माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम का डिज़ाइन. माइक्रोप्रोसेसर उपकरणों और प्रणालियों का संचालन, डिजाइन और वास्तुकला। माइक्रोप्रोसेसर उपकरणों और प्रणालियों का विकास

कजाकिस्तान गणराज्य का विज्ञान और शिक्षा मंत्रालय

बहुविषयक कॉलेज

उत्तर कजाकिस्तान राज्य विश्वविद्यालय

शिक्षाविद् एम. कोज़ीबाएव के नाम पर रखा गया

व्याख्यात्मक नोट

पाठ्यक्रम परियोजना के लिए

अनुशासन में: "डिजिटल उपकरण और माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम"

विषय पर: "I 8086 माइक्रोप्रोसेसर पर आधारित माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम का डिज़ाइन"

विकल्प संख्या 16

द्वारा पूरा किया गया: छात्र जीआर। आरईएस-के-09

सफ्रोनोव एस.वी.

जाँच की गई: शिक्षक

मिखाइलोवा ए.एन.

पेट्रोपावलोव्स्क 2010

1 परिचय

2. रेल मंत्रालय की सामान्य संरचना

3. 16-बिट i8086 माइक्रोप्रोसेसर

3.1 कमांड सिस्टम

4.आंतरिक संरचना

5. मेमोरी डिवाइस

6. राम. निर्माण सिद्धांत

7.रीड ओनली मेमोरी (ROM)

8.डिजिटल-टू-एनालॉग कन्वर्टर्स (डीएसी)

9.इनपुट/आउटपुट मॉड्यूल के कार्यात्मक आरेख का विकास

10 निष्कर्ष

ग्रन्थसूची

परिशिष्ट ए

1 परिचय

अनुशासन "डिजिटल डिवाइस और माइक्रोप्रोसेसर" का उद्देश्य अलग-अलग कार्यात्मक जटिलता के डिजिटल उपकरणों के निर्माण के सिद्धांतों का अध्ययन करना है - तर्क तत्वों से लेकर माइक्रोप्रोसेसर और माइक्रो कंप्यूटर तक।

कॉम्पैक्ट माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक "मेमोरी" का उपयोग विभिन्न प्रयोजनों के लिए आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है। एक पीसी में, मेमोरी को एक कार्यात्मक भाग के रूप में परिभाषित किया गया है जो कमांड और संसाधित डेटा को रिकॉर्ड करने, संग्रहीत करने और जारी करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मेमोरी फ़ंक्शन को कार्यान्वित करने वाले तकनीकी साधनों के सेट को स्टोरेज डिवाइस कहा जाता है। एक प्रोसेसर (माइक्रोप्रोसेसर) के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, एक प्रोग्राम की आवश्यकता होती है, यानी कमांड और डेटा का एक अनुक्रम, जिस पर प्रोसेसर कमांड द्वारा निर्धारित संचालन करता है। कमांड और डेटा एक इनपुट डिवाइस के माध्यम से कंप्यूटर की मुख्य मेमोरी में प्रवेश करते हैं, जिसके आउटपुट पर उन्हें प्रतिनिधित्व का एक डिजिटल रूप प्राप्त होता है, यानी, कोड संयोजन ओ और 1 का रूप। मुख्य मेमोरी, एक नियम के रूप में, दो से बनी होती है मेमोरी के प्रकार: परिचालन (रैम) और स्थायी (रोम)।

रैम को परिवर्तनीय जानकारी संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है; यह इसकी सामग्री को बदलने की अनुमति देता है क्योंकि प्रोसेसर डेटा के साथ कम्प्यूटेशनल संचालन करता है। इसका मतलब यह है कि प्रोसेसर रैम से निर्देश कोड और डेटा का चयन (रीड मोड) कर सकता है और, प्रसंस्करण के बाद, परिणामी परिणाम को रैम (राइट मोड) में रख सकता है।

यह पाठ्यक्रम कार्य मेमोरी ब्लॉक के अध्ययन के लिए समर्पित है। अर्थात्, कार्य किसी दिए गए आकार और कॉन्फ़िगरेशन का मेमोरी स्पेस बनाना है।

2. रेल मंत्रालय की सामान्य संरचना

माइक्रोप्रोसेसर (एमपी) - किसी भी माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम (एमपीएस) का केंद्रीय भाग - इसमें एक अंकगणित-तार्किक इकाई (एएलयू) और एक केंद्रीय नियंत्रण इकाई (सीसीयू) शामिल है, जो कमांड चक्र को लागू करता है। एमपी केवल एमपीएस के हिस्से के रूप में कार्य कर सकता है, जिसमें एमपी के अलावा, मेमोरी, इनपुट/आउटपुट डिवाइस, सहायक सर्किट (क्लॉक जेनरेटर, इंटरप्ट कंट्रोलर और डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस (डीएएम), बस ड्राइवर, लैचिंग रजिस्टर इत्यादि शामिल हैं। .

किसी भी एमपीएस में, निम्नलिखित मुख्य भागों (उपप्रणालियों) को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

प्रोसेसर मॉड्यूल;

• बाह्य उपकरण (बाह्य भंडारण + इनपुट/आउटपुट उपकरण);

  व्यवधान उपप्रणाली;

  डायरेक्ट मेमोरी एक्सेस सबसिस्टम।

चित्र 1 - "कॉमन बस" इंटरफ़ेस के साथ एमपीएस की संरचना

प्रोसेसर और अन्य एमपीएस उपकरणों के बीच संचार रेडियल कनेक्शन, एक सामान्य बस या एक संयुक्त विधि के सिद्धांतों का उपयोग करके किया जा सकता है। एकल-प्रोसेसर एमपीएस में, विशेष रूप से 8- और 16-बिट वाले, "कॉमन बस" संचार सिद्धांत सबसे व्यापक हो गया है, जिसमें सभी डिवाइस एक ही तरह से इंटरफ़ेस से जुड़े होते हैं (चित्रा 1)।

सभी इंटरफ़ेस सिग्नल तीन मुख्य समूहों में विभाजित हैं - डेटा, पता और नियंत्रण। कई प्रकार के "कॉमन बस" इंटरफ़ेस अलग-अलग या मल्टीप्लेक्स लाइनों (बसों) पर ट्रांसमिशन प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, माइक्रोबस इंटरफ़ेस, जिस पर अधिकांश 8-बिट i8080-आधारित एमपीयू संचालित होते हैं, अलग-अलग बसों में पता और डेटा प्रसारित करते हैं, लेकिन कुछ नियंत्रण सिग्नल डेटा बस पर प्रसारित होते हैं। DEC (घरेलू एनालॉग - K1801 श्रृंखला के माइक्रोप्रोसेसर) के माइक्रो कंप्यूटर में उपयोग किए जाने वाले Q-बस इंटरफ़ेस में एक मल्टीप्लेक्स एड्रेस/डेटा बस होता है, जिसके माध्यम से यह जानकारी समय विभाजन के साथ प्रसारित होती है। स्वाभाविक रूप से, यदि कोई मल्टीप्लेक्स बस है, तो नियंत्रण लाइनों में एक विशेष सिग्नल शामिल करना आवश्यक है जो बस में जानकारी के प्रकार की पहचान करता है। सूचनाओं का आदान-प्रदान दो उपकरणों के बीच इंटरफेस के माध्यम से किया जाता है, जिनमें से एक सक्रिय और दूसरा निष्क्रिय है। सक्रिय डिवाइस निष्क्रिय डिवाइस पते और नियंत्रण सिग्नल उत्पन्न करता है। सक्रिय डिवाइस आमतौर पर प्रोसेसर होता है, और निष्क्रिय डिवाइस हमेशा मेमोरी और कुछ कंप्यूटर होते हैं।

हालाँकि, कभी-कभी हाई-स्पीड होस्ट डिवाइस इंटरफ़ेस पर मास्टर (सक्रिय डिवाइस) के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो मेमोरी के साथ आदान-प्रदान को नियंत्रित करते हैं। "कॉमन बस" अवधारणा मानती है कि सभी एमपीएस उपकरणों तक पहुंच एक ही एड्रेस स्पेस में की जाती है, हालांकि, एड्रेसेबल ऑब्जेक्ट्स की संख्या का विस्तार करने के लिए, कुछ सिस्टम में मेमोरी और मेमोरी के एड्रेस स्पेस और कभी-कभी प्रोग्राम मेमोरी और डेटा मेमोरी को कृत्रिम रूप से अलग किया जाता है।

3.16-बिट i8086 माइक्रोप्रोसेसर

इंटेल ने 1978 में पहला 16-बिट प्रोसेसर i8086 जारी किया। आवृत्ति - 5 मेगाहर्ट्ज, प्रदर्शन - 16-बिट ऑपरेंड वाले निर्देशों के लिए 0.33 एमआईपीएस (बाद में 8 और 10 मेगाहर्ट्ज प्रोसेसर दिखाई दिए)। 3 माइक्रोन प्रौद्योगिकी, 29,000 ट्रांजिस्टर। एड्रेसेबल मेमोरी 1 एमबी। एक साल बाद, i8088 दिखाई दिया - वही प्रोसेसर, लेकिन 8-बिट डेटा बस के साथ। आईबीएम पीसी का इतिहास इसके साथ शुरू हुआ, इंटेल प्रोसेसर के सभी आगे के विकास के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। आईबीएम पीसी आर्किटेक्चर के बड़े पैमाने पर वितरण और खुलेपन ने बड़े, मध्यम और छोटे द्वारा विकसित नए सॉफ्टवेयर के उद्भव की तीव्र गति को जन्म दिया। फर्मों के साथ-साथ व्यक्तिगत उत्साही भी। तब और अब की तकनीकी प्रगति प्रोसेसर के विकास के बिना अकल्पनीय होगी, लेकिन पीसी के लिए मौजूदा सॉफ़्टवेयर की विशाल मात्रा को देखते हुए, बैकवर्ड सॉफ़्टवेयर संगतता का सिद्धांत तब भी उभरा - पुराने प्रोग्राम नए प्रोसेसर पर चलने चाहिए। इस प्रकार, बाद के प्रोसेसर की वास्तुकला में सभी नवाचारों को मौजूदा कोर से जोड़ा जाना था।

16-बिट एमपी i8086, i8080 द्वारा शुरू की गई सिंगल-चिप एमपी श्रृंखला का एक और विकास था। बिट क्षमता बढ़ाने के साथ-साथ, i8086 कई नए वास्तुशिल्प समाधान लागू करता है:

कमांड सिस्टम का विस्तार किया गया है (ऑपरेशंस और एड्रेसिंग विधियों के सेट द्वारा);

एमपी आर्किटेक्चर मल्टीप्रोसेसर ऑपरेशन पर केंद्रित है। विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन के मल्टीमाइक्रोप्रोसेसर सिस्टम को व्यवस्थित करने के लिए सहायक एलएसआई (नियंत्रक और विशेष प्रोसेसर) का एक समूह विकसित किया गया है;

विभिन्न ऑपरेशनों को समय पर निष्पादित करने की दिशा में आंदोलन शुरू हो गया है। एमपी में दो समानांतर ऑपरेटिंग डिवाइस शामिल हैं

राजमार्ग के साथ डेटा प्रोसेसिंग और संचार, जो समय पर सूचना प्रसंस्करण और इसे राजमार्ग पर प्रसारित करने की प्रक्रियाओं को संयोजित करना संभव बनाता है;

एक नया (i8080 की तुलना में) मेमोरी संगठन पेश किया गया, जिसे बाद में INTEL परिवार के सभी पुराने मॉडलों में उपयोग किया गया - मेमोरी सेगमेंटेशन। I8080 के साथ मॉडल की निरंतरता बनाए रखने के लिए, i8086 दो ऑपरेटिंग मोड प्रदान करता है - "न्यूनतम" और "अधिकतम", और न्यूनतम मोड में i8086 एक विस्तारित कमांड सिस्टम के साथ काफी तेज़ 16-बिट i8080 के रूप में काम करता है। i8086-min पर आधारित MPS का आर्किटेक्चर i8080 बेस पर आर्किटेक्चर जैसा दिखता है)।

अधिकतम मोड का उद्देश्य i8086 को मल्टीमाइक्रोप्रोसेसर सिस्टम के हिस्से के रूप में संचालित करना है, जिसमें कई i8086 केंद्रीय प्रोसेसर के अलावा, विशेष i8089 इनपुट/आउटपुट प्रोसेसर और i8087 फ्लोटिंग अंकगणितीय सहप्रोसेसर काम कर सकते हैं। आइए हम ऊपर प्रस्तुत अवधारणाओं को अधिक स्पष्ट रूप से परिभाषित करें:

केंद्रीय प्रोसेसर - अपने स्वयं के कमांड चक्र को बनाए रखता है, सिस्टम मेमोरी में संग्रहीत प्रोग्राम को निष्पादित करता है; सिस्टम रीसेट पर, नियंत्रण आमतौर पर केंद्रीय प्रोसेसर (या सीपीयू में से एक, यदि सिस्टम में उनमें से कई हैं) में स्थानांतरित किया जाता है। विशिष्ट प्रोसेसर - अपने स्वयं के निर्देश चक्र को बनाए रखता है, सिस्टम मेमोरी में संग्रहीत प्रोग्राम को निष्पादित करता है, लेकिन केवल सीपीयू से एक कमांड द्वारा प्रारंभ किया जाता है, और प्रोग्राम पूरा होने पर, सीपीयू को सूचित करता है कि उसने अपना काम पूरा कर लिया है। कोप्रोसेसर अपने स्वयं के निर्देश चक्र का समर्थन नहीं करता है; यह सामान्य कमांड स्ट्रीम से सीपीयू द्वारा इसके लिए चयनित कमांड को निष्पादित करता है। मूलतः, एक सहप्रोसेसर सीपीयू का एक विस्तार है।

3.1 कमांड सिस्टम

8086 माइक्रोप्रोसेसर की निर्देश प्रणाली में 98 निर्देश थे: 19 डेटा ट्रांसफर कमांड, 38 डेटा प्रोसेसिंग कमांड, 24 विभिन्न सशर्त और बिना शर्त शाखा कमांड, और 17 सीपीयू नियंत्रण कमांड।

प्रत्येक निर्देश में एक ऑपरेशन कोड (जिसे ऑपकोड कहा जाता है) और ऑपरेंड शामिल होते हैं। आमतौर पर, ऑपकोड को कमांड के पहले बाइट और दूसरे बाइट के तीन मध्य बिट्स, या (एकल-बाइट कमांड के मामले में) कमांड के पहले बाइट के उच्च भाग को आवंटित किया गया था। कुल मिलाकर, i8086 में लगभग 4000 विभिन्न कमांड विकल्प हैं।

उनके उद्देश्य के अनुसार, I8086 माइक्रोप्रोसेसर कमांड को 6 समूहों में विभाजित किया गया है:

1 डेटा ट्रांसमिशन कमांड: MOV, XCHG, PUSH, POP, PUSHF, POPF, LEA, LDS, LES, LAHF, SAHF, XLAT, IN।

2 अंकगणितीय आदेश: ADD, ADC, INC, AAA, DAA, SUB, SBB, DEC, NEG, CMP, AAS, DAS, MUL, IMUL, DIV, IDIV, AAM, AAD।

3 तार्किक आदेश: नहीं, SHL / SAL, SHR, SAR, ROL, ROR, RCL, RCR,

और, परीक्षण, या, एक्सओआर।

4 श्रृंखला हेरफेर आदेश: सीएमपीएस, एलओडीएस, एमओवीएस, आरईपी, एससीएएस, एसटीओएस।

5 नियंत्रण स्थानांतरण आदेश: जेएमपी, कॉल, आरईटी, लूप/लूप, लूपज़, लूपने/लूपएनज़, जेसीएक्सजेड, जेई/जेजेड, जेएनई/जेएनजेड, जेएल/जेएनजीई, जेएलई/जेएनजी, जेबी/जेएनएई, जेबीई/जेएनए, जेपी/जेपीई , जेएनपी/जेपीओ, जेओ, जेएनओ, जेएस, जेएनएस, जेजी/जेएनएल, जेजीई/जेएनएल, जेए/जेएनबीई, जेएई/जेएनबी।

6 प्रोसेसर नियंत्रण आदेश: सीएलसी, सीएमसी, एसटीसी, सीडीएल, एसटीडी, सीएलआई, एचएलटी प्रतीक्षा, ईएससी, लॉक

4.आंतरिक संरचना

I8086 MP का ब्लॉक आरेख चित्र में दिखाया गया है। एमपी में तीन मुख्य उपकरण शामिल हैं:

यूओडी - डेटा प्रोसेसिंग डिवाइस;

यूएसएम - राजमार्ग के साथ संचार उपकरण;

यूयूएस - नियंत्रण और तुल्यकालन उपकरण।

यूओडी को निर्देशों को निष्पादित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसमें 16-बिट एएलयू, सिस्टम रजिस्टर और अन्य सहायक सर्किट शामिल हैं; रजिस्टर ब्लॉक (आरओएन, बेसिक और इंडेक्स) और माइक्रोप्रोग्राम कंट्रोल ब्लॉक।

यूएसएम 20-बिट भौतिक मेमोरी एड्रेस और 16-बिट होस्ट एड्रेस का निर्माण, मेमोरी से कमांड का चयन, मेमोरी, होस्ट और बस के माध्यम से अन्य प्रोसेसर के साथ डेटा एक्सचेंज सुनिश्चित करता है। यूएसएम में एक पता योजक, कमांड कतार रजिस्टरों का एक ब्लॉक और सेगमेंट रजिस्टरों का एक ब्लॉक शामिल है।

यूयूएस एमपी उपकरणों के संचालन का सिंक्रनाइज़ेशन, अन्य उपकरणों के साथ आदान-प्रदान के लिए नियंत्रण सिग्नल और स्थिति सिग्नल उत्पन्न करना, अन्य एमपीएस उपकरणों से संकेतों का विश्लेषण और उचित प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है।

एमपी दो मोड में से एक में काम कर सकता है - "न्यूनतम" (न्यूनतम) और "अधिकतम" (अधिकतम)। न्यूनतम मोड को i8080-आधारित MPS के समान संगठन के साथ एकल-प्रोसेसर MPS कॉन्फ़िगरेशन को लागू करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन बढ़े हुए पता स्थान, उच्च गति और महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित निर्देश सेट के साथ। अधिकतम कॉन्फ़िगरेशन सिस्टम में कई एमपी और एक विशेष बस आर्बिटर इकाई की उपस्थिति मानता है (मल्टीबस इंटरफ़ेस का उपयोग किया जाता है)।

एमपी i8086 के बाहरी पिन सिग्नल मल्टीप्लेक्सिंग के सिद्धांत का व्यापक रूप से उपयोग करते हैं - समय विभाजन के साथ सामान्य लाइनों पर विभिन्न सिग्नलों का संचरण। इसके अलावा, एक ही पिन का उपयोग मोड (न्यूनतम - अधिकतम) के आधार पर विभिन्न सिग्नल संचारित करने के लिए किया जा सकता है। हार्डवेयर डिज़ाइन... पाठ्यक्रम परियोजना कार्यान्वित की गई माइक्रोप्रोसेसर प्रणाली परमाइक्रोकंट्रोलर बेस - ... डिवाइस ऑपरेशन पर आधारडिवाइस फ़ंक्शन...

वीटी उपकरण के मौलिक आधार में गुणात्मक और मात्रात्मक परिवर्तन हुए हैं

उनके डिज़ाइन के स्थापित सिद्धांतों को बदलना (जैसे कि कठोर)।

संरचना, सुसंगत केंद्रीय प्रबंधन, लाइन संगठन

मेमोरी और कंप्यूटर संरचना को विशिष्टताओं के अनुसार अनुकूलित करने में असमर्थता

समस्या का समाधान किया जा रहा है)।

कंप्यूटर सिस्टम को व्यवस्थित करने के शास्त्रीय वॉन न्यूमैन सिद्धांतों को एमपीएस की समस्या अभिविन्यास, समानांतर और पाइपलाइन सूचना प्रसंस्करण, डेटा प्रोसेसिंग के सारणीबद्ध तरीकों के उपयोग, एमपीएस संरचनाओं की नियमितता और एकरूपता के सिद्धांतों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था; वास्तविक हो जाता है

अनुकूली रूप से पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य सिस्टम बनाने की संभावना, साथ ही

सॉफ़्टवेयर फ़ंक्शंस का हार्डवेयर कार्यान्वयन। इसलिए, वर्तमान में

एमपीएस पर आधारित कंप्यूटर सिस्टम डिजाइन करते समय समय प्राप्त हुआ

तथाकथित "3M" सिद्धांत का अनुप्रयोग: मॉड्यूलैरिटी, ट्रंकिंग,

माइक्रोप्रोग्रामेबिलिटी

मॉड्यूलर संगठन का सिद्धांतकम्प्यूटेशनल और का निर्माण शामिल है

मॉड्यूल के एक सेट के आधार पर एमपीएस को नियंत्रित करना: संरचनात्मक, कार्यात्मक और

विद्युत रूप से पूर्ण कंप्यूटिंग डिवाइस जो आपको स्वतंत्र रूप से अनुमति देते हैं

या इस वर्ग की समस्याओं को हल करने के लिए अन्य मॉड्यूल के साथ संयोजन में। मॉड्यूलर

माइक्रो कंप्यूटर और सिस्टम के डिज़ाइन के लिए दृष्टिकोण अनुमति देता है (जब इसे लागू किया जाता है)।

परिवारों के निर्माण को सुनिश्चित करने के लिए सार्वभौमिक और विशिष्ट मॉड्यूल)।

एमपीएस की (पंक्तियाँ), कार्यक्षमता और विशेषताओं में भिन्न,

अनुप्रयोगों की एक महत्वपूर्ण श्रृंखला को कवर करने से कम करने में मदद मिलती है

डिजाइन लागत, और क्षमता विस्तार को भी सरल बनाता है

सिस्टम का पुनर्विन्यास, कंप्यूटिंग के अप्रचलन में देरी करता है

सूचना विनिमय की रीढ़ विधिसंगठन के तरीके के विपरीत

मनमाना कनेक्शन ("हर कोई सबके साथ" सिद्धांत के अनुसार) आपको व्यवस्थित करने की अनुमति देता है और

एमपीएस में कनेक्शनों की संख्या कम करें। यह बीच में सूचनाओं के आदान-प्रदान की सुविधा प्रदान करता है

विभिन्न स्तरों के कार्यात्मक और संरचनात्मक मॉड्यूल का उपयोग करना

इनपुट और आउटपुट बसों को जोड़ने वाले राजमार्ग। वहाँ एक-, दो-,

तीन- और बहु-लाइन कनेक्शन। रिश्ते पर ध्यान देना जरूरी है

सर्किट डिजाइन और संरचनात्मक समाधान जो कार्यान्वयन के दौरान दिखाई देते हैं

विशेष द्विदिश बफर बनाने के रूप में विनिमय की यह विधि

तीन स्थिर अवस्थाओं के साथ कैस्केड और अस्थायी का उपयोग

विनिमय चैनलों का बहुसंकेतन।

फ़र्मवेयर नियंत्रणसंगठन में सबसे अधिक लचीलापन प्रदान करता है

बहुकार्यात्मक मॉड्यूल और समस्या अभिविन्यास की अनुमति देता है

एमपीएस, और उनमें मैक्रो ऑपरेशन का भी उपयोग किया जाता है, जो उपयोग करने से अधिक प्रभावी है

मानक दिनचर्या. इसके अलावा, रूप में नियंत्रित शब्दों का प्रसारण

एन्क्रिप्टेड कोड अनुक्रम न्यूनतमकरण शर्तों से मेल खाते हैं

वीएलएसआई पिन की संख्या और मॉड्यूल में इंटरकनेक्शन की संख्या कम करना।

ऊपर सूचीबद्ध एमपीएस डिज़ाइन की मुख्य विशेषताओं के अलावा, यह होना चाहिए

नियमितता के सिद्धांत पर ध्यान दें, जो प्राकृतिक मानता है

एमपीएस की संरचना के तत्वों की पुनरावृत्ति और उनके बीच संबंध। इसका अनुप्रयोग

सिद्धांत आपको अभिन्न घनत्व बढ़ाने, बांड की लंबाई कम करने की अनुमति देता है

ऑन-चिप, टोपोलॉजिकल और सर्किट डिजाइन समय को कम करें

एलएसआई और वीएलएसआई का डिज़ाइन, चौराहों की संख्या और कार्यात्मक प्रकारों को कम करता है

और संरचनात्मक तत्व.

एमपीएस आर्किटेक्चर (सिस्टम चरण) विकसित करते समय, निम्नलिखित को हल करना आवश्यक है

सिस्टम के कार्यात्मक व्यवहार की वैचारिक संरचना का वर्णन करें

इसके निर्माण और संगठन के दौरान उपयोगकर्ता के हितों को ध्यान में रखने की स्थिति

इसमें कंप्यूटिंग प्रक्रिया;

सॉफ्टवेयर निर्माण की संरचना, नामकरण और विशेषताएं निर्धारित करें

माइक्रोप्रोग्राम उपकरण;

डेटा प्रवाह और नियंत्रण के आंतरिक संगठन की विशेषताओं का वर्णन करें

जानकारी;

भौतिक की कार्यात्मक संरचना और विशेषताओं का विश्लेषण करें

सॉफ़्टवेयर संतुलन के परिप्रेक्ष्य से सिस्टम उपकरणों का कार्यान्वयन,

माइक्रोप्रोग्राम और हार्डवेयर।

एमपीएस डिज़ाइन के मुख्य चरण चित्र में दिखाए गए हैं। 3.1.

प्रारंभिक डिजाइन चरण में, एमपीएस को इनमें से एक में वर्णित किया जा सकता है

निम्नलिखित वैचारिक स्तर: "ब्लैक बॉक्स", संरचनात्मक, कार्यक्रम,

तार्किक, सर्किट.

"ब्लैक बॉक्स" स्तर पर, एमपीएस का वर्णन बाहरी विशिष्टताओं द्वारा किया जाता है, जहां

बाह्य विशेषताएँ सूचीबद्ध हैं।

चावल। 3.1. एमपीएस डिज़ाइन के चरण

संरचनात्मक स्तर एमपीएस के हार्डवेयर घटकों द्वारा बनाया जाता है, जो

व्यक्तिगत उपकरणों के कार्यों, उनके अंतर्संबंधों और सूचनाओं द्वारा वर्णित

धाराएँ

सॉफ़्टवेयर स्तर को दो उपस्तरों (प्रोसेसर निर्देश और) में विभाजित किया गया है

भाषा) और एमपीएस की व्याख्या बयानों के अनुक्रम के रूप में की जाती है

आदेश जो एक निश्चित डेटा संरचना पर एक या दूसरी कार्रवाई का कारण बनते हैं।

तार्किक स्तर विशेष रूप से असतत प्रणालियों में निहित है और इसे विभाजित किया गया है

दो उपस्तर: स्विचिंग सर्किट और रजिस्टर ट्रांसफर।

पहला उपस्तर गेट्स (संयोजन सर्किट और मेमोरी तत्व) और उनके आधार पर निर्मित डेटा प्रोसेसिंग ऑपरेटरों द्वारा बनता है। दूसरे उपस्तर को उच्च स्तर के अमूर्तन की विशेषता है और यह रजिस्टरों और उनके बीच डेटा स्थानांतरण के विवरण का प्रतिनिधित्व करता है। इसमें दो शामिल हैं

भाग: सूचना और नियंत्रण: पहला रजिस्टरों द्वारा बनता है,

ऑपरेटर और डेटा ट्रांसमिशन पथ, दूसरा इसके आधार पर प्रदान करता है

समय संकेत जो रजिस्टरों के बीच डेटा स्थानांतरण आरंभ करते हैं।

सर्किट स्तर अलग-अलग डिवाइस तत्वों के संचालन के विवरण पर आधारित है।

एमपीएस के जीवन चक्र में, किसी भी अलग प्रणाली की तरह, तीन चरण होते हैं:

डिजाइन, विनिर्माण और संचालन।

प्रत्येक चरण को कई चरणों में विभाजित किया गया है जिसके लिए संरचनात्मक या भौतिक विफलताओं की संभावनाएँ हैं। दोषों को उनके कारणों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है: भौतिक, यदि कारण तत्वों में दोष है, और व्यक्तिपरक, यदि कारण डिज़ाइन त्रुटियाँ हैं।

व्यक्तिपरक दोषों को डिज़ाइन और इंटरैक्टिव में विभाजित किया गया है। डिज़ाइन

खराबी विभिन्न चरणों में सिस्टम में पेश की गई कमियों के कारण होती है

मूल कार्य का कार्यान्वयन. इंटरैक्टिव दोष उत्पन्न होते हैं

कार्य के दौरान सेवा कर्मी (ऑपरेटर) की गलती के कारण। परिणाम

किसी खराबी की अभिव्यक्ति एक त्रुटि है, और एक खराबी हो सकती है

अनेक त्रुटियाँ उत्पन्न करता है, और वही त्रुटि उत्पन्न हो सकती है

कई खराबी.

एक दोष की अवधारणा भी है - मापदंडों में एक भौतिक परिवर्तन

सिस्टम घटक जो अनुमेय सीमा से अधिक हैं। दोष कहलाते हैं

विफलताएँ यदि वे अस्थायी हैं, और विफलताएँ यदि वे स्थायी हैं।

किसी दोष का तब तक पता नहीं लगाया जा सकता जब तक कि स्थिति ठीक न हो जाए

इसके कारण किसी खराबी की घटना, जिसका परिणाम, इसके में होना चाहिए

कतार, बनाने के लिए अध्ययन के तहत वस्तु के आउटपुट को पारित किया गया

देखने योग्य खराबी.

दोष निदान किसी त्रुटि का कारण निर्धारित करने की प्रक्रिया है

परीक्षण के परिणाम.

डिबगिंग त्रुटियों को खोजने और निर्धारित करने की प्रक्रिया है

एमपीएस के डिजाइन के दौरान परीक्षण के परिणामों के आधार पर उनकी उपस्थिति के स्रोत।

डिबगिंग टूल डिवाइस, कॉम्प्लेक्स और प्रोग्राम हैं। कभी-कभी नीचे

डिबगिंग का तात्पर्य दोषों का पता लगाना, स्थानीयकरण और उन्मूलन करना है। सफलता

डिबगिंग इस बात पर निर्भर करती है कि सिस्टम कैसे डिज़ाइन किया गया है

गुण जो इसे डिबगिंग के लिए सुविधाजनक बनाते हैं, साथ ही उपयोग किए गए टूल भी

डिबगिंग के लिए.

डिबगिंग करने के लिए, डिज़ाइन किया गया एमपीएस होना चाहिए

नियंत्रणीयता, अवलोकनशीलता और पूर्वानुमेयता के गुण।

नियंत्रणीयता -एक प्रणाली की संपत्ति जिसमें उसका व्यवहार अतिसंवेदनशील होता है

प्रबंधन, यानी सिस्टम के संचालन को रोकना संभव है

निश्चित स्थिति और सिस्टम को पुनरारंभ करें।

observability- किसी सिस्टम की एक संपत्ति जो आपको उसके व्यवहार की निगरानी करने की अनुमति देती है

प्रणाली, इसकी आंतरिक स्थितियों के परिवर्तन के पीछे।

पूर्वानुमान- एक सिस्टम प्रॉपर्टी जो सिस्टम को स्थापित करने की अनुमति देती है

एक ऐसा राज्य जिससे आने वाले सभी राज्यों की भविष्यवाणी की जा सकती है।

एमपीएस अपनी जटिलता, आवश्यकताओं और कार्यों में काफी भिन्न हो सकते हैं

परिचालन पैरामीटर, सॉफ़्टवेयर की मात्रा, प्रकार

माइक्रोप्रोसेसर सेट, आदि इस संबंध में, डिजाइन प्रक्रिया कर सकते हैं

सिस्टम की आवश्यकताओं के आधार पर भिन्न होता है।

डिज़ाइन प्रक्रिया एक पुनरावर्ती प्रक्रिया है। स्वीकृति परीक्षण चरण के दौरान पाई गई खराबी से विनिर्देशन में सुधार हो सकता है, और

इसलिए, संपूर्ण सिस्टम के डिज़ाइन की शुरुआत तक। खोजो

दोषों का यथाशीघ्र पता लगाया जाना चाहिए; इसके लिए आपको कंट्रोल करने की जरूरत है

विकास के प्रत्येक चरण में परियोजना की शुद्धता। निम्नलिखित विधियाँ मौजूद हैं

डिज़ाइन की शुद्धता का नियंत्रण: सत्यापन (औपचारिक तरीके

परियोजना की शुद्धता का प्रमाण); मॉडलिंग; परिक्षण।

हाल ही में सॉफ़्टवेयर सत्यापन पर बहुत सारा काम सामने आया है

सॉफ्टवेयर, फ़र्मवेयर, हार्डवेयर। हालाँकि, ये कार्य अभी भी हैं

प्रकृति में सैद्धांतिक. इसलिए, व्यवहार में, मॉडलिंग का अधिक बार उपयोग किया जाता है

विभिन्न अमूर्त स्तरों पर वस्तु व्यवहार और परीक्षण

सिस्टम अभ्यावेदन.

सिस्टम आवश्यकताओं को औपचारिक बनाने के चरण में, परियोजना की शुद्धता की निगरानी करना

विशेष रूप से आवश्यक है क्योंकि कई डिज़ाइन लक्ष्य औपचारिक नहीं हैं या

सैद्धांतिक रूप से औपचारिक नहीं बनाया जा सकता। कार्यात्मक विशिष्टता हो सकती है

विशेषज्ञों की एक टीम द्वारा विश्लेषण किया गया या अनुकरण और परीक्षण किया गया

वांछित लक्ष्यों की प्राप्ति की पहचान करने के लिए प्रयोगात्मक रूप से। अनुमोदन के बाद

कार्यात्मक विशिष्टता परीक्षण कार्यक्रमों का विकास शुरू करती है,

के अनुसार सिस्टम के सही संचालन को स्थापित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है

इसकी विशिष्टता. आदर्श रूप से, परीक्षण पूरी तरह से विकसित किए जाते हैं

इस विनिर्देश के आधार पर और किसी के सत्यापन को सक्षम करना

एक ऐसी प्रणाली का कार्यान्वयन जो कार्यों को करने में सक्षम घोषित की गई हो

विनिर्देश में निर्दिष्ट. यह विधि दूसरों से बिल्कुल विपरीत है,

जहां विशिष्ट कार्यान्वयन के संबंध में परीक्षण बनाए जाते हैं। हालाँकि, व्यवहार में

परीक्षण विकास को प्रायः कम प्राथमिकता दी जाती है

प्रोजेक्ट, इसलिए परीक्षण कार्यक्रम इसकी तुलना में बहुत बाद में दिखाई देते हैं

विकास के चरणयह सबसे अधिक जिम्मेदार, श्रमसाध्य है और इसके लिए उच्च योग्य डेवलपर्स की आवश्यकता होती है, क्योंकि इस स्तर पर की गई त्रुटियां आमतौर पर केवल तैयार नमूने के परीक्षण के चरण में ही खोजी जाती हैं और पूरे सिस्टम के लंबे और महंगे पुन: काम की आवश्यकता होती है।

इस चरण का एक मुख्य कार्य है कार्यों का वितरण, एक माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम द्वारा, उसके हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर भागों के बीच निष्पादित किया जाता है। हार्डवेयर का अधिकतम उपयोग विकास को सरल बनाता है और समग्र रूप से सिस्टम का उच्च प्रदर्शन सुनिश्चित करता है, लेकिन आमतौर पर लागत और बिजली की खपत में वृद्धि के साथ होता है। साथ ही, सॉफ़्टवेयर के विशिष्ट वजन को बढ़ाने से सिस्टम उपकरणों की संख्या और इसकी लागत को कम करना संभव हो जाता है, सिस्टम को नई एप्लिकेशन स्थितियों में अनुकूलित करने की क्षमता बढ़ जाती है, लेकिन आवश्यक मेमोरी क्षमता में वृद्धि होती है, कमी आती है प्रदर्शन में, और डिज़ाइन समय में वृद्धि।

एमपीएस के हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर भागों के बीच कार्यों को पुनर्वितरित करने की प्रक्रिया पुनरावृत्तीय है। चयन मानदंडयहां निर्दिष्ट संकेतकों (प्रदर्शन) के प्रावधान के अधीन, सॉफ़्टवेयर द्वारा निर्दिष्ट कार्यों के अधिकतम कार्यान्वयन की संभावना है ऊर्जा की खपत, लागत, आदि)।

दृष्टिकोण से नियंत्रणऔर निदानएमपीएस के इस चरण में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

• कोई विकसित परीक्षण कार्यक्रम नहीं हैं: एमपीएस हार्डवेयर का डिज़ाइन हमेशा कार्यक्रमों के विकास के समानांतर चलता है, और कभी-कभी इसके लिए उपकरण भी परिक्षणऔर डिबगिंग ;
• निर्माण परीक्षण कार्यक्रमऔर परिणामों का विश्लेषण डेवलपर द्वारा विकसित किए जा रहे सिस्टम के संचालन सिद्धांतों और संरचना के बारे में उसके विचारों के आधार पर मैन्युअल रूप से किया जाता है;
• एक साथ कई खराबी होने की उच्च संभावना है; इलेक्ट्रॉनिक घटकों में दोष और इंस्टॉलर और प्रोग्रामर की त्रुटियों दोनों से जुड़ी खराबी हो सकती है;
• खराबी के कारण के बारे में पिछली स्थिति से जुड़ी अनिश्चितता: हार्डवेयर विफलता या प्रोग्राम त्रुटियाँ;
• डेवलपर्स द्वारा संभावित त्रुटियां: सिस्टम डेवलपर द्वारा निर्धारित कार्यों को बिल्कुल सही ढंग से निष्पादित कर सकता है, लेकिन ये निर्देश स्वयं गलत थे।

इन सभी कारणों से कार्य बनते हैं नियंत्रणऔर निदानआईपीएस के विकास के चरण में सबसे जटिल हैं, और कर्मियों की योग्यता के लिए आवश्यकताएं बहुत अधिक हैं।

इस स्तर पर निगरानी और निदान उपकरण को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:

• डिजिटल और एनालॉग सिग्नल दोनों को मापने की क्षमता;
• विभिन्न प्रकार के ऑपरेटिंग मोड और किसी दिए गए मोड में समायोजन में आसानी;
• माप परिणामों की प्रस्तुति की दक्षता और स्पष्टता;

• हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर दोनों के साथ काम करने की क्षमता।

  उत्पादन स्तर पर माइक्रोप्रोसेसर प्रणालीनिम्नलिखित आवश्यकताएँ सामने आती हैं:

  • उच्च प्रदर्शन,
  • पूर्णता नियंत्रण,
  • परिचालन कर्मियों की योग्यता के लिए आवश्यकताओं को कम करने के लिए उच्च स्वचालन।

  नियंत्रणइस स्तर पर कचरे का उपयोग किया जाता है परीक्षण कार्यक्रम. परीक्षण विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए नियंत्रण स्टैंडों (पर्याप्त रूप से बड़ी उत्पादन मात्रा के मामले में) पर किया जाता है, जो परीक्षण प्रभावों को जारी करने और उन पर प्रतिक्रियाओं का स्वचालित रूप से विश्लेषण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक नियम के रूप में, केवल इस स्तर पर नियंत्रण"गो-नो-गो" सिद्धांत के अनुसार सिस्टम प्रदर्शन। गलती के स्थान और प्रकृति का निर्धारण एक अलग प्रक्रिया के दौरान अधिक उच्च योग्य कर्मियों द्वारा किया जाता है।

  ऑपरेशन के दौरान निगरानी, एक नियम के रूप में, निम्नलिखित कारणों से पिछले चरणों की तुलना में आसान है:

  • दो या दो से अधिक खराबी एक साथ होने की संभावना बहुत कम है;
  • आमतौर पर आवश्यक है नियंत्रणविशिष्ट समस्याओं को हल करते समय ही सही संचालन होता है, और परीक्षण उत्पाद के साथ ही प्रदान किए जाते हैं।

हालाँकि, एमपीएस के परिचालन रखरखाव के लिए इच्छित उपकरणों की आवश्यकताएँ बहुत विरोधाभासी हैं।

एक ओर, यह इन उपकरणों की कॉम्पैक्टनेस और अक्सर पोर्टेबिलिटी के लिए एक आवश्यकता है, दूसरी ओर, प्रक्रिया की बहुमुखी प्रतिभा और स्वचालन के लिए एक आवश्यकता है। नियंत्रणअकुशल कर्मियों का उपयोग करने में सक्षम होना।

आइए अब वास्तविक उपकरणों पर विचार करें नियंत्रणऔर डिबगिंगमाइक्रोप्रोसेसर सिस्टम.

वह सटीकता जिसके साथ कोई विशेष परीक्षण दोषों का पता लगाता है, उसे उसका रिज़ॉल्यूशन कहा जाता है। आवश्यक समाधान विशिष्ट परीक्षण उद्देश्यों द्वारा निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, किसी प्रोटोटाइप को डिबग करते समय, सबसे पहले खराबी की प्रकृति (हार्डवेयर या सॉफ़्टवेयर) निर्धारित करना आवश्यक है। फ़ैक्टरी स्थितियों में इसे लागू करने की सलाह दी जाती है निदानमरम्मत लागत को कम करने के लिए सबसे छोटे प्रतिस्थापन योग्य तत्व के स्तर तक की खराबी। मरम्मत के लिए ऑपरेशन के दौरान उपकरण का परीक्षण करते समय, अक्सर यह निर्धारित करना आवश्यक होता है कि उत्पाद की किस प्रतिस्थापन इकाई में खराबी है।

सुविधाएँ नियंत्रणऔर डिबगिंगअवश्य:

• सिस्टम और/या उसके मॉडल के व्यवहार को नियंत्रित करें;
• सिस्टम के व्यवहार और/या उसके मॉडल, प्रक्रिया के बारे में जानकारी एकत्र करें और इसे डेवलपर के लिए सुविधाजनक स्तर पर प्रस्तुत करें;
• डिज़ाइन किए जा रहे सिस्टम के बाहरी वातावरण के व्यवहार का अनुकरण करें।

समय और गुणवत्ता डिबगिंगसिस्टम फंड पर निर्भर हैं डिबगिंग. विकास इंजीनियर के पास जितने अधिक उन्नत उपकरण उपलब्ध होंगे, हार्डवेयर और प्रोग्राम की डिबगिंग उतनी ही जल्दी शुरू हो सकती है और तेजी से त्रुटियों का पता लगाया जा सकता है और समाप्त किया जा सकता है, डिजाइन के बाद के चरणों में इसका पता लगाने और समाप्त करने में बहुत अधिक लागत आएगी।

जैसा कि एमपीएस के विकास, उत्पादन और संचालन के अनुभव से पता चलता है, अंतिम नियंत्रणप्रदर्शन वास्तविक उपकरणों और कामकाज पर किया जाना चाहिए घड़ी की गति. इसलिए, उपकरण को वास्तविक समय में इनपुट प्रभाव उत्पन्न करने और आउटपुट प्रतिक्रियाओं को रिकॉर्ड करने की समस्याओं का समाधान प्रदान करना चाहिए। एमपीएस में द्विदिश बसों की उपस्थिति के लिए एक अवधि के भीतर नियंत्रण उपकरण को ट्रांसमिशन से रिसेप्शन तक स्विच करने की क्षमता की आवश्यकता होती है घड़ी की आवृत्ति. समय की निगरानी के लिए बहुत तेज़ उपकरणों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, काफी लंबाई परीक्षण कार्यक्रमरैम, बाहरी उपकरण नियंत्रक, बिजली आपूर्ति, घड़ी जनरेटर, आदि के उपयोग की आवश्यकता होती है।

जब स्वायत्त डिबगिंगउपकरण के लिए ऐसे उपकरणों की आवश्यकता हो सकती है जो:

• एनालॉग माप निष्पादित करें;
• एक निश्चित आकार और अवधि के आवेग प्रदान करना;
• किसी दिए गए समय आरेख या निर्दिष्ट के अनुसार कई इनपुटों को एक साथ संकेतों का अनुक्रम प्रदान करना कार्यप्रणाली एल्गोरिथ्मउपकरण;
• निर्दिष्ट घटनाओं द्वारा निर्धारित समयावधि के लिए कई लाइनों से सिग्नल मान सहेजें;
• एकत्र की गई जानकारी को डेवलपर के लिए सुविधाजनक रूप में संसाधित और प्रस्तुत करें।

स्वायत्त के लिए डिबगिंगसर्किट स्तर पर उपकरण, ऑसिलोस्कोप, वोल्टमीटर, एमीटर, आवृत्ति मीटर, पल्स जनरेटर, हस्ताक्षर विश्लेषक। उच्च स्तर पर, इन-सर्किट एमुलेटर, ROM एमुलेटर, तर्क विश्लेषक, विकास बोर्ड, साथ ही विशेष डिबगिंग उपकरण जो एलएसआई में उनके विकास के चरण में बनाए गए हैं।

माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम की डिज़ाइन प्रक्रिया में तीन चरण शामिल हैं (चित्र 1.1): 1) सिस्टम; 2) कार्यात्मक सर्किट डिजाइन; 3) डिबगिंग और प्रदर्शन मूल्यांकन।

चावल। 1.1. एमपीएस डिज़ाइन के चरण

सिस्टम डिज़ाइन चरण में, सबसे पहले एमपीएस को सौंपे गए कार्य का एक सिस्टम विश्लेषण किया जाता है, उद्देश्य, मुख्य गुण, आवश्यकताएं, कार्यान्वयन विचार, धन की मात्रा और डिज़ाइन पथों पर निर्णय लेने के लिए पर्याप्त अन्य विशेषताओं की पहचान की जाती है। फिर सिस्टम के कार्यात्मक व्यवहार और इसके लिए आवश्यकताओं को निष्पादित कार्यों के सेट को सुनिश्चित करने, आवश्यक प्रदर्शन, महत्वपूर्ण कार्यों की पहचान करने, सिस्टम के परिधीय उपकरणों की संरचना का निर्धारण करने, इनपुट और आउटपुट डेटा की संरचना को सुनिश्चित करने के दृष्टिकोण से तैयार किया जाता है। , डेटा प्रवाह और नियंत्रण जानकारी की विशेषताएं। सिस्टम के कामकाज के लिए एक विस्तृत एल्गोरिदम और एमपीएस के संचालन के लिए एल्गोरिदम का एक औपचारिक विवरण विकसित किया जा रहा है। सिस्टम डिज़ाइन चरण में अगला चरण एमपीएस पदानुक्रम के स्तरों की संख्या, उनके और बाहरी वातावरण या सिस्टम के बीच संबंध निर्धारित करना है। सिस्टम आर्किटेक्चर के लिए आवश्यकताएं निर्धारित की जाती हैं, हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर द्वारा कार्यान्वित कार्यों को वितरित किया जाता है, और इंटरफ़ेस आवश्यकताओं को उचित ठहराया जाता है। निर्दिष्ट गति और जटिलता और लागत को कम करने और विकास के समय को कम करने की संभावना को ध्यान में रखते हुए, सिस्टम के हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर की आवश्यकताओं को संतुलित करना आवश्यक है। हार्डवेयर में जितने अधिक फ़ंक्शन लागू किए जाते हैं, प्रदर्शन उतना ही बेहतर होता है, लेकिन सिस्टम आर्किटेक्चर जितना अधिक जटिल होता है और विकास का समय उतना ही लंबा होता है।

वर्तमान में, एलएसआई और वीएलएसआई क्षमताओं के विकास के कारण, हार्डवेयर को ऐसे कार्य सौंपने की प्रवृत्ति है जो हाल तक केवल सॉफ्टवेयर में ही किए जाते थे। हार्डवेयर डिज़ाइन में सॉफ़्टवेयर क्षमताओं का एकीकरण, मुख्य रूप से ROM फ़र्मवेयर या "गणित" चिप्स के रूप में, एक ऐसा क्षेत्र है जिसका उपयोग माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम में तेजी से किया जा रहा है। ऑपरेटिंग सिस्टम के कई कार्य पहले से ही ROM चिप्स में प्रोग्राम रखकर हार्डवेयर में लागू होने लगे हैं। शायद प्रोग्रामिंग भाषा कार्यों के हार्डवेयर कार्यान्वयन की बारी आएगी।

सिस्टम डिज़ाइन चरण में एक महत्वपूर्ण बिंदु तत्व आधार, मूल एमपीसी, यानी का चयन है। माइक्रोप्रोसेसर परिवार का प्रकार, और अन्य एलएसआई। इस चरण के आधार पर, एक तकनीकी विनिर्देश (टीओआर) तैयार किया जाता है।

सिस्टम डिज़ाइन चरण मुख्य रूप से अनुमानी है, और इसका परिणाम माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम और तकनीकी विशिष्टताओं का एक ब्लॉक आरेख है, जो उन सभी आवश्यकताओं को इंगित करता है जिन्हें विकसित एमपीएस को पूरा करना होगा।

कार्यात्मक सर्किट चरण को तीन क्षेत्रों में विभाजित किया गया है: हार्डवेयर विकास, सॉफ्टवेयर विकास और सहायक उपकरणों का विकास, जिसमें बदले में हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर दोनों भाग शामिल होते हैं। इस चरण की विशिष्ट विशेषताएं इस प्रकार हैं:

1) हार्डवेयर की एक विशिष्ट संरचना पर केंद्रित हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के संयुक्त विकास और डिबगिंग की आवश्यकता;

2) माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम के विकास और डिबगिंग के लिए मौलिक रूप से नए तरीकों और उपकरणों का उपयोग, जैसे इन-सर्किट एमुलेटर, लॉजिक और सिग्नेचर एनालाइजर, डिबगिंग कॉम्प्लेक्स और ऑटोमेशन प्रोग्रामिंग टूल;

3) मजबूत इंटरकनेक्शन और डिजाइन चरणों का एकीकरण, जिसमें डेवलपर को एक साथ माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम डिजाइन करने का अनुभव होना चाहिए, साथ ही उनके अनुप्रयोग के विशिष्ट क्षेत्र को भी समझना चाहिए।

कार्यात्मक सर्किट डिजाइन के चरण में, एमपीएस के ब्लॉक आरेख के आधार पर, तकनीकी साधनों, एल्गोरिदम और एप्लिकेशन प्रोग्राम मॉड्यूल के कार्यात्मक और योजनाबद्ध आरेख विकसित किए जाते हैं। इस चरण को मानक सर्किट और सॉफ्टवेयर समाधानों के व्यापक उपयोग और हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर की मजबूत अन्योन्याश्रयता की विशेषता है, जिसका विकास सभी चरणों में समानांतर में किया जाना चाहिए। चरण हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर के एकीकरण के साथ समाप्त होता है, जो संपूर्ण एमपीएस को समग्र रूप से डिबग करने का चरण शुरू करता है।

एमपीएस को डिबग करना सबसे अधिक श्रम-गहन चरण है, इसलिए मानक डिबगिंग टूल का उपयोग करने के लिए अंतर्निहित नियंत्रण उपकरण और विधियों के विकास पर हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर के विकास के समान ही ध्यान दिया जाना चाहिए। डिबगिंग के लिए अंतर्निहित टूल, सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर के साथ-साथ तर्क और हस्ताक्षर विश्लेषक, डिबगिंग कॉम्प्लेक्स और आंतरिक एमुलेटर जैसे विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है। डायग्नोस्टिक और नियंत्रण उपकरण एम्बेड करने से सिस्टम का विकास कुछ हद तक लंबा और अधिक महंगा हो जाता है, लेकिन इसकी डिबगिंग और आगे के संचालन में काफी सुविधा होती है।

सिस्टम का डिज़ाइन उस सिस्टम में विकसित एमपीएस के पायलट परीक्षण के साथ समाप्त होता है जिसके लिए इसका इरादा था, और प्राप्त विशेषताओं का मूल्यांकन। यदि मूल्यांकन के परिणाम तकनीकी विशिष्टताओं की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं, तो कारणों का विश्लेषण किया जाता है और, इसके आधार पर, एमपीएस या संपूर्ण सिस्टम के व्यक्तिगत मॉड्यूल का एक नया डिज़ाइन किया जाता है।

डिज़ाइन पद्धतिगत समर्थन के विकास के साथ समाप्त होता है जिसमें डिज़ाइन किए गए एमपीएस के तर्कसंगत उपयोग और सभी आवश्यक दस्तावेज़ीकरण के लिए सिफारिशें शामिल हैं।

विचाराधीन चरण, एक नियम के रूप में, अपेक्षाकृत कम संख्या में उच्च योग्य विशेषज्ञों की भागीदारी के साथ अनुसंधान कार्य के रूप में किए जाते हैं।

डिज़ाइन के आगे के चरण आमतौर पर विकास कार्य के रूप में किए जाते हैं और इसमें बड़ी संख्या में कलाकारों की भागीदारी की आवश्यकता होती है।

एक माइक्रोप्रोसेसर डेटा अधिग्रहण प्रणाली को निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए: उच्च प्रदर्शन प्रदान करना चाहिए और कार्यान्वयन में सरल होना चाहिए, स्थिर और परेशानी मुक्त संचालन सुनिश्चित करना चाहिए, अपेक्षाकृत सस्ता होना चाहिए और कुछ संसाधनों का उपभोग करना चाहिए। सौंपे गए कार्यों को करने के लिए और बुनियादी आवश्यकताओं के अनुसार, K1816BE51 श्रृंखला माइक्रोकंट्रोलर उपयुक्त है।

चित्र 3 - माइक्रोप्रोसेसर डेटा अधिग्रहण प्रणाली का ब्लॉक आरेख।

माइक्रोप्रोसेसर प्रोग्राम एल्गोरिदम चिप

माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम (MPS) में निम्नलिखित ब्लॉक होते हैं: माइक्रोकंट्रोलर (MC), रैंडम एक्सेस मेमोरी (RAM), रीड-ओनली मेमोरी (ROM), प्रोग्रामेबल टाइमर (PT), पैरेलल प्रोग्रामेबल इंटरफ़ेस (PPI), एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर (एडीसी), डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर (डीएसी), मल्टीप्लेक्सर (एमयूएक्स), प्रोग्रामेबल इंटरप्ट कंट्रोलर (पीआईसी)।

एमके एक एड्रेस बस (एबीए), एक डेटा बस (एसडी) और एक कंट्रोल बस (सीसी) बनाता है। RAM, ROM, PT, PPI, PKP ब्लॉक बसों से जुड़े हुए हैं।

RAM को सेंसर सर्वेक्षण डेटा, साथ ही मध्यवर्ती डेटा संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ROM को प्रोग्राम कोड और विभिन्न स्थिरांकों को संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

पीटी को उस समय अंतराल की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो एमके कमांड को निष्पादित करने के लिए आवश्यक होगा। ऑपरेशन करने से पहले पीटी शुरू की जाती है. यदि ऑपरेशन सफल होता है, तो एमके पीटी को रीसेट कर देता है। यदि एमसी से कोई काउंट रीसेट कमांड प्राप्त नहीं होता है (फ्रीज हो गया है), तो पीटी, समय अंतराल गिनती के अंत में, एमसी रीसेट सिग्नल उत्पन्न करता है।

पीपीआई बाहरी उपकरणों को जोड़ने के लिए है। एक एडीसी, एक असतत मल्टीप्लेक्सर और एक डीएसी एसपीआई से जुड़े हुए हैं।

एडीसी को सेंसर से एनालॉग सिग्नल और एक डिजिटल कोड को परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसे पीपीआई के माध्यम से एमके को खिलाया जाता है। एनालॉग सेंसर एक एनालॉग मल्टीप्लेक्सर के माध्यम से एडीसी से जुड़े होते हैं।

असतत सेंसर से डेटा एक असतत मल्टीप्लेक्सर के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

डीएसी को नियंत्रण कार्रवाई उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

नियंत्रण कक्ष बाहरी व्यवधानों की सेवा के लिए डिज़ाइन किया गया है।