®SS!
w m &
m m m
_
S y s te m y m ik r o k o m p u te r o w e S a m o łe s f Fotony w k o m p u te r z e ?
WYDAWNICTWO
m S iG M A
N r 6
Miesięcznik Czerwiec
Rok XIX
1984
Organ Kom itetu Informatyki MNSzWiT oraz Komitetu N aukowo-Technicznego NOT ds. Informatyki
K O L E G I U M R E D A K C Y J N E :
M g r i n ż . Z b i g n i e w G L U Z A , m g r T e r e s a J A B Ł O Ń S K A ( s e k r e t a r z ) , W ła d y s ła w K L E P A C Z ( z a s t ę p c a r e d a k t o r a n a c z e l n e g o ) , p r o f . d r h a b . L e o n Ł U K A S Z E W I C Z ( r e d a k t o r n a c z e l n y ) , m g r in ż . A n d r z e j J . P I O T R O W S K I , m g r A n d r z e j S Z A Ł A S , d r I n ż . J a n u s z Z A L E W S K I
S T A L E W S P Ó Ł P R A C U J Ą :
M g r A d a m B . E M P A C H E R , d r J a n u s z G W I A Z D A ( L ib ia ) , m g r K a t a r z y n a I S A - A K , d r J a c e k O W C Z A R C Z Y K , m g r M a r e k S O B C Z Y K , d r J a k u b T A T A R K I E W I C Z , m g r in ż . T e r e s a W I L C Z E K
P R Z E W O D N I C Z Ą C Y R A D Y P R O G R A M O W E J :
P r o f . d r h a b . T a d e u s z P E C H E
M a t e r i a ł ó w n i e z a m ó w i o n y c h r e d a k c j a n i e z w r a c a
R e d a k c j a : 00-041 W a r s z a w a , u l . J a s n a 14/16, p o k . 243 i 244, t e ł . 27-71-10 lu b 26 -8 2 -0 ! w . 184
Z a k ł . G r a f . „ T a m k a ” . Z a m . 2110. O b j.
4,0 a r k . d r u k . N a k ł a d 4000 c g z . T -41.
I N D E K S 36124
C e n a e g z e m p l a r z a z l 75,—
P r e n u m e r a t a r o c z n a z ł 900,—
WYDAWNICTWO
SIGMA
1984
W NUMERZE:
C h a ra k te ry sty k a je d n o stru k tu ro w y c h m ik ro k o m p u teró w 8-bitow ych na p rzy k ład zie INTELA 8048
M arek R a ko w ski, A n d r z e j T. Rosiń ski
PR O G -2 — u n iw ersa ln y p ro g ra m a to r pam ięci stałych M arek P aw łow ski, A n d r z e j W oźniak
M ik rokom puterow y system m o d u la rn y VME K r z y s z t o f R z y m k o w s k i
M U L T IB U S -II — w ieloprocesorow y sy stem m o d u la rn y Roma?i Trechciński
mikroKLAN
— N EPTU N 184
— YisiCalc
— 8255 w p rak ty c zn y c h zastosow aniach
— P am ięci p seudostatyczne
— S in cla ir QL
— O ja b łk u opow ieść (1) SAMOTESTY
— I/A. S tru k tu ra i m odularność p rogram ów Z KRAJU
— Posiedzenie R ady ds. Z astosow ań STO ZE ŚWIATA
— F otony w k o m puterze
— P rzem ysł in fo rm aty czn y 1983 w ocenie b ry ty jsk ie j RECENZJE
— E le m en ta rz m ikroprocesorow y TERMINOLOGIA
— O najczęstszych b łędach w term inologii m ik ro k o m p u tero w e j (1) CZW ARTA OKŁADKA — Jacek G aw łow ski
Strona
2
6
9
21
13
24
25
26
30
31
W N A J B L I Ż S Z Y C H N U M E R A C H :
Q R o m a n ż e l a z n y o n a r z ę d z i a c h i n ż y n i e r i i o p r o g r a m o w a n i a
® J e r z y D w o r z e c k i o b i b l i o t e c e o p r o g r a m o w a n i a C P /M
O R y s z a r d R y b u s o o p r o g r a m o w a n i u s y s t e m u m i k r o p r o c e s o r o w e g o b e z p a m i ę c i m a s o w e j
8 Z b i g n i e w P o z n a ń s k i i J e r z y D a ń d a o j ę z y k u P L /M Q A n d r z e j S z a ł a s o s y s t e m a c h e k s p e r t o w y c h
O E w a G u t m a n o b a z i e d a n y c h , o b s ł u g i w a n e j p r z e z k o m p u t e r p o ś r e d n i c z ą c y Q J e r z y S z y l l e r o m i k r o p r o c e s o r a c h l a t o s i e m d z i e s i ą t y c h
@ J ó z e f d c M e z e r o s t e r o w a n i u a l f a s k o p e m
Technika mikroprocesorowa — rok później
' \ t f p w ?
-¡Sb ■
Ja k ie zm iany zaszły w rozw oju tech n ik i m ik ro p ro ceso ro w ej w Polsce od u k az an ia się ubiegłorocznych n u m erów INFO RM A TY KI, pośw ięconych w całości te j tem atyce?
O kazuje się, że pó łto ra ro k u to okres zbyt kró tk i, aby n a stą p ił ja k iś zasadniczy zw rot w tej dziedzinie, a n aw e t — by m ożna zaobserw ow ać w iększe zm iany.
R ozpoczęto p ro d u k c ję system ów w spom agania RTDS i M SW P p rzed staw io n y ch w n u m erze 1/1983, opisyw anych ta k ż e w innych czasopism ach (B iuletyn MERA, n r 4/82, 5/83), i w ydaje się, że n a te n te m a t ju ż nie m ożna p o w ie
dzieć w iele nowego. N ależy jed y n ie oczekiwać, że w raz z rozpow szechnieniem tych system ów zaczną do nas do
cierać sygnały o ich jakości i funkcjonalności. P ew n ą pozytyw ną niespodzianką je st ew olucja p ro g ra m o w an e j s ta cji p rzygotow ania dan y ch PSPD-90 w k ie ru n k u zestaw u u n iw ersalnego, służącego przede w szystkim do w spom agania p ro je k to w a n ia system ów m ikroprocesorow ych. P odjęcie prac w tym k ie ru n k u w y n ik a zapew ne z ciągłego b ra k u narzędzi dla p ro je k ta n tó w system ów m ikroprocesorow ych. Z tym w iększym za in tereso w an iem należy śledzić p rac e nad roz
w ojem system u uruchom ieniow ego EMU-48, przeznaczonego dla polskich m ik ro k o m p u teró w jednoukładow ych. Choć jeszcze nie m a ich na ry n k u , być m oże n iebaw em u sły szym y o podjęciu k ra jo w e j p ro d u k cji m ikro k o m p u teró w 4- lub 8-bitow ych — n a razie m usim y zadow olić się ich opisem. B ędą to u k ła d y o niew ielk ich m ożliw ościach obli
czeniowych, przeznaczone głów nie do zastosow ań w sp rz ę cie pow szechnego u ży tk u oraz p ro sty ch zastosow ań p ro fe sjo n a ln y c h (por. PA K , n r 1, 1984). D latego p ro d u c e n t m ik ro u k ład ó w an g ażu je się w w iększym stopniu w k o n stru o w an ie system ów uruchom ieniow ych.
Ogólnie, lis ta n a rz ęd zi p o trzeb n y ch p ro je k ta n to m je s t dość długa i o b ejm u je śro d k i zarów no pro g ram o w e ja k i sp rzę
towe. Je d n y m z po d staw o w y ch urządzeń, k tó re m usi po
siadać każdy zespół pro jek to w y , je st p ro g ra m a to r pam ięci PROM. B ardzo ppżąd an ą cechą p ro g ra m a to ra je st jego u n i
w ersalność — choć tru d n o dostosow ać się do p a ra m e tró w w szystkich pam ięci, k tó re są lub u każą się jeszcze n a rynku.
B ra k k ra jo w e j p ro d u k cji p ro g ra m ato ró w zm usza p ro je k ta n tów do indyw id u aln eg o k o n stru o w a n ia ta k ich urządzeń.
J e s t to sy tu a cja nie do pom yślenia w k ra ja c h o w ysoko ro zw in iętej technice. Jeżeli zespół p ro jek to w y p o trze b u je n arzędzi, to p ra w ie nigdy nie za jm u je się ich k o n stru o w a niem , gdyż n a ty c h m ia st lu b z niew ielk im opóźnieniem po
ja w ia ją się one n a ry n k u i m ożna je kupić. U nas sy tu a c ja je s t o d w ro tn a.
T ak a też droga p ro w ad ziła do zbudow ania p ro g ra m a to ra PROG-2, niezbędnego w procesie rozw oju system u MSM — obecnie dobrze w yposażonego w narzęd zia od stro n y sp rzę
tow ej. W spółtw órcy tego system u (nr 2, 1983) m ogliby z pew nością przed staw ić o w iele w ięcej dośw iadczeń zdoby
tych przy jego k o n stru o w an iu , co zresztą czynią przy innych o k azjach (konferencje k ra jo w e i m iędzynarodow e), dając św iadectw o w łaściw ego p o d ejścia do zagadnień p ro je k to w an ia sy stem ó w m ik roprocesorow ych. N iestety, nie m a zbyt w ielu now ych rozw iązań, a p rzy n a jm n ie j nie udało m i się ich zauw ażyć. P rzykładow o, w łasn y m życiem — jak b y n iezależnie od ro zw o ju te ch n ik i — żyją 16-bitow e m ik ro k o m p u te ry MERA-60. Sądzę, że p rzy d a łab y się im m in ia tu ry za cja , gdyż obecnie sp ra w ia ją w rażen ie m in ik o m p u te
rów i z biegiem czasu m ogą stać się m niej k o n k u ren c y jn e.
Spośród inn y ch zestaw ów om ów ionych w n u m erze 2, 1983 w yróżnia się system M IK R O STER (System y M ikro p ro ce
sorow e, n r 12, 1983), którego p ro d u k c ję rozpoczęto w za
kła d ac h U N ITR A -C EM I w S zczytnie (PA K , n r 3, 1984).
Jeżeli okaże się on dostatecznie u n iw ersa ln y , a przede w szystkim niezaw odny, to może stanow ić pow ażną k o n k u re n c ję dla innych system ów m o d u la rn y ch . B ezw ładność naszego przem y słu o d b iera n ad z ie ję n a zm ianę tego stanu.
T w órców p rze d staw io n e j w n u m e rz e 2/1983 a p a r a tu r y cam acow skiej nie in te re su ją n a to m ia st ro zw iązan ia poło
w iczne, tzn. o p a rte n a m a g istra li m a ło p rzep u sto w ej lub o dbiegającej od n o rm św iatow ych, i będ ą oni zm ierzać p raw dopodobnie w k ie ru n k u k o n stru k c ji b a rd z ie j u n iw e r
salnej. Z tym w iększą uw agą w a rto przeczytać w bieżącym n u m erze a rty k u ły dotyczące dw óch n ajnow ocześniejszych system ów m o d u la rn y ch — m a g istra li VME i M U LTIB U S-II.
Oba sta n d a rd y um ożliw iają k o n stru o w an ie system ów w pełni w ieloprocesorow ych w je d n ej kasecie, a także —
łączenie w ielu k aset. O ba n a d a ją się też do tw o rzen ia zarów no m ałych system ów 8-bitow ych, ja k i dużych w ielo
procesorow ych zestaw ów o p arty c h n a m ikroprocesorach 16- lub 32-bitow ych. D opiero w tym dru g im p rzy p a d k u u ja w n ia ją się, zresztą, ich p raw d ziw e zalety. Nie są to bow iem je d y n ie zwyikłe system y sprzęg ające, lecz — zn o r
m alizow ane zestaw y przeznaczone do tw o rze n ia bardzo złożonych je d n o ste k obliczeniow ych, a w ięc w Polsce m a
jące znaczenie raczej przyszłościow e. Nie należy je d n ak zapom inać, że w te j dziedzinie przyszłość u nas to te ra ź niejszość, a n ie ra z już przeszłość n a Zachodzie.
T am trw a p raw d ziw a „ m ag istra lo w a” w ojna, k tó re j nie m ożna było zauw ażyć jeszcze przed rokiem . F irm y INTEL i MOTOROLA w w alce o ry n e k p rze ścig a ją się w tw o rzen iu coraz doskonalszych technicznie system ów . S pecy
fik a c ja VME m a n iew iele ponad 3 la ta, a już obecnie bloki tego system u (ok. 200 typów ) w y tw a rz a ok. 60 prod u cen tó w zrzeszonych w n iedaw no pow ołanej organ izacji VME Bus M a n u fa c tu re rs G roup. Choć* je st to w zasadzie system u k ie
ru n k o w a n y n a m ik ro p ro ceso r M OTOROLA 68000, istn ie ją także ste ro w n ik i o p arte na innych m ik ro p ro ceso rach 16- -bitow ych, ja k np. Z8000 i NS 16032. Z kolei firm a INTEL, zdając sobie sp ra w ę ze stopniow ego sta rz e n ia się system u M U LTIB U S-I (mimo istn ien ia ok. 1000 różnych typów m o
dułów p ro d u k o w a n y ch przez 170 firm ), pośw ięciła d w a la ta n a o p racow anie system u dostosow anego do now ocześniej
szych w ym agań (niezgodności m iędzy M U L T IB U S-I i M U L T IB U S-II ro zw iązuje się tw orząc zestaw y hybrydow e).
K ilk a innych firm am ery k ań sk ich , ja k FOXBORO, NCR, PRIM E, TEK TR O N IX , a ta k że zachodnioniem iecki S IE MENS, n aty c h m ia st za d ek laro w a ło chęć w sp ó łu d ziału w rea liza cji tego sta n d a rd u . J e s t to w ięc sp ra w a dużej w agi i szybkie przyjęcie odpow iedniej n o rm y k ra jo w e j m ogłoby być bardzo k o rzy stn e (por. a rty k u ły n a te m a t sprzęgów w n u m e ra ch 1, 5, 1983).
W k ra ja c h zachodnich, k w estia w yboru m iędzy VME i M U L T IB U S -II w iąże się z dostępnością w yrobów — choć M U L T IB U S -II je st now ocześniejszy, bloki sta n d a rd u VME są już produkow ane. W Polsce, przy b ra k u m odułów w obu p rzy p a d k ach może zadecydow ać w iększa now oczesność m a g istra li M U L T IB U S -II oraz jej zgodność z w y ro b am i firm y INTEL.
Oczywiście, p rzym usow a u n ifik a c ja nie m a w iele sensu, je d n a k przy w yborze zak resu p ro d u k c ji sp rzę tu k o m p u te
rowego w arto kierow ać się rozsądkiem . N ie pow inno być w ątpliw ości, że znacznie ła tw ie j i ta n ie j je st produkow ać w k ażdym z za k ła d ó w od jednego do k ilk u typów sp e cjalizow anych bloków w edług jednolitego sta n d a rd u , niż w każdym z tych zakładów rozw ijać p ro d u k cję pełnego system u, a więc całego za k resu bloków w ed łu g w łasnych stan d ard ó w . A by oszacować sk u tk i b ra k u norm alizacji, w y sta rc zy pom nożyć śred n i koszt o p racow ania jednego bloku przez liczbę sta n d ard ó w . Oczywiście, korzyści z n o rm a li
zacji nie p o legają jedynie na u n ik n ięciu n ie p o trzeb n y c h opracow ań, sta n d a rd o w a p ro d u k c ja u ła tw ia bow iem rozsze
rzenie a s o rty m e n tu i zw iększenie p ro d u k cji w yrobów . K w estia uzgodnienia krajo w eg o s ta n d a rd u pozostaje tu je d n a k n ad a l o tw arta.
Co w idać n a m ik ro p ro ceso ro w ej m apie „rok później” ? Z pew nością ek sp a n sja te j te ch n ik i je st znaczna, czego w y
razem choćby pow stan ie na naszych ła m ac h m ikroK LA N U . A le w p rak ty c e n a d a l b ra k u je elem en tó w i n arzędzi, choć o bserw u je się tu stopniow ą p o p raw ę sytuacji. P ro w ad zi się w iele p rac rozw ojow ych, czego dow odem je s t coraz w iększa liczba a rty k u łó w p u b lik o w a n y ch w czasopism ach i w m a te ria ła c h k o n ferencyjnych. N adal je d n a k m ało w iadom o o zastosow aniach m ikroprocesorów , nie m a ich w naszym otoczeniu. N adal też nie zauw aża się postępu w dziedzinie system ów w ieloprocesorow ych. O kazuje się jed n ak , że w krajo w y c h w a ru n k a c h nie je st łatw o sk o n stru o w ać i opro
gram ow ać zestaw w ielom ikroprocesorow y użyteczny w prak ty ce. Z tego w zględu, a także ze w zględu n a p otrzeby n o rm aliza cji prostszych zestaw ów , coraz p iln iejszy sta je się problem w yboru k rajow ego s ta n d a rd u k o n stru k cy jn eg o . P rzed staw io n y tu obraz te ch n ik i m ik ro p ro ceso ro w ej w P o l
sce zostanie rozszerzony w n astęp n y m n u m e rz e o zag ad n ien ia oprogram ow ania.
JANUSZ ZALEWSKI
1
MAREK RAKOWSKI ANDRZEJ T. ROSIŃSKI W a rs ia w a
Charakterystyka
jednostrukturowych mikrokomputerów 8 - bitowych na przykładzie INTELA 8048
Pojaw ienie się m ikrokom puterów jednostrukturowych znacznie poszerzyło dziedzinę zastosow ań układów scalo
nych. Zawierają one bowiem w jednym układzie w szystkie elem enty w ystępujące w system ach m ikroprocesorowych, m.in. pamięć danych i pamięć programu, dzięki czemu mogą pracować sam odzielnie, bez układów dodatkowych, jak pamięci RAM, ROM czy sterownik system ow y. Wła
ściw ości te um ożliw iają tanią, jednoukladową realizację części sterujących urządzeń.
D uża u n iw ersaln o ść p ro d u k o w an y ch obecnie układów po
w oduje, że pojęcie m ik ro k o m p u te ra je d n o stru k tu ro w e g o nie je st jed noznaczna (por. [5], Vol. 1). N iek tó re u kłady m ogą w ykonyw ać p ro g ra m zapisany w w ew n ętrz n ej p a m ięci sta łe j, ja k i p rze tw arzać dan e zgodnie z in stiu k c ja m i po b ie ra n y m i z zew n ątrz. P odobnie op eracje w ejścia-w y jścia m ogą być realizow ane przez p o rty za w a rte w ew n ą trz u k ła du, ja k i przez p o rty zew nętrzne. T en sam u k ła d byw a zatem określony jako m ik ro k o m p u ter, jeżeli p ra c u je sam o
dzielnie, lu b ja k o m ikroprocesor, jeżeli je st częścią sk ła dow ą b ard z iej rozbudow anych system ów f7]. P oniżej pod pojęciem m ik ro k o m p u te ra rozum iane będą u k ła d y klasy m ikroprocesorów za w ierając e pam ięć sta łą (pam ięć p ro g ra mu) i pam ięć o dostępie sw obodnym (pam ięć danych).
CHARAKTERYSTYKA MIKROKOMPUTERÓW JEDNO- STRUKTUROWYCII
Spośród w ielu je d n o stru k tu ro w y c h m ik ro k o m p u teró w 8-bitow ych, o p racow anych do te j pory, na uw agę zasługują m.in. u k ła d y serii 8048 (8048, 8748, 8049, 8021, 8022) firm y IN TEL [4, 5], se rii 1650 (1650, 1655, 1670, 1645) firm y G EN E
RA L INSTRU M EN TS [5], se rii 3870 (5] i 3872 [1] firm y M OSTEK oraz u k ła d Z8 firm y ZILOG [1, 7], L isty ro zk a
zów tych u kładów o b ejm u ją rozkazy dodaw ania, dodaw ania z p rzeniesieniem (Z8 i u k ła d y serii 8048), odejm ow ania (Z8 oraz u k ła d y se rii 3870 i 1650), operacji logicznych, p rzesłań (Z8 rów nież p rz e sła ń blokow ych), p rze su n ięc ia cyklicznego sk oku do p o d p ro g ra m u i p o w ro tu z p o d program u, skoków bezw aru n k o w y ch i w aru n k o w y ch .
C echą tych u k ła d ó w je st ta k że obecność w ew n ętrz n ej pam ięci d anych i w e w n ę trz n e j pam ięci p rogram u. P o jem ności ty c h pam ięci są różne, w zależności od p rzeznacze
nia — np. u k ła d ty p u 1645 za w iera w ew n ętrz n ą pam ięć dan y ch o pojem ności 16 bajtów , n a to m ia st pojem ność w e
w n ę trz n e j pam ięci dan y ch u k ła d ó w ty p u 3872, 8049 i Z8
w ynosi 128 bajtów . P odobnie u k ła d ty p u 1645 posiada w e
w n ętrz n ą pam ięć p ro g ra m u o pojem ności 256 słów, a u k ła d 3872 — 4 K słów. W arto zaznaczyć, że u k ła d y se rii 1650 m a ją 12-bitowe słowo, a w szystkie rozkazy u k ład ó w tej rodziny są jednobajtow e. W n ie k tó ry ch p rzy p a d k ach istn ie je m ożliw ość rozbudow y pam ięci danych i p ro g ra m u w o parciu o u k ła d y zew nętrzne. T akie w łaściw ości m a ją u kłady serii 8048 (pam ięć p ro g ra m u może być rozbudow ana do 4 K słów, a pam ięć danych o 256 bajty ) oraz u k ła d Z8 (zarów no pam ięć danych, ja k i p ro g ra m u może być roz
b u dow ana o 62 K bajty). W u k ład ach tych poszczególne rozkazy lu b dan e są p o b ieran e z pam ięci w ew n ętrz n ej, jeżeli ich ad resy nie p rze k ra c z a ją pojem ności te j pam ięci, lu b — z pam ięci z e w n ętrzn e j w p rzy p a d k u przeciw nym .
M ik ro k o m p u tery je d n o stru k tu ro w e m a ją u k ła d y odm ie
rz a n ia czasu (ang. tim er) i u k ła d y re je s tra c ji zd a rzeń (licz
niki zdarzeń). U kłady serii 1650 m a ją jeden licznik zdarzeń, nie g e n e ru jąc y p rze rw ań , n ato m ia st u k ła d y ty p u 8048 i 3870 — jed en u k ła d czasow y — licznik zdarzeń oraz tzw.
p re sk a le r (w u k ła d ac h 3870 m a on p ro g ra m o w an ą po jem ność). M ik ro k o m p u te r Z8 m a dw a u k ła d y czasowe — licz
n ik i zdarzeń i dw a u k ła d y ty p u p re sk a le r o p ro g ra m o w an e j pojem ności.
P a ra m e tra m i m ik ro k o m p u teró w je d n o stru k tu ro w y c h są także: m ożliw ość g en ero w an ia p rz e rw a ń (w u k ła d ac h typu 1650 i 1655 p rz e rw a n ia nie są m ożliw e, n a to m ia st w u k ła dzie Z8 m ożliw ych je st sześć różnych p rzerw ań ), liczba w ejść i w yjść, w ielkość stosu, m ożliw ość k o n w ersji an alo - gow o-cyfrow ej (układ typu 8022), m ożliw ość szeregow ej tra n sm isji d anych (układ Z8), itp.
Szczegółowe w łaściw ości fu n k c jo n a ln e m ik ro k o m p u teró w je d n o stru k tu ro w y c h zostaną om ów ione na przy k ład zie u k ła du IN TEL 8048.
ARCHITEKTURA UKŁADU INTEL 8048
Na ry su n k u 1 p rze d staw io n o sc h em a t blokow y m ik ro k o m p u te ra IN TEL 8048 [6] (IN TEL 8035 różni się od niego jedynie b rak ie m p am ięci ROM). W yróżniono n a nim n a stę p u ją ce bloki fu n k cjo n a ln e:
— ste ro w a n ie c e n tra ln e I
— re je str rozkazów z dek o d erem
— ste ro w a n ie c e n tra ln e II
— re je s try T/C i PC z in k re m e n te re m *)
>) T /C — a n g . t i m e r / c o u n t e r , u k ł a d c z a s o w y — l i c z n i k z d a r z e ń , P C — a n g . p r o g r a m c o u n t e r , l i c z n i k r o z k a z ó w
M g r i n i . M A R E K R A K O W S K I u k o ń c z y ! w 1979 r . W y d z ia ł A u t o m a t y k i 1 I n f o r m a t y k i P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j . P r a c u j e w I n s t y t u c i e T e c h n o l o g i i E l e k t r o n o w e j p r z y N P C P . Z a j m u j e s i ę s t r u k t u r ą l o g i c z n ą u k ł a d ó w L S I M O S .
D r i n ż . A N D R Z E J R O S I Ń S K I u k o ń c z y ł w 19G8 r . W y d z ia ł E l e k t r o n i k i P o l i t e c h n i k i W a r s z a w s k i e j . P r a c u j e w I n s t y t u c i e T e c h n o l o g i i E l e k t r o n o w e j . P o c z ą t k o w o z a j m o w a ł s i ę w y k o r z y s t a n i e m k o m p u t e r ó w d o p r o j e k t o w a n i a t r a n z y s t o r ó w o r a z c y f r o w y c h u k ł a d ó w s c a l o n y c h m a ł e j s k a l i i n t e g r a c j i . J e s t w s p ó ł a u t o r e m p i e r w s z e g o o p r a c o w a n e g o w k r a j u m i k r o p r o c e s o r a . O b e c n i e p r a c u j e n a d s t r u k t u r ą lo g i c z n ą m i k r o k o m p u t e r a 8 - b l t o w e g o .
— pam ięć p ro g ra m u z re je s tra m i adresow ym i
— pam ięć danych z układem ad re so w a n ia
— ary tm o m e tr
— p o rty w e-w y.
Poszczególne p rz e rz u tn ik i re je s tru słow a sta n u p ro g ra m u PSW (przeniesienie CY, p rzeniesienie pom ocnicze AC, b it flagow y FO, w ybór zestaw u re je stró w RB i 3-bitow y licz
n ik stosu) um ieszczono w różnych m iejscach schem atu, w zależności od tego, z k tó ry m i podzespołam i są zw iązane.
Sterow anie centralne I
S tero w an ie c e n tra ln e I o b ejm u je bu fo ry w szystkich syg
nałów w ejściow ych i w yjściow ych — poza portam i. W blo
k u tym z n a jd u je się u k ła d oscylatora, w sp ó łp rac u jąc y z ze
w n ętrz n y m u k ład em RC lub k ry szta łe m kw arcu. N a pod
staw ie przebiegu w yjściow ego oscylatora o d an y m okresie g enerow ane są w sposób ciągły dw a sygnały ($1, $2) 0 czasie trw a n ia ró w n y m tem u okresow i, oddalone o po
łow ę okresu. Z atem n a je d en ta k t w ew n ętrz n y sk ła d a ją się trzy okresy zegara. T a k ty w ew n ętrz n e, oznaczone d alej P1-P5, tr w a ją pom iędzy kolejn y m i n a ra sta ją c y m i zboczam i pierw szego sygnału. P ięć ta k tó w w ew n ętrz n y ch tw orzy cykl m aszynow y. W szystkie rozkazy są je d n o - lub d w u- cyklowe, a w ięc cykl rozkazow y tr w a piętnaście lub trz y dzieści okresów oscylatora.
W ste ro w a n iu c e n tra ln y m I z n a jd u je się 5-bitow y p re - sk a le r (m odulo 32) zliczający cykle m aszynow e, gdy w łą czony je st u k ła d czasow y zliczający przepełnienia.
R ejestr rozkazów z dekoderem
W re je strz e rozkazów (RI) p rzechow yw ane są kody w y
konyw anych rozkazów . Zapis do RI n a s tę p u je w p ie rw szym tak cie w ew n ętrz n y m cyklu rozkazow ego. Na pod
sta w ie zaw artości RI w dekoderze, dekodow ane są p o je
dyncze rozkazy lub ich grupy.
Sterow anie centralne II
S tero w an ie c e n tra ln e II, w ra z ze ste ro w a n iem p o rtam i 1 ste ro w a n iem a ry tm o m etre m , w y tw a rz a sygnały ste ru ją c e p ra c ą poszczególnych podukładów n a pod staw ie sta n u w yjść dek o d era rozkazów a ta k że — sygnałów ste ro w a n ia cen
traln eg o I oraz zdekodow anych ta k tó w w ew n ętrz n y ch P1-P5.
W układ zie m ożliw e są d w a re d z a je p rz e rw a ń — ze
w n ę trz n e (zgłaszane n a w ejściu INT) i pochodzące od u k ła d u czasowego licznika: Po p rzy ję ciu zgłoszenia
p rz e rw a n ia , ste ro w a n ie c e n tra ln e II p o w oduje w yk o n an ie rozkazu skoku do p o d p ro g ra m u , do ad re su 0 0 3 (H) lub 0 0 7 (h) (rys. 2).
Pamięć zewnę
trzna 2048 20Í7 102L 1C23 Parr*cć e trzne 75 5i.
3 2
C7 I 6|5 U I 3|2 I 1|0
I ly s . 2. O b s z a r y c h a r a k t e r y s t y c z n e p a m i ę c i p r o g r a m u
A ) k o m ó r k a , d o k t ó r e j w y k o n y w a n y J e s t s k o k z e ś l a d e m p o p r z e r w a n i u o d T /C
B ) k o m ó r k a , d o k t ó r e j w y k o n y w a n y j e s t s k o k z e ś l a d e m p o p r z e r w a n i u z e w n ę t r z n y m
C ) k o m ó r k a , o d k t ó r e j r o z p o c z y n a s i ę w y k o n y w a n i e p r o g r a m u p o z a n i k u s y g n a ł u R E S E T
Podczas p rac y kro k o w ej, gdy działan ie u k ła d u je st za
trzy m an e n isk im poziom em n ap ięcia n a w e jśc iu SS (np. 1) ste ro w a n ie c e n tra ln e II w p isu je do R I kod ro zk azu NO
OPERATION.
Rejestry T/C i PC z inkrem entercm
U kład czasowy — licznik zd a rzeń i dolny b a jt licznika rozkazów k o rzy sta ją ze w spólnego in k re m e n te ra . In k re - m e n te r m a w łasn y re je str, do którego w p isy w an a jest in k re m e n to w a n a w artość.
U kład czasowy — licznik zdarzeń m oże być w yłączony lu b — p rac o w a ć w try b ie odm ierzan ia czasu albo zliczania zdarzeń, poleg ający ch n a zm ianie sy g n a łu w ejściow ego T l z logicznej je d y n k i na zero. Z aw a rto ść u k ła d u je s t w stę p n ie u sta w ia n a ro zkazem p rz e sła n ia za w arto śc i a k u m u la to ra . P rz ep e łn ien ie T/C p o w oduje w y g en e ro w a n ie p rz e rw a n ia (jeżeli odpow iednie p rz e rw a n ie je s t dozwolone) i ustaw ien ie p rz e rz u tn ik a TF. P rz e rz u tn ik te n je st zerow any podczas ro zk azu sk o k u w arunkow ego, p rzy w a ru n k u TF*=1.
P24łP27 P20tP23 D0tD7 Pl0rP17
I ly s . 1. S c h e m a t b l o k o w y m i k r o k o m p u t e r a I N T E L 8048
3
W rozkazach jednoćyklow ych oraz w pierw szych cyklach m aszynow ych rozkazów dw ucyklow ych T/C i P C k o rzy sta ją z in k re m e n te ra n a przem ian. W dru g ich cyklach m aszynow ych rozkazów dw ucyklow ych in k re m e n te r je st p rzy p o rzą d k o w a n y przez cały czas licznikow i rozkazów . W re je s trz e in k re m e n te ra przech o w y w an a je s t zaw artość PC — w czasie, gdy do PC i RA I w pisy w an y je st kolejn y b a jt p ro g ra m u , b ędący w ro z k a z a c h 1 skoku b a jte m adresu.
D ane z in k re m e n te ra są w pisyw ane ponow nie do PC i RAI w p rzy p a d k u , gdy skok nie pow inien nastąpić.
Pam ięć programu z rejestram i adresowym i
12-bitowy r e je s tr adresow y pam ięci p ro g ra m u RA je st podzielony n a trz y części, oznaczone RAI, R A II i R A III (rys. 1). R e je str RA I w zasadzie d u b lu je licznik rozkazów PC. Z aw arto ści re je stró w RA I i PC ró żn ią się od siebie jed y n ie w cyklach rozkazów p rze słan ia do a k u m u la to ra zaw artości ko m ó rk i pam ięci p ro g ra m u a d re so w a n ej a k u m u la to rem (do RA I p rze sy łan a je st zaw arto ść ak u m u lato ra).
Część R A II re je s tru RA posiada w łasn y 3-bitow y in k re m en ter. Z aw artość R A II je st in k re m e n to w a n a podczas p rze
p ełn ień PC.
N ajb a rd zie j znaczący b it a d re su pam ięci p ro g ra m u je st przech o w y w an y w R A III. J e s t to b it w yb o ru b an k u p a mięci, m odyfikow any w yłącznie w ro zkazach skoku, kiedy do R A III p rzep isy w an y je st sta n p rz e rz u tn ik a MB (ang.
m em ory bank). P rz e rz u tn ik MB je s t zerow any i u staw ian y oddzielnym i rozkazam i. W czasie w y k o n y w an ia p o d p ro g ram u obsługi p rz e rw a n ia rozkazy sk oku p o w o d u ją w y
zerow anie R A III, tj. skok w obrębie b a n k u 0.
W szystkie rozkazy u k ła d u IN T E L 8048 są je d n o - lub dw ubajtow e. B a jty pam ięci p ro g ra m u o ad resie m niejszym lu b rów nym 1023 są p o b ieran e z p am ięci w ew n ętrz n ej, a b a jty o ad re sie w iększym — z p am ięci ze w n ętrzn e j (rys. 2). M ikroprocesor ty p u 8035 p o b ie ra w szystkie roz
kazy z zew nątrz.
Pam ięć danych z układem adresowania
W ew n ętrzn a pam ięć d anych u k ła d u (ry s. 3) zaw iera 64 kom órki, k tó re m ogą być ad reso w an e pośrednio sześcio
m a dolnym i b ita m i kom órki o ad re sie 0 lub 1 albo — jeżeli p rz e rz u tn ik w y b o ru zestaw u re je stró w RB je st u sta w iony — kom órki 24 lu b 25. P o nadto ko m ó rk i o ad re sac h 0—7 (re je stry R0—R7) albo — jeżeli RB je st u sta w io n y — ko m ó rk i 24—31 (re jestry RO—R7) m ogą być adreso w an e bezpośrednio.
O b s z a r : d ta u ż y tk o w n ik a
3 2 b a jly
B a n k
re je s tró w 1 A d re s o w a n ie 8 b a jtó w b e z p o ś re d n ie ,
g d y w y b ra n y
R O ' je s t B a n k 1
8-p o z io m o w y s to s lu b o b s z a r d la
u ż y tk o w n ik a 16 b a jtó w
B a n k
r e je s t r ó w 0 A d re s o w a n ie 8 b a jtd w b e z p o ś re d n ie ,
g d y w y b ra n y
R O je s t B a n k 0
A d re s o w a n ie p o ś r e d n ie p rz e z R1 lu b RO
IR 1' lu b RO')
R y s . 3. O b s z a r y c h a r a k t e r y s t y c z n e p a m i ę c i R A M
W k o m ó rk ac h 8—23 p am ięci danych m ieści się stos, a d r e sow any przez w sk aźn ik stosu. W cyklu rozkazu sk oku do p o d p ro g ra m u — n a stos p rze sy łan a je st zaw arto ść r e je s tru adresow ego RA i bity CY, AC, FO i RB słow a sta n u p ro g ram u PSW . D la poró w n an ia, w m ikroprocesorze INTEL 8080, w cyklach ro zk azu sk oku do pod p ro g ram u ,, n a stos p rze sy łan e są 2 b a jty (16 bitów) r e je s tru PC. Słowo sta n u p ro g ra m u oraz zaw arto ści re je stró w m ogą być p rzesyłane n a stos lub p o b ieran e ze stosu przy użyciu o drębnych roz
kazów [3]. R ealizacja koncepcji p rz y ję te j w układ zie typu 8048 zm niejszyła czas w y k o n y w an ia skoków do p o d p ro g ram u i w y m ag an ą liczbę rozkazów , n a rz u c iła je d n a k dodatkow e ograniczenia — p rz y założeniu, że ślad za p am ięty w a n y je st w dw óch kom órkach, z a p am ięty w a n a część re je s tru PSW nie m oże p rzek raczać 4 bitów.
Stos u k ła d u IN TEL 8048 pozw ala n a zagnieżdżanie pod
p ro g ra m ó w (w ty m p o d p ro g ra m u obsługi p rze rw an ia) do ośm iu poziomów.
Je że li system o p arty n a uk ład zie ty p u 8048 zaw iera do
datk o w ą p am ięć o dostępie sw obodnym , ze w n ętrzn ą w sto su n k u do m ik ro k o m p u tera, to k o m u n ik a cja z tą pam ięcią odbyw a się za pom ocą dw óch oddzielnych rozkazów p rz e sła n ia zaw arto ści a k u m u la to ra do p am ięci ze w n ętrzn e j i z pam ięci ze w n ętrzn e j do ak u m u la to ra . Z ew n ę trz n a p a m ięć danych ad re so w a n a je st p o średnio zaw arto ścią re je stró w R0 lu b R1 albo R0' lu b R l ' (jeżeli p rz e rz u tn ik RB je s t ustaw iony).
Arytmom etr
W skład a ry tm o m e tru w chodzą, oprócz jed n o stk i a ry tm e - tyczno-logicznej (JAL), trz y re je s try (ak u m u lato r, w spół
p rac u jąc y z a k u m u la to re m r e je s tr pom ocniczy D l, re je s tr przejściow y D2) i ta b lic a stałych, o w ym iarze 16x8 bitów . W ta b lic y z n a jd u ją się n a stę p u ją c e sta łe [6]:
00(H) — sta ła w y k o rz y sty w an a m .in. podczas p rze sy łan ia zaw arto ści a k u m u la to ra n a w e w n ę trz n ą szynę d anych 00(H), 0 6 (h), 60(h), 66(h) — ’ sta łe w y k o rz y sty w an e podczas k o rek cji dziesiętnej zaw artości a k u m u la to ra
F F (h) — sta ła w y k o rz y sty w an a w cyklach ¡rozkazu d e k re - m e n ta c ji
01(H) — sta fó w y k o rz y sty w an a w cyklach ro zk azu in k re - m e n tac ji oraz podczas w y b o ru w a ru n k u skoku
0 2 (h), 0 4 (h), 0 8 (h), 10(H), 2 0 (h), 4 0 (H), 8 0 (H) — sta łe w y k o rz y sty w a n e podczas w y b o ru w a ru n k u skoku.
Z aw arto ści re je s tru pom ocniczego D l i przejściow ego D2 są pod d aw an e w JA L je d n ej z n a s tę p u ją c y c h o peracji:
— do d aw an ia
— do d aw an ia z p rzeniesieniem
— p rzesu n ięcia cyklicznego w praw o (re je s tr D l)
— sum y logicznej
— iloczynu logicznego
— sum y m odulo 2.
P rzesunięcie cykliczne w lewo zaw artości a k u m u la to ra jest w y konyw ane przez p rze słan ie zaw artości a k u m u la to ra do re je stró w D l oraz D2 i d odanie D l do D2.
W cyklu rozkazu skoku do pod p ro g ram u , w a ry tm o m e
trze za p am ięty w a n a je st rów nież przed p rze słan iem n a stos (i jeżeli zachodzi p o trzeb a — in k rem en to w an a ) zaw artość re je stru RAII.
Porty w ejścia-w yjścia
M ik ro k o m p u te r m a trz y 8-bitow e p o rty (rys. 4), w ypo
sażone w e w łasne re je stry . Z aznaczony n a rys. 4a m u lti
ple k ser M l w y b iera w ejście połączone z re je stre m p o rtu jedynie w cyklach rozkazu operacji n a re je s tra c h portu.
W yprow adzenie ze w n ę trz n e
B ufor w e M l
R A III, R A II
W yprow adzenie z e w n ę tr z n e
B u fo r w y “
4> Z
R e je s tr p o r tuX
V . \ ¥
R y s . 4, K o n f i g u r a c j a p o r t ó w : a ) p o r t P I i b a r d z ie j z n a c z ą c a t e t r a d a p o r t u P 2 , b ) m n i e j z n a c z ą c a t e t r a d a p o r t u P 2 , c ) p o r t S i y n y d a n y c h
W yjścia p o rtu P I są ste ro w a n e zaw arto ścią re je s tru p ortu. Rozkaz w cz y tan ia do a k u m u la to ra dan y ch z p o rtu P I pow oduje w rzeczyw istości w czy tan ie iloczynu logicz
nego zaw artości re je stru p o rtu P I i dan y ch p o daw anych z zew nątrz.
G łów na t e t r a d a 2) p o rtu P2 m a ta k ą sam ą s tr u k tu r ą jak w porcie P I. T e tra d a dolna służy dodatkow o do w ysłania' n a z e w n ątrz n a jb a rd z ie j znaczących bitów ad re su pam ięci p ro g ra m u podczas p rac y z ze w n ętrzn ą p am ięcią program u.
M u ltip le k ser M2 (rys. 4b) w y bierze w ów czas n a przem ian n a jb a rd z ie j znaczącą te tra d ę r e je s tr u adresow ego pam ięci p ro g ra m u i n a jm n ie j znaczącą te tra d ę re je s tru p o rtu P2.
M niej znacząca te tra d a p o rtu P2 pełni dodatkow o fu n k cję k o m u n ik a cji z ek sp en d e re m w e-w y ty p u 8243. K om u n ik acja odbyw a się w cyklach rozkazów zw iązanych z ek sp an d erem przez m n ie j znaczące b ity re je s tru portu.
B ufor w yjściow y p o rtu szyny danych je st tró jsta n o w y . W zależności od k o n fig u ra c ji system u, p o rt szyny danych może zaw ierać w sposób ciągły d an e zapisane w re je strz e p o rtu bądź też p racow ać jako tró jsta n o w y , w pełni d w u k ie ru n k o w y p o rt w e-w y. W try b ie p rac y z zew n ętrzn ą pam ięcią p ro g ra m u przez p o rt szyny danych odbyw a się przesłan ie m n ie j znaczącego b a jtu ad resu i kodu rozkazu.
W cyklach rozkazów dostępu do ze w n ętrzn e j pam ięci d a
nych przez p o rt szyny danych odbyw a się p rze słan ie a d re su pam ięci i danych.
WYBRANE MIKROOPERACJE
W iększość p rze słań w u kładzie odbyw a się przez w e w n ę trz n ą szynę danych WSD. P odobnie ja k w m ik ro p ro cesorze 8080 |2] w fazie <I>1 WSD p rz y jm u je s ta n FF(h), a p rz e sła n ia przez WSD n a s tę p u ją w faz ach $ 2 j po leg ają n a rozład o w an iu odpow iednich lin ii te j szyny. Poniżej podano w y b ra n e m ik ro o p e ra cje oraz chw ile ich w y k o n y w a n ia dla rozkazów je d n o - oraz dw ucyklow ych.
Rozkazy jednocyklow c oraz pierwszy cykl m aszynowy rozkazów dwucyklowych
P I.$2. N a WSD je s t w y sy łan y kod rozkazu z pam ięci ROM, p o rtu szyny danych lu b ste ro w a n ia ce n traln e g o II.
S ta n WSD je s t w p isy w a n y do RI, do .rejestru D l w p isy w a n a je s t zaw artość a k u m u la to ra , a do r e je s tr u D2 sta ła 0 0 (H). Do poszczególnych p rz e rz u tó w r e je s tru adresow ego pam ięci RAM w p isu je się odpow iednio 0, RB i trzy n a jm n ie j znaczące b ity kodu rozkazu, ró w n e OOr dla rozkazów ad re su jąc y ch p am ięć RAM p o średnio lu b rrr dla rozkazów ad re su ją c y c h pam ięć RAM bezpośrednio (w a r
tości r są o k reślone p rze z użytkow nika).
P2.$2. N a WSD w y sy łan y je s t k olejny adres p am ięci p ro g ram u -z in k re m e n te ra , a sta n WSD je s t p rzep isy w an y do re je s tró w PC R A I i ew e n tu a ln ie do r e je s tr u p o rtu szyny danych. W cyklach ro zk azó w a d re su jąc y ch p am ięć d anych pośrednio, sześć dolnych b itó w RAM, w y b ra n ej z a w a rto ścią re je s tru adresow ego, je s t 'w pisyw ana do r e je s tru a d r e sowego.
P3.i>01. Do r e je s tr u in k re m e n te ra w p isy w an a je s t z a w a r
tość T/C.
P3.i>2. W cyklach n ie k tó ry ch rozkazów n a WSD w y sy łan a je s t za w artość zaad reso w a n ej kom órki RAM, s ta n WSD je s t p rze p isy w an y do r e je s tr u D l lu b D2, a w cyklach rozk azó w dostępu do ze w n ętrzn e j p am ięci d an y c h — do re je s tru p o rtu szyny danych. W cyklach rozkazów skoków w aru n k o w y ch — do D l przez WSD w p isy w an e są w a ru n k i skoku. W cy k lach rozk azó w p rze sy łan ia do a k u m u la to ra zaw artości ad re so w a n ej a k u m u la to re m kom órki pam ięci p ro g ra m u , zaw arto ść D l je s t p rz e sy ła n a przez JA L i WSD do RAI. Do r e je s tr u D2 w p isy w an a je st odpow iednia sta ła z ta b lic y stałych.
P4.i>2. N a WSD je s t w y sy ła n a zaw arto ść in k re m e n te ra , rów na poprzedniej w arto śc i T/C albo p o p rze d n iej w arto śc i T/C zw iększonej o 1. S tan W SD je s t w p isy w an y do r e je s tru T/C, a w cyklu rozkazów p rz e sła n ia zaw arto ść T/C do a k u m u la to ra — ró w n ież do a k u m u la to ra .
P5.<?1. Do r e je s tru in k re m e n te ra w p isy w an a je s t z a w a r
tość PC.
!) T e t r a d a , s ł o w o r z a d k o u ż y w a n e w I n f o r m a t y c e , o z n a c z a u a u t o r ó w 4 b i t y ( p r z y p . r e d .)
P 5 .Í2 . W cyklach n ie k tó ry ch rozkazów na WSD w ysyłane są dane z JA L . S ta n WSD je s t p rzep isy w an y do a k u m u la to ra, a w cyklach rozk azó w w y jścia — do r e je s tr u od pow iedniego p o rtu . W cyklach rozkazów działań n a r e je s tra c h p ortów , zaw arto ść odpow iedniego re je s tru p o rtu je st p rze sy łan a przez WSD do re je s tru D l. W cyklu rozkazów sk oku do p o d p ro g ra m u — do re je s tru D l przez WSD są p rzesy łan e b ity CY, AC, FO i RB oraz zaw artości R A III i RAII. W cyklach rozkazów p o w ro tu z p o d p ro g ra m u n a stę p u je p rze słan ie przez WSD do R A III, R A II (e w e n tu a l
nie — p rz e rz u tn ik ó w CY, AC, FD i RB) — zaw arto ści a d re so w a n ej w sk aź n ik ie m stosu kom órki RAM.
Drugi cykl m aszynowy rozkazów dwucyklow ych
P1.Ś>2. W cyklach rozkazów d ziała ń na re je s tra c h portów , za w artość r e je s tr u odpow iedniego p o rtu je s t p rze sy łan a przez WSD do re je s tru D2. W cyklach rozkazów po w ro tu z p o d p ro g ra m u n a WSD w y sy łan a je s t zaw arto ść kom órki pam ięci RAM ad re so w a n ej w sk aźn ik iem stosu, a w cyklach pozostałych rozk azó w dw ucyklow ych — zaw arto ść a d re so w anej kom órki ROM albo p o rtu szyny danych. S ta n WSD je s t w pisyw any do re je s tró w D2, PC, RA I, ew e n tu a ln ie do re je s tru p o rtu szyny d an y ch , a w cyklu rozkazów p rze słan ia dan y ch b ezpośrednich do r e je s tr u — do a d re sow anej kom órki RAM.
P2.i>2. W cyklach rozkazów w ejścia sta n odpow iedniego p o rtu je s t przesy łan y przez WSD do a k u m u la to ra . W c y k la ch rozkazów skoku i skoku do p o d p ro g ra m u , poprzez dolną połow ę WSD, n a s tę p u je p rze słan ie zaw artości MB do R A III i b itó w Ato, A0, A8 z RI do R A II.
P3.$>2. W cyklach n ie k tó ry c h rozkazów d an e z in k re m e n te ra są p rze sy łan e przez WSD do re je s tró w PC, RAI, e w e n tu a ln ie — do re je s tr u p o rtu szyny danych. W cyklu ro z kazów sk oku do p o d p ro g ram u dan e z in k re m e n te ra są p rzesy łan e p rzez WSD n a stos.
P4.$2. N a WSD w y sta w ia n e są dane z JA L, a s ta n WSD może być p rze p isan y do a k u m u la to ra . W cy k lu rozkazów skoku do p o d p ro g ra m u s ta n WSD p rzesy łan y je s t n a stos.
P5.Í>1. Do re je s tru in k re m e n te ra w pisyw ana je s t z a w a r
to ść PC.
* * *
Z przed staw io n ej c h a ra k te ry sty k i m ik ro k o m p u teró w je d - n o stru k tu ro w y c h n a p rzy k ład zie u k ła d u IN TEL 8048 w y nika, że ich a rc h ite k tu ra , a zw łaszcza pam ięć p ro g ra m u i danych, system p rz e rw a ń oraz o rg an izacja i w ielkość stosu decy d u ją o ty m r iż n a d a ją się one do zastosow ań prostych, gdzie stosow anie system ów m ikroprocesorow ych je st nieopłacalne. U kład IN TEL 8048 m oże p racow ać nie ty lk ^ sam odzielnie, ale rów nież w system ach z dodatkow ą pam ięcią p ro g ra m u o pojem ności 3 K słów oraz z d o d a t
kow ą 256-bajtow ą p am ięcią danych, a jego m ożliw ości w ejścia -w y jścia m ogą być znacznie rozbudow ane przez u k ła d ty p u 8243. P o n ad to om aw iany m ik ro k o m p u te r m a 8-bitow y u k ła d czasow y — licznik zdarzeń, u ła tw ia ją c y pracę w czasie rzeczyw istym . D zięki w ym ienionym w łaści
wościom, u k ła d y ty p u 8048 n a d a ją się do ste ro w a n ia u rz ą dzeniam i pro fesjo n aln y m i, u rzą d zen iam i pow szechnego uży t
ku oraz p rocesam i przem ysłow ym i, nie w ym ag ający m i roz
b udow anych pro g ram ó w ste ru ją c y c h i nie dostarczającym i dużej ilości danych.
L I T E R A T U R A
[1] C a p e c e R . P ., P o s a J . G ., e d s .: M i c r o p r o c e s s o r s a n d M i c r o c o m p u t e r s . M c G r a w - H t ll, iN e w Y o r k , 1981
[2] C h a c h u l s k i M ., K r z y ż a n o w s k i Z ., K u n c e w i c z W ., R o s i ń s k i A . T .:
A r c h i t e k t u r a m i k r o p r o c e s o r a t y p u 8080. P r a c e I n s t y t u t u T e c h n o l o g i i E l e k t r o n o w e j , z. 10, 1980
[3] I n s t y t u t T e c h n o l o g i i E l e k t r o n o w e j , u k ł a d 8 - b i t o w e g o m i k r o p r o c e s o r a M C Y 7 880N . Z O I N T E I T E , W a r s z a w a , 1983
[4] I N T E L C o r p .: M C S -4 8 T M M i c r o c o m p u t e r u s e r s m a n u a l . S a n t a C la r a ( C a l i f o r n i a ) , 1976
15] O s b o r n e A .: A n i n t r o d u c t i o n to m i c r o c o m p u t e r s . V o l. 1—2.
O s b o r n e a n d A s s o c i a t e s , B e r k e l e y ( C a l i f o r n i a ) , 1978
[6] R a k o w s k i M ., R o s i ń s k i A . T .: M i k r o k o m p u t e r j e d n o s t r u k t u - r o w y — a r c h i t e k t u r a , u k ł a d y l o g i c z n e , z a s a d a d z i a ł a n i a . O p r a c o w a n i e w e w n ę t r z n e , I n s t y t u t T e c h n o l o g i i E l e k t r o n o w e j , W a r s z a w a , 1983
|7] Z I L O G I n c . : Z 8 M C U M i c r o c o m p u t e r P r o d u c t S p e c if i c a t io n .- P r e l i m i n a r y , C u p e r t i n o ( C a l i f o r n i a ) , 1979.
MAREK PAW ŁOWSKI ANDRZEJ W O Ź N IA K Instytut Informatyki Politechnika Warszawska
PR O G -2
uniwersalny programator pamięci stałych
Od k ilk u la t w z ra sta w k ra ju zain tereso w an ie p am ięciam i sta ły m i p ro g ra m o w an y m i elek try cz n ie •— PROM. J e s t to e fe k t un iw ersaln o ści tego ro d za ju układów . P am ięci stałe sto su je się bow iem jako:
— u k ła d y p rzech o w u jące sta łe o p rogram ow anie system ów m ikroprocesorow ych,
— pam ięci m ik ro p ro g ra m u w system ach m ik ro p ro g ra m o - w ych,
— g e n e ra to ry znaków ,
— u n iw ersa ln e u k ła d y k om binacyjne, za stęp u jące całe fra g m e n ty sieci logicznej, dotychczas tw orzone z p o je d y n czych bram ek.
Z astosow anie pam ięci sta ły c h nie ty lko u praszcza proces p ro jek to w a n ia, ale p ro w a d zi do m in im alizacji liczby u k ła dów. P o dstaw ow ą zaletą u k ład ó w z ta k ą pam ięcią je st m ożliw ość m od y fik acji fu n k c ji bez zm iany połączeń — jedynie przez zm ianę zaw artości pam ięci. Z alety te m ogły być je d n a k w pełn i w y k o rzy stan e dopiero po p o jaw ien iu się pam ięci pro g ram o w an y ch bezpośrednio przez u żytkow n ik a (PROM). Z apisyw anie in fo rm ac ji do pam ięci stałych w ym aga po d an ia im pulsów p ro g ra m u ją cy c h o specyficz
nych p a ra m e tra c h elek try czn y ch i czasowych.
P ro d u k o w an e obecnie pam ięci stałe p ro g ra m o w an e e lek try cz n ie ró żn ią się n astę p u ją c y m i cecham i:
• technologią (bipolarne — PROM , MOS UVEPROM , EAROM ‘i)
• o rg an izacją (np. 32x8, 256x4, 2Kx8, 8Kx8 b itów itd.)
• zasilaniem (+ 5 V ; +5V , +12V , —5V; +5V , —9V itp.)
• ty p em obudow y (16-, 18-, 20-, 24-, 28-końcówkowe)
• p a ra m e tra m i p ro g ra m o w an ia , tj.:
— poziom am i n ap ięć p ro g ra m u ją c y c h (np. 48V dla p a m ięci ty p u 1702A, 25V — dla 2716, 10,5V — d la 74S188)
— w arto ściam i n atęż en ia p rą d u im pulsów p ro g ra m u ją cy c h (5 m A d la p am ięci ty p u 3624, 240 mA — dla TM624)
— liczbą sygnąjów p ro g ra m u ją cy c h (zw ykle jed en dla p a m ięci MOS, np. 2716, k ilk a dla pam ięci b ip o larn y ch , np.
d w a dla TM624)
— p a ra m e tra m i czasow ym i im pulsów p ro g ra m u ją cy c h , ta kim i, ja k : szybkość n a r a s ta n ia i o p ad a n ia (np. 0,4 VĄ.is dla MM63XX, 5 V/|.is dla MM63LSXX), czas trw a n ia (od 200 ¿ts dla 36XX do 700 m s dla SN 74188), zależności czasow e m ię
dzy k o le jn y m i im p u lsam i (pojedynczy im puls d la SN 74188 i 2716, se ria id entycznych im pulsów d la 2708, se ria im p u l
sów o w z ra s ta ją c y m czasie trw a n ia d la I36XX).
Z asady p ro g ram o w an ia, pod aw an e przez pro d u cen ta, m u szą być ściśle przestrzeg an e. N ie d o trzy m an ie specyficz
nych p a ra m e tró w p ro g ra m o w an ia m oże bow iem spow odo
w ać b łędne zaprogram ow anie, zm ianę zaw artości podczas uży tk o w a n ia lu b uszkodzenia pam ięci. Ścisłe przestrzeg an ie p ro ce d u r p ro g ra m o w an ia je st szczególnie w ażne dla p a
m ięci bipo larn y ch , poniew aż ich p ro g ra m o w an ie je st p ro cesem nieo d w racaln y m . N aw et m ałe odstępstw o od w y m ag ań p ro d u ce n ta m oże spow odow ać zm niejszenie w y d a j
ności p ro g ra m o w an ia (zm niejszenie sto su n k u liczby p r a w idłow o zap ro g ram o w an y ch pam ięci do liczby pam ięci p ro gram ow anych) oraz pogorszenie niezaw odności pam ięci.
Do p ro g ra m o w an ia pam ięci stały ch używ a się sp e cja l
n ych u rzą d zeń zw anych p ro g ra m ato ra m i. "Mogą być one przeznaczone do p ro g ra m o w an ia jednego ty p u pam ięci lub zestaw u pam ięci o podobnych p ro ce d u ra ch pro g ram o w an ia.
') P R O M — P r o g r a m m a b l e R e a d - O n d y M e m o r y , M O S — M e t a l - - O x i d e S e m i c o n d u c t o r , U V E P R O M — U l t r a - V i o l e t E r a s a b le R O M , E A R O M — E l e c t r i c a l l y A l t e r a b l e R O M
P rz y k ład a m i takiego rozw iązania są p ro g ra m a to ry : A u to m atic P ro g ra m m e r firm y ELEK TR O N IK D IG IT A L T E C H - N IK , S ystem 37 firm y C ITEL oraz PRISS-20 opracow any w CNPSS M ERA -STER w K atow icach, p ro g ra m u ją c e p a m ięci MOS UVEPROM (2708, 2716 itp.). Istn ie je rów nież w iele p ro g ra m ato ró w budow anych ad hoc przez u ży tk o w ników dla jednego ty p u pam ięci.
Rozw ój technologii, p o ja w ian ie się w ciąż now ych p a m ięci stałych, o coraz w iększych pojem nościach i krótszych czasach dostępu, pow oduje, że co ja k iś czas u żytkow nik sta je przed p roblem em k u p n a lub k o n stru k c ji now ego p ro g ram a to ra. S y tu a c ję k o m p lik u je dodatkow o fak t, że w ielu p ro d u cen tó w w y tw a rz a pam ięci zgodne fu n k c jo n a ln ie — w edług obudow y i ro zk ła d u końców ek — różniące się je d n a k zasadam i p ro g ram o w an ia. P roblem te n je st szczególnie u ciążliw y w p raco w n iach k o n stru k c y jn y c h i n au k o w o - -badaw czych, gdzie przy g o to w u je się now e k o n stru k c je u rzą d zeń cyfrow ych. W te j sy tu a c ji celow e je st posiadanie u n iw ersa ln eg o p ro g ra m a to ra , k tó ry m ożna przystosow ać do p ro g ra m o w an ia dow olnego ty p u pam ięci.
W p ro g ra m a to ra c h u n iw ersaln y ch , część p ro g ra m a to ra służąca bezpośrednio do obsługi p ro g ra m o w an e j pam ięci je st w ym ien ialn a. W zależności od k o n stru k c ji — elem e n tem w ym ien n y m może być p a k ie t (zestaw pakietów ), jak np. w w ęgierskim p ro g ra m ato rz e TR-9562, lu b m echanicznie je d n o lita w k ład k a , ja k w p ro g ra m a to ra c h se rii M900 firm y PR O -LO G ![2]. Te o sta tn ie stan o w ią typow e rozw iązanie k o n stru k c y jn e — istn ieje k ilk a w e rsji takiego p ro g ra m ato ra , od n ajp ro stszy ch , ja k M910, przeznaczonych do zastosow ań przem ysłow ych, do n a jb a rd z ie j rozbudow anych ja k M980, przeznaczonych do la b o ra to rió w badąw czych. W ym ienne w k ład k i przeznaczone do p ro g ra m o w an ia określonych ty pów pam ięci są je d n o lite k o n stru k c y jn ie i m ogą być użyte z dow olnym p ro g ra m a to re m se rii M 9002).
N a p oczątku 1978 roku w In sty tu c ie In fo rm a ty k i PW opracow aliśm y i u ru ch o m iliśm y u n iw e rsa ln y p ro g ra m a to r pam ięci sta ły c h U PM -2 [1]. U rządzenie to za p ro jek to w a n e n a u k ła d ac h M SI T T L m ożna szybko przystosow ać do p ro gram o w a n ia najnow szych typów pam ięci. J e d n a k n iew ielka liczba fu n k cji, a w szczególności m a ła pojem ność pam ięci bufo ro w ej ogranicza efektyw ność tego p ro g ra m ato ra . D la
tego pow stała now a w e rsja — PROG-2, o k o n stru k c ji zbli
żonej do p ro g ra m a to ra M980 firm y PRO -LO G . OPIS FUNKCJONALNY
P ro g ra m a to r PRO G-2 je st przeznaczony p rzede w szy st- i kim dla la b o ra to rió w n aukow o-badaw czych, tzn. dla u ży t
kow ników często zm ieniających ty p p ro g ram o w an y ch p a
mięci. Z tego pow odu PRO G-2 je st sam odzielnym u rz ą d z e niem m ikroprocesorow ym , w yposażonym w zestaw fu n k cji um ożliw iających wyprowadzanie danych do p ro g ra m o w an ia z k la w ia tu ry (um ieszczonej n a płycie czołow ej) lu b z do
w olnego u rzą d zen ia znakow ego w yposażonego w sprzęg Jed n o liteg o S ystem u, V-24 lub sprzęg dalekopisow y z p ętlą p rąd o w ą 20 mA. P ro sta obsługa fu n k c ji oraz czy teln a syg
n aliza cja błędów u ła tw ia użytkow nikow i p osługiw anie - się p ro g ra m ato re m .
PRO G-2 rea lizu je n a s tę p u ją c e fu n k cje:
DEF — d e k la ra c ja ty p u p ro g ra m o w a n e j p am ięci
IN — w p ro w a d za n ie dan y ch do p am ięci b u fo ro w ej z p a-
J) C e n a p r o g r a m a t o r ó w s e r i i M900 w y n o s i ł a w 1982 r o k u o d 1900 d o 5000 d o i . z a c z ę ś ć s t a ł ą , a c e n y w k ł a d e k w y n o s i ł y o d 500 d o 1700 d o i . [3]
m ięci p ro g ra m o w an e j (p o d staw k a COPY), z p am ięci w z o r
cowej (p o d staw k a M ASTER), ze sprzęgu rów noległego JS EMC {styk S-4), ze sprzęgu szeregow ego V24 (styk S-2) lu b sp rzęg u dalekopisow ego
OUT — w y p ro w a d za n ie dan y ch z pam ięci bufo ro w ej, p a m ięci p ro g ra m o w an e j, pam ięci w zorcow ej, sprzęgu ró w n o ległego JS EMC, szeregow ego V24 lu b dalekopisow ego VER — sp raw d za n ie identyczności d an y c h m iędzy dow ol
nym i, w ym ienionym i w yżej źródłam i danych
PRG — p ro g ra m o w an ie pam ięci CO PY za w arto ścią p a m ięci buforow ej
COP — p ro g ra m o w a n ie pam ięci CO PY z a w arto śc ią p a m ięci w zorcow ej M ASTER
ERA — (wym azywanie elek try cz n e zaw arto ści całej p am ię
ci COPY (dla p am ięc i ty p u EEPR OM lu b EAPROM).
R ozszerzeniem pow yższego zestaw u są fu n k c je d o d a t
kow e:
MOD — m o d y fik a cja danych w pam ięci buforow ej, um oż
liw ia ją c a p ro g ra m o w an ie pam ięci, zanegow aną zaw arto ścią lub po d zan eg o w an y m i a d re sam i
SWP — w y b ó r m niej lu b b a rd z ie j znaczącego p ó łb a jtu p rzy o p era cja ch n a pam ięciach o słow ie 4-bitow ym BLK — sp raw d ze n ie fabrycznego s ta n u pam ięci (sam e 0 lub 1)
PAG — u sta w ien ie o b sz aru roboczego w pam ięci b u fo row ej
BAUD — u sta w ien ie szybkości tra n s m is ji szeregow ej.
W celu zw iększenia niezaw odności d ziałania, PRO G-2 został w yposażony w fu n k c je diagnostyczne i k ontrolne, w y k onyw ane au to m aty cz n ie podczas pracy. N ależą do nich:
— k o n tro la d ziała n ia podstaw ow ych zespołów p ro g ra m a to r a bezpośrednio po w łączeniu zasilania
— ciągła k o n tro la d ziała n ia pam ięci bufo ro w ej
— k o n tro la przyg o to w an ia w k ła d k i do p ro g ra m o w an ia za
d ek larow anego ty p u pam ięci
— k o n tro la p o praw ności zasilania pam ięci p ro g ra m o w an e j i w zorcow ej.
F o t . 1. W y g lą d z e w n ę t r z n y p r o g r a m a t o r a P R O G -2 z w k ł a d k ą I2 7 X X
W ybór fu n k c ji je s t m ożliw y przez w ciśnięcie odpow ied
niego przy cisk u n a płycie czołow ej (fot. 1). P o tw ierd zen ie w y b o ru o k reślonej fu n k c ji je st sygnalizow ane za pom ocą diody e lek tro lu m in esc en c y jn ej. P a ra m e try fu n k cji w p ro w adza się za pom ocą przycisków n u m erycznych. Ż ądanie w y k o n an ia fu n k cji je st w p ro w a d za n e za pom ocą przycisku EXEC. W ykonyw anie fu n k c ji p ro g ra m a to ra może być p rze rw a n e przyciskiem STO P EXEC.
W łożenie w k ła d k i w przeznaczone dla n iej m iejsce w płycie czołow ej p o w oduje u staw ien ie p ro g ra m a to ra w sta n początkow y, pozw alający zad ek laro w ać ty p p ro g ra m o w an e j pam ięci. K ażd a w k ła d k a m a pam ięć sta łą ROM, za w ie ra jącą p ro ce d u ry ste ru ją c e fu n k cjam i. P ro g ra m a to r s p ra w dza, czy p odany ty p pam ięci m oże być za p ro g ra m o w an y przy użyciu o k reślonej w kładki.
Je że li p ro g ra m a to r n ie w y k o n u je ża d n ej z w ym ienionych fu n k c ji to m ożliw e je st użycie k la w ia tu ry w sp ó łp rac u jąc ej
z p am ięcią buforow ą. C yfry szesnastkow e są w yprow adzane na w y św ietlac ze a d re su lu b danych, zależnie od s ta n u diody obok w yśw ietlacza danych, ustalonego p rzyciskiem D/A.
O dczyt danych z pam ięci n a s tę p u je po w ciśnięciu przycisku RD, a zapis ■— po w ciśnięciu WR. W ciśnięcie każdego p rzy cisku je st sygnalizow ane dźw iękiem . D źw iękiem , zw raca się rów nież uw agę o p era to ra n a sy tu a cje a w a ry jn e i błędy.
REALIZACJA UKŁADOWA
W celu rea liza cji ta k bogatego zestaw u fu n k cji, p ro g ra m a to r PROG-2 w yposażono w system m ikroprocesorow y.
S chem at blokow y p ro g ra m ato ra , p rze d staw io n y n a ry su n ku 1, zaw iera:
— procesor ty p u 8080 z u k ła d a m i 8224, 8228, b u fo ra m i szy
ny ad reso w ej (4x8216), u k ła d am i p racy k ro k o w e j i p rze rw ań
— dek o d er ad resó w pam ięci
— pam ięć roboczą RAM 1 KB
— pam ięć p ro g ra m u EPROM 6 KB
— u k ła d u rzą d zeń w e-w y (8255)
— sprzężenie z częścią w ym ienną (dw a u k ła d y ty p u 8255)
— pam ięć b u fo ro w ą RAM 16 KB
— blok p ły ty czołow ej z .u k ła d a m i k la w ia tu ry i w y św ietla
czam i szesnastkow ym i
— układ części w ym iennej (wikładki) z u k ła d a m i p r o g ram u jący m i i p am ięcią p ro ce d u r obsługi w kładki.
W spółpraca m iędzy częścią sta łą p ro g ra m a to ra a w k ła d k ą je st rea lizo w a n a za pom ocą 48 linii dołączonych przez złą
cza szufladow e ELTRA 50 do dw óch u k ład ó w ty p u 8255.
Z naczenie sygnałów oraz k ie ru n e k ich p rze sy łan ia są u z a leżnione od a k tu a ln ie um ieszczonej w p ro g ra m ato rz e w k ła d ki. Ze w zględów ekonom icznych, a także d la w ygody u ży t
k ow nika — w k ła d k a p ow inna p ro g ram o w ać m ak sy m a ln ą liczbę ty p ó w pam ięci. T en o sta tn i w a ru n e k je st je d n a k tru d n y do sp ełn ien ia, dlatego też k ażd a k o n k re tn a r e a li
z a c ja je s t kom prom isem m iędzy liczbą p ro gram ow anych pam ięci a sk om plikow aniem u k ład ó w w kładki. W PROG-2 p rzy ję to dw a podejścia do k o n stru k c ji w k ła d e k (fot. 2).
Je że li pam ięci m a ją iden ty czn y ty p obudow y, podobne rozm ieszczenie sygnałów n a końców kach oraz zbliżone p ro c e d u ry p ro g ram o w an ia, to n a płycie czołow ej w kład k i um ieszczane są bezpośrednio dw ie podstaw k i: dla pam ięci p ro g ra m o w an e j — COPY oraz d la pam ięci w zorcow ej — M ASTER. W e w n ątrz w k ła d k i zn a jd u je się zestaw kluczy tran z y sto ro w y ch dostosow ujących w k ład k ę do określonego ty p u pam ięci. T a k ro zw ią zan a je st w k ła d k a służąca do p ro g ra m o w an ia pam ięci UVEPROM. Jeżeli ca ła ro d zin a pam ięci je s t p ro g ra m o w an a identyczną p ro ce d u rą , ale po szczególne ty p y pam ięci różnią się pojem nością, o rg an i
zacją, rozm ieszczaniem końców ek i typem obudow y, to n a płycie czołow ej w k ła d k i um ieszczane są d w a złącza sz u fla dowe, do k tó ry ch je st dołączony a d a p te r p o d staw ek (za
