3-маъруза мавзу: микроконтроллерни ташкиллаштириш режа
Download 340.5 Kb. Pdf ko'rish
|
ЎТ маъруза 3
|
3.3.Микроконтроллер таркиби Микроконтоллер (МК) – битта кристалда жойлаштирилган катта интеграл схема бўлиб, у процессор ядросидан, дастурларни сақлаш учун доимий ҳотирадан ахборотларни сақлаш учун оператив ҳотирадан ва турли киритиш-чиқариш қурилма тўпламидан иборат бўлган ҳисоблаш тизимини ташкил этади (3. 2 -чизма). 3.2-чизма. Микроконтроллернинг умумлаштирилган таркибий схемаси Дастурлар хотираси Ахборотлар хотираси Бошқариш пульти Микроконтроллер процессори Объект билан уланиш қурилмаси МК процессори унинг ҳисоблаш ядроси ҳисобланади ва унга ёзилган дастур берган бошқариш жараёнини амалга оширади. Микроконтроллер ядроси асосида ҳотира ва ташқи қурилма модуллари турли сонли ва тўпламли махсулотлар яратилади, лекини улар ўз аро буйруқлар тизими бўйича мосдир. Бу белгилари бўйича мос бўлган микроконтроллерларнинг кўпчилигини микроконтроллерлар оиласи деган ном билан юритаилади. Дастурлар ҳотираси бошқариш дастурларини сақлаш учун мўлжалланган. Бошқариш жараёни учун зарур бўлган ахборотлар ахборотлар ҳотирасида жойлашади. Бошқариш пулти бошланғич ахборотларни киритиш, МК ҳолатини назорат қили учун ҳизмат қилади, объект билан уланиш қурилмаси микроконтроллерни ташқи объектлар билан уланиш ва қатор бошқариш вазифаларини аппаратли жорий этиш учун мўлжалланган. МК ҳам бошқа синифдаги ҳисоблаш машинаси каби гарвард ёки принстон архитектурасига асосланган ҳолда жорий этилади. Принстон архитектурасига асосланган микроконтроллерларда дастурлар ва ахборотлар умумий ҳотира блокида жолашиши мумкун. Бу ҳолда тизим таркибида ахборотлар ва шунингдек буйруқлар учун битта умумий ҳотира бўлади (3.3-чизма). 3.3-чизма Ахборатлар ва буйруқларнинг умумий шинали архитектураси Лекин, шунингдек микропроцессорли тизимларнинг алтернатив архитектура тури мавжутдир – бу ахборот ва буйруқлар учун алоҳида шинали архитектура (икки шинали ёки гарвард архитектураси). Бу архитектура бўйича тизимда ахборотлар ва буйруқлар учун алоҳида ҳотира бўлиши назарда Буйруқ ва ахборатларнинг умумий шинаси Киритиш/Чиқариш қурилмаси Процессор Хотира Ахборотлар Буйруқлар тутилган (3.4-чизма). Ҳар икки турдаги ҳотира билан процессор ўз шиналари орқали ахборот алмашувини амалга оширади. 3.4-чизма. Ахборот ва буйруқларга алоҳида шинали архитектура Умумий шинали архитектура кўп тарқалган бўлиб, у масалан шахсий компьютерларда ва мураккаб кичик компьютерларда қўлланилади. Алоҳида шинали архитектура эса асосан бир кристалли микроконтроллерларда фойдаланилади. Иккала турдаги архитектуранинг бази авфсалликлари ва камчиликларини кўриб чиқамиз. Умумий шинали архитектура содда, у процессордан бир вақтда икки шинага ҳизмат кўрсатишни ва икки шина орқали ахборот алмашувини назорат қилишни талаб этилмайди. Ахборот ва буйруқлар учун ягона ҳотирани бўлиши ахборот ва буйруқлар кодларининг ўртасида ҳотира ҳажмини эркин тақсимлашга имкон беради. Масалан, бази ҳолларда мураккаб ва катта дастур зарур бўлади, ҳотирада унча кўп бўлмаган ахборотларни сақлаш керак бўлади. Бошқа ҳолларда эса унинг тескариси, оддий дастур зарур бўлса, лекин катта хажимдаги ҳотира ахборотларни сақлаш учун керакдир. Ҳотирани тақсимлашда ҳеч қандай муаммо туғилмайди, Муҳими – дастур ва ахборотлар биргаликда тизим ҳотирасига сиғиши керак. Одатда, бундай архитектурада ҳотира етарли даражада катта бўлади (ўнлаб ва юзлаб мегабайт). Бу энг мураккаб масалаларни ечишга имкон беради. Ахборотлар хотираси Процессор Буйруқлар хотираси Киритиш/чиқариш қурулмаси Буйруқ шинаси Ахборот шинаси Ахборотлар ва буйруқлар учун алоҳида бўлган икки шинали архитектура эса мураккаброқ, у процессорни кодларнинг иккита оқими билан бир вақтда ишлашга мажбур қилади, шунингдек икки шинадан бир вақтда ахборот алмашишга ҳизмат кўрсатишни ҳам талаб қилади. Дастур фақат дастурлар ҳотирасида, ахборотлар эса фақат ахборотлар ҳотирасида сақланади. Бундек тор маҳсуслаштириш тизим томонидан ечилиши керак бўлган масалалар доирасини чегаралайди, чунки ҳотирани тақсимлаш масаласида муаммо ҳосил бўлиши мумкун. Бу ҳолда ахборотлар ва буйруқлар ҳотирасининг сиғими унча катта бўлмайди, шунинг учун бу архитектурадаги тизимларнинг татбиқи унча мураккаб бўлмаган масалалар билан чегараланади. Икки шинали архитектуранинг (гарвард архитектураси) афзаллиги аслида нимадан иборот? Биринчи навбатда тезликда. Гап шундауки, буйруқ ва ахборотларнинг биттали шинасида процессор мажбуран битта шинадан ахборотларни қабул қилади (ҳотирадан ёки киритиш/чиқариш қурилмасидан) ва ахборотларни узатади (ҳотирага ёки киритиш/чиқариш қурилмасига), шунингдек ҳотирадан буйруқларни ўқийди ҳам. Табиийки, кодларни магистралдан бир вақтда узатишни амалга ошириб бўлмайди, улар навбат билан амалга оширилади. Замонавий процессорлар буйруқларни бажариш билан тизимли шинадан ахборот алмашиш циклини вақт бўйича устма - уст амалга ошириш имкониятига эгадирлар. Конвейр технологиясидан ва тезкор кэш-ҳотирадан фойдаланиш уларга нисбатан секин ишловчи тизимли ҳотира билан мулоқот жароёнини тезлатишга имкон беради. Такт частотасини ошириш ва процессор таркибини ривожлантириш, буйруқларни бажариш вақтини камайтириш имкониятини яратади. Лекин, тизим тезлигини янада ошириш учун ахборотларни узатиш билан буйруқларни ўқишни бир вақт мабойнида амалга ошириш орқали эришилади, яъни икки шинали архитектурага ўтиш орқали. Икки шинали архитектура ҳолида иккала шина орқали алмашув мустақил, вақт бўйича параллел бўлиши мумкун. Айнан, шина таркиби (ахборот кодининг ва манзил кодининг разрядлар сони, ахборот алмашиш тартиби ва тезлиги ва х.к.) ҳар бир шинани бажарадиган вазифасига қараб оптимал танлаш мумкун. Шунинг учун, икки шинали архитектурага ўтиш микропроцессорли тизимининг ишлаш тезлигини оширади, аммо процессор таркибини мураккаблаштириб аппарат қисмига қўшимча ҳаражатлар талаб этилади. Бу ҳолда ахборотлар ҳотираси ва буйруқлар ҳотираси ўзларининг манзиллар тақсимотига эгадир. Икки шинали архитектура афзаллиги айниқса битта микросхема ичида жорий этилганда намоён бўлади. Шу ҳолда шунингдек бу архитектура камчиликларининг таъсирини жиддий камайтириш мумкун бўлади. Шунинг учун унинг асосий татбиқи – микроконтроллерларда, улардан жуда мураккаб масалаларни ечиш талаб этилмайди, лекин берилган такт частотасида максимал тезлик зарур бўлади. МК кристалига кўпинча жойлаштирилганлиги сабабидан типик бўлиб қолган ташқи қурилмаларга қуйидаги қурилмалар киради: ➢ рақамли параллел киритиш-чиқариш портлар; ➢ мантиқий воқеаларни санаш ва вақт оралиқларини ҳосил қилиш учун таймер-саноқ қурилмалар; ➢ бошқариш сигналларига ишлов беришнинг аппарат қисмлари; ➢ узулуксиз сигналларни киритиш ва чиқаришни амалга оширувчи рақам- аналог ва аналог-рақам ўзгартирувчи қурилмалар; ➢ тарқатилган тизимларда ахборотлар билан алмашувни таъминлаш учун киритиш ва чиқаришнинг кетма-кет портлари; ➢ узилиш сигналларига ҳизмат кўрсатиш блоклари; ➢ тестлаш воситалари. Микроконтроллернинг ҳар бир ташқи қурилмаси ўз вазифасини бажаришда иш тартибини дастурий - эга бўлиш орқали таркибини ўзгартириш регистрига бошқариш кодларни ёзиш орқали созлаш имкониятига эга. Созлаш қурилма иш тартибини танлаш имконини беради (масалан, таймерни талаб этилган разрялигини), параллел портларда эса разрядида ахборотни узатиш йўналишини. Микроконтроллерда жойлаштириладиган ташқи блоклар таркиби ва тури қурилманинг фойдаланиш мақсадига боғлиқ ва ушбу микроконтроллер оиласида жорий этиладиган типик масалаларга асосланган ҳолда ишлаб чиқарувчи томонидан аниқланади. Назорат учун саволлар 1.Бошқаришда ўрнатилган тизим бажарадиган масалаларни санаб беринг. 2.16-разрядли ва 32-разрядли МК оиласининг русумларини ва техник кўрсатгичларини келтиринг. 3. График процессорлар ҳақида маълумот беринг (DSP). 4.Микроконтроллернинг умумлаштирилган тарқибини баён қилинг. Download 340.5 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|