Sisteme cu Microprocesoare

LUCRAREA 1

INTRODUCERE ÎN STUDIUL MICROSISTEMELOR ELECTRONICE

1. OBIECTUL LUCRĂRII

Lucrarea îşi propune o introducere în studiul sistemelor cu microprocesoare. Este prezentată arhitectura standard a unui microsistem de calcul, precum şi cea a unui microprocesor. Sunt descrise componentele microsistemului cu rolul acestora. Se introduc comenzile programului monitor, prin intermediul căruia se va acţiona în mod direct asupra microsistemelor existente în laborator. Se prezintă limbajul de asamblare şi setul de regiştrii ai microprocesorului Z-80 (care va fi studiat în următoarele lucrări).

2. BREVIAR TEORETIC

I . ) PĂRŢILE CONSTITUENTE ALE UNUI MICROSISTEM DE CALCUL

Un microsistem de calcul se compune din următoarele elemente :

1. Unitatea centrală (UC), cu rol de comandă şi control a întregii structuri. La microsistemele de calcul este realizată de obicei în jurul unui microprocesor. Acesta poate forma singur sau împreună cu alte circuite unitatea centrală.

2. Circuitele de memorie şi circuitele de decodificare şi selecţie aferente:

- memorii ROM - nevolatile - pentru păstrarea programelor rezidente permanent în microsistem;

- memorii RAM pentru păstrarea programelor utilizator; la dispariţia tensiunii de alimentare informaţia stocată în acest tip de memorii se pierde. Memoriile RAM pot fi de tipul Static RAM (SRAM) sau Dinamic RAM (DRAM).

3. Circuitele specializate de intrare - ieşire ( input - output, I / O) şi circuitele de decodificare şi selecţie aferente; prin intermediul acestor circuite (cuploare) sunt gestionate echipamentele periferice.

4. Echipamentele periferice; prin intermediul echipamentelor periferice, un microsistem de calcul se interfaţează cu mediul exterior, inclusiv cu operatorul uman.

În practică se întâlnesc trei categorii de echipamente periferice:

- echipamente periferice cu rol de introducere a datelor: tastatura (keyboard), mouse, digitizer, citititoare de cartele şi de benzi perforate, convertoare AD, etc.

- echipamente periferice cu rol de extragere a datelor: display, imprimantă, plotter, convertoare DA, etc.

- echipamente cu dublu rol, atât de intrare cât şi de ieşire; exemple reprezentative pentru acest tip de echipamente sunt mediile magnetice de memorare:

- discurile magnetice ( floppy disk , hard disk, disk cartridge, etc. )

- benzile magnetice.

Datorită capacităţii mari de memorare, aceste echipamente se mai numesc memorii magnetice de masă.

Grafic, un microsistem de calcul se reprezintă astfel :

DCD - decodificator

BA - bus adrese

BD - bus date

BC - bus control

UC - unitate centrală

Elementele microsistemului comunică prin intermediul unor magistrale (bus-uri). Un bus este constituit dintr-un mănunchi de fire pe care se vehiculează semnale având aceleaşi semnificaţii logice. În mod uzual sunt trei categori de magistrale (bus-uri):

- magistrala de adrese (BA) ce conţine informaţii emise de unitatea centrală în vederea adresării locaţiilor de memorie şi a circuitelor de intrare - ieşire. Prescurtat, acest tip de informaţii se numesc adrese. În anumite situaţii particulare, rolul de generare al semnalelor de adresă nu mai revine unitaţii centrale. De exemplu, în cazul folosirii circuitelor DMA (direct memory access), rolul generării adreselor revine acestor circuite.

- magistrala de date (BD) conţine liniile fizice pe care se vehiculează informaţiile propriu-zise. Prescurtat, acest tip de informaţii se numesc date. Magistrala de date este bidirecţională. Sensul de parcurgere al magistralei poate fi de la procesor la circuitele de intrare - ieşire sau memorii, atunci când unitatea centrală efectuează operaţii de scriere, sau de la memorie sau circuitele de intrare - ieşire către procesor, în situaţia efectuării operaţiilor de citire de către UC. În situaţii particulare, datele pot să circule între circuitele de intrare - ieşire şi memorii, fără a se mai trece prin unitatea centrală (cazul transferurilor DMA).

- magistrala de comenzi (BC) conţine semnale prin care procesorul se sincronizează în funcţionare, cu elementele externe. Ea nu este o magistrală bidirecţională propriu-zisă, ci conţine semnale care sunt generate de unitatea centrală şi, respectiv, semnale care sunt recepţionate de aceasta. Prin intermediul semnalelor din cadrul acestei magistrale se gestionează transferul de date între unitatea centrală şi resursele microsistemului ( memorii şi circuite de I /O )