[Искра]

Архитектура микропроцессорных систем (Учебное пособие)


Год: 2007
Автор: Костров Б.В., Ручкин В.Н.
Жанр: Микропроцессорные системы
Издательство: М.: Диалог-МИФИ
ISBN: 5-86404-214-5
Язык: Русский
Формат: DjVu
Качество: Отсканированные страницы
Количество страниц: 302

Описание: Даются определения и основные этапы проектирования микропроцессорных систем (МПС). Приводится элементная база основных типов микропроцессоров отечественной и зарубежной промышленности. Рассматриваются и излагаются принципы структурной организации МПС на примере наиболее широко распространенных микропроцессоров семейства Intel Х86. Рассматриваются различные методы структурной организации 16-, 32- и 64-разрядных процессоров и подсистем памяти. Приводятся данные и рекомендации по использованию Pentium и современных отечественных и зарубежных 64-разрядных микропроцессоров. Указываются средства отладки аппаратных и программных средств. Даются определение нейронных сетей, описание современной архитектуры процессора NeuroMatrix NM6403,6404 (Л1879ВМ1), основы организации методов обмена ввода/вывода данными с внешними устройствами. Приводятся примеры реализации перечисленных методов организации ввода/вывода и рекомендации по их использованию.
Предназначено для студентов дневного и вечернего отделений специальности 230101 направления 230100 «Информатика и вычислительная техника».

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................8

1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ............................................................9

1.1. Технические требования МПС...................................................................9
1.2. Назначение и основные компоненты МПВС........................................10
1.3. Основные задачи МПС сбора информации...........................................14
1.4. Варианты структуры МПС сбора и обработки информации..............15

2. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МПС.........................................................18

2.1. Обобщенная методика проектирования................................................18
2.2. Разработка и согласование технического задания...........................19
2.3. Системный этап проектирования...........................................................19
2.4. Разработка и отладка аппаратных средств..........................................21

3. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА...................................................................................23

3.1. Структура микропроцессора....................................................................23
3.2. Типы микропроцессоров...........................................................................28
3.3. Однокристальные микропроцессоры.....................................................29
3.4. Сигнальные процессоры............................................................................30
3.5. Отечественные цифровые процессоры обработки сигналов.............31

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МПС.........................................................................34

4.1. Типовая структура МПС...........................................................................34
4.2. Отладка МПС...............................................................................................36
4.3. Отладка ПО МПС........................................................................................38
4.3.1. Основные этапы разработки и отладки ПО.....................................39
4.3.2. Особенности использования языков высокого уровня....................40
4.4. Средства отладки МПС.............................................................................41

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 16-РАЗРЯДНЫХ МПС........................................45

5.1. Состав микропроцессорного МПК БИС К1810
И СЕМЕЙСТВА I80XX И I82XX..............................................................................45
5.2. Типовая структура МПС на базе К1810..................................................46
5.3. Основные технические характеристики К1810....................................46
5.4. Назначение различных сигналов и линий.............................................48
5.5. Сигналы К18ЮВМ86 для максимального режима.............................56
5.6. Структурная схема МПС К1810 в минимальном режиме..................58
5.7. Временные соотношения в МПС в минимальном режиме.................60
5.8. Структурная схема МПС в максимальном режиме...........................61
5.9. Назначение выводов контроллера шиныК1810ВГ88..........................61
5.10. Особенности МПС на базе Intel 8088...................................................64
5.11. Особенности проектирования МПС на базе і 186...............................66
5.12. Особенности проектирования МПС на базе 1286 ............................... 68
5.12.1. Сигналы МП І286..............................................................................70
5.12.2. Структура МПС на базе І286............................................................71
5.12.3. Цикл шины и временные соотношения І286...................................73

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 32-РАЭРЯДНЫХ МПС........................................76

6.1. Основные характеристики 1386................................................................76
6.2. Регистровая модель и структура МП 1386..............................................76
6.3. Назначение выводов 1386..........................................................................80
6.4. Структура МПС на базе 1386 с шиной АТ...............................................82
6.5. Цикл шины МПС на базе 1386....................................................................83
6.6. Структура МПС на основе і386 с шиной VLB.......................................85
6.7. Структура МПС с архитектурой EISA.....................................................87
6.8. Основные структурные особенности МП i486......................................89
6.9. Сигналы управления МП Intel 486.........................................................92
6.10. Цикл шины в Intel486..............................................................................94
6.11. Локальные шины VLB иРСІ....................................................................96

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННЫХ МПС....................................100

7.1. Микропроцессоры Intel Pentium...........................................................100
7.1.1. Внутренняя архитектура Pentium.....................................................101
7.1.2. Основные характеристики Pentium и Pentium MMX....................104
7.1.3. Назначение сигналов процессоров Pentium....................................107
7.1.4. Цикл шины Pentium...........................................................................Ill
7.1.5. Микропроцессоры Pentium И, Celeron, Pentium III........................113
7.1.6. Микропроцессоры Pentium IV.........................................................116
7.2. Микропроцессоры фирмы AMD..............................................................120
7.2.1. Микропроцессоры AMD ранней разработки..................................121
7.2.2. Микропроцессоры серии Atlon/AtlonXP и Duron...........................122
7.3. МИКРОПРОЦЕССОРЫ ДРУГИХ ФИРМ............................................................. 124
7.3.1. Процессоры компаний Cyrix и IBM................................................124
7.3.2. Процессоры фирмы IDT...................................................................125
7.3.3. Процессоры компании VIA..............................................................126
7.3.4. Процессор MediaGX..........................................................................127
7.3.5. Процессор Rise mP6..........................................................................128

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМНОЙ ПАМЯТИ.................................129

8.1. Общие сведения о системной памяти..................................................129
8.2. Основные характеристики системной памяти..................................130
8.3. Структура подсистем памяти................................................................132
8.3.1. 16-разрядная подсистема памяти.....................................................132
8.3.2. 32-разрядная подсистема памяти.....................................................133
8.4. Методы обращения к памяти.................................................................133
8.4.1. Асинхронная память (DRAM)..........................................................133
8.4.2. Синхронная память (SDRAM).........................................................136
8.5. Технология увеличения быстродействия памяти............................140
8.5.1. Чередование адресов.........................................................................141
8.5.2. Быстрая страничная выборка (FPM)................................................142
8.5.3. Технология расширения передачи данных (EDO)........................144
8.5.4. Технология виртуального канала памяти (VCM)...........................145
8.6. Конфигурация подсистем памяти в МПС...........................................146

9. ОРГАНИЗАЦИЯ ВВОДА/ВЫВОДА В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ..............................................148

9.1. Общие положение.....................................................................................148
9.2. Программно-управляемый ввод/вывод...............................................154
9.2.1. Общая характеристика......................................................................154
9.2.2. Параллельная передача данных.......................................................155
9.2.3. Последовательная передача данных................................................161
9.3. Программируемые периферийные адаптеры.......................................167
9.3.1. Программируемый параллельный адаптер K580BB55(i8255)...... 167
9.3.2. Программируемый связной адаптер К580ВВ51А(і8251 А)............170
9.4. Ввод/вывод по прерываниям..................................................................177
9.5. Ввод/вывод е прямым доступом к памяти..........................................185

10. МИКРОЭВМ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ..........................................190

10.1. Микроконтроллеры семейства MCS-51..............................................190
10.2. Микроконтроллеры семейства AYR...................................................198
10.3. Микроконтроллеры PIC MICRO компании MICROCHIP TECHNOLOGY INC...........................................................................................204
10.3.1. Общая структурная схема м/к РІС.................................................206
10.3.2. Прерывания в микропроцессоре PIC micro...................................213
10.4. Микроконтроллеры на основе 32-разрядного ядра ARM7TDMI.. 215

11. АРХИТЕКТУРА 64-РАЗРЯДНЫХ ВС...................................................223

11.1. Процессоры Intel Itanium (тм).............................................................223
11.2. Архитектура IA-64................................................................................... 225
11.3. Intel Itanium 2.........................................................................................229
11.4. Процессоры PowerPC.............................................................................232
11.5. PowerPC 970: ЯДРО...................................................................................236
11.6. Процессоры AMD Athlon.....................................................................238
11.7. AMD Athlon 64 ........................................................................................ 240
11.8. Процессоры ALPHA................................................................................244
11.8.1. ALPHA 21164 .................................................................................. 245
11.8.2. ALPHA 21264 .................................................................................. 246
11.8.3. Кэш и шинная организация............................................................248
11.9. Процессоры «Эльбрус»...........................................................................251
11.9.1. Процессоры R150 и R500 ............................................................... 254
11.9.2. Процессоры «Эльбрус» ЕЗМ..........................................................255

12. МПС ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ...........................258

12.1. МПС ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА......................................................258
12.2. Основы ТЕОРИИ НЕЙРОНА.........................................................................260
12.3. НЕЙРОПОДОБНЫЕ СЕТИ..............................................................................263
12.4. Обучение нейроподобных сетей..........................................................265
12.5. Особенности процессора Neuromatrix JI1879BM1.........................266
12.5.1. Описание векторного сопроцессора..............................................268
12.5.2. Режим взвешенного суммирования...............................................270
12.5.3. Выполнение операций на векторном АЛУ...................................272
12.5.4. Порядок выполнения преобразований над данными...................273
12.6. Система команд нейропроцессора.....................................................274
12.7. Машинные команды нейропроцессора..............................................275
12.8. Содержательное обозначение команд...............................................278
12.8.1. Скалярные команды........................................................................278
12.8.2. Векторные команды........................................................................279
12.8.3. Специальные векторные команды группы VN.............................280
12.8.4. Формат векторных и скалярных команд.......................................281
12.9. СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ ДЛЯ НЕЙРОПРОЦЕССОРА....................................284
12.9.1. Ввод данных....................................................................................285
12.9.2. Запуск программы...........................................................................286
12.9.3. Структура ассемблера NM 6403/04...............................................287
12.10. Программное обеспечение процессора
в виде NM Calculator....................................................................................289
12.11. Возможные области применения нейропроцессоров....................292

ПРИЛОЖЕНИЕ...............................................................................................294

1. СОВРЕМЕННЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРЫ..................................294
2. Семейство процессоров Intel Pentium 4.................................................295
3. Семейство процессоров AMD Athlon ХР...............................................297

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.........................................................300