Бақылау сұрақтары
Жадыға қатысты бұйрықтардың қызметі.
Енгізу-шығару құрылғыларына қатысты бұйрықтардың қызметі.
Арифметикалық және логикалық бұйрықтардың қызметі.
Ақпараттарды бағдарламалық-басқару арқылы жіберу.
Арифметикалық- логикалық құрылғы дегеніміз не ? (АЛҚ).
МГц өлшем бірлігі нені көрсетеді?
Басқару және бірдей орындау құрылғысының тағайындалуы.
Үзілістің сыртқы дабылдарына қандай дабылдар жатады?
6-дәрістің тақырыбы: МҮЖ-нің ШАЛҒАЙ ҚҰРЫЛҒЫЛАРЫНЫҢ ҚЫЗМЕТТІК ҚҰРАМЫ.
Тақырыптың мазмұны: Коммутаторлар, концентраторлар,үзіліс жүйелері, интеграторлар.
Қозғалмалы нысандарды басқарудың сандық жүйелердің басқару топтамалары болып, мөлтікүрдісшілік интегралды сұлбалардың негізінде құрылған мамандандырылған есептегіш саналады. Мөлтікүрдісші – бұл бір ӨҮИС(СБИС) бойынша мөлтіксұлбалытехникалық қызметтік топтамасы ретінде орындалған және ақпараттарды сандық өңдеу мен бағдарлама есте сақтау құрылғысынан алатын бұйрықтарының кодтар негізінде сол өңдеуді жүргізуге арналған. Жаңа үлгідегі Мөлтікүрдісшілік құрылғылардың номенклатурасы түрлі қызметтік мүмкіндіктері мен қолдану аумағына байланысты ерекшеленеді. Бірақ бұл ерекшеліктерден бірнеше қызметтік топтар мен логикалық құрастыру мен қызмет етуінің ортақ мақсаттарын атап өтуге болады. Мөлтікүрдісші құрылғылардың ортақ қызметтік жіктелуі 6.1-суретте көрсетілген. Аппаратты мақсатты басқаруы бар мөлтікүрдісшілер адрестер мен деректердің шинасының тіркелген разрядтылығы мен бұйрықтың өзгермейтін жүйесімен сипатталады. Соңғы сипаттамасы үрдісшінің мүмкін болатын қарапайым іс-әрекетерінің жиынтығы әрбір әрекетке нақты бұйрықтар коды-басқарушы код сәйкес келетін соңғы тіркелген көпшілікті құрады. Көрсетілген қасиеті үрдісшінің құрамына қатты аппараттық логикамен қызмет ететін бұйрықтардың қайта шифрлеу топтамасы енетінін көрсетеді. Мөлтікүрдісші кешен (МҮК) – ортақ құрастырушылық-технологиялық мақсаттары бар ӨҮИС және ҮИС жиынтығы мен есептеу және басқару тапсырмалары үшін толық қызметті (МҮЖ) мөлтікүрдісші жүйені құруға арналған электрлік сипаттамалары(дабылдардың деңгейі, жылдам әрекет ету) болады. МҮК-нің құрамына орталық үрдісші(ОҮ) немесе мөлтікүрдісші,ОҮ-мен тиімді есептеу әрекеттері үшін арифметикалық қосымша үрдісші, төмендегідей бағдарламалық түзетулері бар шалғай функциялардің бақылағышы кіреді: параллельді және тізбектей байланысқан порттар, уақыт аралықтарын орындайтын уақыт өлшегіш құрылғысы, үзілістер бақылағышы мен жадыға тура ену құрылғысы. Тұрақты есте сақтау құрылғысы мен оперативті есте сақтау құрылғысының мөлтіксұлбасы МҮК-нің құрамына кіртмейді және жеке қызметтік топтарды құрады.
6.1-сурет. Мөлтікүрдісші құрылғылардың қызметтік жіктелуі.
Әмбебап мөлтікүрдісшілер түрлі есептегіш, ақпараттық және басқару жүйелерінде үлкен көлемдегі ақпараттың өңделуін (мысалы, бейнені сандық өңдеуде, деректер базасын басқаруды, экипажға немесе операторға деректерді визуализациялау),қолдануға бағытталған, бірақ көптеген НБҚ(УСО) құрылғыларына, габариттік өлшеміне және энергияны тұтынуына, есептегіштің сәулетіне арнайы талаптар жоқ. Мөлтікүрдісшінің әмбебаптылығы кең көлемдегі қолданысқа және есептеу жүйесінің типтік құрылымымен байқалады. Бұндай құрылғыларға Фон Нейман сәулеті жиі және Гарвардтық сәулеті сирек құрылады. Әмбебап мөлтікүрдісшінің типтік құрылысы 6.2-суретте көрсетілген (К1).
Әмбебап мөлтікүрдісшілер есептеу жүйесін құруда қосымша мөлтіксұлбалардың қатарын қосуға тура келеді (жады, бақылағыштар, порттар). Сондықтан нақты әмбебап МҮ-ге берілген МҮ-нің (chipset) моделімен қызметі және элетрлік сәйкестігі бойынша құрамында түрлі буферлі элементтер мен бақылағыштардан тұратын мөлтікүрдісші кешен жасалған.
6.2-сурет. Әмбебап мөлтікүрдісшінің типтік құрылысы.
Бір кристалды мөлтікүрдісші(МҮ) ӨҮИC-тың бір кристалында жасалған мөлтікүрдісшілік жүйе болып табылады. МБ(МК)-нің типтік сәулеті үрдісшіден, тактілі импульс генераторынан(ТИГ), жадының топтамаларынан(ЖЖҚ мен ТЖҚ), енгізу-шығару портынан, уақыт өлшегіштен, үзіліс бақылағыштарынан тұрады. Бұл топтамалардың қықметтік мүмкіншіліктері МҮК-нің мамандандырылған БИС-ге қарағанда төмен болады. МБ-дың негізгі артықшылығы болып, барлық топтамалардың конструктірлік сұлбалытехникалық бірлігінде, ортақ электрлік интерфейсі, барлық ішкі жүйелер жұмысының тәртібін бағдарламалық түзетудің қолайлы болуы. Осыған орай, мөтлікбақылағыштар сандық басқару жүйесін құруда танымал құрылғы болып табылады. Бір кристалды мөлтікбақылағыштар мен есептегіш-басқарушы жүйелері негізінде Гарвардтық сәулетке сәйкес орындалған.
МБ логикалық басқару тапсырмалары үшін, логикалық үрдісшілер арнайы аппараттық кеңейтілуге (биттік адрестеуі бар жады, әрбір желіні жеке түзетуі бар порттар) және деректерді логикалық өңдеу кеңейтілген бұйрықтар жиынына ие. Қазіргі кездегі кең қолданылатын МБ-тар ,ол К1816 сериялы (аналогы Intel MCS-51), және AVR - мен PIC- бақылағыштары. Көптеген MCS-51 стандартты жоғары жылдам әрекет етуімен, функциялар жиынтығы мен кеңейтілген жадының көлемімен кеңейтілулері бар. МБ-дың логикалық басқару тапсырмаларына арналған типтік құрылысы 6.3-суретте көрсетілген (К2).
6.3-сурет. МБ-дың логикалық басқару тапсырмаларына арналған типтік құрылысы.
Дабылдарды өңдеуге арналған аналогты үрдісшілерге – МБ-дың типтік топтамаларынан басқа көп каналды АСТ(АЦП) мен САТ(ЦАП)–тен және басқарушы импульстарының құрылу топтамалары (мысалы,импульс-ШИМ)кіреді. Бұндай үрдісші сандық түрдегі аналогты ақпаратты өңдеудің интегралданған жүйесі болып табылады.
МБ-дың тағы бір түрі ретінде құрамында деректер мен бейнені өңдеудің сандық сүзгіленуінің алгоритмдерін орындайтын конвейерден тұратын конвейерді дабылды үрдісшілер қарастырылады. Бұл алгоритмдер көбейту мен қосу амалдарының бірінен кейін бірінің орындалуынан тұрады. Конвейер бірінен кейін бірі тізбектей қосылған көбейту-қосу амалдарын орындауға арналған бір типті топтамалардың жиынтығы болып келеді. Сондықтан, бір топтамада орындалған амалдардың нәтижесі автоматты түрде келесі топтаманың кіріс деректері болады. Конвейерлі өңдеуді қолдану жүйе жұмысының әрбір тактісінде есептеудің кезектегі нәтижесін көрсетеді. Осыған ұқсас құрылғылар болып Intel MCS-196/296 мөлтікбақылағыштары табылады. Осындай мөлтікүрдісшілік құрылғының құрылысының мысалы 6.4-суретте көрсетілген.
Құрылысы қарапайым дабылды үрдісшінің мысалы 6.4-суретте көрсетілген. Берілген түрдегі мөлтікүрдісшінің ерекшелігі :арифметикалық-логикалық құрылғы(ALU) мен ығысудың тіркеушілерімен (SHIFTER) есептеудің деректерді алгоритмдік сандық сүзгілеуі бойынша әсерлі орындалу үшін топтаманы құратын аппаратты көбейту топтамаларынан(MUL) тұруында.
Басқарудың мөлтікбағдарламалы мақсатты МҮ, өңделетін деректердің разрядтылығын көбейтетін құрылғылары бар кіші разрядты секциялы түрінде конструктивті түрінде орындайды. Осыған ұқсас МҮ-ге бұйрықтар жүйесі ұғымы қажетті емес. Үрдісшінің қандай да болмасын басқарушы кодқа (бұйрықтар коды жадысынан шығарылған) әсерінен, бағдарламалаушының арнайы топтаманы түзету немесе ҮИС-топтаманың мөлтікбағдарламалық басқаруы жолымен басқарушы код анықталады. Сондықтан жүйені құрастырушылар белгілі бір тапсырманың шеңберінде әсерлі шешуге бағытталған бұйрықтар жүйесін жинақтайды. Бұл жүйелердің кемшілігі ретінде аппараттық модульдердің үлкен болуы мен оның негізінде құрастыруды күрделендіретін бағдарламалық қамтамасыздандыруды машиналық кодтармен жазу қажеттігінде. Қазіргі кезде секцияландырылған МҮ тәжірибелік түрде бір кристалды МҮ-мен және мөлтікбақылаушылармен ауыстырылған.
Мөлтікбағдарламалық басқару ойын жаңа үлгіде іске асыру бағдарламалық логикалық интегралды сұлбалармен(БЛИС) берілген. БЛИС-дың негізін қарапайым логикалық матрицалар құрайды. Топтамалардың арасындағы байланысты өзгерту арқылы нақты бір тапсырмаға сәйкес келетін еркін құрылысты есептеу құрылғысын құруға болады. БЛИС құрылысын жобалануы аппаратқа жазудың арнайы тілінде (VHDL) немесе графикалық құрылғының құрылысты құру бағдарламасының генерациялануы арқылы орындалады. Ереже бойынша, БЛИС тревиалды емес алгоритмді іске асырады (айқын емес логика, аппараттың эмуляциясы, адаптивті басқару).
