К588/Гришин

Данный материал защищён авторскими правами! Использование материала заявлено как добросовестное, исключительно для образовательных некоммерческих целей. Автор: Г.Г.Гришин, А.А.Мошков, О.В.Ольшанский, Ю.А.Овечкин Источник: Микропроцессоры: Справочное пособие для разработчиков судовой РЭА. Л.: Судостроение, 1987.

Глава 6

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОМПЛЕКТ СЕРИИ К588 (КР588)

6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Микропроцессорный комплект серии К588 создан на базе КМОП-технологии и предназначен для построения аппаратуры средней производительности. Отличительными особенностями микросхем комплекта являются малое потребление мощности от источника питания, асинхронный принцип обмена информацией, а также широкий набор периферийных БИС комплекта. В состав БИС комплекта входят, в частности, БИС управляющей памяти, кодировки которых полностью реализуют систему команд микроЭВМ «Электроника-60» и операции расширенной арифметики. Однако комплект серии К588 может реализовывать устройства не только с этой системой команд. Пользователь строит собственную микропрограммную память, реализующую практически любую систему команд [9, 34, 45, 46].

Микросхемы комплекта обеспечивают выходные сигналы, соответствующие уровням сигналов ТТЛ-микросхем. Однако ввиду того, что входные напряжения сигналов «1» микросхем комплекта превышают нижнюю границу ТТЛ-сигналов, стыковку по входам можно обеспечить ТТЛ-микросхемами с открытым коллектором и нагрузочными резисторами.

В состав комплекта входят БИС системного контроллера для сопряжения устройства на базе микросхем комплекта с каналом типа Q-шина, БИС аппаратного умножителя, магистрального приемопередатчика, буферного регистра, контроллера ЗУ и селектора адреса. Состав комплекта приведен в табл. 6.1.

Таблица 6.1. Состав серии К588 (КР588)

Микросхемы комплекта обладают высокой помехоустойчивостью.

Комплект серии К588 (КР588) служит для построения систем управления периферийными устройствами. В основном его используют в устройствах, действующих в условиях сильных электромагнитных полей, в аппаратуре, работающей в режиме длительного автономного плавания и др.

Микросхемы выпускают в корпусах с горизонтальным (К588) и вертикальным (КР588) расположением выводов. Электрические параметры, а также функциональные возможности микросхем с индексами К и КР идентичны.

6.2. МИКРОСХЕМА К588ВУ2 (КР588ВУ2)

Представляет управляющую память микрокоманд (УП). Основой УП являются программируемые логические матрицы ПЛМ. Программирование УП выполняют на за воде-изготовителе масочным способом. В настоящее время выпускают семь типов УП — К588ВУ2-0001 … К588ВУ2-0007. Кодировки микросхем УП полностью реализуют систему команд микроЭВМ «Электроника-60» и операции расширенной арифметики. К последним относятся команды умножения, деления, сдвига. Кодировка К588ВУ2-0005 содержит микропрограммы работы микросхемы системного контроллера.

Рис. 6.1. Условное графическое обозначение микросхемы К588ВУ2

Рис. 6.2. Структурная схема микросхемы К588ВУ2

На рис. 6.1 и 6.2 изображены соответственно условное графическое обозначение и структурная схема БИС УП. В табл. 6.2 дано назначение выводов этой микросхемы.

В состав структурной схемы БИС УП входят следующие функциональные узлы:

регистр команд РК; принимает команду по шине команд Д;

программируемые логические матрицы ПЛМ1 и ПЛМ2; в них запрограммированы не только информация о выбираемой

Таблица 6.2. Назначение выводов микросхемы К588ВУ2 (КР588ВУ2)

микрокоманде и адрес следующей микрокоманды, но и разряды, управляющие внутренними узлами БИС УП;

регистры состояния PC и следующего адреса РСА; принимают соответственно признаки результата выполнения операции и адрес следующей микрокоманды. Информация состояния поступает, как правило, из арифметического устройства и включает 4-разрядное слово-состояние, состоящее из признаков нулевого результата, переполнения, переноса из старшего знакового разряда (Z, V, С, N);

регистры управления РУ и микрокоманд РМ;

блок синхронизации БСЗ; вырабатывает управляющие сигналы записи во внутренние регистры БИС УП и сигнал квитирования П, свидетельствующий об окончании приема команды. На БСЗ поступают разряды регистра РУ.

Рис. 6.3. Временная диаграмма работы микросхемы К588ВУ2

Функционирование БИС УП начинается с подачи на входы R0 и R1 отрицательных сигналов, которые переводят БИС в исходное состояние. Длительность сигналов R0 и R1 не менее 500 нс.

Работа микросхемы УП начинается по положительному фронту сигнала R0 (либо R1). По отрицательному сигналу В происходит прием команды во входной регистр РК, а также информации состояния в регистр PC. После приема этой информации БИС УП выдает отрицательный сигнал П, свидетельствующий о том, что команда принята. Отрицательный фронт сигнала П инициирует положительный фронт сигнала В, который, в свою очередь, сбрасывает сигнал П в состояние «1».

Затем начинается выдача первой микрокоманды принятой команды. Положительный фронт сигнала Ф1 инициирует выдачу очередной микрокоманды на магистраль МК. Микрокоманда может находиться на магистрали до отрицательного фронта сигнала Ф1. После этого происходит «подброс в единицу» магистрали МК. Если к этому времени сформирована следующая микрокоманда, то происходит ее запись в РМ с последующей выдачей. Одновременно с выдачей последней микрокоманды текущей команды выдается сигнал КК, сигнализирующий контроллеру (либо внешнему ЗУ) о необходимости подачи новой команды.

На рис. 6.3 приведена временная диаграмма работы БИС УП.

Реализация всей системы команд микроЭВМ «Электроника-60» и ограниченные возможности внутренних ПЛМ БИС УП привели к необходимости использования не менее пяти «зашивок» микрокоманд в БИС УП (0001 … 0005). Первые четыре реализуют собственно команды «Электроники-60», пятая — управляет системным контроллером и разрешением прерываний. Четыре микросхемы БИС УП (0001 … 0004) соединяются параллельно (по выходам) и выдают информацию в арифметическое устройство (АУ); 12-разрядный код является собственно микрокомандой для АУ. Разряд 12 используется в качестве строба микрокоманды. Микросхема К588ВУ2-0005 разрядами 0…6 вырабатывает сигналы разрешения прерывания, разряды 7…12 управляют микросхемой К588ВГ1 (КР588ВГ1).

В табл. 6.3 приведены основные электрические параметры БИС УП.

Таблица 6.3. Основные электрические параметры БИС УП

6.3. МИКРОСХЕМА К588ВС2 (КР588ВС2)

Представляет БИС 16-разрядного арифметического устройства (БИС АУ). БИС АУ предназначена для построения процессоров микроЭВМ, а также центральных устройств обработки программируемых контроллеров.

БИС АУ осуществляет обмен информацией с внешними устройствами по 16-разрядной двунаправленной магистрали данных. Операции обмена информацией сопровождаются сигналами квитирования. Микросхема реализует асинхронную дисциплину обмена.

Назначение выводов БИС АУ представлено в табл, 6.4. Условное графическое обозначение и структурная схема БИС АУ изображены соответственно на рис. 6.4 и 6.5. В состав структурной схемы БИС АУ входят следующие функциональные узлы:

регистр микрокоманд РМ и дешифратор ДШ; предназначены для приема и дешифрации кода микрокоманды;

буферный регистр данных БРг; через БРг осуществляют связь между внутренней шиной данных ВШД и внешней магистралью данных Д;

арифметико-логическое устройство АЛУ (16-разрядное); в нем происходят основные действия, связанные с арифметико-логической обработкой данных. Прием информации в АЛУ, а также ее выдача осуществляются через ВШД;

Таблица 6.4. Назначение выводов микросхемы К588ВС2

аккумулятор АКК и. блок регистров общего назначения БРОН; используют в качестве источников и приемников информации при выполнении микрокоманд;

регистр состояния PC; в PC заносятся признаки результата операции. Программно доступен, может участвовать в операциях АДУ;

блок синхронизации БСЗ; осуществляет обработку и выдачу внешних и внутренних сигналов управления. Работа БСЗ начинается с отрицательного фронта сигнала ВК;

Рис. 6.4. Условное графическое обозначение микросхемы К588ВС2

Рис. 6.5. Структурная схема микросхемы К588ВС2

буферный регистр состояния БРС; через БРС происходит выдача признаков результата операции;

внутренняя шина данных ВШД; обеспечивает связь между БРг, АЛУ, АКК, БРОН, PC.

6.3.1. Описание функционирования микросхемы К588ВС2

Работа БИС АУ осуществляется под управлением микрокоманды. Выполнение любой микрокоманды состоит из комбинации фаз приема, чтения, записи и выдачи.

Фаза приема включает прием и дешифрацию микрокоманды. В некоторых микрокомандах в этой фазе происходит прием операнда по магистрали данных.

Фаза чтения включает чтение информации в АЛУ из БРОН, АКК, PC или БРг с последующей ее обработкой (рис. 6.6 … 6.9).

В фазе записи происходят завершение обработки информации и ее запись в приемник информации. Приемником может быть

TODO