Содержимое центрального блока

Все уже привыкли к тому, что ЭВМ предназначена для вычислений. Об этом говорит ее назва­ние Тем не менее это справедливо лишь отчасти. С расшире­нием области применения микро-ЭВМ собственно вычислитель­ные функции в ее работе занимают довольно скромную долю среди всех остальных функций. Действительно, такие задачи, как анализ текстовых и речевых сообщений, поиск требуемых данных в массиве, преобразования массивов данных, распозна­вание образов и обработка изображений, строго говоря, отнести к вычислительным нельзя, хотя сам процесс преобразований информации можно рассматривать как вычислительный, по­скольку в нем реализуются операции над двоичными кодами или числами. По существу микро-ЭВМ является универсальным преобразователем дискретной информации, причем преобразо­вателем особого вида — программируемым.

Процесс преобразования информации начинается в устройстве ввода. Устройство ввода предназначено для преобразований входной информации к виду, удобному для вьиислений. Устрой­ство вывода, напротив, преобразует результаты вычислений к виду, удобному для пользователя. В отличие от устройств ввода и вывода, реализующих неизменные функции преобразо­вания, центральный блок микро-ЭВМ реализует самые разно­образные функции и является поэтому универсальным преобра­зователем, осуществляющим программный принцип обработки информации.

Любой достаточно сложный процесс преобразования дискрет­ной информации можно разбить на отдельные этапы или акты. Элементарный неделимый акт обработки информации называют операцией, а управляющее слово, вызывающее выполнение этой операции, — командой. Последовательность команд, реализую­щих требуемый процесс преобразования информации, состав­ляет программу обработки исходных данных. Программный принцип обработки информации позволяет использовать одно и то же устройство — универсальный преобразователь — для ре­шения самых разнообразных задач при помощи составленных пользователем последовательностей команд или программ преобразования. Как уже отмечалось, программа должна быть введена в машину до начала вычислений. В связи с этим следую­щий блок микро-ЭВМ (центральный) должен содержать по крайней мере следующие два функциональных блока: процес­сор, реализующий операции преобразования, и память, храня­щую программу и результаты вычислений (рис. 2.3).

Благодаря тому что все осуществляющие управление преоб­разованием команды записываются в память, программный способ преобразования информации является очень гибким. Процессор, извлекая из памяти команды (рис. 2.3), может оперировать с ними как с числами и, изменив, возвращать их обратно в память. Это позволяет реализовать сложные схемы вычислений путем использования команд, которые в процессе вычислений "сами себя меняют", вследствие чего меняется весь ход вычислительного процесса.

Рис. 2.3. Схема процесса решения задачи:

а — программа и данные на входе микро-ЭВМ; б — программа и дан­ные в памяти машины; в - результат вычислений занесен в память; г -результат на выходе микро-ЭВМ

Память, содержимое которой изменяется процессором и в которую записываются команды и данные, а также заносят­ся промежуточные и окончательные результаты вьиислений, называется оперативной памятью или оперативным запоминаю­щим устройством. Кроме нее в составе центрального блока микро-ЭВМ должна быть память с неизменным содержанием. Эта память, используемая только для считывания хранимой в ней информации, называется постоянной памятью или по­стоянным запоминающим устройством. Ее содержимое не про­падает при выключении питания, и изменить его с помощью каких-либо команд пользователь не может. Чтобы это сделать, необходимо воспользоваться специальным устройством, назы­ваемым программатором.

Рис. 2.4. Простейшая микро-ЭВМ и некоторые возможности ее расши­рения

Непосредственное управление процессом обработки инфор­мации в соответствии с командами программы пользователя осуществляется специальной схемой, входящей в состав про­цессора. Кроме того, в процессе управления микро-ЭВМ при­нимают участие следующие специальные устройства: синхро-генератор, синхронизирующий работу всех блоков вычислитель­ной машины, системный контроллер (устройство, формирую­щее сигналы управления из сигналов процессора) и схема по­шагового исполнения программы.

Итак, следующий рассматриваемый нами блок (рис. 2.4), называемый центральным блоком микро-ЭВМ, состоит из микропроцессорного блока (МБ), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), постоянного запоминающего устрой­ства (ПЗУ) и вводных и выводных согласующих устройств связи, называемых портами. Порт — это устройство сопряже­ния, с которым микропроцессорный блок обменивается ин­формацией аналогично обмену с устройствами памяти. В свою очередь МБ содержит: микропроцессор (МП), синхрогенера-тор (СГ), схему пошагового исполнения программы (СПИП), системный контроллер (СК) и специальные устройства, назы­ваемые буферами тин адреса (БША) и данных (БШД) и опи­сываемые ниже.

2.3. КАКУЮ МИКРО-ЭВМ МЫ БУДЕМ НАЗЫВАТЬ "ПРОСТЕЙШЕЙ"?

Даже простое перечисление основных узлов микро-ЭВМ говорит о том, что современный дискретный универсальный вычислитель — это довольно слож­ное устройство. Ниже опишем простейший вариант такого вычислителя, который будем именовать простейшей микро-ЭВМ и возможность построения которого конструктором-любите­лем из доступных деталей, выпускаемых промышленностью, была оговорена ранее.

Под простейшей микро-ЭВМ (далее ПМ-ЭВМ) будем подра­зумевать микро-ЭВМ на одной или нескольких платах, построен­ную на базе микропроцессора КР580ИК80А (КР580ВМ80А), с минимальным (определяемым ниже) объемом ОЗУ и ПЗУ и с простейшими устройствами ввода/вывода в виде клавиатуры (К), включающей 16 клавиш и 24 светоизлучающих диода (светодиода СД). На рис. 2.4 ПМ-ЭВМ обведена красной штри­ховой линией. На этом же рисунке указаны некоторые возмож­ности функционального расширения ПМ-ЭВМ.

Микро-ЭВМ может быть оснащена алфавитно-цифровой кла­виатурой (АЦК), семисегментными светоизлучающими индика­торами (ССИ), специальным цветным дисплеем (ЦД) или дисплеем на базе бытового телевизора (БТ), внешними запоми­нающими устройствами — кассетным магнитофоном (кассетным-накопителем на магнитной ленте КНМЛ или накопителем на гиб­ких магнитных дисках НГМД), печатающим устройством — принтером (ПР) и некоторыми другими устройствами. Подклю­чение перечисленных дополнительных внешних устройств потре­бует разработки специальных согласующих схем, не показанных на схеме ПМ-ЭВМ (см. гл. 10).

Описываемая простейшая микро-ЭВМ может быть использо­вана для приобретений навыков программирования на языке Ассемблер в мнемонических кодах. Она может также оказаться полезной при отладке небольших программ, для макетирования простейших управляющих устройств и, как уже отмечалось, для несложных расчетов в качестве программируемого калькулято­ра. Такая несложная машина может найти применение в школе, профессиональном техническом училище, на факультетах пере­квалификации специалистов с высшим образованием.

Однако следует заметить, что изготовление этой простейшей вычислительной машины все же потребует известного напряже­ния ума и сил. Поэтому, если читателю необходимо лишь сред­ство для выполнения простейших расчетов, овчинка выделки не стоит. В таком случае лучше закрыть эту книгу и приобрести один из калькуляторов, имеющихся в продаже. Если же вы хотите приобщиться к увлекательному миру микроэлектроники и построить себе электронного помощника, функции которого можно будет в дальнейшем расширять путем постепенного со­вершенствования вашей конструкции, приступайте к чтению следующей главы.