Таблица 7.3

Примечание. * - возможность наращивания разрядности.

Особую группу образуют секционные микропрограммируемые наборы БИС, включающие в себя БИС арифметико-логического устройства, микропрограммного управления, микропрограммной памяти и др. На основе такого набора можно построить арифметико-логическое устройство любой требуемой разрядности, используя несколько секций БИС. При этом применяется микропрограммное управление, т. е. потребитель должен сам разработать систему команд, хорошо отвечающую специфике конкретной задачи, и записать ее в ПЗУ микропрограммной памяти в виде элементарных управляющих сигналов (микрокоманд). Примером могут служить отечественные наборы серий К582, К584, К585, К588, К589 и др. Базовая разрядность каждой их секции составляет от 2 до 16 бит.

Характеристики некоторых микропроцессорных наборов и их центральных процессорных элементов приведены в табл. 7.3.

Микропроцессорными модулями называют функционально законченные и конструктивно оформленные, как правило, на одной плате изделия, состоящие из микропроцессора и других вспомогательных БИС. Они предназначены для встраивания в какие-либо изделия и не имеют собственных источника питания, корпуса, пульта управления, внешних устройств.

Микроэвм представляет собой конструктивно завершенные вычислительные устройства, реализованные на базе микропроцессорного набора, состоящие из одного или нескольких модулей и выполненные в виде автономного прибора, как правило, со своим источником питания. В последние годы разработаны однокристальные микроЭВМ в виде одной СБИС, где размещаются микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ и интерфейсные схемы, а иногда даже АЦП и ЦАП. Характеристики некоторых серийно выпускаемых микроЭВМ приведены в табл. 7.4.

Микропроцессорная техника, особенно с учетом тенденции ее быстрого совершенствования, способна существенно повысить качество обработки информации в радиолокационных, навигационных и

Таблица 7.4

Наименование .моделей

с о h и

3 с: и

Габаритные размеры, мм

Примечание

Электроника С-5-11

Электроника С5-12

Электроника С5-2Ь

Электроника С5-4Ь

Электроника НЦ-80-01

Электроника С5-31

Электроника НЦ-80

К1801ВЕ1

Электроника 60

10 10 200 1000

До 550

До 550

500 250

16 16 16 16

До 32

До 32

16 16

128 128 256 1-ь4к 16к

128 64к

1024 2048 2048

1-4-4к

1024

1024 2к

4 4 4 4

267X270X

Х29 284X298X

ХЗО 252X302X

180X390X Х20

32X26,6х Х2,9

340X325X Х85

1,2 1,5

0,3 0,01

Одноплатные модели

Однокристальные модели

Много-платная

управляющих системах, обеспечить их большую надежность и гибкость, ускорить разработку и упростить обслуживание. Это связано прежде всего с возможностью отказаться от чрезмерной централизации вычислений в единственной мощной управляющей ЦВМ и принять концепцию распределенной вычислительной системы, содержащей ряд локальных цифровых вычислителей в конкретных электронных подсистемах. Такие вычислители (микроЭВМ или микропроцессорные модули) должны выполнять относительно простые функции нижнего иерархического уровня обработки информации. Для решения задач более высокого уровня, а также с целью резервирования они могут быть связаны каналами передачи данных между собой и с более мощной управляющей ЦВМ.

Основным фактором, сдерживающим сейчас широкое применение микропроцессоров в системах радиоавтоматики, является их сравнительно невысокое быстродействие. Микропроцессорные модули существенно проигрывают по быстродействию цифровым устройствам, построенным на серийных логических схемах малой и средней степени интеграции. В связи с этим пока они используются лишь в отдельных элементах радиоавтоматики: в дискриминаторах, устройствах обнаружения и захвата при построении блоков фильтрации и накопления, в устройствах пересчета координат и масштабного пре-

образования, в АЦП, в устройствах управления фазированными антенными решетками и др. Наиболее целесообразно применение микропроцессоров при построении цифровых управляющих фильтров, гд? они способны упростить реализацию принципов самонастройки и комплексирования (см. гл. 8).

Пример 7.9. Оценим характеристики микропроцессорного модуля, в котором микропроцессорный набор К580 используется для реализации цифрового управляющего фильтра с дискретной передаточной функцией

0(г) =

biZ-{-b2 2(z+ai)

и разностным уравнением

xi[n]==bix [п-

-l]+b2X [/г-2]-ол[/г-1].

К характеристгкам микропроцессора К580ИК£0, приведенным в табл. 7.3, добавим следующие. Тип управления -аппаратный с жесткой логикой. Объем адресуемой памяти-64 Кбайт. Тактовая частота-2 мГц. Максимальное число подключаемых

внешних устройств (ВУ) ввода и вывода -256. Напряжения питания: +12 В ± 5%, +5 В d= 5%, -5 В ± 5%.

b-innt}

в<т+2)

-Л 5

-a-c

-А +Л

-{порт)

Микропроцессор содержит 5000 транзисторов на одном кристалле размером 4,2X4,8 мм, помещенном в ме-

таллокерамический корпус с 48 выводами (модификация КР580ИК80-пластмассовый корпус с 40 выводами). Взаимозаменяем с микропроцессором intel 8080А (США).

Как и во многих других микропроцессорах, для упрощения программирования в микропроцессоре К580ИК80 предусмотрена возможность организации стека, т. е. специальной области памяти, в которую информация заносится последовательно и извлекается только в порядке, обратном порядку занесения. При адресации к стеку достаточно указать адрес первой занятой в нем ячейки.

Укрупненная структурная схема возможной программы решения разностного уравнения приведена на рис. 7.28. Она составлена при следующем распределении регистров общего назначения: Л, В, С и D - рабочие регистры: Е, Н и L - регистры сверхоперативной памяти, в которых хранятся соответственно операнды %[/г-1], х[п-2] и х\п-1]. В ячейках памяти с номерами NN, NN-{-1 и NN+2 хранятся соответственно коэффициенты - Ь, и Ь. Для реализации программы в каждом периоде дискретности требуется выполнение трех операций умножения, а также ряда операций сложения и обращения к памяти.

Операция умножения не входит в список из 78 относительно простых базовых команд (типа пересылки из регистра в регистр, сложения и т. п.), реализованных в микропроцессоре на аппаратном уровне. Поэтому она должна быть представлена в виде последовательности базовых команд самим разработчиком схемы. Для облегчения такой работы служит специальный язык программирования - АССЕМБЛЕР.

Каждая операция умножения 16-разрядных двоичных чисел с фиксированной запятой, соответствующих двойной ширине разрядной сетки микропроцессора, предполагает выполнение порядка 10 базовых команд (с плавающей запятой - порядка 10*). В свою очередь каждая базовая команда в зависимости от сложности выпол-

Рис. 7.28