Микропроцессоры

Скачать DjVu (5,77 МБ)

Описание

В книге приведены справочно-информационные материалы по отечественным микропроцессорам. Изложены общие принципы построения аппаратуры на базе микропроцессоров. Даны конкретные рекомендацин по применению и выбору типа микропроцессора в судовой радиоэлектронной аппаратуре (РЭА).

Для разработчиков судовой РЭА.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Качественный скачок в области производства полупроводниковых приборов, в частности технологии их изготовления, позволил создать принципиально новый тип элементной базы — большую интегральную схему (БИС) с размещенными в одном кристалле десятками и даже сотнями тысяч электронных элементов, ском-мутированных между собой по определенной схеме. Такое решение привело к резкому повышению плотности компоновки электронных элементов, но одновременно с этим к определенному снижению универсальности отдельных микросхем. Стремление ликвидировать этот недостаток, создать универсальные БИС широкого применения и привело к изобретению микропроцессора— программируемой БИС. Создание микропроцессоров можно считать одним из важнейших достижений двух быстроразвиваю-щихся отраслей промышленности: вычислительной техники и ми кр оэлектр они ки.

Сегодня в элементной базе, включающей большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС, СБИС), однокристальные микроЭВМ, нескоммутированные логические матрицы и другое, микропроцессоры занимают ведущее место. Особое значение придается расширению их логических возможностей и функциональной насыщенности.

На современном этапе развития судового приборостроения одним из основных компонентов, оказывающих существенное влияние на тактико-технические характеристики радиоэлектронного оборудования судов, является применяемая элементная база. Правильный выбор элементной базы на 80—90 % определяет технико-экономические характеристики судовой аппаратуры. Применение микропроцессорных комплектов (МПК) БИС в судовой РЭА повышает ее надежность и производительность, уменьшает массогабаритные характеристики и потребляемую мощность.

Показатель надежности является одной из самых важных характеристик судовой системы. Повышение надежности аппаратуры при использовании в качестве элементной базы МПК можно обеспечить:

резким сокращением числа электронных схем, необходимых для реализации требуемых вычислительных и логических функций и, как следствие, уменьшение связей между ними;

созданием резервированных вычислительных систем, что достигается малыми габаритами и большими функциональными возможностями микропроцессорной техники;

построением распределенных систем, обладающих большей живучестью и надежностью.

Сокращение объема информации, передаваемой между отдельными разнесенными частями системы, также способствует повышению надежности функционирования системы. В частности, в распределенных системах, когда вычислительные средства максимально приближены к источникам информации и объектам управления, снижены требования к широкополостности каналов связи. Построение распределенных систем на МПК решает и такую задачу, как увеличение производительности вычислительных средств. При этом предполагается, что алгоритм позволяет производить параллельную обработку информации на нескольких вычислителях.

Одним из преимуществ микропроцессорных систем является их гибкость, так как логика их функционирования определяется программой, хранимой в ПЗУ или ОЗУ. В результате возможно значительное изменение характеристик системы только за счет замены программы в памяти.

Применение МПК в качестве элементной базы позволяет с успехом решать такую важную задачу, как уменьшение стоимости разработки аппаратуры и ее серийного производства. Это обеспечивается переходом от кропотливого и дорогостоящего конструирования аппаратуры на логических элементах малой степени интеграции к ее проектированию на основе крупных функционально законченных узлов (МПК БИС).

В настоящее время микропроцессоры находят самое широкое применение в судовой аппаратуре. Это личные компьютеры экипажа, микроЭВМ, встроенные в исполнительные механизмы и датчики, аналоговые микропроцессорные устройства, большие децентрализованные управляющие и информационные системы и многое другое.

Трудно найти судовую аппаратуру, связанную с получением, передачей, обработкой и отображением информации, в которой применение микропроцессоров не приводило бы к улучшению технико-экономических показателей.

В ряде случаев открываются принципиально новые возможности построения систем. Так, например, применение микропроцессоров в судовых автоматизированных управляющих системах изменяет стратегию управления и делает целесообразным переход от централизованных систем управления к децентрализованным или распределенным, в которых не только рассредоточена аппаратура, но и осуществлено распределение функций между отдельными микропроцессорными системами.

Особенно эффективно применение микропроцессоров в тех судовых узлах, где ранее невозможно было использование вычислительной техники из-за больших размеров или недостаточной надежности.

Однако широкое внедрение МПК БИС зависит от умения разработчиков судовой РЭА правильно применять эту новую элементную базу, что требует от них знания как схемотехники и логической структуры БИС, так и особенностей построения аппаратуры на их базе.

В СССР издано значительное количество работ по микропроцессорам. Это издания справочного характера, в которых рассмотрены несколько МПК БИС. Однако описания в них носят иллюстративный характер и дают лишь общую информацию 12, 34, 45 ]. Выпущены книги, в которых подробно рассмотрены отдельные БИС МПК и особенности их применения [56]. В этих работах, как правило, отсутствуют статические и динамические параметры.

В настоящем справочном пособии сделана попытка восполнить этот пробел, т. е. дать не только описание функционирования и структуры БИС МПК, но и привести статические и динамические параметры шести наиболее перспективных для судовой РЭА МПК БИС, особенности проектирования РЭА, выбор оптимальной серии БИС и конструктивно-технологические особенности их применения.

Справочное пособие не заменяет официальных документов (технических условий, указаний по применению, паспортов на микросхемы, другой нормативно-технической документации), и приведенные параметры микросхем могут использоваться для предварительных расчетов, которые должны уточняться по соответствующим частным техническим условиям.

Гл. 1 вводная, в ней приведены краткие сведения по архитектуре, классификации, технологии изготовления микропроцессоров. В гл. 2 показаны области применения микропроцессоров в судовой РЭА, описаны примеры судовой аппаратуры на их базе. Гл. 3—8 посвящены МПК БИС различных серий и могут изучаться независимо друг от друга. В гл. 9 даны рекомендации по применению микропроцессоров. Эту главу желательно прочитать всем разработчикам независимо от того, какой МПК БИС их интересует. В гл. 10 приведены классификация и описания систем проектирования микропроцессорной РЭА.

Для однозначного понимания излагаемого материала в конце книги предложен список терминов, наиболее часто встречающихся в работе. Определения терминов заимствованы в основном из нормативных документов [11, 15—19].

Гл. 1 и 2 написаны А. А. Мошковым; гл. 3—8 — Г. Г. Гришиным, Ю. А. Овечкиным, О. В. Ольшанским; гл. 9 — О. В. Ольшанским; гл. 10 — Г. Г. Гришиным, О. В. Ольшанским.