Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) ( 115 ) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (115)

программирования, к структурным схемам уровня процессор - память - коммутатор.

2. Функциональная ориентация системы требует больших затрат времени и средств на создание прикладных и системных программ для каждой конкретной области. Это усугубляется тем, что мнкропроцес-сорные системы начинают широко использоваться в различных областях, где ранее применение средств ВТ было невозможным или экономически нецелесообразным. Практика разработки МПС показывает, что доля экономических затрат на разработку программ по отношению к затратам на разработку аппаратуры неуклонно увеличивается. Например, стоимость разработки программного обеспечения в среднем составляет 60-80 % общей стоимости разработок МПС.

3. Появилась тенденция, направленная на реализацию функций программного обеспечения аппаратными средствами. Примером этого является разработка БИС, ориентированных иа управление периферийными устройствами, такими, как дисплеи, печатающие устройства, БИС обработки прерываний, а также разработка БИС для математических вычислений, имеющих специальный набор команд. Данные БИС позволяют расширить области применения МПС и повысить нх производительность. Так, фирма Intel разработала микропроцессорный модуль 8087, ориентированный на быстрое выполнение арифметических операций с плавающей запятой иад числами до 64 разрядов и вычисление тригонометрических функций. Отличительной чертой вспомогательных БИС является их программируемость, а также то, что их сложность соответствует сложности МП или даже выше ее. Например, МП КР580 содержит 5000 транзисторов, контроллер управления режимом прямого доступа к памяти содержит 4000 транзисторов, а БИС для подключения дисплеев с растровым сканированием к МП КР580-15 ООО транзисторов. Это способствовало развитию проектирования систем с расширителями.

4. Использование МП при проектировании систем изменяет процесс их отладки с перенесением центра тяжести на отладку средств программного обеспечения. Это требует таких основных программных средств, как транслятор с языка ассемблера нли языка высокого уровня, программ редактирования, моделирования, загрузки.

5. С появлением микропроцессорных наборов модулей изменились критерии проектирования систем, важнейшим из которых являются: критерий модульности, заключающийся в организации МПС с минимальным возможным числом типов различных компонентов; относительная регулярность структуры связей между модулями при минимальном числе связей, что снижает требования к числу выводов модуля БИС; требование «поддержки» систем, тестирование и диагностика которых становятся все более трудными и важными.

Этапы проектирования аппаратных и программных средств микропроцессорных систем (рнс. 8-15). Одним из важнейших этапов является системный анализ, цель которого состоит в определении требований к проектируемой системе: определить набор функций, которые должны выполняться с помошью системы; необходимую производительность; границы стоимости на этапах разработки, изготовления, обслуживания системы; уточнить критические функции в соответствии с критериями разрабатываемой системы; проанализировать состав периферийных устройств и режимы их работы; установить характер связей отдельных функций (подзадач) системы, например последовательные, параллельно-последовательные, связь по прерыванию; определить структуру и «происхождение» данных, а также требования к выходным данным и необходимость их хранения,



Q Начаяо

Системный анализ

Выбор архитектуры МПС

Выбор МПК

Разработка аппарат, ных средств МПС:

Разработка системы памяти

Разработка микро -процессорного модуля

Разработка интерфейса МПС

Изготовление и от -ладка аппаратных средств МПС

г- 5-

Разработка протрем-много обеспечения:

Разработка алгоритмов реализации заданного набора функций МПС

Разработка программных модулей и их отладка на кросс-средствах

1-7-

Интеграция аппаратных и программных средств проектируемой МПС

Отладка МПС в рэзидентном режиме

г-9-

Оценка характеристик разработанной МПС

Q Конец

6-1-

разработка средств отладки МПС

Рис. 8-15. Этапы проектирования аппаратных и программных средств

На втором этапе согласно анализу определяются требования к архитектуре системы и предварительно решается задача реализации выделенных функций программным и аппаратным способом. Трудность решения данного вопроса часто состоит в том, что имеется множество новых применений МП, которые требуют исследования до принятия решения.

Кроме того, часто приходится проводить синтез модулей для реализации функций аппаратным путем нз-за отсутствия в микропроцёс-сорньнбгкомплежта» соответствующих БИС.



Следующий этап проектирования - выбор МПК, который необходимо осуществлять, исходя из трех основных моментов.

1. С точки зрения разработки программного обеспечения необходимо анализировать такие характеристики микропроцессора, как набор команд н способы адресации, разрядность, число используемых регистров общего назначения, тнп стековой памяти, способы обработки прерываний н т. п. Для секционных МП с микропрограммным уровнем необходимо, если требуется, выбрать систему команд, разработать микропрограммы нх реализации, что связано с определенными трудностями, так как разработчику микропрограмм необходимо выбрать формат микрокоманд, хорошо изучить механизмы формирования адресов следующих микрокоманд, тракты передачи кодов н возможные совмещения при передачах, учитывать задержки.

2. Исходя нз системного проектирования, необходимо анализировать полноту комплекта, который должен содержать, помимо микропроцессора, БИС ПЗУ и ОЗУ, модули для организации интерфейса с периферийными устройствами, контроллеры для обработки прерываний, управления прямым доступом к памяти, шинные формирователи, буферные регистры, генератор тактов, системный контроллер. В табл. 8-6 приведено влияние различных критериев выбора МПК на разработку и производство МПС.

3. С точки зрения разработки н отладки программного обеспечения необходимо наличие таких программ, как транслятор с символического языка на двоичный (объектный) код, редактирующая программа, программа моделирования, без которых время и стоимость разработки МПС значительно увеличиваются. Обычно подобные данные в програм-

Влияние критериев выбора МПК на разработку и производство МПС

Таблица 8-6

Характеристики МПС

Критерий

Быстро-

Универ-

Стоимость

Стоимость

действие

сальность

разработки

производства

Разрядность

Набор команд, вид ад-

ресации

Архитектура МП

Микропрограммируе-

мость

Время выполнения ко-

манды

Вид прерывания

Гибкость ннтерфейсоз

Выбор ЗУ

Документация

Полнота серии и микро-

схем

Требования к потребите-

Примечание: 1-

- большое

влияние.

2 - среднее.

3 -- слабое1

- не влияет.



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) ( 115 ) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124)