3.2.2 Особенности систем обработки информации на основе бис

Классическими принципами организации вычислительных систем являются: жесткая структура, последовательное центральное управление, линейная организация памяти, отсутствие возможности адаптации структуры к особенностям решаемой задачи.

На смену классическим принципам организации вычислительных систем приходят принципы проблемной ориентации систем, параллельной и конвейерной обработки информации, использование табличных методов обработки данных и другие.

Характерной тенденцией развития вычислительной техники является аппаратная реализация функций программного обеспечения, что позволяет существенно повысить производительность вычислительных систем. Дальнейшее развитие получает принцип ЗМ — модульность, магистральность, микропрограммируемость

Модульная организация систем. Принцип модульной организации предполагает построение вычислительных и управляющих машин и систем на основе набора модулей. Под модулем понимают конструктивно, функционально и электрически законченное вычислительное устройство, позволяющее самостоятельно или в совокупности с другими модулями решать задачи.

Модульный подход позволяет обеспечить создание семейств ЭВМ, отличающихся функциональными возможностями и ха­рактеристиками, способствует стандартизации элементов, сокращению затрат на проектирование, отодвигает время морального старения систем.

К модулям относятся БИС, где выполняются следующие функциональные блоки: микропроцессоры, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, порты ввода-вывода и др.

Вне зависимости от назначения и способа применения микропроцессорной системы можно выделить типовую структуру ее построения (рис. 2). Основными элементами такой системы являются: микропроцессор, периферийные модули и три шины обмена информацией между микропроцессором и периферийными модулями. Работу такой системы можно представить следующим образом: под управлением микропроцессора входные сигналы поступают |от внешних датчиков через порты ввода в систему, микропроцессор выполняет необходимые преобразования исходных данных и вырабатывает управляющие воздействия, которые поступают через выходные порты на выходные устройства. Например, если использовать такую систему для поддержания микроклимата в помещении, то работу ее можно представить: так: микропроцессор через порты ввода подключит датчик температуры, информация от которого после преобразования будет микропроцессором сравниваться с заданной температурой и, если температура выше, то микропроцессор через порты вывода исполнительным устройством отключит нагревательный элемент или включит вентиляцию.

Отдельные блоки микропроцессорной системы связаны друг с другом с помощью шин. Шина представляет собой совокупность линий, по которым передается информация от любого источника к любому приемнику информации. Адресная шина однонаправленная, т. е. информация по ней передается только в одном направлении. Эта шина служит для передачи адреса от микропроцессора к памяти, вводному и выводному устройствам. Шина данных двунаправленная, т. е. информация по ней может передаваться в обоих направлениях, и она служит для передачи данных. Шина управления состоит из линий, по которым передаются тактовые, синхронизирующие сигналы, а также информация о состоянии устройств. Часть линий в управляющей шине однонаправленная, часть—двунаправленная. Поэтому на рисунке направленность этой шины никак не обозначена.

К периферийным модулям рассматриваемой системы относятся: оперативное запоминающее устройство, которое хранит; и выдает исходные данные и промежуточные результаты вычислений; постоянное запоминающее устройство, в которое записана программа работы системы; порты ввода и вывода — это точки контакта между устройствами ввода-вывода и микропроцессором. Порты ввода и вывода имеют свои адреса, так что к одному микропроцессору может быть подключено несколько устройств ввода-вывода.

Магистральный способ обмена информацией. Среди способов организации связи элементов внутри модулей и между модулями широкое распространение получил магистральный, т.е. с помощью шин: данных, адресных, управляющих. Этот способ позволяет минимизировать количество связей, сократить число выводов БИС, обеспечить регулярность структуры БИС и связей между ними.

Микропрограммная организация управления. Микропрограммное управление повышает гибкость устройств (за счет возможности смены программ), обеспечивает параллельное решение задач (при рассредоточенном управлении и распределенное памяти), повышает надежность устройств за счет применения серийно выпускаемых БИС памяти, упрощает контроль функционирования устройства. Передача управляющих слов в виде зашифрованных кодовых последовательностей соответствует условиям минимизации числа выводов БИС и снижению межсоединений в модулях.

Итак, основными особенностями систем обработки информации на основе БИС являются модульность, магистральность и микропрограммируемость.