13.3. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОМПЛЕКТЫ ПОВЫШЕННОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ [СЕРИИ К589, КР1802, КР1804]

Волыиое распространение для решения тех или иных задач практики получили МПК на основе биполярных транзисторов, выполненные на технологическо-схемотехнической базе ТТЛШ. Для таких МПК характерно: высокое быстродействие, высокая помехоустойчивость. возможность работы в широком диапазоне температур, радиационная стойкость.

МПК этой группы имеют в своем составе широкую гамму процессорных. интерфейсных, запоминающих и другого функционального назначения БИС, предназначенных для построения систем и устройств различного назначения и производительности [31, 32, 33]:

2-, 4- и 8-разрядные микропроцессорные секции (МС);

2-, 3- и 4-адресные регистры общего назначения;

8-, 12- и 16-разрядные умножители;

арифметические расширители;

БИС для организации устройств прерывания;

БИС для организации управления памятью микропрограмм;

электрически программируемые ПЗУ различной емкости (1, 4, 16 Кбит)

ассоциативные ЗУ;

буферные регистры;

магистральные усилители и коммутаторы;

БИС для организации синхронного и асинхронного обмена между МП и внешними устройствами.

БИС, реализующие перечисленные компоненты, входят в состав серий К589, КР1802 и КР1804. Они взаимодополняемы, что позволяет достичь лучших характеристик по быстродействию, производительности, габаритам и мощности потребления в различной аппаратуре. В конкретных применениях используют также БИС ППЗУ серии К556.

При анализе общей характеристики этих МПК можно отметить следующее.

При построении модулей операционных устройств используются БИС микропроцессорных секций K1804BC1 и K1804BC2, БИС арифметического расширителя K1802BP1, БИС последовательного умножителя К1802ВР2, БИС параллельных умножителей К1802ВР3, К1802ВР4 и К1802ВР5, а также БИС сумматора К1802ИМ1 и схемы ускоренного переноса К589ИК03 и К1804ВР1.

Центральный процессорный элемент К589ИК02 выполняет арифметические, логические и сдвиговые операции. Он представляет собой 2-разрядную секцию с 11 одноадресными РОН, двумя 2-разряд-ными входными информационными шинами, 2-разрядной шиной маски, 2-разрядными раздельными шинами адреса и данных с тремя состояниями; имеет выходные регистры адреса и данных, управляемые по отдельным входам.

Арифметическое устройство КР1802ВС1 представляет собой 8-разрядную процессорную секцию. Оно выполняет арифметические, логические и сдвиговые операции с возможностью маскирования разрядов входных данных, вырабатывает признаки равенства нулю результата и переполнения.

Арифметический расширитель К1802ВР1 представляет собой 16-разрядное устройство, выполняющее за один такт арифметические, логические и циклические сдвиги влево и вправо, а также операцию поиска номера левого единичного разряда.

Последовательный умножитель КР1802ВР2 представляет собой последовательно наращиваемую секцию, которая выполняет умножение двух 8-разрядных двоичных чисел и деление 16-разрядного двоичного числа на 8-разрядный делитель.

Параллельные умножители К1802ВРЗ (на 8x8 разрядов). К1802ВР4 (на 12 X 12 разрядов) и К1802ВР5 (на 16 X16 разрядов) выполняют умножение за один такт.

Для построения различных модулей памяти используются различные специально предназначенные для этих целей БИС; регистры общего назначения, наращиваемые по их числу и по разрядности; многофункциональная матрица ассоциативных регистров К1802ИП1, имеющая в своем составе четыре регистра по восемь разрядов, она может перестраиваться на восемь 4-разрядных регистров, выполняет функции ассоциативной выборки. Применяются также БИС ассоциативной памяти К589РА04 и БИС ОЗУ К589РУ01.

Схема обмена информацией К1802ВВ1 представляет собой 4-адресную информационную память, имеющую в своем составе четыре 4-разрядных регистра с возможностью организации на одном из них счетчика и сравнения его содержимого с содержимым другого регистра.

Для построения устройств микропрограммного управления используются БИС: блока микропрограммного управления К589ИК01, устройства управления адресом микрокоманды К1804ВУ1 и К1804ВУ2, устройства управления следующим адресом К1804ВУ3, устройства управления последовательностью микрокоманд К1804ВУ4, устройства управления адресом программной памяти К1804ВУ5, а также БИС электрически программируемой логической матрицы К556РТ1 и ПЗУ емкостью 1,4 и 16 К бит — соответственно К556РТ4, К556РТ5 и К556РТ6. Естественно, что некоторые из перечисленных выше БИС могут применяться при разработке и других модулей и устройств МПС.

Для организации прерываний в МПС, построения модулей обмена с УВВ, а также для реализации схем управления шинами между различными модулями используются следующие БИС:

устройство приоритетного прерывания К589ИК14, обеспечивающее приоритетную обработку восьми запросов прерывания, позволяющее реализовать многоуровневые прерывания в МПС и обладающие возможностью наращивания числа прерываний;

расширитель приоритетного прерывания К1804ВР3 и устройство векторного приоритетного прерывания К1804ВН1;

многорежимный буферный регистр К589ИР12, представляющий собой универсальный 8-разрядный регистр со встроенной селективной логикой, имеющий независимый триггер для формирования запроса прерывания ЦП, предназначенный для реализации многих типов интерфейсных и вспомогательных устройств;

многофункциональный коммутатор магистралей К1802КП1, осуществляющий коммутацию информации и логическую обработку с любого из четырех направлений на три остальные.

Широко используются также БИС следующего назначения: программируемый адаптер последовательного интерфейса К1802ВВ3. представляющий собой 8-разрядное устройство, используемое при организации последовательного и параллельного приема и передачи информации с контролем по четности или нечетности;

БИС интерфейса К1802ВВ2; вырабатывающая необходимые сигналы для организации совместно с БИС обмена информацией К1802ВВ1 обмена информацией по совмещенной магистрали с асинхронной и синхронной дисциплиной обмена;

многофункциональное синхронизирующее устройство К589ХЛ4, предназначенное для построения блоков синхронизации и управления и выполняющее функции деления частоты с управляемым коэффициентом деления, формирования дискретно-управляемой длительности импульсов;

шинные формирователи К589АП16 и К589АП26 (с инверсией), содержащие по четыре формирователя для передачи и приема информации соответственно без инверсии и с инверсией по двунаправленным линиям связи.

Далее рассмотрим некоторые особенности каждого из МПК. входящих в группу быстродействующих МПК. БИС быстродействующего МКП серии К589 предназначены для построения различного назначения МПС и контроллеров средней производительности (это характерно также и для МПК серий КР1802 и К1804). Секционная архитектура БИС позволяет наращивать разрядность систем до необходимой длины слова. Способ управления—микропрограммный, ориентация на выбранную систему команд реализуется эмуляцией ее на микропрограммном уровне, путем занесения в ПЗУ необходимых для этого прошивок.

МПК серий КР1802 и К1804 отличаются друг от друга подходом к «разрезке» модулей на БИС.

В МПК серии КР1802 модуль расчленяется на функциональные узлы, а эти узлы на секции определенной размерности. Например, МП расчленяется на арифметическое устройство (БИС 8-разрядного АЛУ), секцию РОН (-разрядных РОН), 16-разрядный арифметический расширитель и т. п. Такая структура МПК несколько усложняет разработку МПС на его основе, но обеспечивает гораздо большую гибкость и предоставляет большие возможности разработчику МПС и МПАС.

В МПК серии К1804 модули разрезаются на БИС, содержащие все элементы этого модуля. Например, МП выполняется в виде 4-разрядной секции, содержащей все элементы МП. Простое объединение нескольких секций позволяет без дополнительного оборудования получать МП с различной разрядностью, кратной разрядности БИС (4 разряда). Если требуется повысить быстродействие МП, то можно применить БИС ускоренного переноса (но принципиально это не обязательно).

Оба МПК открыты с точки зрения программного обеспечения, т. е. они специализированы под определенную систему команд. Разработчик МПАС может реализовать на их основе необходимую систему команд.

Для этого нужно разработать соответствующие микропрограммы и занести их коды в электрически программируемые ПЗУ или ПЛМ. БИС МПК серий КР1802 и КР1804 полностью совместимы и взаимно дополняют друг друга.