PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

В обоих случаях микросхема ОЗУ должна быть выбрана подачей лог. 0 на вывод  и лог. 1 — на вывод CS2. В зависимости от версии микросхемы интервал между подачей сигналов выборки и началом обращений к ней составляет от 100 до 150 нc. Если напряжение питания не пропадает, время хранения данных не ограничено. По этой причине микросхема 6264 называется статическим ОЗУ (SRAM). Вместо того чтобы использовать для хранения одного бита пару транзисторов, данные можно хранить в виде заряда емкости затвор-исток одного полевого транзистора. Время рассасывания подобного заряда составляет несколько миллисекунд, поэтому заряд необходимо периодически обновлять. Такая динамическая память (DRAM) дешевле в изготовлении, и микросхемы данного типа имеют большую емкость. Обычно память подобного типа используется там, где требуется очень большой объем памяти, например в персональных компьютерах. В этом случае стоимость схемы регенерации компенсируется дешевизной микросхем памяти.

Оба типа памяти являются энергозависимыми, т. е. они не сохраняют свое содержимое после выключения питания. Однако некоторые микросхемы статического ОЗУ позволяют хранить данные при напряжении, которое ниже, чем рабочее, потребляя при этом очень маленький ток. В таких случаях для сохранения содержимого в течение нескольких месяцев можно использовать батарею.

Рис. 2.26.Микросхема ОЗУ 6264 (8196х8 бит)

Глава 3 Обработка хранимой программы

В предыдущей главе мы с вами разработали простейший процессор, состоящий из арифметико-логического устройства (АЛУ) и регистра с параллельным вводом/выводом данных. Собственно АЛУ выступает в роли «числодробилки», а рабочий регистр используется для хранения операндов, а также результатов всех операций. В нашем примере, описанном на стр. 33, мы складывали вместе два числа, накапливая результат в рабочем регистре. Если задавать код режима работы АЛУ перед каждым шагом, то мы в принципе можем заставить наше вычислительное устройство выполнить любую задачу, которая может быть описана последовательностью арифметических и логических операций. Эта совокупность кодов команд (например, «сложить», «вычесть», «логическое И»…) может храниться во внешней памяти. Там же могут находиться различные операнды, передаваемые в АЛУ, а также результаты выполнения команд. Таким образом, эти коды включают в себя как собственно программу программируемого устройства, так и различные операнды, или данные. Извлекая (fetch) эти команды по очереди, мы можем выполнять заданную программу. Такая структура вместе с соответствующими каналами передачи данных, дешифраторами и логическими схемами обычно называется цифровым компьютером или цифровой вычислительной машиной.

Как мы с вами вскоре убедимся, в основе архитектуры микроконтроллера лежит архитектура компьютера. С учетом этого обстоятельства в данной главе рассматривается архитектура и рабочий ритм некоего обобщенного компьютера. Несмотря на то что этот компьютер является чисто гипотетическим устройством, при его «разработке» принимались во внимание именно те микроконтроллеры, которые рассматриваются в данной книге.

Прочитав эту главу, вы:

• Познакомитесь с фон-неймановской архитектурой и узнаете ее недостатки.

• Познакомитесь с гарвардской архитектурой, с ее параллельно работающими блоками выборки и дешифрации, а также раздельными адресными пространствами.

• Поймете, какая взаимосвязь существует между цифровым компьютером, микропроцессором и микроконтроллером.

• Познакомитесь со структурой памяти программ, а также ее взаимодействием со счетчиком команд и конвейером.

• Узнаете формат типичных команд.

• Познакомитесь с назначением и структурой памяти данных.

С исторической точки зрения электронные цифровые вычислительные машины в том виде, в котором мы их сегодня знаем, являются косвенным результатом Второй мировой войны. В то время были созданы различные опытные образцы компьютеров, причем некоторые из них действительно работали[43]. Как правило, эти вычислительные машины представляли собой специализированные устройства, предназначенные для выполнения какой-либо конкретной задачи при различных входных данных. Алгоритм функционирования некоторых из таких машин можно было менять, но при этом требовалась их частичная переделка.