1. Микросхема К589ИК02

Микросхема К589ИК02 - центральный процессорный элемент (ЦПЭ), представляет собой 2-разрядную микропроцессорную секцию, которая:
выполняет арифметические операции в дво­ичном дополнительном коде;
выполняет логические функции И, ИЛИ, НЕ и исключающее ИЛИ;
выполняет положительное и отрицательное приращения;
выполняет сдвиг влево и вправо;
выполняет проверку слова, части слова или одного разряда иа 0;
вырабатывает сигналы ускоренного переноса;
обладает возможностью наращивания разрядности;
имеет три типа шин входных данных, два типа шин выходных данных с тремя устойчивыми состояниями;
имеет 40 типов микрокоманд.
Микросхема содержит 11 регистров общего назначения и один накопительный регистр, независимый регистр адреса ЗУ, однотактную схему синхронизации. Условное графическое обозначение микросхемы приведено на рис. 1, назначение выводов — в табл. 1, структурная схема показана на рис. 2.

Таблица 1

Вывод Обозначение Тип вывода Функциональное назначение выводов 1, 2 I0, I1 Входы Внешняя шина 3, 4 K0, K1 Входы Маскирующая шина 5, 6 X, Y Выходы Ускоренный перенос 7 C0 Выход Перенос 8 R0 Выход Сдвиг вправо 9 R1 Вход Сдвиг вправо 10 C1 Вход Перенос 11 EA Вход Разрешение адреса 12, 13 A1, A0 Выход Адрес памяти 14 GND - Общий 15-17 F6 - F5 Входы Коды микрокоманд 24 - 27 F3, F0 - F2 18 CLK Вход Синхронизация 19, 20 D0, D1 Входы Информация 21, 22 M1, M0 Входы Информация 23 ED Вход Разрешение данных 28 Ucc - Напряжение питания

Микросхема выполняет арифметические, логические, регистровые функции 2-разрядно­го микропрограммируемого центрального процессора. Данные от внешних источников (таких, как главная память, внешние устройства и т. п.) поступают в ЦПЭ по одной из трех входных шин. Данные от ЦПЭ передаются на внешние устройства по одной из двух выходных шин. Внутри ЦПЭ данные хранятся в одном из 11 регистров сверхоперативного ЗУ (СОЗУ) или в аккумуляторе. Данные от входных шин. из регистров и аккумулятора поступают в арифметико-логическое устройство (АЛУ) через два внутренних мультиплексора А и В. Дополнительные входы и выходы служат для обеспечения распространения переноса, сдвигов и выбора микрокоманды.
Семь линий входной шины микрокоманд (F0-F6) декодируются внутри ЦПЭ для выборки функций АЛУ, выработки адреса СОЗУ и управления мультиплексорами А и В.
Входная шина М предназначена для передачи данных из внешней главной памяти в ЦПЭ. Данные с шины М поступают через внутренний мультиплексор на вход АЛУ. Входная шина I предназначена для передачи данных от внешних систем ввода/вывода в ЦПЭ. Данные с шины I поступают также на вход АЛУ через мультиплексор, но независимо от шины М. Разделение на две шины обеспечивает относительно малую загрузку шин памяти даже в том случае, если к шине I подключено большое число устройств ввода/вывода.
При другом варианте использования шины входы I могут быть соединены внешним монтажом с одной из выходных шин для получения операции сдвига на несколько разрядов (например, на байт). В этом случае устройства ввода/вывода коммутируются внешними схемами на входы М.
Сверхоперативное ЗУ содержит 11 регистров (R0—R9 и Т). Данные с выхода СОЗУ поступают через внутренний мультиплексор на вход АЛУ, а с выхода АЛУ, в свою очередь, на вход СОЗУ.
Для запоминания результата операции АЛУ в ЦПЭ имеется независимый регистр АС — аккумулятор. Выход аккумулятора связан через внутренний мультиплексор со входом АЛУ; кроме того, выход аккумулятора подключен к выходному буферному каскаду (на три состояния) для выдачи иа выходную шину D. Обычно шина Dиспользуется для передачи данных во внешнюю главную память или внешние устройства ввода/вывода.
Мультиплексоры А и В выбирают данные для двух входов АЛУ в зависимости от данных на шине микрокоманд. На входы мультиплексора А подаются данные шины М, выход СОЗУ и аккумулятор, на входы мультиплексора В — данные шины I, аккумулятор и данные шины К. Данные на выбранном входе мультиплексора В всегда логически умножаются на содержимое соответствующего входа К для обеспечения гибкого маскирования и возможности проверки разрядов.
Арифметико-логическое устройство способно выполнять арифметические и логические операции, включая двоичное сложение в дополнительном коде, прибавление и вычитание, поразрядное логическое сложение и умножение, поразрядное исключающее ИЛИ—НЕ и М< поразрядное логическое дополнение. Результат операции АЛУ может быть записан в аккумулятор или в один из регистров СОЗУ. Для выполнения операции сдвига вправо выведены отдельные шины «Вход сдвига вправо» (RI) и «Выход сдвига вправо» (RO). Линии входа и выхода переноса (С/ и СО) предназначены для обеспечения нормального распространения последовательного переноса Данные на выходы СО и RO поступают через два буферных усилителя (на три состояния каждый), причем разрешается выдача либо только иа СО, либо только на RO. Кроме того, стандартные выходы для схем ускоренного переноса Xи У по­зволяют получить ускоренный перенос для произвольной длины слова.
Возможность маскировать входы АЛУ при помощи    шины  К    значительно    увеличивает универсальность АЛУ. При неарифметических операциях схемы переноса используются для получения логической сборки ИЛИ всех разрядов слова с целью анализа на 0 результата операции или одного из регистров (например, микрокоманды ANR, ORR).
Таким образом, ЦПЭ обеспечивает гибкую проверку содержимого разрядов. Шина К используется также при арифметических операциях для маскирования частей обрабатываемых полей. Дополнительной функцией шины К является передача констант из микропрограмм в ЦПЭ.
Состояния на выходах Xн Yформируются в соответствии со следующим правилом: если обозначить информацию, поступающую иа вход АЛУ с мультиплексора А, как at, aO, а с мультиплексора В как b1 и b0, то в группах функций 0, 1, 2, 3 (описываются инже) уравнения для Xи Yпримут вид (с учетом того, что операция инвертирования происходит в мультиплексорах):
Х=а1*b1 Va0*b0,  Y = al • b1 V (a1 V b1) (a0 V b0).
В группах функций 4, 5, 6, 7 К=1, а X определяется из сравнения с нулем результата логической операции, причем Х=0, если результат логической операции равен нулю.
Во всех случаях информация на выходе пе­реноса СО определяется из уравнения С0 = C1*Y V X*Y.
Отдельный выход АЛУ поступает иа регистр адреса памяти (РА) и с него через выходной буферный каскад (на три состояния) — на выходную шииу А. Обычно РА и шина Аиспользуются для пересылки адресов во внешнюю главную память.    Регистр РА   и шина Амогут быть использованы также для выборки внешнего устройства при выполнении операции ввода/вывода.
В каждом микроцикле иа входы FЦПЭ поступает микрокоманда. Она декодируется, мультиплексоры выбирают операнды, и АЛУ производит нужную операцию. По отрицательному фронту синхроимпульса результат операции АЛУ либо помещается    в аккумулятор, либо записывается в выбранный регистр CОЗУ. Кроме того, в некоторых операциях результат операции АЛУ записывается в РА. Новая микрокоманда может быть подана только с положительным фронтом синхроимпульса. При внешнем управлении синхросигналом ЦПЭ синхроимпульс в микроцикле может быть пропущен, и так как схемы переноса, сдвига и ускоренного переноса не синхронизируются, то их выходы в этом такте могут быть использованы для выполнения ряда проверок данных в аккумуляторе и СОЗУ. При операциях в отсутствие синхросигнала содержимое регистров не изменяется.
Содержание выполняемой микрокоманды определяется функциональной (F-группа) и регистровой (F-группа) группами, которые задаются кодом по F-шине. F-группа определяется тремя старшими разрядами данных F4—F6, а R-группа — четырьмя младшими разрядами F0—F3.
R-группа 1 включает регистры R0—R9, Т, АС и обозначается символом Rn, R-группа 2 и R-группа 3 содержат только регистр Т и акку­мулятор АС; они обозначаются AT.
В большинстве случаев установка сигнала на входах шииы К в 1 или 0 является соответственно либо выборкой, либо отсутствием выборки аккумулятора в данной микрокоманде. Мнемоника микрокоманд включена в каждое описание для справочных целей и может быть использована как язык микроассемблера.
В табл. 2 приведены статические, а в табл. 3 - динамические параметры микросхемы К589ИК02.

Таблица 2

Таблица 3