Микросхема К1801ВМ1


Микросхема К1801ВМ1 —однокристальный 16-разрядный микропроцессор (ОМП), предназначен для обработки цифровой информации в системах управления технологическими процессами, в контрольно-измерительной аппаратуре и системах связи, а также решения в составе ЭВМ инженерно-технических и экономических задач.
Условное графическое обозначение микросхемы приведено на рис. 11.1, назначение выводов— в табл. 11.4, структурная схема показана на рис. 11.2.
В состав микросхемы входят следующие основные функциональные блоки, объединенные информационно-управляющими   связями:
16-разрядный операционный блок, выполняющий операции формирования адресов команд и операндов, логические и арифметические, хранения операндов и результатов;
блок микропрограммного управления, вырабатывающий последовательность микрокоманд на основе кода  принятой команды.

 

1


В нем закодирован полный набор микрокоманд для всех типов команд;
блок прерываний, организующий приоритетную систему прерываний ОМП. Выполняет прием и предварительную обработку внешних и внутренних запросов на прерывание вычислительного процесса;
интерфейсный блок, выполняющий обмены информацией    между   ОМП     и   устройствами.


0

1

расположенными    на   системной    магистрали. Осуществляет  арбитраж   при   операциях   прямого доступа к памяти. В интерфейсном блоке формируется последовательность управляющих сигналов системной магистрали;
блок системной магистрали, связывающий внутреннюю магистраль ОМП с внешней. В нем производится управление усилителями приема и выдачи информации на совмещенные выводы адресов и данных;
схема тактирования, обеспечивающая синхронизацию внутренних блоков.


Основные параметры К1801ВМ1:

Разрядность

16 двоичных разрядов

Представление чисел

Дополнительный код
с фиксированной
запятой

Система  команд

Безадресная, одноадресная, двухадрес­ная

Виды  адресации

Регистровая, кос
венио-регистровая
автоинкрементная,
косвенно автоинкрементная, косвенно автодекрементная,
индексная, косвенно индексная

Число регистров   общего назначения   (РОН)

8

Число   линий     запросов на  прерывания

4

Системная  магистраль

Типа МПИ с совмещенными шинами
для передачи адреса и данных

Адресное   пространство

64К байт

Тактовая частота

От 100 кГц до 5 МГц

Максимальное      быстро действие         выполнения команд сложения   в   со ставе ЭВМ при регистре вом методе адресации

До 500 тыс операций/с

Потребляемая   мощность

До 1,2 Вт

Сигналы ADOAD15 определяют адреса и данные, которые передаются по совмещенной системной магистрали
Группы сигналов SYNC, DIN, DOUT, WTBT, RPLYуправляют передачей информации по системной магистрали Сигнал SYNC, вырабатываемый процессором, означает, что адрес находится на выводах системной магистрали Этот сигнал сохраняет активный уровень до окончания текущего обмена инфор мацией
Сигнал RPLYозначает, что данные приня ты или установлены на информационных выводах Этот сигнал вырабатывается пассивным устройством в ответ на сигналы DINи DOUT
Сигнал DINпредназначен для организации двух процедур обмена информацией по маги страли
ввода   данных — ОМП    вырабатывает   DINво  время   действия   сигнала   SYNC,  когда    он готов принять   данные   от пассивного устрой ства,
ввода адреса вектора прерывания—сигнал D1Nвырабатывается совместно с сигналом 1АКО   при   пассивном   уровне  сигнала   SYNC
Сигнал DOUTозначает, что данные, выда ваемые ОМП, установлены на выводах систем ной магистрали
Сигнал WTBTпредназначен для организации двух  процедур обмена  информацией
вырабатывается в адресной части цикла для указания о том, что далее следует вывод данных (слова или байта),
формируется при выводе данных из ОМП для указания о выводе байта
Сигнал VIRQвырабатывается внешним устройством для информирования ОМП о том, что оно готово передавать адрес вектора пре рываний   В ответ на этот сигнал (если прерывание  разрешено)   ОМП   вырабатывает  сигналы DINи IAKO
Сигнал IRQ1 определяет положение внеш него переключателя «Программа — пульт» Низкий уровень этого сигнала означает, что переключатель должен находиться в положе нни «Пульт» Этот сигнал переводит ОМП в состояние, аиало1ичное состоянию после вы полпения команды HALT
Сигналы IRQ2 и IRQ3 вызывают прерывание программы, выполняемой процессором, по фиксированным адресам 000100* и 000270 соответственно Прерывание происходит при пе реходе сигналов из высокого уровня в низкий
Сигнал  IAKO  ОМП вырабатывается в  ответ на внешний сигнал VIRQЭтот сигнал яв ляется   выходным   для   ОМП   и   входным   для первого устройства,   подключенного   к систем ной   магистрали   (электрически   ближе   распо ложенного к ОМП и, следовательно, имеющего более высокий приоритет)   Если это устройст во не требовало прерываний   (не устанавливало сигнал  VIRQ), то оно транслирует сигнал IAKOк следующему  устройству    Устройство, требующее прерывания  ОМП, запрещает распространение    этого    сигнала     Сигнал   IAKO, последовательно проходя через все устройства, обеспечивает их поочередный опрос и различный приоритет обслуживания
Сигнал DMRвырабатывает внешнее актив ное устройство, требующее   передачи  ему системной магистрали
Сигнал DMGOпроцессор устанавливает в ответ на внешний сигнал DMRЭтот сигнал последовательно проходит через внешние уст ройства и предоставляет системную магистраль устройству с наивысшим приоритетом, запросившему прямой доступ к памяти Это устройство прекращает трансляцию сигнала DMGOи устанавливает сигнал SACK, который вырабатывается устройством прямого доступа к памяти (ПДП) в ответ на сигнал ОМП DMGOСигнал SACKозначает, что устройство ПДП может производить обмен данными, используя стандартные циклы обращения к системной магистрали
Сигнал  BSYпредназначен  для  управления устройствами   умощнения   магистрали    Низкий уровень этого сигнала означает, что ОМП  на чинает обмен по магистрали   Переход сигнала из  низкого  уровня  в  высокий  означает окон чание обмена
Сигнал аварии источника питания DCLOвызывает установку ОМП в исходное состоя ние и появление сигнала IN1TСигнал аварии сетевого питания ACLOозначает переход ОМП на обработку прерывания по сбою питания Высокий уровень этого сигнала означает, что сетевое напряжение питания в норме
При   появлении  одного  из  сигналов   обра щения к внешним регистрам расширения вво да/вывода  SELI,  SEL2 адрес  на  выводах системной  магистрали  соответствует  адресу  одного из внешних регистров расширения ввода/вывода. Сигнал SEL1 устанавливается при обращении по фиксированному адресу 177716, сигнал SEL2— по адресу 177714.
Совместно с сигналами DINили DOUTпроисходит соответственно ввод данных в ОМП из регистров или вывод из ОМП на регистры. Установка сигнала RPLYот регистров расширения ввода/вывода не требуется. По длительности сигналы SEL1 н SEL2 совпадают с сигналом BSY.
Для режима пуска ОМП при включении питания необходимо обеспечить временную последовательность сигналов DCLOн ACLO, представленную на рис. 11.3.
После включения напряжения питания ОМП устанавливает сигнал INITи ожидает снятия сигнала DCLO. После снятия сигнала DCLOпроисходят ввод информации из регистра расширения ввода/вывода по адресу 177716 и формирование значений счетчика команд (СК). В разряды 0—7 СК загружается нулевая информация, в разряды 8—15 — информация из соответствующих разрядов регистра ввода/вывода, обращение к которому происходит по сигналу SELL
Регистр состояния процессора загружается константой 340. Микросхема анализирует состояние запросов на прерывания. Если незамаскированных запросов нет, то происходят ввод первой команды и ее выполнение.
Сигнал INITявляется ответом ОМП на сигнал DCLO. Его используют для установки периферийной части системы в исходное состояние. При вводе этого сигнала в ОМП происходит сброс триггеров запроса радиальных прерываний и блокирования сигнала DMR.
Системная магистраль позволяет адресовать 64К байта. Верхние 8К байт адресного пространства резервируются для управления периферийными    устройствами    н    регистрами данных.


10


Системная магистраль ОМП позволяет организовать канал обмена информацией, аналогичный каналу ЭВМ «Электроника-60», в котором связь между двумя устройствами осуществляется по принципу «активный — пассивный».
Активное устройство управляет прохождением информации по системной магистрали, разрешает прерывания, обеспечивает предоставление прямого доступа к памяти. Пассивное устройство передает информацию только под управлением  активного устройства.
При обращении ОМП к памяти или внешним устройствам возможны следующие виды обменов (циклов) информацией по системной магистрали: «Ввод» (чтение), «Вывод» (запись), «Ввод — пауза — вывод» (Чтение — модификация — запись).
Цикл «Ввод — пауза — вывод» включает ввод данных, выполнение арифметико-логических операций и вывод результата без повторения передачи адреса, т. е. результат записывается по адресу последнего выбранного операнда.
Ниже иллюстрируются некоторые виды обмена   информацией  по  системной   магистрали.
При выполнении цикла «Ввод» данные передаются от пассивного устройства к активному. Временная диаграмма этого цикла приведена на рис. 11.4. Черта иад обозначением сигнала указывает, что активным уровнем является низкий уровень сигнала.
Порядок выполнения операций следующий: процессор на выводах системной магистрали устанавливает адрес и выдает сигнал BSY;
синхронно с выдачей и снятием адреса ОМП устанавливает и снимает сигнал синхронизации SYNC, по которому происходит запоминание  адреса  пассивным  устройством;
после установки сигнала SYNCОМП снимает адрес, устанавливает сигнал DINи ожидает поступление сигнала RPLYот пассивного устройства. Если в течение 64 тактов частоты синхронизации сигнал не появился, то ОМП переходит к обслуживанию внутреннего прерывания по ошибке обращения к системной магистрали;
после приема сигнала RPLYОМП принимает данные от пассивного устройства н снимает сигнал DIN;
после снятия   сигнала  DINпассивное уст. ройство снимает сигнал RPLY, завершая  операцию передачи данных;
после снятия сигнала RPLYпассивным устройством ОМП снимает сигналы SYNCи BSY. Если системная магистраль не предоставляется устройству ПДП, то ОМП сразу после снятия сигнала SYNCможет начать новый цикл обращения к магистрали. В этом случае сигнал BSYне снимается.
Во время цикла «Ввод» сигнал WTBTне вырабатывается.
Кроме ОМП активным устройством на системной магистрали может быть устройство ПДП. В режиме ПДП обмен информацией происходит без вмешательства ОМП под управлением устройства ПДП. Последнее выполняет адресацию, синхронизацию, вырабатывает управляющие сигналы для организации стандартных циклов обращения к системной магистрали.
Временная диаграмма ПДП приведена на рис. 11.5. Устройство ПДП устанавливает сигнал DMR, в ответ на который ОМП формирует сигнал DMGO, затем, получив сигнал DMGO, вырабатывает сигнал SACKи снимает сигнал DMR. Микросхема снимает сигнал DMGOи ожидает завершение операции ПДП. Устройство ПДП начинает выполнять циклы передачи данных, аналогичные циклам «Ввод», «Вывод» или «Ввод — пауза — вывод».

0

10

 

После окончания обмена данными устройство ПДП снимает сигнал SACK, возвращая управление магистралью процессору. Регистры общего назначения (РОН) используются в качестве индексных и накопительных регистров автоинкрементной и автодекрементной адресаций. Среди восьми РОН два регистра (R6 и R7) имеют специальное назначение. Регистр R6 используется в качестве указателя стека (УС) и содержит адрес последней ячейки стека, R7 является счетчиком команд (СК) и содержит адрес очередной выполняемой команды.
Кроме РОН программно доступным регистром является регистр состояния процессора (РСП), содержащий информацию о текущем приоритете ОМП, значения кодов условий ветвлений программы, состояние Т-бита, используемого при отладке программы и вызывающего прерывание программы:


1
0

 

Если 7-й разряд РСП находится в состоянии 1, то внешние устройства ие могут вызвать прерывание текущей программы, в противном случае внешние устройства вызывают прерывание.
Установка отдельных разрядов кодов ветвления выполняется в следующих случаях:
Z=l, если результат равен 0;
N=ltесли результат отрицателен;
С=\, если в результате выполнения операции произошел перенос из самого старшего разряда или если при операциях сдвига вправо или влево из самого младшего или самого старшего  разряда  была  выдвинута   1;
V=l, если в результате выполнения операции  произошло  арифметическое  переполнение.
Прн загрузке информации в РСП может быть установлен нли очищен Т-разряд. Если он установлен, то после завершения выполнения текущей команды будет вызвано прерывание программы с адресом вектора прерывания 14. Используют Т-разряд в отладочных программах для организации такого режима выполнения отлаживаемой программы, при котором исполнение интересующих пользователя команд вызывает прерывание программы и переход на программу связи с оператором. Для работы совместно с системным ПЗУ в РСП введены два дополнительных разряда (10 и 11), обеспечивающих изменение режима реакции на прерывания.
Система команд ОМП К1801ВМ1 (табл. 11.5) соответствует ЭВМ типа «Электрони-ка-60».
Безадресные команды содержат только код операции.
Разряды 15—6 содержат код операции, определяющий исполняемую команду. Разряды 5—0 образуют 6-разрядное поле адресации операнда приемника, которое, в свою очередь.
Формат одноадресных команд имеет вид состоит из двух полей: разряды 2—0 определяют один из восьми РОН, который использует данные команды; разряды 5—3 определяют метод адресации. Разряд 3 определяет прямую или косвенную адресацию.

 

1

0

Формат двухадресных команд имеет вид
Поле адресации операнда источника используется для выборки операнда источника, поле адресации операнда приемника — для выборки операнда источника и занесения результата.
Источниками прерываний, расположенными в соответствии с приоритетностью обработки (при одновременном появлении нескольких запросов), являются:
ошибка обращения к магистрали;
резервный или запрещенный код в регистре команд;
Т-бит в РСП;
сигнал  аварии  сетевого  питания  ACLO;
сигналы радиальных прерываний IRQ1, IRQ2, IRQ3;
сигнал векторного прерывания  VIRQ.
Установка 7-го разряда РСП в 1 позволяет игнорировать сигналы прерывания VIRQ, IRQ2, 1RQ3.
Прерывание текущего процесса и последующая его обработка производятся после выполнения очередной команды. Прерывание по ошибке обращения к системной магистрали (обращение по адресу несуществующей ячейки Памяти или регистра внешнего устройства) может прервать выполнение программы на любой фазе исполнения команды.
Временная диаграмма приема вектора прерывания показана на рис. 11.6. Последовательность операций при этом следующая. Устройство, которому необходимо обслуживание, выставляет сигнал требования прерывания VIRQ. Если прерывание разрешено, то ОМП помещает в стек содержимое СК и РСП и последовательно устанавливает сигналы DIMи IAKO. Устройство принимает сигнал IAKOи запрещает его распространение к другим устройствам, помещает адрес вектора прерывания на выводы системной магистрали, вырабатывает сигнал RPLYи снимает сигнал VIRQ.
Процессор принимает адрес вектора преры­вания и последовательно снимает сигналы DIN и IAKO. Устройство завершает передачу вектора и снимает сигнал RPLY.
Микросхема ОМП загружает новое содержимое СК и РСП из двух последовательных ячеек, первая из которых определяется адресом вектора прерывания, после чего переходит к выполнению программы обслуживания данного устройства.
Основные      параметры     микросхемы
К1801ВМ1  приведены в табл.  11.2 н  11.3.

1

Оглавление


Сайт управляется системой uCoz