Жады модулінде сыртқы және ішкі сигналдар арасында байланыс
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...
I МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ЖҮЙЕ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Микропроцессор және микрокомпьютер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. Микропроцессордың типтік құрылымы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3. Есте сақтау құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
...
1. Еркін қол жеткізу. Есте сақтау құрылғысын ұйымдастыру ... ... ... ..
2. Екі өлшемді адресация
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
...
3. Біркелкілік жады
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ...
4. Есте сақтау тізбектік кіріс
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.
Стектер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ...
4. Арифметикалық құрылғы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5. Басқару құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ..
6. Енгізу - шығару құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Енгізу - шығару порттары
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
7. Шиналар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ...
1.8 Технологиялық комплекстердің автоматизация жүйелерінде
бағдарламаланатын контроллер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.8.1 Микроконтроллер архитектурасы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.8.2 Бағдарламалық қамтамасыздандыру құрылымдары
... ... ... ... ... ... ..
1.8.3 Беруші құрылғы ретінде бағдарламаланатын контроллер ... ... ... ...
1.8.4 Беріліс функциялары және интерполяция. Интерполяцияның
дәлдігі
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5. Басқарудың көпконтурлы құрылғысы ретінде микроконтроллер ...
6. Берілетін сигналдардың дискретизациясы.
Котельников теоремасы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ..
1.8.7 Берілген сигналдарды деңгей бойынша кванттау
... ... ... ... ... ... ... ..
II МП ЖҮЙЕСІНДЕГІ БЛОКТАРЫН МОДЕЛЬДЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.1 Енгізу - шығару құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2 Оперативті есте сақтау құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ЖҮЙЕ
1. Микропроцессорлар және микрокомпьюторлар
Электронды құралдардың функциялық мүмкіндігін кеңейтуге және оның
сандық және саналық көсеткіштерінің, жақсаруы 10-15 тен 25-100-ге дейінгі
тізбектік элементтерінен тұратын интегралдық микросхема пайда болуымен
байланысты. Микроэлектрониканың одан әрі дамуы 1000 және 10000-ға дейінгі
компанеттерден тұратын үлкен интегралды схемаларды құрастыруға бағытталған.
Жартылай өткізгіш кристаллындағы компанентінің санын N, микросхемалар
интеграцияларының дәрежесін R- көрсетеді. Оны келесі формуламен анықтайды.
R=lgN
Осы формула негізінде интеграцияның бірінші дәрежесі ретінде 10
компанетқа дейінгі микросхемалар.
Екінші дәрежеге 11- ден 100-ге дейінгі.
Үшіншіге 101-1000-ға дейінгі және тағы басқа қабылданған. Үлкен
интегралды схемалардың пайда болуы интегралды компаненттерден элекронды
құрылғылар өндірісімен нақты бірігуі басталады. Үлкен интегралды схема
сандық құрылғылардың есептегіш, тіркеуші, дешифраторлы тағы басқа
құрылғылары бір қатар типтік түйіндермен тізбектерін көрсетеді. Олардың
негізінде блоктар және де бүтіндей электронды құрылғылар іске асырылады.
Микропроцессор- үлкен интегралды тізбек технологиясы негізінде жасалған
бағдарламаланатын саналық құрылғы.
Микропроцессор құрылымында үлкен иірімділік орнатылған. Өздігімен ол
қандай да бір нақты мәселені шеше алмайды. Мәселені шешу үшін оны
программалап, басқа құрылғылармен байланыстыру керек. Оның құрамына
негізінен есте сақтау және енгізу- шығару құрылғылары кіреді.
Микрокомпьютер немемсе микропроцессорлық жүйе деген, ол жалпы алғанда
қандайда бір нақты қызметті атқаруға көзделген бір- бірімен байланысқан
микропроцессор есте сақтау, енгізу- шығару жүйелік құрылғылардың
үйлесімділігі.
Микрокомпьютерлер қарапайым электронды есептеу машина қасиеттерінен
олардың басты айырмашылығы, оның құнының арзандылығы және өте кішкентай
өлшемі. Осы қасиеттеріне байланысты олар кең қолдануда.
1.2 Микропроцессордың типтік құрылымы
Гинотикалық микропроцессордың жалпы құрылыма кіретін компоненттер оның
бағдарламалық басқару процессоры болып табылады. Кейбір компаненттер, яғни
программалық санағыш, стек және командалар регистрі командаларды өндеу үшін
арналған. АЛУ, триггерлік көшіру, ортақ регистрлер ( жұмыс регистрі) және
мәліметтердің адрес регистрі сияқты компаненттер мәліметтерді өндеу үшін
арналған. Барлық қалған компаненттер, яғни командалар дешифраторы және
басқару және синхронизация блогы, басқа компаненттердің жұмысын басқарады.
Компаненттердің өз ара әсерлесуі мәліметтердің ішкі беріліс каналы арқылы
орындалады. Микропроцессордың басқа блогтармен( ЕСҚ және енгізу- шығару
құрылғылармен) байланысы адрестік шина, мәліметтер шинасы және басқару шина
бойынша орындалады.
Микропроцессор 8 биттен тұратын сөздер мен жұмыс істейді. Байт деп
аталатын мұндай сөздер арифметикалық және логикалық операцияларды
орындағанда ынғайлы және шығарылатын микропроцессордың көбінде қолданылады.
Микропроцессорға және микропроцессордан ақпарат шиналар арқылы
беріледі. Мәліметтер шинасы сөздің ұзындығына сәйкес 8 желіден, ал адрестік
шина 16 желіден тұрады. Адрестік шина бірбағытты, ал мәліметтер шинасы
екібағытты болады. Басқар ушинасы басқару және синхронизация блогына
апаратын 5 желіде және одан шығатын 8 желіден тұрады. Бұл желілер арқылы
микропроцессор компаненттері арасында және микропроцессормен
микрокомпьютердің басқа блогтары арасында басқарушы және тактылы сигналдар
беріледі.
Командалар санағышы 16 биттен тұрады және жадыдан оқылатын команданың
келесі байтына адресін құрайды. Әр байтты оқығаннан кейін ол автоматты
түрде бір бірлігіне үлкейеді. Командалар санағышы және 64 регистрлі стек
төбесі арасында байланыс болады. Стектің функциясының бірі- подпрограммадан
қайтару адресін сақтау. Сонымен қатар стекте жоғапғы үш жалпы регистрлерден
және көшіру тригерінен мәліметтер сақталуы мүмкін.
Мәліметтер сөзі бір байттан тұратын болса, команда бір, екі немесе үш
байттан тұруы мүмкін.
Кез-келген команданың бірінші байты мәліметтер шинасы бойынша жадыдан
командалар регистріне өтеді. Бұл бірінші байт оның мағынасын анықтайтын
командалар дешифраторлар кірісіне беріледі. Негізінен дешифратор командасы
бір байтты немесе одан көп байт санынан тұратындығын анықтайды. Соңғы
жағдайда қосымша байттар мәліметтер шинасы арқылы жадыдан беріледі және
мәліметтер адресі регистрінде және жалпы регистрдің бірінде қабылданады.
1.3 Есте сақтау құрылғысы
Есте сақтау құрылғысы немесе жады – бұл құрылғы, ол арқылы ақпарат
уақыт бойынша бар болады, дәлірек, бір моменттен екіншісіне беріледі.
Беріліс бағыты нақты уақыт қозғалыс бағытымен сәйкес келеді, ал нақтырақ
алға қозғалысымен. Сондықтан, есте сақтау құрылғысы нақ осы уақытты
түзетілген ақпаратты болашаққа тасымалдауға мүмкіндік беретін арна ретінде
түсінуге болады. Сонымен бірге барлық тізбекті схемалар және компьютерлер
есте сақтау қасиеттеріне ие және бұл алдыңғы моменттерде кірістерден
қазіргі моментке олардың кірістерінің тәуелді болуына мүмкіндік береді.
Жалпы айтқанда, бұл сұлбаның қасиетіне есте сақтау құрылғысына маңызды,
мысалы триггерлерге бұл тарауда біздің назарымыздың ортасында кейбір
реттеуіш құрылымымен есте сақтау элементтерінің үлкен санынан тұратын есте
сақтау құрылғылары болады.
Есте сақтау құрылғысының ұйымдастырылуы ақпараттық құрылғыға және одан
тасымалданулар тәсілдерін анықтайды. Әдетте ақпарат биттерінің белгіленген
санынан тұратын және сөздер деп аталатын бөліктермен тасымалданады. Есте
сақату құрылғысын сөздің орналасуы үшін көптеген ұқсастырылыған орындалған
тұратын кейбір кеңістік түрде келтіруге болады.
Кейбір есте сақату құрылғысы мұндай орынның әр қайсысына өзіндік
белгіленген есте сақтау элементтері беріледі. Бұл жағдайда есте сақтау
элементтерінің орналасу жері ұяшық деп аталатын сөз орнын анықтайды. Басқа
есте сақтау құрылғысындағы сөздер бір-біріне қатысты ретке келтірілулігін
есте сақтап, есте сақтау элементтерінің көптігіне қатысты орналасады. Бұл
жағдайда сөз орны уақытпен және сол сияқты есте сақтау элементтерінің
орналасуымен ұқсастырылады. Барлық жағдайларда, ақпарат есте сақтау
құрылғысына берілгенде, ол кейбір нақты орынға орналасады. Бұл процесс
жадқа жазу деп аталады. Басқаша айтқанда, жадыдан ақпарат тасымалданғанда,
ол сол сияқты кейбір нақты орыннан таңдалады (әдетте ақпарат осы орында
сақталады). Бұл процесс жадыдан оқу деп аталады.
Сол орынды таңдаудың түрлі әдістері бар, олар үшін жазу немесе оқу
операциясы дайындалады. Орынды таңдау және ақпаратты орнына немесе сыртқа
тасымалдау құралы қатынау құралын құрады (немесе таңдамаларды). Есте сақтау
құрылғысы екі басты түрлерге бөлінеді: бос қатынаумен есте сақтау құрылғысы
және тізбектей қатынаумен есте сақтау құрылғысы. Бірініші түрге кез келген
орынға шамамен бірдей уақытта қажет ететін қатынауы болатын есте сақтау
құрылғысы жатады. Басқа сөзбен айтқанда, біз кездейсоқ түрге орын таңдай
аламыз, ол оқу немесе жазуға кететін уақытқа әсер етпейді. Екінші түріне
тек белгілі бір ретпен қатынауы болатын есте сақтау құрылғысы жатады.
Кейінгі бөлімдерде біз екі аталған типтегі есте сақтау құрылғыларын
қарастырамыз.
1.3.1 Еркін қол жеткізу. Есте сақтау құрылғысын ұйымдастыру
Еркін қол жеткізуі бар жады – бұл ұяшықта сақталған дерек элементі
тікелей оқылатын есте сақтау құрылғысы. Берілген ұяшықты таңдау үшін
қажетті уақыт шамамен басқа ұяшықтар үшін кететін уақытпен бірдей болады.
Әрбір ұяшық есте сақтау элементтерінің белгіленген саны мен өзінің ұқсас
номерінен тұрады. Биттердің белгіленген санынан тұратын ұқсастырушы номер
ұяшық адресі деп аталады. Адрестердің бар болуы жазу және оқу
операцияларының орындалуы үшін ұяшықтарға қатынау кезінде оларды ажыратуға
мүмкіндік беред.
Жалпы жағдайда бос қатынаумен есте сақтау құрылғысы бірнеше блоктардан
немесе модульдерден тұрады. Жартылай өткізгішті жадылар үшін әдетте
модульдер жеке интегралды схемалар түрінде жүзеге асырылады. Сыртқы
сигналды сызықтардың құрамы мен қызметтері құр ұйымдастырылуы мен жүйеде
байланыстардың жұмысын жеңілдететіндей есеппен таңдалады. Мұндай сызықтар
санына сөз адресін тапсыратын сызықтар, оларға қатынасу жүргізіледі,
деректерді модульдерге немесе модульден тасымалдану сызықтары және керекті
операцияны тапсыруға мүмкіндік беретін (жазу немесе оқу) бірнеше басқару
сызықтары жатады.
Құрлардың түрлі типтеріне сәйкес келетін сыртқы сигналдарының
жинақталуымен модульдердің көптеген түрлері болады, бірақ модульдердің
көпшілігін 1суретте көрсетілген негізіг модульдердің біреуіне жатқызуға
болады. Олар тек деректер сызықтарымен ажыратылады. 1(а)-суреттегі модульде
деректер сызықтар жиынтығынан тек біреуі болады, олар бойымен жазу кезінде
түсетін деректер сол сияқты оқу кезінде шығарылатын деректер беріледі. 1(б)-
суреттегі модуль келетін және шығарылатын деректер үшін арналған екі түрлі
сызықтар жиынтығынан тұрады.
1-сурет. Бос қатынау жады модуліндегі сыртқы сигналдар сызықтары (а).
Модуль мәліметтердің екібағытты сызықтарымен (б). Модуль келетін жіне
жіберілетін мәліметтердің жеке сызықтарымен.
Екі модульдер адрестік сызықтар жиынтығынан тұрады, олардың сигналдары
деректерді оқу және жазу үшін қатынасуы жүзеге асатын анықтайды. Екі
модульдерде де “жазу” басқарушы сызығы жазу режимін тапсырады (“жазу”=1)
немесе оқу режимін (“жазу”=0) тапсырады. Соңында “модуль таңдамасы”
басқарушы сызығы екі жағдайда берілген модульде не оқу жазу операциялардың
орындалуын шешеді (“модуль таңдамасы”=1), не оның орындалуын рұқсат етпейді
(“модуль таңдамасы”=0).
Екі модульдердің кез келгеніне сәйкес келетін жады модулін көп модульді
құр ұйымдастыруымен есте сақтау жүйесіне қосу үшін деректерді беретін
сызықта, яғни 1(а)-суреттегі модульдердің деректер сызығында және 1(б)-
суреттегі модульдердің шығыс деректер сызығында құрастыру лгикасын
жіберетін вентильдер қолданылады. Кез келген модульдегі жады модулі шығыс
сызықтарына деректерді тек оқылу кезінде береді: барлық қалған жағдайларда
бұл сызықтармен сызықтарға жалғанған жадының басқа модульдері немесе
құрылғылары қолдана алады. Бұл 1(а)-суреттегі жағдай үшін ерекше маңызды,
себебі есте сақтау құрылғысы деректерді жіберу үшін оқылу кезінде сол
сызықтар қолданылуы тиіс.
Модульде оқу орындалмағанда шығыс деректер сызықтардың жағдайлары
құрастыру логикасының түріне тәуелді. Мысалы құрастырылмалы ЖӘНЕ үшін ашық
коллекторлы ТТЛ схемаларында бос жолдағы жағдай логикалық 1 сәйкес келуі
тиіс, себебі бұл жағдайда 0 1-ң үстінен (доминирует) және соған сәйкес
жадының басқа модулі мен құрылғысы сызықта оған қажетті жағдайды тапсыра
алады. Құрастырулы НЕМЕСЕ үшін бос жағдай логикалық 0 болуы керек. Үш
орнықты құрастыру логикасы үшін бос жағдай бұл жоғары инпедансымен үшінші
жағдай, сызықпен баламалы қосылысының болмауы кез келген жағдайда не “жазу”
сызығына логикалық 1 берілгенде, не “модуль таңдауы” сызығына логикалық 0
берілгенде шығыс деректерінің сызығы бос жағдайына түседі.
Бос қатынаумен есте сақтау құрылғысының ішкі ұйымдастырылуы жадының бос
қатынауымен типті модульдердің сыртқы сипаттамаларын қарастырғаннан кейін,
енді олардың ішкі ұйымдастыруына өтейік. Қажетті ұяшықты таңдауға және оның
ішіне немесе одан ақпараттың тасымалдануының жүзеге асырылуына мүмкіндік
беретін бүкіл схемалардың бірі 2-суретте келтірілген.
2 сурет. Бос қатынау жады модулінің ішкі ұйымдастырылуы.
Есте сақтау элементінде сөздің бір битінің сақталуы үшін асинхронды RS-
триггер қолданылады. Триггерден басқа, әрбір есте сақтау элементі триггер
мен деректердің ішкі сызықтары арасынан ақпараттың тасымалдануы үшін
вентильдерден тұрады.
Оқу немесе жазу, екі операциялардың бірі. Бір “қатардың” барлық
элементтері үшін бір уақытта орындалады. Әрбір “қатар” сөзді сақтау үшін
ұяшықтан тұрады және оның өз адресі болады. “2n ден 1” дешифраторы берілген
адрес бойынша ұяшықтың таңдалуы үшін қызмет етеді. Негізінен оларға керекті
ұяшық адресі беріледі. Дешифратордың 2n шығыс сызықтары сөз таңдама
сызықтары деп аталады. Дешифратор кірісіне берілген комбинациясынан
тәуелділікте сөз таңдамасының қандайда бір сызығы логикалық 1 мәнін алады,
ал қалған барлығы – логикалық 0. сөз таңдама сызықтарының әр қайсысы
қатарлардың барлық элементтерінде оқу немесе жазу операцияларын шешетін
сызық ретінде қолданылады.
Әрбір бағанда екі ішкі сызықтар болады: біреуі – жадыда деректердің
берілісі үшін (кіріс), ал екіншісі – жадыдан (шығыс). “Шығыс” сызығының
жағдайы таңдалған қатардағы есте сақтау элементімен анықталады. Ол үшін
әрбір элементте триггер шығысы логикалық түрде “сөз таңдамасы” сигналына
көбейтіледі, ал барлық нәтижелердің логикалық қосындысы шығым сызығына
келеді. Осылайша, жадыдан сөздің оқылуы дешифратор кірісіне қапсетті сөз
адресінің берілуімен және “шығыс” сызығында жағдайды қадағалаумен
орындалады.
Әрбір бағанның “кіріс” сызығы жазу оперциясы орындалу кезінде таңдалған
қатарлардың есте сақтау элементіне ақпараттың берілуі үшін қолданылады. Бұл
әрбір есте сақтау элементіне екі және вентильтердің көмегімен жүзеге
асырылады. Олар “сөз таңдауы” және “жазу” сигналдарының бар болуы кезінде
“кіріс” сызығынан S триггер кірісіне сигналды тасымалдайды, ал оның
қосымшасын – R кірісіне береді. Осылайша, жадыға сөздің жазылуы дешифратор
кірісінде қажетті ұяшықтың адресін тапсырумен орындалады, ал жазылатын
сөздің – “кіріс” сызығында және кейіннен – “жазу” басқару сызығында
логикалық 1.
Жоғарыда келтірілген түсініктемеде жады модулі үшін ішкі болып
табылатын “жазу”, “кіріс” және “шығыс” сызықтарында сигналдар бейнеленді.
Бұл сигналдар модульге қатысы бойынша сыртқы сигналдармен сәйкес келетін
вентильдер мен буферлік схемалардың көмегімен байланысқан. Мұндай байланыс
модульдің керекті сыртқы сипаттамаларынан тәуелділікте түрлі тәсілдермен
жүзеге асырылады.
Мысалы, 1(а)-суреттегі модульдің сыртқы сипаттамаларын 3-суреттегі
схемалар көмегімен алуға болады. Ол жерде үш сыртық сызық: “жазу”, “модуль
таңдауы” және “деректер”. Ішкі “жазу” сигналы сыртқы “жазу” және “модуль
таңдамасы” сигналдарынан ЖӘНЕ ретінде алынады. Суретте көрсетілгендей,
сыртқы “деректер кірісі” және “жазу” сызықтары сөздей әр бит үшін “деректер
” сыртқы сызығымен ішкі буферлік схемасы және үшорнықты шығыс құрушысы
арқылы қосылады. Үшорнықты құрушысы “модуль таңдамасы” сигналынан және
“жазу” сигналының терісінен ЖӘНЕ сигналымен басқарылады. Осылайша,
деректердің сыртқы сызығы жазу кезінде деректердің кіріс сызығына ақпаратты
беріп және оқу кезінде деректердің шығыс сызығынан ақпаратты қабылдай
отырып, екі бағытты түрінде жұмыс жасайды.
3-сурет. Жады модулінде сыртқы және ішкі сигналдар арасында байланыс.
2. Екі өлшемді адресация.
Қарастырылған бос қатынау есте сақтау құрылғысы схемасының кемшілігі
адрестік дешифратордың үлкен өлшемімен байланысты. Мысалы, n=10 кезінде
адрестік дешифраторды 210 =1024 шығыс болуы керек. Әрбір шығыс қатарда есте
сақтау элементімен қосылуы тиіс. Байланыс санын азайтуға болады, егер
дешифратор функциясының бір бөлігін есте сақтау элементіне беретін болсақ.
Бұл қалай жасалатынын көрсететін болсақ, 2 суретте келтірілген есте
сақтау құрылғысы ұйымдастыруымен бір бағанын аламыз және одан тік бұрышты
матрицасын құрастырамыз. n=10 кезінде есте сақтау элементтерінің саны 210-
не тең. 25х25 өлшемді матрицаны немесе жалпы жағдайда 4 суретінде
көрсетілгендей 2m х 2n-m матрицасын құруға болады. Шығыс бағанының әр
элементі тік бұрышты матрицаның қатары мен баған қиылысында жатыр.
4 сурет. Бос қатынау ЕҚ-дағы екіөлшемді адрестеу.
Әрқайсысында n2 кіріс және 2n2 шығыс сызықтары бар 2 дешифратор
алайық. (n тақ және квадраттық матрица деп алайық). n =10 кезінде 2n2 саны
32-ге тең. Бір дешифратордың шығыс сызықтары қатар таңдамасы үшін қызмет
етеді, ал басқалары – матрица бағаның таңдауы үшін. Мұндай әдіс кезінде
дешифратордағы шығыс сызықтарының жалпы саны 2n2+2n2=2n2+1 , ол бір
адрестік дешифратор кезінде 2n сызығынан едәір кіші болады.
Әрбір есте сақтау элементінде баған мен қатар таңдау сызықтарының
үстінде ЖӘНЕ операциясы орындалуы тиіс. Бұл операциясы баған мен қатар
қиылысында орналасқан тек бір элемент үшін логикалық 1-ді береді, ал барлық
қалған элементтер үшін – логикалық 0, себебі олар үшін не баған таңдау
сигналы, не қатар таңдау сигналы 0-ге тең болады. ЖӘНЕ вентилінің шығыс
сигналы бит таңдау сигналының қызметін орындайды, ол берілген элементте оқу
немесе жазуды шешеді.
Ұқсас екіөлшемді матрицалар сөздегі барлық қалған биттер үшін қажет.
Матрицаларды параллель кеңістіктерде жатушы деп есептеуге болады. Адрестік
дешифратордың екеуі де дереу бүкіл кеңістікте жұмыс жасайды, осылайша,
ұяшықтың барлық биттері бір уақытта адрестеледі. Осы кезде
дешифраторлардағы шығыс сызықтарының санының үлкеймейтіндігіне назар аудару
керек.
Ішкі екібағытты шинасы бар есте сақтау құрылғысы.
Бос қатынау жады модуліндегі ішкі байланыстар санының төмендеуін
деректердің ішкі кірістік және шығыстық сызықтар есебімен алуға болады,
олар 2 суретте көрсетілген. Ол үшін сөздің әр битінің деректер сызығының
екеуі де бір бағытты сызықпен ауысады. Жазылу кезінде ақпарат осы сызық
бойымен таңдалған ұяшыққа тасымалданады. Оқылу кезінде ақпарат таңдалған
ұяшықтан осы сызыққа беріледі. Мұнда алдыңғы тарауда келтірілген, құрларға
арналған құрастыру логикасы мен оның қолданылуы толығымен қолданбалы.
Құрастыру логикасын қолдану 5 суретте көрсетілген схемадағы есте сақтаудың
әр элементінде бар және бағандарының барлық элементтерін деректердің шығыс
сызығымен байланыстыратын НЕМЕСЕ вентильдердің керек болмауы есебінен
қосымша үнемділікті алуға мүмкіндік береді.
Жадының мұндай модуль схемасы 5 суретте келтірілген. Сол суретте
екіөлшемді адрестеу үшін және деректердің екібағытты сызықтардың біреуімен
жұмысы үшін қажетті, өзгерістері бар есте сақтау элементінің логикалық
схемасы келтірілген. “Жазу” сигналы деректер сызығы бойымен өтетін беріліс
бағытын анықтайды. “Жазу” сызығындағы логикалық 1 алдыңғыдай, таңдалған
ұяшықтың есте сақтау элементіне деректер берілісін шешеді. Бұл әр есте
сақтау элементіне ЖӘНЕ вентилін қамтамассыз етеді, олардың кірістеріне үш
сигнал беріледі: “жазу” терістігі, “бит таңдауы” және триггер шығысы.
Мұнда құрастырушы НЕМЕСЕ-ні алуға мүмкіндік беретін арнайы ЖӘНЕ вентілі
қолданылады. ЖӘНЕ вентілдер шығыстарының деректер сызықтарымен қосылысы осы
шығыстардың құрастырушы НЕМЕСЕ береді.
5 сурет. Мәліметтердің екіөлшемді адресациясы және екібағытталған
сызықтары бар ЕҚ.
3. Біркелкі жады.
Біркелкі жады компьютерлер мен басқа цифрлық жүйелерле өзгермейтін
ақпарат көзі болып қызмет етеді. Мысалы ретінде тұрақтылар тізімдері,
деректерді түрлендіру үшін кесте және тұрақты программалар қызмет етеді.
Мұндай жағдайларда жадының модульдері қолданылады, оларда жүйенің өзіндік
қолданылатын модуль құралдарымен жазылған ақпаратты өзгерту мүмкін емес.
Мұндай модульдерді өндіреді және тұрақты ЕҚ(ТЕҚ) немесе ROM типтегі
жады(Read- Only Memory- тек оқылу жадысы) деп аталады. Өзгермейтін
ақпаратты сақтау үшін ТЕҚ қолдану кейбір қолданбаларда едәуір
артықшылықтарды береді, себебі ақпарат тоқ көзін өшіргенде де бұзылмайды.
Одан басқа, ТЕҚ ақпарат жинақталуының үлкен тығыздығына жетуге болады,
себебі есте сақтау элементтері заттай қарапайым.
ТЕҚ- ң базалық құрылымын адрес дешифраторынан және оған қосылған НЕМЕСЕ
вентилдердің жиынтығынан тұрады деп түсінуге болады, 6- суретінде
көрсетілгендей НЕҚ үшін сияқты, дешифратордың шығыс сызықтары ТЕҚ
ұяшықтарымен өзарабірлік арақатынасында болады. НЕМЕСЕ вентилдерінің саны
сөз разрядтығымен анықталады. Жадының кейбір сөзіне сәйкес келетін
дешифратордың шығыс сызығын кейбір НЕМЕСЕ вентилінің кірісімен қосып, осы
сөзде 1-ге тең бір бетінің мәнін тапсырамыз, кері жағдайда бұл мән 0- ге
тең болады. Сонымен мысалы, 6- суреттегі сөздің бірінші, екінші және соңғы
разрядтарында 0 адресті 10...1, адресті сөз 01...1 құрайды. Ал 2n-1
адрестегі сөз 11...0 құрайды.
Адрес биттері бойынша құрылған дешифратор шығыстары минтермдерге сәйкес
келгендіктен сипатталған құрылымның ТЕҚ бірнеше функциялардың жүзеге асуы
болып табылады( олардың саны ТЕҚ сөз ұзындығымен анықталады), олардың
әрқайсында минтерлер қосындысы түрінде болады. Сондықтан, ТЕҚ –да кез
келген комбинациялық функция немесе функциялар жиынтығын жүзеге асыруға
болады.
6- сурет бос қатынау ТЕҚ құрылымы.
Жалпы айтқанда, ТЕҚ модулі сол не басқа, таңдама сызықтары және
НЕМЕСЕ вентилдерінің арасында модулді қажетті ақпаратпен толтыратындай
етіп қосылуларды орнатады. Ақпаратты ТЕҚ – ға жіберу процесін жиі ТЕҚ
бағдарламалау деп атайды. өндірілетін жартылай өткізгішті ТЕҚ
бағдарламалау тәсілі бойынша келесі үш негізгі түрге бөлінеді:
1. Дайындау процесінде бағдарламаланатын.
2. Тапсырушыда бір еселі бағдарламаланатын.
3. Өшіру және қайта бағдарламалау мүмкіндігімен тапсырушыда
бағдарламаланатын.
Үш аталған типтердің кез келгенінің жады бағдарламалаудағы кейбір
коммутацияланатын элементтердің немесе қатар таңдама сызығын НЕМЕСЕ
вентилінің кірісімен байланыстыратын “мойнақты” шешу немесе орнататын
кейбір жерлерді алдын ала анықтайды. Коммутация ТЕҚ құрамымен
анықталады, ал “мойнақтың” нақты жүзеге асырылуы мен бағдарламалау тәсілі
ТЕҚ- нан тәуелді.
Дайындық кезінде бағдарламанатын тұрақты жады.
Осы түдегі тұрақты есте сақтау құрылғысы әдетте өндірістердің
технологиялық соңғы сатыларының бірінде бағдарламаланады. Коммутация
элементтері аралық түрінде болады, олардың бір бөлігі схеманың металлдау
соңғы сатысында тұйықталады. Бұл перде көмегімен жасалады- метеллдау
аумағының дәл түрін тапсыратын және ТЕҚ әрбір нақты толтырулары үшін
тапсырыс бойынша дайындалатын фотоқалыптар. Перде өте қымбат, бірақ бір
перде көмегімен жады модулінің кез келген санын бағдарламалауға болады.
Сондықтан, перде көмегі кезінде бағдарламаланған ЕҚ ірі сериялы өндіріс
кезінде рентабельді болады.
Жады модулінің қарастырылмалы түрі pn- диодтарында 7- суретте
көрсетілген. НЕМЕСЕ вентилдерінің функцияларын дешифратор шығыстарында
терістік сигналдардан pn- диодты ЖӘНЕ вентильдерді орындайды, ол Морган
заңы бойынша дешифратордың терістелмеген шығыс сигналдарынан НЕМЕСЕ – ЖОҚ
операцияларына сәйкес келеді. Әрбір сөздегі әр бит үшін бір диод келеді.
Суретте көрсетілгендей бағанның жалпы сызығында диодтарды қосатын
өткізгіштерде аралықтар болады.
7 сурет. Перде көмегімен бағдарламаланатын p-n диодтарды ТЕҚ.
Кейбір битте логикалық 0 бағдарламалау үшін мойнақты орнату қажет;
кері жағдайда бит мәні логикалық 1- ге тең болады. Расында да, бағанда
деректердің жалпы сызығының қалыпты жоғарғы потенциалы болғандықтан және
осы потенциал тек қатар таңдау сызығы есебімен төмендеуі мүмкін. Басқаша
айтқанда, егер диодтағы мойнақ таңдалған қатар сызығында болмаса, онда
жалпы сызық шығысында 1- ге сәйкес келетін жоғарғы потенциалды сақтайды.
Егер де мойнақ орнатылған болса, онда шығысында 0- ге сәйкес келетін жалпы
сызық төменгі потенциалды болады.
Бірінші типті тұрақты ЕҚ басқа мысалы МОП- транзисторларда 8- суретте
көрсктілген. Дешифратордың шығыс сигналдарының үстінде олардағы НЕМЕСЕ- ЖОҚ
операциясы n- арналы қалыпты жабылған МОП- транзисторлары кезінде
орындалады. Аралықтар әр транзистор көздерінің тізбегінде орналасады.
Алдыңғы мысалда көрсетілгендей мойнақтың бар болуы берілген разрядта
логикалық 0- ді, ал болмау логикалық 1- ді береді.
8 сурет. Перде көмегімен бағдарламаланатын МОП транзисторларындағы ТЕҚ.
Тапсырушыда бағдарламаланатын тұрақты жады.
Тапсырушыда бір еселі бағдарламалануына мүмкіндік береді екінші
типтегі тұрақты есте сақтай құрылғысын шетел әдебиетінде жиі PROM типті
жады деп атайды. (Programmable Read Only Memory- тек оқытылуымен
бағдарламаланатын). Осы ЕҚ мойнақтар жағдайларын құрылғының дайындағаннан
кейін дереу, не құрып, не қосылуды ажыратып тапсыруға болады. Балқымалы
кірістірме- сақтандырғыш түріндегі мойнақтар кең тараған(мысалы, нихромнан
жасалған), оларды жеткілікті күштегі сыртқы тоқ көзі көмегімен іріктемелі
түрде “ қайта өрлеуге” болады.
9- сурет жатық түйіспесі бар ТЕҚ.
Осы типтегі құрылғы мысалысы 9- суретте көрсетілген. Ол жоғарыда
қарастырылған диодтарда ТЕҚ ұқсас, тек бір айырмашылығы, ол аралықтарда
нихромнан жасалған жатық мойынтықтардан тұрады және олардың қайта өртенуі
үшін құралдар құрастырылған. Құрылғы екі режимнің бірінде болады: оқылу мен
бағдарламалау режим Vcc кернеуін беретін мәнмен анықталады. Vcc оқылу
режимінде қалыпты мәні 5В болады, бағдарламалау режимінде 10В дейін
жоғарлайды. Vcc көзінің сызығына шекті жүйесі қосылған, ол Vcc7.5 Вт
кезінде логикалық тең “ оқу режимі” сигналын өңдейді. Ол сигнал сыртқы
сигналмен бірге “ модуль таңдауы” қатар таңдамасы сызығы үшін де, шығыс
деректерінің сызықтары үшін де шешуші ретінде қолданылады. Қатар таңдамасы
сызығында оқылу режимінде жоғарыда қарастырылған ТЕҚ сияқты дәл жұмыс
жасайды.
Қатар таңдауы – кірістеріндегі ЖӘНЕ – ЖОҚ вентильдері суретте
көрсетілген. Осы вентильдердің екінші кірістеріне “модуль таңдауы”
сигналынан НЕМЕСЕ функциясы беріледі және соған байланысты бұл кірістерде
оқылу режимінде логикалық 1 болады.бұл жағдайда ЖӘНЕ-ЖОҚ вентильдері
дешифратор шығысын терістейді. Тапсырылған адреске сәйкес сызық логикалық 0
сигналын әкеледі, ал барлық қалған сызықтар – логикалық 1.
Егер баған мен таңдалған қатар қиылысында жатып мойынтық бүтін болса,
деректер сызығындағы бағанда төменгі деңгей болады. (логикалық 0) ; кері
жағдайда – резистор арқылы жоғары (логикалық 1) . Деректер сызығы бағанда
“шығыс деректері” сызығына үш орнықты құрастырушы арқылы қосылған. Ол
“модуль таңдауы” және “оқу режимі” сигналдарынан ЖӘНЕ функциясы болып
табылатын “шығыс шешу” сигналымен басқарылады.
Vcc бағдарламалау режимінде 10 В дейін жоғарылайды. Осы кезде “оқу
режимі” сигналы логикалық 0-ге тең болады, бұл екі әсердің туындауына
келеді. Біріншіден, “таңдама шешу” сигналы “модуль таңдауы” сыртқы
сигналынан тәуелді болады. Осылайша, егер “модуль таңдауы” сызығында
логикалық 1 болғанда ғана, таңдалған сызық қатар сызығында логикалық 0
болады және шығыс құраушысы “модуль таңдауы” сигналынан тәуелсіз жабық
болады. Одан басқа, бұл ең бастысы, таңдалмаған қатарлар сызықтарындағы
потенциал 10 В дейін жоғарылайды, себебі осы сызықтарға жұмыс жасайтын
вентильдер Vcc кернеуінен қоректенеді және ол логикалық 1 деңгейін
анықтайды.
Мойнықты “қайта өрлеу” үшін қажетті адрес тасырылады, қатар таңдауы
үшін шешім беретін модуль таңдау сызығы активтеледі және содан кейін ток
көзінен белгілі бір ток (айталық, 65 мА) керекті шығыс деректері сызығына
беріледі.
4. Есте сақтау тізбектік кіріс.
Тізбекті қатынау термині белгілі бір тәртіпте тек оқу немесе жазу
үшін қол жеткізетін сөздер позицияның есте сақтау құрылғыларына жатады.
Тізбекті қатынау ЕҚ-да әрбір сақтаулы сөз нақты есте сақтау элементтеріне
тәуелденеді, толығырақ басқа да сақтаулы сөздерге қатысты өзінің жағдайына.
Мысалы сөздер есте сақтау элементтері бойынша ауыса алады, бірақ бұл кезде
өзіндік ретін сақтап қалады. Мұндай жағдайда оқу үшін тек кейбір есте
сақтау элементтерде құрылғыларды қамтамасыз ету жеткілікті. Егер жады
бойынша ауысу процесінде сол немесе басқа нақты сөз оқуға мүмкін болатын
есте сақтау элементтерде болған жағдайда есептелінеді. Сәйкесінше (ақпарат)
егер ауысу процесінде бұл позиция жазу құрылғылармен жабдықталған
элементтерде болып қалса, онда ақпарат сөз позициясына жазылады. Кейбір
тізбекті қатынау ЕҚ-да есте сақтау элементтері ауысып, ал жазу және оқу
механизмдерінің позициялары тұрақты болып қалады.
Есте сақтау элементтеріне қатысты сөздер ауысып отыратын ЕҚ-ын
қарастырайық. Сөздердің орын ауыстыруына байланысты ЕҚ-ы екі негізгі түрге
бөлінеді. ЕҚ-ң бірінші түрінде сөздер әрқашан элеметтер тобынан тізбекке
тігінен бір бағытта болады, және әрбір топқа бір сөзден кіреді. Ақпарат
тізбек басында элеметтер тобына жазылып, соңында есептелінеді. Осылайша
деректер есептеу үшін қалай жазылған болса, сол тәртіпте қол жеткізерліктей
болады.
ЕҚ-ң екінші түрінде сөздер тізбек бойынша кез келген бағытта ауыса
береді, және ақпарат бір ғана топ элеметтерде жазылып, есептелінеді. ЕҚ-ң
екінші түрінде сөздер жазу тәртібіне қарама-қарсы тәртіпте есептелетінің
байқау қиын емес. ЕҚ-ң мұндай түрін спектр деп атаймыз, ал оларды біз
келесі бөлімде қарастырамыз.
10 сурет. Қадамды регистрлер түріндегі тізбекті ЕҚ-ң модулі.
Тізбекті ЕҚ-ң бірінші түріне қарапайым мысал ретінде жылжымалы
регистрді келтіруге болады. Негізінде m битті сөзі бар ЕҚ-ң бірінші типті
моделі ретінде бірігіп жұмыс істейтін m жылжымалы регистрдің тобын
қарастырған жөн, унисонға деп айтуға болады. -сурет көрсетілгендей,
жылжымалы регистрлер синхрондырғыш кірістері бірге қосылған синхронды Д-
триггерлерінен тұрады. Ақпарат сол жақ соңынан жазылып, оң жағында
есептелінеді. Әрбір синхроимпульс бойынша ақпарат бір позицияға оңға
жылжиды, ал сол жағынан жаңа ақпарат жазылады. Мұндай құрылғы ескі
деректерді жаңалармен алмастыру талап етілмеген жағдайда сол жақта
жазылатын ескеретін болсақ, көптеген қолданбаларда біршама ыңғайлы болып
саналады. Оны 11-суретте көрсетілген бір регистрден тұратын сұлба көмегі
арқылы іске асыруға болады. Сұлбадағы ЖӘНЕ екі вентилінен және бір НЕМЕСЕ
селекторы сыртқы деректер мен оң жақ триггерден түсетін деректер арасындағы
таңдауға, мүмкіндік береді, және таңдау нәтижесі сол триггердің кірісіне
беріледі.
11 сурет. Айналымды тізбекті жады.
Селекторды басқаратын жазу сигналы. Егер бұл сигнал логикалық 1-ге
тең болса, сыртқы деректер жазылады; қарсы жағдайда деректердің
циркуляцияланады. Жалпы айтқанда, тізбекті ЕҚ-да қандайда болсын жолмен
әрбір сөздің жағдайын біліп алу қажет. 11-суретте көрсетілгендей бұл
(проблеманы) қиындықты ығысуға мүмкіндік беретін кірісіне синхроимпульстер
берілетін санауыш көмегімен шешуге болады. Санауыш n модулі бойынша санау
керек, мұндағы n - әрбір ығысу регистріндегі триггерлер саны. Осылайша,
санауышта кейбір сөздер кейбір бекітілген позицияға түскен кездің өзінде де
барлық кезде бір ғана мәнде болады. Ендеше санауыштың ағынды жағдайын
мысалы санау позициядағы сөзбен байланыстыруға болады. Мұндай жағдайда оқу
үшін керек сөзді позиция нөмірі санауышта шыққанға дейін күтіп таңдап алуға
болады. Сонымен қатар бұл позициядағы келесі синхроимпульс келгенге дейін
жазу жолағында логикалық 1-ді орнатып, жаңа деректерді жазуға болады.
Осылайша санауыш құрамы оқу кезіндегі сияқты, жазу кезінде де адрес ретінде
қолданыла алады.
Тізбекті жадыдағы нақты қарағанда орташа көп уақытты қажет етеді. Сонда да
тізбекті қатынаулы ЕҚ-ры микрокомпьютерларда маңызды роль атқарады, өйткені
сол қарапайым құрылымы арқасында олар ақпаратты жинақтау тығыздығы үлкен
және дайындауға арзан қасиеттерге ие.
Тізбекті қатынаулы ЕҚ-ры кез келген жалпыға мәлім технология бойынша
триггерлерде шығарылады: ТТЛ, ЭСЛ, МОП, КМОП және т.б. Бірақ тізбекті
қатынау ЕҚ-ң триггерлердегі емес, микрокомпьютерқолданғанына біршама тиімді
тағы да екі түрі бар. Ол зарядты байланысты жартылай өткізгішті
аспаптардағы ЕҚ (ПЗС) және цилиндрлік магнитті домендердегі ЕҚ (ЦМД).
5. Стектер.
Стек дегеніміз – сөздер жазу тәртібіне қарама-қарсы есептелінетін
тізбекті қатынаудың есте сақтау құрылғысы, яғни LIFO ережесі бойынша (Last-
in first-out – соңғы кіріп бірінші шығады). Стекті 12-суретте
көрсетілгендей есте сақтау ұяшықтарынан тұратын тік орналасқан массив
түрінде келтіруге болады. Қатынау әрқашан жоғарғы ұяшықтан – стек төбесінен
басталады. Сөз стек төбесіне жазылған кезде сол жерде жазылған және
төмендегі барлық сөздер төменге бір ұяшыққа ығысып отырады, ал соңғы
ұяшықтағы мәндер жоғалады. Бұл жағдайда стек түседі деп айтылады. Стек
жоғарылайтын да қарсы операция бар. Стек көтерілген кезде стек төбесіндегі
сөздер жатылып, оның орнына жоғарыдан санағандағы екінші ұяшықтағы сөз
келеді.
12 сурет. Стектің жұмыс схемасы.
Ішкі құрылымдық стекті жеке бет бағананың бір регистрі бойынша екі
бағыттағы ығысулы регистрдің унисон жұмыс тобы ретінде көрсетуге болады.
Сондай бір регистр 13-суретте көрсетілген. Ол синхросигнал және ығысу
бағыты сигналымен басқарылатын триггерлер тобынан тұрады. Жеке
синхроимпульс бойынша әрбір триггердің құрамы ығысу бағыты сигналымен
берілген көрші триггер бағытында тасымалданады.
13 сурет. Стектегі бір биттік бағанда сәйкес келетін екі бағытта
қадамды регистр.
Көптеген қолданбада стекті қолдану өте ыңғайлы және табиғи болып
табылады. Мұндай қолданбалар үшін сөздердің жеке адрестері бойынша емес
таңдау жадысын қолдану сипатты, ал олардың негізінде өздік реті жатады.
Мысалы, есептеу процесінде керекті операндаларды қолдануға қарсы стек
тәртібінде тиеуге болады. Стектерден сөздерді көтеру сол кезде
операндаларды қажетті тәртіпте қоюға болады.
Стек микрокомпьютерда бағыныңқы программалар үшін деректер жағдайы
және қайтымды адрестердің сақтау құрлығысы ретінде маңызды роль атқарады.
Оны қолдану белгілі бір ықшамдауларға егер бір бағыныңқы программа
екіншісін шақыратын болса, ал ол кезегінде үшіншісін және т.с.с. болған
жағдайда әкеліп соғады. Мұндай жағдайда әрбір шақырулар кезінде ағымды
бағыныңқы программаның қайтымды адресі және басқа қажетті ақпарат стекке
тиеледі. Қайтарулар кезінде ақпарат қажетті тәртіпте стектен алынады.
Модельденетін стектер.
Көптеген микропроцессорларда стектік ұйымдастырушы жады ығысу
регистрінің көмегімен іске аспайды, жеке қатынау жадысы арқылы модельдейді.
Осы кезде стек ретінде әдетте оперативті жадының тек бір бөлігі ғана
қолданылады. Ол қосымша иілгіштікті береді, өйткені стек сыйымдылығы
қажеттілік кезінде ауысуы мүмкін, ал стектің максималды сыйымдылығы
оперативті жадының көлемімен ғана шектелген болып табылады. Сонымен қатар
стектің жадыға тасымалдау тек аппаратураны үнемдеуге мүмкіндік береді.
Жеке қатынаулы жадыда стекті модельдеу үшін қосындылаушы есептегіш
санағыш қолданылады. Санағышта барлық уақытта стек төбесіне сәйкес келетін
жады ұяшығының адресі орналасады. Ең алдыменен санағышқа- стек нұсқағышы –
бірнеше бастапқы адрес енгізіледі. Егер сөзді стекке орналастыру керек
болса, стек нұсқағышында жазылған адрес бойынша жазылады, және нұсқағыш
бірге қысқарады. Егер сөзді стектен алса, нұсқағыш бірге көбейеді. Одан
кейін алынған адрес бойынша сөз оқылады. Осылайша стек толықтыру кезінде
кеңейтіледі және таңдау кезінде қосылады. Стек нұсқағышы ұяшықты жазу үшін
келесі қатынау адресінен тұрады. Практикада кездесетін жұмыстың сұлбасымен
суреттелген вариациялар негізінде стек нұсқағышының ығысуына байланысты.
Модельдеуші стекпен жұмыс жасау кезінде стек нұсқағышы микропроцессоры
құрамына кіреді. Оның құрамы автоматты түрде операциялар стекпен кездесетін
программалардың командалары орындалған кезде әрқашан не көбейіп, не азаяды.
Стекті қолданатын командаларға бағыныңқы программасын шақыруы бағыңқы
программалардан қайтарылуы, сонымен бірге (РОР) және түсіру (PUCH)
стектердің командалары жатады.
Басқару блогы және синхронизация.
Жалпы айтқанда микропроцессор триггер мен комбинацияны вентильдерден
тұрып, синхронды тізбекті сұлба ретінде жұмыс істейді. Барлық регистр
триггерлері мен микропроцессор жалаулары ішкі генератордан ортақ жол
бойынша синхроимпульстар алады. Сондықтан регистр немесе жалауларының
құрамының кез келген өзгерісі тек қатаң анықталған уақыт моменттерінде
болып отырады.
Жаңа жағдайлары триггерлер мен жалауларының ағынды жағдайы бойынша
комбинациялық сұлбалармен анықталады. Жұмыстың жалпы сұлбасы 14 – суретінде
көрсетілген. Комбинациялардың сұлбалар регистрлер арасындағы деректер
тасымалдануымен, деректерді өңдеумен, ақпарат жағдайын қалыптастырумен,
басқаруды тасымалдау кезіндегі жолды таңдау және т.с.с. байланысты
функцияларды орындайды. Кейбір бұл функциялар біршама күрделі болғандықтан,
оларды жүзеге асырушы комбинациялық сұлбалар көп деңгейлі болып табылады,
сәйкесінше сигналдарды тарату кезінде байқалатын кідіртулерді туғызады.
Синхроимпультің жиілігі импульстер арасындағы интервалда триггерлер
қосылатындай етіліп және ең үлкен кідіру кезінде комбинациялық схемалар
жұмыс істейтін етіліп, таңдалады.
14 сурет. Микропроцессор жұмысының жалпы схемасы.
14 суретте сонымен бірге микропроцессор құралушына қатысты сыртқылары
да көрсетілген. Олардың санына ЕҚ – ры және еңгізушығару құрылғылары
кіреді. Ішкі құраушымен микропроцессор арасындағы ақпарат шина бойынша
синхронды режимде тасымалданады.
Біздің микропроцессорларда тактілі генераторлардан жиілік такт кіріс
басқару жолына беріледі. Деректерді сыртқы құрылғылармен алмастыруғы екі
такт кетеді, яғни синхронизация импульсінің екі периоды. Оларға құрлардың
жұмыс істеу уақыты да, сыртқы құраушыларының жауап қайтару уақыты да
кіреді. Құрлар барлық сыртқы алмасуларға қатысатын болғандықтан дәл солар
микропроцессордың тез қозғалуын шектейтін тар орын болып тпбылады.
Сондықтан микропроцессордегі барлық синхронизация сыртқы алмасулар
айналасында түзіледі.
Синхронизациялаушы импульстардың тізбектелуі әрбір циклде үш тактіден
болатын машынды циклдерге бөлінеді. Микропроцессор жұмысы кезінде әрбір әр
машынды циклде бір ғана сыртқы алмасу болады. Бірінші және екінші тактілер
алмасуға кетеді, ал кейде дерктерді өңдеуге; үшінші такт толығымен
тізбектелген сыртқы алмасулар арасындағы орындауға қажетті деректерді қайта
өңдеуге кетеді.
15–сурет. Иллюстративтік микропроцессорлардағы уақыттық диаграммалардың
ауысуы, (а) – шығыс ауысу диаграммасы, (б) – кіріс ауысу диаграммасы.
Барлық сыртқы алмасуларда адрестер құры және деректер қолданылады.
Деректерді тасымалдау екі топқа бөлінеді: кіріс және шығыс
(микропроцессорлерге қатысты). Әрбір топ құрларындағы өзіндік уақытша
диаграммалары сигналымен сипатталады. Шығыс ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...
I МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ЖҮЙЕ
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Микропроцессор және микрокомпьютер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2. Микропроцессордың типтік құрылымы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3. Есте сақтау құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
...
1. Еркін қол жеткізу. Есте сақтау құрылғысын ұйымдастыру ... ... ... ..
2. Екі өлшемді адресация
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
...
3. Біркелкілік жады
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ...
4. Есте сақтау тізбектік кіріс
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.
Стектер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ...
4. Арифметикалық құрылғы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5. Басқару құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ..
6. Енгізу - шығару құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Енгізу - шығару порттары
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
7. Шиналар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ...
1.8 Технологиялық комплекстердің автоматизация жүйелерінде
бағдарламаланатын контроллер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.8.1 Микроконтроллер архитектурасы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.8.2 Бағдарламалық қамтамасыздандыру құрылымдары
... ... ... ... ... ... ..
1.8.3 Беруші құрылғы ретінде бағдарламаланатын контроллер ... ... ... ...
1.8.4 Беріліс функциялары және интерполяция. Интерполяцияның
дәлдігі
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5. Басқарудың көпконтурлы құрылғысы ретінде микроконтроллер ...
6. Берілетін сигналдардың дискретизациясы.
Котельников теоремасы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ..
1.8.7 Берілген сигналдарды деңгей бойынша кванттау
... ... ... ... ... ... ... ..
II МП ЖҮЙЕСІНДЕГІ БЛОКТАРЫН МОДЕЛЬДЕУ ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.1 Енгізу - шығару құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2 Оперативті есте сақтау құрылғысы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ЖҮЙЕ
1. Микропроцессорлар және микрокомпьюторлар
Электронды құралдардың функциялық мүмкіндігін кеңейтуге және оның
сандық және саналық көсеткіштерінің, жақсаруы 10-15 тен 25-100-ге дейінгі
тізбектік элементтерінен тұратын интегралдық микросхема пайда болуымен
байланысты. Микроэлектрониканың одан әрі дамуы 1000 және 10000-ға дейінгі
компанеттерден тұратын үлкен интегралды схемаларды құрастыруға бағытталған.
Жартылай өткізгіш кристаллындағы компанентінің санын N, микросхемалар
интеграцияларының дәрежесін R- көрсетеді. Оны келесі формуламен анықтайды.
R=lgN
Осы формула негізінде интеграцияның бірінші дәрежесі ретінде 10
компанетқа дейінгі микросхемалар.
Екінші дәрежеге 11- ден 100-ге дейінгі.
Үшіншіге 101-1000-ға дейінгі және тағы басқа қабылданған. Үлкен
интегралды схемалардың пайда болуы интегралды компаненттерден элекронды
құрылғылар өндірісімен нақты бірігуі басталады. Үлкен интегралды схема
сандық құрылғылардың есептегіш, тіркеуші, дешифраторлы тағы басқа
құрылғылары бір қатар типтік түйіндермен тізбектерін көрсетеді. Олардың
негізінде блоктар және де бүтіндей электронды құрылғылар іске асырылады.
Микропроцессор- үлкен интегралды тізбек технологиясы негізінде жасалған
бағдарламаланатын саналық құрылғы.
Микропроцессор құрылымында үлкен иірімділік орнатылған. Өздігімен ол
қандай да бір нақты мәселені шеше алмайды. Мәселені шешу үшін оны
программалап, басқа құрылғылармен байланыстыру керек. Оның құрамына
негізінен есте сақтау және енгізу- шығару құрылғылары кіреді.
Микрокомпьютер немемсе микропроцессорлық жүйе деген, ол жалпы алғанда
қандайда бір нақты қызметті атқаруға көзделген бір- бірімен байланысқан
микропроцессор есте сақтау, енгізу- шығару жүйелік құрылғылардың
үйлесімділігі.
Микрокомпьютерлер қарапайым электронды есептеу машина қасиеттерінен
олардың басты айырмашылығы, оның құнының арзандылығы және өте кішкентай
өлшемі. Осы қасиеттеріне байланысты олар кең қолдануда.
1.2 Микропроцессордың типтік құрылымы
Гинотикалық микропроцессордың жалпы құрылыма кіретін компоненттер оның
бағдарламалық басқару процессоры болып табылады. Кейбір компаненттер, яғни
программалық санағыш, стек және командалар регистрі командаларды өндеу үшін
арналған. АЛУ, триггерлік көшіру, ортақ регистрлер ( жұмыс регистрі) және
мәліметтердің адрес регистрі сияқты компаненттер мәліметтерді өндеу үшін
арналған. Барлық қалған компаненттер, яғни командалар дешифраторы және
басқару және синхронизация блогы, басқа компаненттердің жұмысын басқарады.
Компаненттердің өз ара әсерлесуі мәліметтердің ішкі беріліс каналы арқылы
орындалады. Микропроцессордың басқа блогтармен( ЕСҚ және енгізу- шығару
құрылғылармен) байланысы адрестік шина, мәліметтер шинасы және басқару шина
бойынша орындалады.
Микропроцессор 8 биттен тұратын сөздер мен жұмыс істейді. Байт деп
аталатын мұндай сөздер арифметикалық және логикалық операцияларды
орындағанда ынғайлы және шығарылатын микропроцессордың көбінде қолданылады.
Микропроцессорға және микропроцессордан ақпарат шиналар арқылы
беріледі. Мәліметтер шинасы сөздің ұзындығына сәйкес 8 желіден, ал адрестік
шина 16 желіден тұрады. Адрестік шина бірбағытты, ал мәліметтер шинасы
екібағытты болады. Басқар ушинасы басқару және синхронизация блогына
апаратын 5 желіде және одан шығатын 8 желіден тұрады. Бұл желілер арқылы
микропроцессор компаненттері арасында және микропроцессормен
микрокомпьютердің басқа блогтары арасында басқарушы және тактылы сигналдар
беріледі.
Командалар санағышы 16 биттен тұрады және жадыдан оқылатын команданың
келесі байтына адресін құрайды. Әр байтты оқығаннан кейін ол автоматты
түрде бір бірлігіне үлкейеді. Командалар санағышы және 64 регистрлі стек
төбесі арасында байланыс болады. Стектің функциясының бірі- подпрограммадан
қайтару адресін сақтау. Сонымен қатар стекте жоғапғы үш жалпы регистрлерден
және көшіру тригерінен мәліметтер сақталуы мүмкін.
Мәліметтер сөзі бір байттан тұратын болса, команда бір, екі немесе үш
байттан тұруы мүмкін.
Кез-келген команданың бірінші байты мәліметтер шинасы бойынша жадыдан
командалар регистріне өтеді. Бұл бірінші байт оның мағынасын анықтайтын
командалар дешифраторлар кірісіне беріледі. Негізінен дешифратор командасы
бір байтты немесе одан көп байт санынан тұратындығын анықтайды. Соңғы
жағдайда қосымша байттар мәліметтер шинасы арқылы жадыдан беріледі және
мәліметтер адресі регистрінде және жалпы регистрдің бірінде қабылданады.
1.3 Есте сақтау құрылғысы
Есте сақтау құрылғысы немесе жады – бұл құрылғы, ол арқылы ақпарат
уақыт бойынша бар болады, дәлірек, бір моменттен екіншісіне беріледі.
Беріліс бағыты нақты уақыт қозғалыс бағытымен сәйкес келеді, ал нақтырақ
алға қозғалысымен. Сондықтан, есте сақтау құрылғысы нақ осы уақытты
түзетілген ақпаратты болашаққа тасымалдауға мүмкіндік беретін арна ретінде
түсінуге болады. Сонымен бірге барлық тізбекті схемалар және компьютерлер
есте сақтау қасиеттеріне ие және бұл алдыңғы моменттерде кірістерден
қазіргі моментке олардың кірістерінің тәуелді болуына мүмкіндік береді.
Жалпы айтқанда, бұл сұлбаның қасиетіне есте сақтау құрылғысына маңызды,
мысалы триггерлерге бұл тарауда біздің назарымыздың ортасында кейбір
реттеуіш құрылымымен есте сақтау элементтерінің үлкен санынан тұратын есте
сақтау құрылғылары болады.
Есте сақтау құрылғысының ұйымдастырылуы ақпараттық құрылғыға және одан
тасымалданулар тәсілдерін анықтайды. Әдетте ақпарат биттерінің белгіленген
санынан тұратын және сөздер деп аталатын бөліктермен тасымалданады. Есте
сақату құрылғысын сөздің орналасуы үшін көптеген ұқсастырылыған орындалған
тұратын кейбір кеңістік түрде келтіруге болады.
Кейбір есте сақату құрылғысы мұндай орынның әр қайсысына өзіндік
белгіленген есте сақтау элементтері беріледі. Бұл жағдайда есте сақтау
элементтерінің орналасу жері ұяшық деп аталатын сөз орнын анықтайды. Басқа
есте сақтау құрылғысындағы сөздер бір-біріне қатысты ретке келтірілулігін
есте сақтап, есте сақтау элементтерінің көптігіне қатысты орналасады. Бұл
жағдайда сөз орны уақытпен және сол сияқты есте сақтау элементтерінің
орналасуымен ұқсастырылады. Барлық жағдайларда, ақпарат есте сақтау
құрылғысына берілгенде, ол кейбір нақты орынға орналасады. Бұл процесс
жадқа жазу деп аталады. Басқаша айтқанда, жадыдан ақпарат тасымалданғанда,
ол сол сияқты кейбір нақты орыннан таңдалады (әдетте ақпарат осы орында
сақталады). Бұл процесс жадыдан оқу деп аталады.
Сол орынды таңдаудың түрлі әдістері бар, олар үшін жазу немесе оқу
операциясы дайындалады. Орынды таңдау және ақпаратты орнына немесе сыртқа
тасымалдау құралы қатынау құралын құрады (немесе таңдамаларды). Есте сақтау
құрылғысы екі басты түрлерге бөлінеді: бос қатынаумен есте сақтау құрылғысы
және тізбектей қатынаумен есте сақтау құрылғысы. Бірініші түрге кез келген
орынға шамамен бірдей уақытта қажет ететін қатынауы болатын есте сақтау
құрылғысы жатады. Басқа сөзбен айтқанда, біз кездейсоқ түрге орын таңдай
аламыз, ол оқу немесе жазуға кететін уақытқа әсер етпейді. Екінші түріне
тек белгілі бір ретпен қатынауы болатын есте сақтау құрылғысы жатады.
Кейінгі бөлімдерде біз екі аталған типтегі есте сақтау құрылғыларын
қарастырамыз.
1.3.1 Еркін қол жеткізу. Есте сақтау құрылғысын ұйымдастыру
Еркін қол жеткізуі бар жады – бұл ұяшықта сақталған дерек элементі
тікелей оқылатын есте сақтау құрылғысы. Берілген ұяшықты таңдау үшін
қажетті уақыт шамамен басқа ұяшықтар үшін кететін уақытпен бірдей болады.
Әрбір ұяшық есте сақтау элементтерінің белгіленген саны мен өзінің ұқсас
номерінен тұрады. Биттердің белгіленген санынан тұратын ұқсастырушы номер
ұяшық адресі деп аталады. Адрестердің бар болуы жазу және оқу
операцияларының орындалуы үшін ұяшықтарға қатынау кезінде оларды ажыратуға
мүмкіндік беред.
Жалпы жағдайда бос қатынаумен есте сақтау құрылғысы бірнеше блоктардан
немесе модульдерден тұрады. Жартылай өткізгішті жадылар үшін әдетте
модульдер жеке интегралды схемалар түрінде жүзеге асырылады. Сыртқы
сигналды сызықтардың құрамы мен қызметтері құр ұйымдастырылуы мен жүйеде
байланыстардың жұмысын жеңілдететіндей есеппен таңдалады. Мұндай сызықтар
санына сөз адресін тапсыратын сызықтар, оларға қатынасу жүргізіледі,
деректерді модульдерге немесе модульден тасымалдану сызықтары және керекті
операцияны тапсыруға мүмкіндік беретін (жазу немесе оқу) бірнеше басқару
сызықтары жатады.
Құрлардың түрлі типтеріне сәйкес келетін сыртқы сигналдарының
жинақталуымен модульдердің көптеген түрлері болады, бірақ модульдердің
көпшілігін 1суретте көрсетілген негізіг модульдердің біреуіне жатқызуға
болады. Олар тек деректер сызықтарымен ажыратылады. 1(а)-суреттегі модульде
деректер сызықтар жиынтығынан тек біреуі болады, олар бойымен жазу кезінде
түсетін деректер сол сияқты оқу кезінде шығарылатын деректер беріледі. 1(б)-
суреттегі модуль келетін және шығарылатын деректер үшін арналған екі түрлі
сызықтар жиынтығынан тұрады.
1-сурет. Бос қатынау жады модуліндегі сыртқы сигналдар сызықтары (а).
Модуль мәліметтердің екібағытты сызықтарымен (б). Модуль келетін жіне
жіберілетін мәліметтердің жеке сызықтарымен.
Екі модульдер адрестік сызықтар жиынтығынан тұрады, олардың сигналдары
деректерді оқу және жазу үшін қатынасуы жүзеге асатын анықтайды. Екі
модульдерде де “жазу” басқарушы сызығы жазу режимін тапсырады (“жазу”=1)
немесе оқу режимін (“жазу”=0) тапсырады. Соңында “модуль таңдамасы”
басқарушы сызығы екі жағдайда берілген модульде не оқу жазу операциялардың
орындалуын шешеді (“модуль таңдамасы”=1), не оның орындалуын рұқсат етпейді
(“модуль таңдамасы”=0).
Екі модульдердің кез келгеніне сәйкес келетін жады модулін көп модульді
құр ұйымдастыруымен есте сақтау жүйесіне қосу үшін деректерді беретін
сызықта, яғни 1(а)-суреттегі модульдердің деректер сызығында және 1(б)-
суреттегі модульдердің шығыс деректер сызығында құрастыру лгикасын
жіберетін вентильдер қолданылады. Кез келген модульдегі жады модулі шығыс
сызықтарына деректерді тек оқылу кезінде береді: барлық қалған жағдайларда
бұл сызықтармен сызықтарға жалғанған жадының басқа модульдері немесе
құрылғылары қолдана алады. Бұл 1(а)-суреттегі жағдай үшін ерекше маңызды,
себебі есте сақтау құрылғысы деректерді жіберу үшін оқылу кезінде сол
сызықтар қолданылуы тиіс.
Модульде оқу орындалмағанда шығыс деректер сызықтардың жағдайлары
құрастыру логикасының түріне тәуелді. Мысалы құрастырылмалы ЖӘНЕ үшін ашық
коллекторлы ТТЛ схемаларында бос жолдағы жағдай логикалық 1 сәйкес келуі
тиіс, себебі бұл жағдайда 0 1-ң үстінен (доминирует) және соған сәйкес
жадының басқа модулі мен құрылғысы сызықта оған қажетті жағдайды тапсыра
алады. Құрастырулы НЕМЕСЕ үшін бос жағдай логикалық 0 болуы керек. Үш
орнықты құрастыру логикасы үшін бос жағдай бұл жоғары инпедансымен үшінші
жағдай, сызықпен баламалы қосылысының болмауы кез келген жағдайда не “жазу”
сызығына логикалық 1 берілгенде, не “модуль таңдауы” сызығына логикалық 0
берілгенде шығыс деректерінің сызығы бос жағдайына түседі.
Бос қатынаумен есте сақтау құрылғысының ішкі ұйымдастырылуы жадының бос
қатынауымен типті модульдердің сыртқы сипаттамаларын қарастырғаннан кейін,
енді олардың ішкі ұйымдастыруына өтейік. Қажетті ұяшықты таңдауға және оның
ішіне немесе одан ақпараттың тасымалдануының жүзеге асырылуына мүмкіндік
беретін бүкіл схемалардың бірі 2-суретте келтірілген.
2 сурет. Бос қатынау жады модулінің ішкі ұйымдастырылуы.
Есте сақтау элементінде сөздің бір битінің сақталуы үшін асинхронды RS-
триггер қолданылады. Триггерден басқа, әрбір есте сақтау элементі триггер
мен деректердің ішкі сызықтары арасынан ақпараттың тасымалдануы үшін
вентильдерден тұрады.
Оқу немесе жазу, екі операциялардың бірі. Бір “қатардың” барлық
элементтері үшін бір уақытта орындалады. Әрбір “қатар” сөзді сақтау үшін
ұяшықтан тұрады және оның өз адресі болады. “2n ден 1” дешифраторы берілген
адрес бойынша ұяшықтың таңдалуы үшін қызмет етеді. Негізінен оларға керекті
ұяшық адресі беріледі. Дешифратордың 2n шығыс сызықтары сөз таңдама
сызықтары деп аталады. Дешифратор кірісіне берілген комбинациясынан
тәуелділікте сөз таңдамасының қандайда бір сызығы логикалық 1 мәнін алады,
ал қалған барлығы – логикалық 0. сөз таңдама сызықтарының әр қайсысы
қатарлардың барлық элементтерінде оқу немесе жазу операцияларын шешетін
сызық ретінде қолданылады.
Әрбір бағанда екі ішкі сызықтар болады: біреуі – жадыда деректердің
берілісі үшін (кіріс), ал екіншісі – жадыдан (шығыс). “Шығыс” сызығының
жағдайы таңдалған қатардағы есте сақтау элементімен анықталады. Ол үшін
әрбір элементте триггер шығысы логикалық түрде “сөз таңдамасы” сигналына
көбейтіледі, ал барлық нәтижелердің логикалық қосындысы шығым сызығына
келеді. Осылайша, жадыдан сөздің оқылуы дешифратор кірісіне қапсетті сөз
адресінің берілуімен және “шығыс” сызығында жағдайды қадағалаумен
орындалады.
Әрбір бағанның “кіріс” сызығы жазу оперциясы орындалу кезінде таңдалған
қатарлардың есте сақтау элементіне ақпараттың берілуі үшін қолданылады. Бұл
әрбір есте сақтау элементіне екі және вентильтердің көмегімен жүзеге
асырылады. Олар “сөз таңдауы” және “жазу” сигналдарының бар болуы кезінде
“кіріс” сызығынан S триггер кірісіне сигналды тасымалдайды, ал оның
қосымшасын – R кірісіне береді. Осылайша, жадыға сөздің жазылуы дешифратор
кірісінде қажетті ұяшықтың адресін тапсырумен орындалады, ал жазылатын
сөздің – “кіріс” сызығында және кейіннен – “жазу” басқару сызығында
логикалық 1.
Жоғарыда келтірілген түсініктемеде жады модулі үшін ішкі болып
табылатын “жазу”, “кіріс” және “шығыс” сызықтарында сигналдар бейнеленді.
Бұл сигналдар модульге қатысы бойынша сыртқы сигналдармен сәйкес келетін
вентильдер мен буферлік схемалардың көмегімен байланысқан. Мұндай байланыс
модульдің керекті сыртқы сипаттамаларынан тәуелділікте түрлі тәсілдермен
жүзеге асырылады.
Мысалы, 1(а)-суреттегі модульдің сыртқы сипаттамаларын 3-суреттегі
схемалар көмегімен алуға болады. Ол жерде үш сыртық сызық: “жазу”, “модуль
таңдауы” және “деректер”. Ішкі “жазу” сигналы сыртқы “жазу” және “модуль
таңдамасы” сигналдарынан ЖӘНЕ ретінде алынады. Суретте көрсетілгендей,
сыртқы “деректер кірісі” және “жазу” сызықтары сөздей әр бит үшін “деректер
” сыртқы сызығымен ішкі буферлік схемасы және үшорнықты шығыс құрушысы
арқылы қосылады. Үшорнықты құрушысы “модуль таңдамасы” сигналынан және
“жазу” сигналының терісінен ЖӘНЕ сигналымен басқарылады. Осылайша,
деректердің сыртқы сызығы жазу кезінде деректердің кіріс сызығына ақпаратты
беріп және оқу кезінде деректердің шығыс сызығынан ақпаратты қабылдай
отырып, екі бағытты түрінде жұмыс жасайды.
3-сурет. Жады модулінде сыртқы және ішкі сигналдар арасында байланыс.
2. Екі өлшемді адресация.
Қарастырылған бос қатынау есте сақтау құрылғысы схемасының кемшілігі
адрестік дешифратордың үлкен өлшемімен байланысты. Мысалы, n=10 кезінде
адрестік дешифраторды 210 =1024 шығыс болуы керек. Әрбір шығыс қатарда есте
сақтау элементімен қосылуы тиіс. Байланыс санын азайтуға болады, егер
дешифратор функциясының бір бөлігін есте сақтау элементіне беретін болсақ.
Бұл қалай жасалатынын көрсететін болсақ, 2 суретте келтірілген есте
сақтау құрылғысы ұйымдастыруымен бір бағанын аламыз және одан тік бұрышты
матрицасын құрастырамыз. n=10 кезінде есте сақтау элементтерінің саны 210-
не тең. 25х25 өлшемді матрицаны немесе жалпы жағдайда 4 суретінде
көрсетілгендей 2m х 2n-m матрицасын құруға болады. Шығыс бағанының әр
элементі тік бұрышты матрицаның қатары мен баған қиылысында жатыр.
4 сурет. Бос қатынау ЕҚ-дағы екіөлшемді адрестеу.
Әрқайсысында n2 кіріс және 2n2 шығыс сызықтары бар 2 дешифратор
алайық. (n тақ және квадраттық матрица деп алайық). n =10 кезінде 2n2 саны
32-ге тең. Бір дешифратордың шығыс сызықтары қатар таңдамасы үшін қызмет
етеді, ал басқалары – матрица бағаның таңдауы үшін. Мұндай әдіс кезінде
дешифратордағы шығыс сызықтарының жалпы саны 2n2+2n2=2n2+1 , ол бір
адрестік дешифратор кезінде 2n сызығынан едәір кіші болады.
Әрбір есте сақтау элементінде баған мен қатар таңдау сызықтарының
үстінде ЖӘНЕ операциясы орындалуы тиіс. Бұл операциясы баған мен қатар
қиылысында орналасқан тек бір элемент үшін логикалық 1-ді береді, ал барлық
қалған элементтер үшін – логикалық 0, себебі олар үшін не баған таңдау
сигналы, не қатар таңдау сигналы 0-ге тең болады. ЖӘНЕ вентилінің шығыс
сигналы бит таңдау сигналының қызметін орындайды, ол берілген элементте оқу
немесе жазуды шешеді.
Ұқсас екіөлшемді матрицалар сөздегі барлық қалған биттер үшін қажет.
Матрицаларды параллель кеңістіктерде жатушы деп есептеуге болады. Адрестік
дешифратордың екеуі де дереу бүкіл кеңістікте жұмыс жасайды, осылайша,
ұяшықтың барлық биттері бір уақытта адрестеледі. Осы кезде
дешифраторлардағы шығыс сызықтарының санының үлкеймейтіндігіне назар аудару
керек.
Ішкі екібағытты шинасы бар есте сақтау құрылғысы.
Бос қатынау жады модуліндегі ішкі байланыстар санының төмендеуін
деректердің ішкі кірістік және шығыстық сызықтар есебімен алуға болады,
олар 2 суретте көрсетілген. Ол үшін сөздің әр битінің деректер сызығының
екеуі де бір бағытты сызықпен ауысады. Жазылу кезінде ақпарат осы сызық
бойымен таңдалған ұяшыққа тасымалданады. Оқылу кезінде ақпарат таңдалған
ұяшықтан осы сызыққа беріледі. Мұнда алдыңғы тарауда келтірілген, құрларға
арналған құрастыру логикасы мен оның қолданылуы толығымен қолданбалы.
Құрастыру логикасын қолдану 5 суретте көрсетілген схемадағы есте сақтаудың
әр элементінде бар және бағандарының барлық элементтерін деректердің шығыс
сызығымен байланыстыратын НЕМЕСЕ вентильдердің керек болмауы есебінен
қосымша үнемділікті алуға мүмкіндік береді.
Жадының мұндай модуль схемасы 5 суретте келтірілген. Сол суретте
екіөлшемді адрестеу үшін және деректердің екібағытты сызықтардың біреуімен
жұмысы үшін қажетті, өзгерістері бар есте сақтау элементінің логикалық
схемасы келтірілген. “Жазу” сигналы деректер сызығы бойымен өтетін беріліс
бағытын анықтайды. “Жазу” сызығындағы логикалық 1 алдыңғыдай, таңдалған
ұяшықтың есте сақтау элементіне деректер берілісін шешеді. Бұл әр есте
сақтау элементіне ЖӘНЕ вентилін қамтамассыз етеді, олардың кірістеріне үш
сигнал беріледі: “жазу” терістігі, “бит таңдауы” және триггер шығысы.
Мұнда құрастырушы НЕМЕСЕ-ні алуға мүмкіндік беретін арнайы ЖӘНЕ вентілі
қолданылады. ЖӘНЕ вентілдер шығыстарының деректер сызықтарымен қосылысы осы
шығыстардың құрастырушы НЕМЕСЕ береді.
5 сурет. Мәліметтердің екіөлшемді адресациясы және екібағытталған
сызықтары бар ЕҚ.
3. Біркелкі жады.
Біркелкі жады компьютерлер мен басқа цифрлық жүйелерле өзгермейтін
ақпарат көзі болып қызмет етеді. Мысалы ретінде тұрақтылар тізімдері,
деректерді түрлендіру үшін кесте және тұрақты программалар қызмет етеді.
Мұндай жағдайларда жадының модульдері қолданылады, оларда жүйенің өзіндік
қолданылатын модуль құралдарымен жазылған ақпаратты өзгерту мүмкін емес.
Мұндай модульдерді өндіреді және тұрақты ЕҚ(ТЕҚ) немесе ROM типтегі
жады(Read- Only Memory- тек оқылу жадысы) деп аталады. Өзгермейтін
ақпаратты сақтау үшін ТЕҚ қолдану кейбір қолданбаларда едәуір
артықшылықтарды береді, себебі ақпарат тоқ көзін өшіргенде де бұзылмайды.
Одан басқа, ТЕҚ ақпарат жинақталуының үлкен тығыздығына жетуге болады,
себебі есте сақтау элементтері заттай қарапайым.
ТЕҚ- ң базалық құрылымын адрес дешифраторынан және оған қосылған НЕМЕСЕ
вентилдердің жиынтығынан тұрады деп түсінуге болады, 6- суретінде
көрсетілгендей НЕҚ үшін сияқты, дешифратордың шығыс сызықтары ТЕҚ
ұяшықтарымен өзарабірлік арақатынасында болады. НЕМЕСЕ вентилдерінің саны
сөз разрядтығымен анықталады. Жадының кейбір сөзіне сәйкес келетін
дешифратордың шығыс сызығын кейбір НЕМЕСЕ вентилінің кірісімен қосып, осы
сөзде 1-ге тең бір бетінің мәнін тапсырамыз, кері жағдайда бұл мән 0- ге
тең болады. Сонымен мысалы, 6- суреттегі сөздің бірінші, екінші және соңғы
разрядтарында 0 адресті 10...1, адресті сөз 01...1 құрайды. Ал 2n-1
адрестегі сөз 11...0 құрайды.
Адрес биттері бойынша құрылған дешифратор шығыстары минтермдерге сәйкес
келгендіктен сипатталған құрылымның ТЕҚ бірнеше функциялардың жүзеге асуы
болып табылады( олардың саны ТЕҚ сөз ұзындығымен анықталады), олардың
әрқайсында минтерлер қосындысы түрінде болады. Сондықтан, ТЕҚ –да кез
келген комбинациялық функция немесе функциялар жиынтығын жүзеге асыруға
болады.
6- сурет бос қатынау ТЕҚ құрылымы.
Жалпы айтқанда, ТЕҚ модулі сол не басқа, таңдама сызықтары және
НЕМЕСЕ вентилдерінің арасында модулді қажетті ақпаратпен толтыратындай
етіп қосылуларды орнатады. Ақпаратты ТЕҚ – ға жіберу процесін жиі ТЕҚ
бағдарламалау деп атайды. өндірілетін жартылай өткізгішті ТЕҚ
бағдарламалау тәсілі бойынша келесі үш негізгі түрге бөлінеді:
1. Дайындау процесінде бағдарламаланатын.
2. Тапсырушыда бір еселі бағдарламаланатын.
3. Өшіру және қайта бағдарламалау мүмкіндігімен тапсырушыда
бағдарламаланатын.
Үш аталған типтердің кез келгенінің жады бағдарламалаудағы кейбір
коммутацияланатын элементтердің немесе қатар таңдама сызығын НЕМЕСЕ
вентилінің кірісімен байланыстыратын “мойнақты” шешу немесе орнататын
кейбір жерлерді алдын ала анықтайды. Коммутация ТЕҚ құрамымен
анықталады, ал “мойнақтың” нақты жүзеге асырылуы мен бағдарламалау тәсілі
ТЕҚ- нан тәуелді.
Дайындық кезінде бағдарламанатын тұрақты жады.
Осы түдегі тұрақты есте сақтау құрылғысы әдетте өндірістердің
технологиялық соңғы сатыларының бірінде бағдарламаланады. Коммутация
элементтері аралық түрінде болады, олардың бір бөлігі схеманың металлдау
соңғы сатысында тұйықталады. Бұл перде көмегімен жасалады- метеллдау
аумағының дәл түрін тапсыратын және ТЕҚ әрбір нақты толтырулары үшін
тапсырыс бойынша дайындалатын фотоқалыптар. Перде өте қымбат, бірақ бір
перде көмегімен жады модулінің кез келген санын бағдарламалауға болады.
Сондықтан, перде көмегі кезінде бағдарламаланған ЕҚ ірі сериялы өндіріс
кезінде рентабельді болады.
Жады модулінің қарастырылмалы түрі pn- диодтарында 7- суретте
көрсетілген. НЕМЕСЕ вентилдерінің функцияларын дешифратор шығыстарында
терістік сигналдардан pn- диодты ЖӘНЕ вентильдерді орындайды, ол Морган
заңы бойынша дешифратордың терістелмеген шығыс сигналдарынан НЕМЕСЕ – ЖОҚ
операцияларына сәйкес келеді. Әрбір сөздегі әр бит үшін бір диод келеді.
Суретте көрсетілгендей бағанның жалпы сызығында диодтарды қосатын
өткізгіштерде аралықтар болады.
7 сурет. Перде көмегімен бағдарламаланатын p-n диодтарды ТЕҚ.
Кейбір битте логикалық 0 бағдарламалау үшін мойнақты орнату қажет;
кері жағдайда бит мәні логикалық 1- ге тең болады. Расында да, бағанда
деректердің жалпы сызығының қалыпты жоғарғы потенциалы болғандықтан және
осы потенциал тек қатар таңдау сызығы есебімен төмендеуі мүмкін. Басқаша
айтқанда, егер диодтағы мойнақ таңдалған қатар сызығында болмаса, онда
жалпы сызық шығысында 1- ге сәйкес келетін жоғарғы потенциалды сақтайды.
Егер де мойнақ орнатылған болса, онда шығысында 0- ге сәйкес келетін жалпы
сызық төменгі потенциалды болады.
Бірінші типті тұрақты ЕҚ басқа мысалы МОП- транзисторларда 8- суретте
көрсктілген. Дешифратордың шығыс сигналдарының үстінде олардағы НЕМЕСЕ- ЖОҚ
операциясы n- арналы қалыпты жабылған МОП- транзисторлары кезінде
орындалады. Аралықтар әр транзистор көздерінің тізбегінде орналасады.
Алдыңғы мысалда көрсетілгендей мойнақтың бар болуы берілген разрядта
логикалық 0- ді, ал болмау логикалық 1- ді береді.
8 сурет. Перде көмегімен бағдарламаланатын МОП транзисторларындағы ТЕҚ.
Тапсырушыда бағдарламаланатын тұрақты жады.
Тапсырушыда бір еселі бағдарламалануына мүмкіндік береді екінші
типтегі тұрақты есте сақтай құрылғысын шетел әдебиетінде жиі PROM типті
жады деп атайды. (Programmable Read Only Memory- тек оқытылуымен
бағдарламаланатын). Осы ЕҚ мойнақтар жағдайларын құрылғының дайындағаннан
кейін дереу, не құрып, не қосылуды ажыратып тапсыруға болады. Балқымалы
кірістірме- сақтандырғыш түріндегі мойнақтар кең тараған(мысалы, нихромнан
жасалған), оларды жеткілікті күштегі сыртқы тоқ көзі көмегімен іріктемелі
түрде “ қайта өрлеуге” болады.
9- сурет жатық түйіспесі бар ТЕҚ.
Осы типтегі құрылғы мысалысы 9- суретте көрсетілген. Ол жоғарыда
қарастырылған диодтарда ТЕҚ ұқсас, тек бір айырмашылығы, ол аралықтарда
нихромнан жасалған жатық мойынтықтардан тұрады және олардың қайта өртенуі
үшін құралдар құрастырылған. Құрылғы екі режимнің бірінде болады: оқылу мен
бағдарламалау режим Vcc кернеуін беретін мәнмен анықталады. Vcc оқылу
режимінде қалыпты мәні 5В болады, бағдарламалау режимінде 10В дейін
жоғарлайды. Vcc көзінің сызығына шекті жүйесі қосылған, ол Vcc7.5 Вт
кезінде логикалық тең “ оқу режимі” сигналын өңдейді. Ол сигнал сыртқы
сигналмен бірге “ модуль таңдауы” қатар таңдамасы сызығы үшін де, шығыс
деректерінің сызықтары үшін де шешуші ретінде қолданылады. Қатар таңдамасы
сызығында оқылу режимінде жоғарыда қарастырылған ТЕҚ сияқты дәл жұмыс
жасайды.
Қатар таңдауы – кірістеріндегі ЖӘНЕ – ЖОҚ вентильдері суретте
көрсетілген. Осы вентильдердің екінші кірістеріне “модуль таңдауы”
сигналынан НЕМЕСЕ функциясы беріледі және соған байланысты бұл кірістерде
оқылу режимінде логикалық 1 болады.бұл жағдайда ЖӘНЕ-ЖОҚ вентильдері
дешифратор шығысын терістейді. Тапсырылған адреске сәйкес сызық логикалық 0
сигналын әкеледі, ал барлық қалған сызықтар – логикалық 1.
Егер баған мен таңдалған қатар қиылысында жатып мойынтық бүтін болса,
деректер сызығындағы бағанда төменгі деңгей болады. (логикалық 0) ; кері
жағдайда – резистор арқылы жоғары (логикалық 1) . Деректер сызығы бағанда
“шығыс деректері” сызығына үш орнықты құрастырушы арқылы қосылған. Ол
“модуль таңдауы” және “оқу режимі” сигналдарынан ЖӘНЕ функциясы болып
табылатын “шығыс шешу” сигналымен басқарылады.
Vcc бағдарламалау режимінде 10 В дейін жоғарылайды. Осы кезде “оқу
режимі” сигналы логикалық 0-ге тең болады, бұл екі әсердің туындауына
келеді. Біріншіден, “таңдама шешу” сигналы “модуль таңдауы” сыртқы
сигналынан тәуелді болады. Осылайша, егер “модуль таңдауы” сызығында
логикалық 1 болғанда ғана, таңдалған сызық қатар сызығында логикалық 0
болады және шығыс құраушысы “модуль таңдауы” сигналынан тәуелсіз жабық
болады. Одан басқа, бұл ең бастысы, таңдалмаған қатарлар сызықтарындағы
потенциал 10 В дейін жоғарылайды, себебі осы сызықтарға жұмыс жасайтын
вентильдер Vcc кернеуінен қоректенеді және ол логикалық 1 деңгейін
анықтайды.
Мойнықты “қайта өрлеу” үшін қажетті адрес тасырылады, қатар таңдауы
үшін шешім беретін модуль таңдау сызығы активтеледі және содан кейін ток
көзінен белгілі бір ток (айталық, 65 мА) керекті шығыс деректері сызығына
беріледі.
4. Есте сақтау тізбектік кіріс.
Тізбекті қатынау термині белгілі бір тәртіпте тек оқу немесе жазу
үшін қол жеткізетін сөздер позицияның есте сақтау құрылғыларына жатады.
Тізбекті қатынау ЕҚ-да әрбір сақтаулы сөз нақты есте сақтау элементтеріне
тәуелденеді, толығырақ басқа да сақтаулы сөздерге қатысты өзінің жағдайына.
Мысалы сөздер есте сақтау элементтері бойынша ауыса алады, бірақ бұл кезде
өзіндік ретін сақтап қалады. Мұндай жағдайда оқу үшін тек кейбір есте
сақтау элементтерде құрылғыларды қамтамасыз ету жеткілікті. Егер жады
бойынша ауысу процесінде сол немесе басқа нақты сөз оқуға мүмкін болатын
есте сақтау элементтерде болған жағдайда есептелінеді. Сәйкесінше (ақпарат)
егер ауысу процесінде бұл позиция жазу құрылғылармен жабдықталған
элементтерде болып қалса, онда ақпарат сөз позициясына жазылады. Кейбір
тізбекті қатынау ЕҚ-да есте сақтау элементтері ауысып, ал жазу және оқу
механизмдерінің позициялары тұрақты болып қалады.
Есте сақтау элементтеріне қатысты сөздер ауысып отыратын ЕҚ-ын
қарастырайық. Сөздердің орын ауыстыруына байланысты ЕҚ-ы екі негізгі түрге
бөлінеді. ЕҚ-ң бірінші түрінде сөздер әрқашан элеметтер тобынан тізбекке
тігінен бір бағытта болады, және әрбір топқа бір сөзден кіреді. Ақпарат
тізбек басында элеметтер тобына жазылып, соңында есептелінеді. Осылайша
деректер есептеу үшін қалай жазылған болса, сол тәртіпте қол жеткізерліктей
болады.
ЕҚ-ң екінші түрінде сөздер тізбек бойынша кез келген бағытта ауыса
береді, және ақпарат бір ғана топ элеметтерде жазылып, есептелінеді. ЕҚ-ң
екінші түрінде сөздер жазу тәртібіне қарама-қарсы тәртіпте есептелетінің
байқау қиын емес. ЕҚ-ң мұндай түрін спектр деп атаймыз, ал оларды біз
келесі бөлімде қарастырамыз.
10 сурет. Қадамды регистрлер түріндегі тізбекті ЕҚ-ң модулі.
Тізбекті ЕҚ-ң бірінші түріне қарапайым мысал ретінде жылжымалы
регистрді келтіруге болады. Негізінде m битті сөзі бар ЕҚ-ң бірінші типті
моделі ретінде бірігіп жұмыс істейтін m жылжымалы регистрдің тобын
қарастырған жөн, унисонға деп айтуға болады. -сурет көрсетілгендей,
жылжымалы регистрлер синхрондырғыш кірістері бірге қосылған синхронды Д-
триггерлерінен тұрады. Ақпарат сол жақ соңынан жазылып, оң жағында
есептелінеді. Әрбір синхроимпульс бойынша ақпарат бір позицияға оңға
жылжиды, ал сол жағынан жаңа ақпарат жазылады. Мұндай құрылғы ескі
деректерді жаңалармен алмастыру талап етілмеген жағдайда сол жақта
жазылатын ескеретін болсақ, көптеген қолданбаларда біршама ыңғайлы болып
саналады. Оны 11-суретте көрсетілген бір регистрден тұратын сұлба көмегі
арқылы іске асыруға болады. Сұлбадағы ЖӘНЕ екі вентилінен және бір НЕМЕСЕ
селекторы сыртқы деректер мен оң жақ триггерден түсетін деректер арасындағы
таңдауға, мүмкіндік береді, және таңдау нәтижесі сол триггердің кірісіне
беріледі.
11 сурет. Айналымды тізбекті жады.
Селекторды басқаратын жазу сигналы. Егер бұл сигнал логикалық 1-ге
тең болса, сыртқы деректер жазылады; қарсы жағдайда деректердің
циркуляцияланады. Жалпы айтқанда, тізбекті ЕҚ-да қандайда болсын жолмен
әрбір сөздің жағдайын біліп алу қажет. 11-суретте көрсетілгендей бұл
(проблеманы) қиындықты ығысуға мүмкіндік беретін кірісіне синхроимпульстер
берілетін санауыш көмегімен шешуге болады. Санауыш n модулі бойынша санау
керек, мұндағы n - әрбір ығысу регистріндегі триггерлер саны. Осылайша,
санауышта кейбір сөздер кейбір бекітілген позицияға түскен кездің өзінде де
барлық кезде бір ғана мәнде болады. Ендеше санауыштың ағынды жағдайын
мысалы санау позициядағы сөзбен байланыстыруға болады. Мұндай жағдайда оқу
үшін керек сөзді позиция нөмірі санауышта шыққанға дейін күтіп таңдап алуға
болады. Сонымен қатар бұл позициядағы келесі синхроимпульс келгенге дейін
жазу жолағында логикалық 1-ді орнатып, жаңа деректерді жазуға болады.
Осылайша санауыш құрамы оқу кезіндегі сияқты, жазу кезінде де адрес ретінде
қолданыла алады.
Тізбекті жадыдағы нақты қарағанда орташа көп уақытты қажет етеді. Сонда да
тізбекті қатынаулы ЕҚ-ры микрокомпьютерларда маңызды роль атқарады, өйткені
сол қарапайым құрылымы арқасында олар ақпаратты жинақтау тығыздығы үлкен
және дайындауға арзан қасиеттерге ие.
Тізбекті қатынаулы ЕҚ-ры кез келген жалпыға мәлім технология бойынша
триггерлерде шығарылады: ТТЛ, ЭСЛ, МОП, КМОП және т.б. Бірақ тізбекті
қатынау ЕҚ-ң триггерлердегі емес, микрокомпьютерқолданғанына біршама тиімді
тағы да екі түрі бар. Ол зарядты байланысты жартылай өткізгішті
аспаптардағы ЕҚ (ПЗС) және цилиндрлік магнитті домендердегі ЕҚ (ЦМД).
5. Стектер.
Стек дегеніміз – сөздер жазу тәртібіне қарама-қарсы есептелінетін
тізбекті қатынаудың есте сақтау құрылғысы, яғни LIFO ережесі бойынша (Last-
in first-out – соңғы кіріп бірінші шығады). Стекті 12-суретте
көрсетілгендей есте сақтау ұяшықтарынан тұратын тік орналасқан массив
түрінде келтіруге болады. Қатынау әрқашан жоғарғы ұяшықтан – стек төбесінен
басталады. Сөз стек төбесіне жазылған кезде сол жерде жазылған және
төмендегі барлық сөздер төменге бір ұяшыққа ығысып отырады, ал соңғы
ұяшықтағы мәндер жоғалады. Бұл жағдайда стек түседі деп айтылады. Стек
жоғарылайтын да қарсы операция бар. Стек көтерілген кезде стек төбесіндегі
сөздер жатылып, оның орнына жоғарыдан санағандағы екінші ұяшықтағы сөз
келеді.
12 сурет. Стектің жұмыс схемасы.
Ішкі құрылымдық стекті жеке бет бағананың бір регистрі бойынша екі
бағыттағы ығысулы регистрдің унисон жұмыс тобы ретінде көрсетуге болады.
Сондай бір регистр 13-суретте көрсетілген. Ол синхросигнал және ығысу
бағыты сигналымен басқарылатын триггерлер тобынан тұрады. Жеке
синхроимпульс бойынша әрбір триггердің құрамы ығысу бағыты сигналымен
берілген көрші триггер бағытында тасымалданады.
13 сурет. Стектегі бір биттік бағанда сәйкес келетін екі бағытта
қадамды регистр.
Көптеген қолданбада стекті қолдану өте ыңғайлы және табиғи болып
табылады. Мұндай қолданбалар үшін сөздердің жеке адрестері бойынша емес
таңдау жадысын қолдану сипатты, ал олардың негізінде өздік реті жатады.
Мысалы, есептеу процесінде керекті операндаларды қолдануға қарсы стек
тәртібінде тиеуге болады. Стектерден сөздерді көтеру сол кезде
операндаларды қажетті тәртіпте қоюға болады.
Стек микрокомпьютерда бағыныңқы программалар үшін деректер жағдайы
және қайтымды адрестердің сақтау құрлығысы ретінде маңызды роль атқарады.
Оны қолдану белгілі бір ықшамдауларға егер бір бағыныңқы программа
екіншісін шақыратын болса, ал ол кезегінде үшіншісін және т.с.с. болған
жағдайда әкеліп соғады. Мұндай жағдайда әрбір шақырулар кезінде ағымды
бағыныңқы программаның қайтымды адресі және басқа қажетті ақпарат стекке
тиеледі. Қайтарулар кезінде ақпарат қажетті тәртіпте стектен алынады.
Модельденетін стектер.
Көптеген микропроцессорларда стектік ұйымдастырушы жады ығысу
регистрінің көмегімен іске аспайды, жеке қатынау жадысы арқылы модельдейді.
Осы кезде стек ретінде әдетте оперативті жадының тек бір бөлігі ғана
қолданылады. Ол қосымша иілгіштікті береді, өйткені стек сыйымдылығы
қажеттілік кезінде ауысуы мүмкін, ал стектің максималды сыйымдылығы
оперативті жадының көлемімен ғана шектелген болып табылады. Сонымен қатар
стектің жадыға тасымалдау тек аппаратураны үнемдеуге мүмкіндік береді.
Жеке қатынаулы жадыда стекті модельдеу үшін қосындылаушы есептегіш
санағыш қолданылады. Санағышта барлық уақытта стек төбесіне сәйкес келетін
жады ұяшығының адресі орналасады. Ең алдыменен санағышқа- стек нұсқағышы –
бірнеше бастапқы адрес енгізіледі. Егер сөзді стекке орналастыру керек
болса, стек нұсқағышында жазылған адрес бойынша жазылады, және нұсқағыш
бірге қысқарады. Егер сөзді стектен алса, нұсқағыш бірге көбейеді. Одан
кейін алынған адрес бойынша сөз оқылады. Осылайша стек толықтыру кезінде
кеңейтіледі және таңдау кезінде қосылады. Стек нұсқағышы ұяшықты жазу үшін
келесі қатынау адресінен тұрады. Практикада кездесетін жұмыстың сұлбасымен
суреттелген вариациялар негізінде стек нұсқағышының ығысуына байланысты.
Модельдеуші стекпен жұмыс жасау кезінде стек нұсқағышы микропроцессоры
құрамына кіреді. Оның құрамы автоматты түрде операциялар стекпен кездесетін
программалардың командалары орындалған кезде әрқашан не көбейіп, не азаяды.
Стекті қолданатын командаларға бағыныңқы программасын шақыруы бағыңқы
программалардан қайтарылуы, сонымен бірге (РОР) және түсіру (PUCH)
стектердің командалары жатады.
Басқару блогы және синхронизация.
Жалпы айтқанда микропроцессор триггер мен комбинацияны вентильдерден
тұрып, синхронды тізбекті сұлба ретінде жұмыс істейді. Барлық регистр
триггерлері мен микропроцессор жалаулары ішкі генератордан ортақ жол
бойынша синхроимпульстар алады. Сондықтан регистр немесе жалауларының
құрамының кез келген өзгерісі тек қатаң анықталған уақыт моменттерінде
болып отырады.
Жаңа жағдайлары триггерлер мен жалауларының ағынды жағдайы бойынша
комбинациялық сұлбалармен анықталады. Жұмыстың жалпы сұлбасы 14 – суретінде
көрсетілген. Комбинациялардың сұлбалар регистрлер арасындағы деректер
тасымалдануымен, деректерді өңдеумен, ақпарат жағдайын қалыптастырумен,
басқаруды тасымалдау кезіндегі жолды таңдау және т.с.с. байланысты
функцияларды орындайды. Кейбір бұл функциялар біршама күрделі болғандықтан,
оларды жүзеге асырушы комбинациялық сұлбалар көп деңгейлі болып табылады,
сәйкесінше сигналдарды тарату кезінде байқалатын кідіртулерді туғызады.
Синхроимпультің жиілігі импульстер арасындағы интервалда триггерлер
қосылатындай етіліп және ең үлкен кідіру кезінде комбинациялық схемалар
жұмыс істейтін етіліп, таңдалады.
14 сурет. Микропроцессор жұмысының жалпы схемасы.
14 суретте сонымен бірге микропроцессор құралушына қатысты сыртқылары
да көрсетілген. Олардың санына ЕҚ – ры және еңгізушығару құрылғылары
кіреді. Ішкі құраушымен микропроцессор арасындағы ақпарат шина бойынша
синхронды режимде тасымалданады.
Біздің микропроцессорларда тактілі генераторлардан жиілік такт кіріс
басқару жолына беріледі. Деректерді сыртқы құрылғылармен алмастыруғы екі
такт кетеді, яғни синхронизация импульсінің екі периоды. Оларға құрлардың
жұмыс істеу уақыты да, сыртқы құраушыларының жауап қайтару уақыты да
кіреді. Құрлар барлық сыртқы алмасуларға қатысатын болғандықтан дәл солар
микропроцессордың тез қозғалуын шектейтін тар орын болып тпбылады.
Сондықтан микропроцессордегі барлық синхронизация сыртқы алмасулар
айналасында түзіледі.
Синхронизациялаушы импульстардың тізбектелуі әрбір циклде үш тактіден
болатын машынды циклдерге бөлінеді. Микропроцессор жұмысы кезінде әрбір әр
машынды циклде бір ғана сыртқы алмасу болады. Бірінші және екінші тактілер
алмасуға кетеді, ал кейде дерктерді өңдеуге; үшінші такт толығымен
тізбектелген сыртқы алмасулар арасындағы орындауға қажетті деректерді қайта
өңдеуге кетеді.
15–сурет. Иллюстративтік микропроцессорлардағы уақыттық диаграммалардың
ауысуы, (а) – шығыс ауысу диаграммасы, (б) – кіріс ауысу диаграммасы.
Барлық сыртқы алмасуларда адрестер құры және деректер қолданылады.
Деректерді тасымалдау екі топқа бөлінеді: кіріс және шығыс
(микропроцессорлерге қатысты). Әрбір топ құрларындағы өзіндік уақытша
диаграммалары сигналымен сипатталады. Шығыс ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz