режим виртуальной адресации (защищённый режим). В этом режиме процессор позволяет адресовать до 4Гб физической памяти, через которые при использовании механизма страничной адресации могут отображаться до 16Тб виртуальной памяти каждой задачи. Дополнением является Virtual 8086 Mode – режим виртуального процессора 8086. Этот режим является особым состоянием задачи защищённого режима, в котором процессор функционирует как 8086.

Процессоры могут оперировать с 8, 16 и 32–битными операндами, строками байт, слов и двойных слов, а также с битами, битовыми полями и строками бит. В архитектуру процессоров введены средства отладки и тестирования.

К группе 32–разрядных относятся: 386, 486, Pentium, Pentium Pro и Pentium 2.

18.6. Встроенные микропроцессорные системы управления

Начало 21 века, по мнению специалистов в области автоматизированного электропривода и систем управления, является началом широкого внедрения систем встроенного управления оборудованием – высокопроизводительных и надежных цифровых, микропроцессорных систем управления, интегрированных в рабочую машину, механизм, прибор, изделие – станок, робот и т.д. [3-9].

Встроенной системой управления называется система управления, конструктивно интегрированная в оборудование. Например, система управления, встроенная в статический преобразователь частоты для асинхронных двигателей представляет собой, как правило, одно- или многоплатную микроЭВМ с необходимым набором интерфейсов для обеспечения как непосредственного управления инвертором и приводом в целом, так и взаимодействия с человеком-оператором. Обязательным компонентом такой системы является интерфейс с системой управления более высокого уровня (промышленным программируемым контроллером), что позволяет решать задачи комплексной автоматизации с использованием заданного числа единиц технологического оборудования, объединенного в единую распределенную систему управления.

В зависимости от сложности решаемой задачи встроенная система управления может быть однопроцессорной или многопроцессорной (мультипроцессорной), одноуровневой или многоуровневой. В последнем случае на нижнем уровне решаются задачи непосредственного управления отдельными компонентами оборудования (например, отдельными осями привода), а на следующем, более высоком, - задачи совместного управления в реальном времени, связи с оператором, системой верхнего уровня и т.д. Типичными примерами являются станки с ЧПУ, роботы-манипуляторы и др.