Техника негіздері
жүктеу/скачать 0.81 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ТЕХНИКА НЕГІЗДЕРІ
|
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ “Алматы энергетика және байланыс университеті” коммерциялық емес акционерлік қоғамы О.Т. Шанаев, Байкенов Б.С. МИКРОПРОЦЕССОРЛЫҚ ТЕХНИКА НЕГІЗДЕРІ Оқу құралы Алматы 2012 УДК 681.3(075.8) ББК 32. 973 Я73 Ш23 Микропроцессорлық техника негіздері; Оқу құралы / Шанаев О.Т., Байкенов Б.С. Алматы: АЭжБУ, 2011. – 84 бет. ISBN 978-601-7307-25-7 Оқу құралында жеке микропроцесорлар мен микропроцессорлық жинам микросхемаларының негізіндегі дәстүрлі микропроцессорлық жүйелердің құрама бөліктері, олардың құрылым принциптері және жүйе жұмысының ұйымдастырылу тәртібі қарастырылады. Оқу құралының бірінші бөлімінде, микропроцессорлық жүйенің негізін қалаушы, цифрлық құрылғылардың математикалық негіздері, қиыстырма және тізбектеме құрылғылардың құрылу тәртібі мен іс-әрекеті және олардың қалыпты түрлері, жады құрылғыларының негізгі құрылым принциптері мен кеңейтілу жолдары қарастырылады. Оқу құралының екінші бөлімі, микропроцессорлық жүйенің басты буыны ретінде пайдаланылатын, микропроцессорлардың жалпылама құрылымы, олардың негізіндегі микропроцессорлық жүйенің құрылым принциптері мен құрамы және олардың іс-әрекеттерінің ұйымдастырылу тәртібі талқыланады. Оқу құралының үшінші бөлімінде оқырманның микропроцессорлық жүйенің аппараттық құрылым принциптері мен бағдарламалы істеу принциптерін толығырақ игеруін қамтамасыз ету мақсатында және оның шығармашылдыққа ұмтылысын дамыту үшін осы принциптер негізінде құрылған микропроцессорлық жүйенің оқу моделі және оның жұмысының ұйымдастырылуы қарастырылады. Без. 42, кесте. 28, әдеб. көрсеткіші 22 атау. ББК 32. 973 Я73 ПІКІР БЕРУШІЛЕР: АЭжБУ, физ-мат. ғылым. д-р., профессор С.Б. Бимурзаев, КазНТУ, тех. ғыл. канд., доцент, А.К. Шайхин Казақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігінің 2011 жылғы баспа жоспары бойынша басылады. ISBN 978-601-7307-25-7 © “Алматы энергетика және байланыс университеті” КЕАҚ, 2011 ж. Кіріспе Қазіргі заманда әртүрлі өндіріс салалары мен тұрмыс қажетінде пайдаланылатын алуан түрлі техникалық құралымдардың жұмысының басқарылуы цифрлық техника негізінде жүзеге асырылатындығы белгілі. Басқару жұмысының белгіленген ретімен (яғни, белгіленген алгоритм бойынша) жүзеге асырылуы үшін басқарылым объектісінің параметрлері нақтылы уақытында өлшеніп және басқарушы құрылымның сәйкесті жағдайы анықталып, алынған мәліметтерге қажетті түрлендірілімдер арқылы өңдеу жүргізіліп, нәтижесінде басқару сигналдары тудырылады да, олардың сәйкесті іс-әрекетімен объектінің жағдайы қажетті бағытқа өзгертіледі. Келтірілген жұмыстардың жүзеге асырылуын, жалпылама түрде микропроцессорлық жүйе (МПЖ) деп аталатын, микропроцессор негізіндегі электрондық құрылымдар атқарады. Микропроцессорлық жүйелерде информацияның өңделуі және сақталуы цифрлық түрде жүргізілетіндіктен, оларға түсетін аналогты кіріс сигналдары аналогты-цифрлы түрлендіргіштер (АЦТ) арқылы таңдалым кодтарының тізбесіне түрлендіріледі, ал олардан өңдеу нәтижесі ретінде шығарылатын аналогты шығыс сигналдары таңдалым кодтарының тізбесінен цифрлы-аналогты түрлендіргіштер (ЦАТ) арқылы қалыптастырылады. Дәстүрлі цифрлық жүйелердегі информацияның өңделу және сақталу алгоритмдері жүйенің сұлбақұралысымен ғана анықталады, яғни өзге алгоритмге көшу үшін, оны жүйе құрамындағы электрондық буындардың өзара байланыстарын өзгерту арқылы немесе осы буындарды олардың қойылған мәселеге жаралымды түріне ауыстыру арқылы ғана жүзеге асыруға болады немесе жүйенің құрылымын толықтай өзгертуге тура келеді. Әрине, бұндай түрлендірімдердің жүйе жұмысының барысында жүргізілуі мүмкін емес, ол үшін жүйені қайтадан құру керек болады. Тап осы себептен дәстүрлі цифрлық жүйе көбіне “тастай логикалы” жүйе деп аталады. Кез келген “тастай логикалы” жүйе – алдын ала белгілі жеке бір мәселені (немесе, мазмұны жағынан жуық бірнеше мәселені) шешуге арналған арнайы жүйе. Оның күмәнсіз артықшылықтары бар. Біріншіден, арнайы жүйенің құрамында артық элемент болмайды, оның әрбір элементі міндетті түрде толыққанды жұмыс атқарады. Екіншіден, арнайы жүйеде информацияны өңдеу алгоритмінің орындалу жылдамдығы оның құрамындағы логикалық элементтердің тезәрекеттілігімен және олардың нақтылы байланыстарымен ғана анықталатындықтан, бұндай құрылымдар аса жоғары тезәрекеттілікті қамтамасыз ете алады. “Тастай логикалы” жүйенің басты кемістігі – әрбір жаңа мәселені шешу үшін оны қайта құру қажеттігінде. Ал бұл – ұзаққа созылатын және қосымша қаражат талап ететін жұмыс. Бұл кемістіктен құтылу үшін, кез келген мәселеге жеңіл икемделетін жүйе құру керек, яғни, оның шешілетін мәселеге байланысты (құрылымды өзгертпестен) жұмыс алгоритмін (жүйенің жұмыс бағдарламасын) ауыстыру мүмкіншілігі болу керек. Бұндай “икемді логикалы” жүйе әмбебап немесе бағдарламалы жүйеге айналады, микропроцессорлық жүйе тап осындай жүйеге жатады. Әмбебаптылыққа ұмтылу ұтылысқа да әкеледі. Аса күрделі мәселені шешуге (қарапайым мәселелермен салыстырғанда) арналған құрал құрамы күрделірек болады. Сондықтан, әмбебап жүйенің құрамы ең күрделі мәселенің шешілу мүмкіндігін қамтамасыз ету керек. Әрине, қарапайым мәселенің шешілуі кезінде бұндай жүйенің бар мүмкіншілігі толыққанды пайдаланылмайды. Сонымен қатар, әмбебаптылық жүйенің (оның құрылымының күрделенуіне байланысты) тезәрекеттілігін де төмендетеді. Сонымен, келесі қорытындыға келуге болады: “тастай логикалы” жүйелер, аса жоғары тезәрекеттілікті қажет қылатын, өңделу алгоритмдері қарапайым түрдегі, жеке мәселелерге ыңғайлы келеді. Ал әмбебап, бағдарламалы жүйелер, онша тезәрекеттілікті қажет қылмайтын, шешетін мәселелері жиі өзгеріп отыратын және олардың шешілуі күрделі алгоритмдермен жүзеге асырылатын жағдайларға ыңғайлы келеді. Бірақ соңғы кезде шығарылған әмбебап (микропроцессорлық) жүйелердің тезәрекеттілігі аса (бірнеше дәрежеге) көтерілді және бұндай жүйелерге арналған микросұлбалардың шығарылым көлемінің ұлғаюы олардың құнының төмендеуіне әкелді. Оның нәтижесінде “тастай логикалы” жүйелердің қолданылым аймағы тарыла түсті. Бұған қоса, қазіргі заманда ішкі құрылымын бағдарламалы тәсілмен өзгерту арқылы жеке мәселелерді шешуге тез икемделетін бағдарламалы микросұлбалардың шығарылым технологиясы аса қарқынды дамып келе жатыр. Олар “тастай логикалы” жүйелердің тезәрекеттілігі мен бағдарламалы жүйелердің икемділігін біріктіреді [22]. Мазмұны жағынан оқу құралы “Информациялық жүйелер” мамандығына дайындау барысында оқытылатын “Микропроцессорлық техника негіздері” пәнінің бағдарламасына сәйкес келеді. Университеттің мамандық бойынша оқу жоспарына сәйкесті бұл пәннің цифрлық құрылымдарға қатысты алғашқы пән болуына байланысты, оқу құралының бірінші бөлімінде, микропроцессорлық жүйенің негізін қалаушы, цифрлық құрылғылардың математикалық (арифметикалық және логикалық) негіздері, қиыстырма және тізбектеме құрылғылардың құрылу тәртібі мен іс-әрекеті және олардың қалыпты түрлері, жады құрылғыларының негізгі құрылым принциптері мен кеңейтілу жолдары қарастырылады. Оқу құралының осы бөлімінде қарастырылған жеке құрылғылар мен күрделі құрылымдар жөніндегі мәліметтерді толық игеру үшін, оқырманның (студенттің немесе жас оқытушының) осы құрылғылар мен құрылымдардың жұмысын зерттеу арқылы тексергені (зертханалық сабақтарда немесе өздік жұмыс кезінде) дұрыс болады [18,19]. Оларды өздік жұмыста моделдеу арқылы зерттеуге Electronics Workbench аса ыңғайлы келеді [9]. Оқу құралының екінші бөлімі, микропроцессорлық жүйенің басты буыны ретінде пайдаланылатын, микропроцессорлардың жалпылама құрылымы, олардың негізіндегі микропроцессорлық жүйенің құрылым принциптері мен құрамы және олардың іс-әрекеттерінің ұйымдастырылу тәртібі талқыланады. Микропроцессорлардың негізгі құрылым принциптері мен жұмыс тәртібін түсіндіру үшін олардың нақтылы бір түрін қарастыру ыңғайлы келеді. Оқу құралында осындай үлгі ретінде осы заманның басқару жүйелерінде кең қолданылатын қарапайым микропроцессор Intel 8085 алынып, оның ішкі құрама блоктары мен іс-әрекетін басқарушы бағдарламаларының құрылу негіздері қарастырылады. Микропроцессорлық жүйелерді құру барысында өзара байланысты және өзара тәуелді екі фактор ескеріледі: қойылған мәселенің іс жүзінде жүзеге асырылуын қамтамасыз етуші жүйенің аппараттық бөлігін (hardware) құру және жүйенің іскерлік бөліктемелерінің қойылған мәселенің шешіліміне байланысты іс-әрекеттері мен өзара әрекеттесуінің бағдарламасын құруға мүмкіндік беруші командалар жүйесін (software) анықтау және олардың негізінде сәйкесті бағдарламалар құрып, олардың жұмысын зерттеу. Демек, микропроцессорлық жүйе жөнінде толық білім алу үшін оның аппараттық бөлігін де, бағдарламалық бөлігін де игеру керек. Микропроцессорлық жүйенің аппараттық бөлігін игеруге оның құрама бөліктемелерінің (жады жүйесінің, енгізу құрылғыларының және микропроцессордың) автор құрған сәйкесті виртуалды моделдерінің жұмысын зерттеу үлкен көмек береді [19]. Микропроцессорлық жүйенің бағдарламалық бөлігін игеруге Intel 8085 микропроцессорының негізіндегі микропроцессорлық жүйенің симуляторын (8085 Simulator IDE) пайдалану бағдарлама құрамындағы командалардың жұмысын түсінуге толық мүмкіндік береді. Алуан түрлі іскерлік элементтерімен қамтылған және олардың іс-әрекеттерінің көрнекілігімен көзге түсетін бағдарламалық симулятор оқушылардың құрамы жағынан түр-түрлі жүйе моделдерін құруына және олардың жұмысын зерттеуіне кең мүмкіндік береді, демек, олардың оқу материалын толық игеруіне жағдай жасайды [21]. Оқырманның микропроцессорлық жүйенің аппараттық құрылым принциптері мен бағдарламалы істеу принциптерін толығырақ игеруін қамтамасыз ету мақсатында және оның шығармашылдыққа ұмтылысын дамыту үшін оқу құралының үшінші бөлімінде осы принциптер негізінде құрылған микропроцессорлық жүйенің оқу моделі және оның жұмысының ұйымдастырылуы қарастырылады [20]. Оқу құралы автордың өндіріс және педагогика саласындағы көпжылдық тәжірибесінің негізінде жазылды. Мазмұны жағынан оқу құралы бакалаврлық оқу жүйесінде 5В070300 – Информациялық жүйелер мамандығына дайындау барысында оқытылатын “Микропроцессорлық техника негіздері” пәнінің бағдарламасына сәйкес келеді. Айтылған мамандықпен қатар оқу құралын (сәйкесті қысқарту немесе толықтыру арқылы) өзге мамандықтарға жоспарланған осы сияқты пәндерді оқыту барысында пайдалануға болады. жүктеу/скачать 0.81 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|