Периферийными устройствами

5.1. Общие понятия о периферийных устройствах

Микропроцессор может работать в минимальной или максимальной конфигурации ( 10.7). Соответствующий режим работы устанавливается управляющим сигналом МИН/МАКС. При этом в максимальной конфигурации используется дополнительная микросхема — системный контроллер, вырабатывающий сигналы, управляющие записью и считыванием информации в памяти и в периферийных устройствах, и сигналы, подтверждающие прерывание. В минимальной конфигурации управляющие сигналы для памяти и устройств ввода-вывода вырабатывает сам МП К1810.

Иерархия рестартов (восстановлений) программ при сбоях и отказах. Для уменьшения потерь времени на восстановление программ после сбоев и отказов следует иметь возможность восстанавливать работоспособность программ на разных уровнях: 1) сбои и отказы в ОП; б) сбои в'процессорах и каналах; в) отказы в процессорах и каналах; г) сбои и отказы в периферийных устройствах.

Рестарт при сбоях и отказах в периферийных устройствах состоит в повторении, начиная с ближайшей контрольной точки, подпрограммы операции ввода-вывода (канальной программы). Средства повышения ремОнтоспособности. Обеспечение сэоиства живучести системы на протяжении длительного интервала времени возможно лишь при высокой ремонтоспособности оборудования, когда обеспечиваются быстрый ремонт и ввод исправленных устройств в эксплуатацию. Повышение ремонтоспособности достигается аппаратурно-программными средствами, обеспечивающими возможность без перерыва в работе исправной части оборудования УВК производить программно-управляемое отсечение оборудования для ремонта, программно-управляемое присоединение к комплексу вводимых' в эксплуатацию устройств, программно-управляемое изменение номиналов питающих напряжений и параметров основных сигналов- для автоматизации профилактических испытаний оборудования.

5.1. Общие понятия о периферийных устройствах .... 124

Широко применяются микропроцессоры в цифровой вычислительной технике. Раньше всего их начали использовать в терминалах цифровых ЭВМ, это разгружает процессоры центральных ЭВМ от многих операций, связанных с обслуживанием терминалов. Применяют микропроцессоры и в периферийных устройствах ЦВМ— накопителях на магнитной ленте, печатающих устройствах, телетайпах.

Большей гибкостью, особенно при использовании в периферийных устройствах, обладают электрически программируемые ПЛМ, «настройка» которых на реализацию заданных функций выполняется пользователем.

а) Стандартный формат информации и управляющих сигналов, которыми периферийные устройства обмениваются с центральным ядром системы. Преобразование стандартного формата данных в индивидуальные форматы, приспособленные к работе отдельных периферийных устройств, должно производиться в самих периферийных устройствах.

Нумерация с помощью коммутационной платы. Способ используется обычно в периферийных устройствах, номера которых в процессе эксплуатации не подвергаются изменениям ( 10-18).

необходимую последовательность операций ввода-вывода, проверку ненормальных ситуаций в периферийных устройствах и т. п. Это в общем несколько снижает производительность системы и приводит к удорожанию периферийных устройств. Поэтому объединенный интерфейс получил распространение главным образом в малых машияах (мини-ЦВМ), где объем периферийного оборудования невелик и невысоки требования к общей производительности системы. В то же время унификация всех связей между устройствами дает определенные преимущества, позволяя при программировании адресовать и обрабатывать информацию в регистрах периферийных устройств так же, как и в ячейках ОЗУ.

Нумерация с помощью коммутационной платы. Способ используется обычно в периферийных устройствах, номера которых в процессе эксплуатации не подвергаются изменениям ( 10-18).

МикроЭВМ - это устройства на основе МП, а также запоминающих устройств (ЗУ), устройств управления и средств связи с периферийными устройствами (интерфейс). Управляющая микроЭВМ должна иметь средства сопряжения с объектом управления: датчики, АЦП, ПАП. Совокупность микроЭВМ и средств сопряжения образует микропроцессорную систему.

Для реализации алгоритмов взаимодействия всего комплекса технических средств АСУ ТП все основные компоненты системы управления (процессор, модули оперативной памяти, каналы ввода — вывода, устройства управления периферийными устройствами и т. д.) соединяют с помощью интерфейсов связи. Под интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для

Устройства ввода — вывода (УВВ) обеспечивают связь ЦПЭ с внешними, или периферийными устройствами.

В режиме нормальной эксплуатации задача АСУ ТП процессами сводится к поддержанию значений всех параметров на заданном уровне. Действия системы управления следующие: 1) сбор информации о состоянии процесса; 2) обработка поступившей информации; 3) выработка и передача на исполнительные устройства управляющих воздействий. Обработка информации на втором этапе практически ничем не отличается от тех действий микропроцессора, которые широко применяются в вычислительных системах. Однако первый и третий этапы связаны с автоматическим вводом и выводом информации, поэтому эффективность АСУ ТП целиком зависит от организации обмена данными между ЦПЭ и периферийными устройствами. Возможные при этом режимы: программный опрос, подтверждения готовности; прерывания по запросу.

тивной памяти, БИС управления вводом и выводом и др.,. называется микроЭВМ. МикроЭВМ оснащают необходимыми периферийными устройствами (см. 1.5). Электронная аппаратура микроЭВМ содержит несколько десятков корпусов БИС и СИС, размещаемых на одной или нескольких съемных платах. В микроЭВМ сочетаются высокая скорость выполнения операций в микропроцессоре, повышенная надежность, небольшая стоимость со сравнительно низкой пропускной способностью интерфейса, обусловленной ограничениями на число Аыводов корпусов БИС микропроцессора. Если по скорости выполнения операций микроЭВМ приближаются к современным малым ЭВМ, а по ряду эксплуатационных показателей (габаритные размеры, потребляемая мощность, надежность) они их превосходят, то из-за малой пропускной способности интерфейса и свя-занного с этим малого числа подключаемых ПУ применение миНроЭВМ в настоящее время ограничивается системами с не-болрьшим количеством источников и потребителей информации. !По этим же причинам затруднено использование микропроцессоров в качестве элементов при построении быстродействующих процессоров и каналов ввода-вывода ЭВМ общего назначения. Однако большие перспективы имеет применение микропроцессоров и микроЭВМ в периферийном оборудовании ЭВМ (устройствах управления дисками и лентами, дисплеях и других терминалах), в частности, для преобразования форматов данных, контроля, перекодирования, редактирования. При этом

Одним из достоинств микропрограммных устройств управления является их наглядность, облегчающая изучение процесса функционирования ЭВМ и их эксплуатацию. Поэтому рассмотрение мет9дов построения устройств управления начнем с микропрограммных устройств, не учитывая того обстоятельства, что они стали применяться позже управляющих устройств с жесткой (схемной) логикой. В настоящее время микропрограммное управление является наиболее распространенным методом построения управления, по крайней мере, в процессорах машин малой и средней производительности, а также в других устройствах (каналах, устройствах управления периферийными устройствами и др.). Микропрограммное управление применяется в некоторых типах микропроцессоров.

Блок связи (интерфейс процессора) организует обмен информацией процессора с оперативной памятью vi ааищту участков ОП от недозволенных данной программе обращений, а также связь процессора с периферийными устройствами и внешним по отношению к ЭВМ оборудованием (другими ЭВМ и т. д.).

Однако при такой структуре команд возникают осложнения с построением команд передачи управления и работы с периферийными устройствами.

Запросы, прерываний. Запросы внешних прерываний генерируются периферийными устройствами, подсоединенными к интерфейсу «Q-шина». На 9.30 представлены варианты схем присоединения периферийных устройств и процессора (схемы арбитража) к линиям сигналов запросов и разрешения прерывания и прямого доступа к памяти. Имеется четыре уровня приоритета запросов прерывания — с четвертого по седьмой (в порядке возрастания). Еще более высокий (восьмой) уровень приоритета имеют запросы прямого доступа к памяти. Каждый

По этому методу микропроцессор составляется из нескольких одинаковых 2-, 4- или 8-разрядных процессорных секций, размещенных на отдельных кристаллах и объединенных общим микропрограммным управлением. Использование секционного метода в сочетании с прогрессивной технологией маломощных ТТЛ-схем с диодами Шотки (ТТЛШ) позволило создать микропроцессорные комплекты серий К589, КР1802, КР1804, содержащие соответственно 2-, 4-, 8-разрядные процессорные кристаллы (секции) с быстродействием (временем цикла) 100--150 не. В состав этих комплексов помимо БИС процессорной секции входят пять—семь дополнительных БИС (блоки микропрограммного управления, синхронизации, связи с периферийными устройствами, прерываний). К рассматриваемому типу микропроцессорных средств относится реализованная на ЭСЛ-технологии серия быстродействующих микропроцессорных БИС К1800, содержащая 4-разрядные секции АЛУ, микропрограммного управления, синхронизатора, управления оперативной памятью.

Устройство управления и синхронизации управляет УСШ и ОУ, а также обменом данными с периферийными устройствами, включая обработку запросов прерывания и реализацию прямого доступа к памяти.