Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Принципы организации и методы проектирования стандартных интерфейсов микро-ЭВМ

Диссертация: Принципы организации и методы проектирования стандартных интерфейсов микро-ЭВМ
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Предложено формальное описание интерфейсной системы на основе автоматной модели, позволяющее применять для анализа и синтеза интерфейсных систем известные методы теории автоматов. Рассмотрены структурная и функциональная организации интерфейсных систем, что позволило выделить ряд обобщенных параметров, служащих критерием сложности и эффективности интерфейсов. Предложенная методика обеспечивает… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА I. Анализ интерфейсов микро-ЭВМ и основные задачи их разработки. II
    • 1. 1. Классификация интерфейсов микро-ЭВМ, их назначение и основные характеристики. II
    • 1. 2. Внутренние интерфейсы микро-ЭВМ и задачи, возникающие при их разработке
    • 1. 3. Внешние интерфейсы микро-ЭВМ и задачи, возникающие при их разработке
    • 1. 4. Основные задачи и этапы проектирования интерфейсов микро-ЭВМ
  • Выводы
  • ГЛАВА 2. Исследование принципов функциональной и структурной организации интерфейсов
    • 2. 1. Модель интерфейсной системы
    • 2. 2. Функциональная организация интерфейсной системы
    • 2. 3. Структурная организация интерфейсной системы
    • 2. 4. Основные технические характеристики интерфейсных систем
  • Выводы
  • ГЛАВА. 3, Разработка основных характеристик внутриплатного интерфейса микропроцессорного набора БИС повышенной функциональной сложности
    • 3. 1. Общая постановка задач синтеза интерфейсов
    • 3. 2. Определение основных требований, условий и ограничений, предъявляемых к характеристикам внутриплатного интерфейса
    • 3. 3. Выбор структурной организации внутриплатной интерфейсной системы
    • 3. 4. Выбор функциональной организации внутриплатной интерфейсной системы
  • Выводы
  • ГЛАВА 4. Разработка методики проектирования стандартных интерфейсов пользователя на базе микро-ЭВМ
    • 4. 1. Основные этапы методики проектирования стандартных интерфейсов пользователя на базе микро-ЭВМ
    • 4. 2. Реализация основных интерфейсных функций приборного интерфейса на многоплатной и одноплатных микро-ЭВМ семейства «Электроника С5И
    • 4. 3. Реализация интерфейсных функций приборного интерфейса на однокристальной микро-ЭВМ «Электроника С 5−31»
  • Выводы

Принципы организации и методы проектирования стандартных интерфейсов микро-ЭВМ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Современный этап развития вычислительной техники характеризуется интенсивным ростом производства микропроцессоров и микро-ЭВМ, которые являются в настоящее время наиболее массовыми средствами вычислительной техники. В основные направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 — 1985 годы и на период до 1990 года указано: «. развивать производство и обеспечить широкое применение. встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ,. Опережающими темпами развивать производство быстродействующих управляющих и вычислительных комплексов, периферийного оборудования и программных средств к ним.». Решение этих задач обеспечивается совершенствованием известных и созданием новых научно-технических принципов построения средств вычислительной техники, позволяющих повышать эффективность разрабатываемых устройств и систем и сокращать сроки их внедрения в различные области народного хозяйства* Вопрос выработки единого набора правил сопряжения между собой самостоятельных узлов ЭВМ (процессора, устройств памяти и устройств ввода-вывода), подключения периферийных устройств и, наконец, объединение нескольких ЭВМ в единую систему является важным для любого класса современных вычислительных машин: универсальных ЭВМ высокой, средней и малой производительности, специализированных управляющих и мини-ЭВМ,.

С появлением микро-ЭВМ проблема интерфейса стала еще более актуальной, затронув существенно более широкий круг отраслей науки и техники. Во-первых, микро-ЭВМ — самый массовый класс современных ЭВМ. Во-вторых, микро-ЭВМ применяются главным образом в качестве встраиваемых устройств, в связи с чем решение проблемы интерфейса во многом определяв! процесс проектирования чрезвычайно широкого круга приборов, станков, агрегатов и систем.

Важность проблемы интерфейса для микро-ЭВМ определяется также тем, что эта проблема распадается на две части: «интерфейсы для микро-ЭВМ» (в традиционной для вычислительной техники постановке) и «микро-ЭВМ для интерфейсов», т. е. применение микроЭВМ в качестве универсального программируемого элемента для реализации протоколов сопряжения между собой различного оборудования (нескольких измерительных приборов в единую системунескольких автоматизированных станков в единый участок, управляемый от центральной ЭВМаппаратуры передачи данных, образующей совместно с каналами связи некоторую сеть связи и т. д.).

Рассмотрение такой сложной и двойственной проблемы выдвигает ряд теоретических и прикладных вопросов, направленных на решение двух основных задач:

1. Разработка структурной и функциональной организации интерфейса для вновь создаваемых микропроцессорных наборов больших интегральных схем (БИСПовышенной функциональной сложности.

2. Использование ресурсов дополнительной, либо входящей в состав устройства микро-ЭВМ, для организации сопряжения устройства с системой, построенной на базе стандартного интерфейса.

Несмотря на достаточно большое количество публикаций, посвященных, в основном, качественному анализу существующих интерфейсов, в литературе практически отсутствуют работы, результаты которых позволяют эффективно решать указанные задачи. Поэтому на практике эти задачи решаются на основе опыта и интуиции разработчика, что может привести к неоправданным материальным и временным затратам, а в случае создания микропроцессорного набора БИС — к неисправимой потере его эффективности. Таким обра- • зом, тема диссертационной работы актуальна и направлена на дальнейшее совершенствование процесса проектирования средств сопряжения в микро-ЭВМ и системах на юс основе.

Целью работы является создание методики анализа и синтеза интерфейсов, обеспечивающей возможность обоснованного выбора структурной и функциональной организации вновь создаваемых интерфейсов и реализацию стандартных интерфейсов с помощью ресурсов микро-ЭВМ. В соответствии с указанной целью в работе формулируются и решаются следующие задачи.

1. Определение предмета исследования и основных задач проектирования интерфейсов микро-ЭВМ.

2. Разработка и исследование принципов формального описания структурной и функциональной организации интерфейсных систем.

3. Исследование структурной и функциональной организации внутренних интерфейсов микро-ЭВМ и разработка функциональных характеристик внутриплатного интерфейса микропроцессорного набора БИС повышенной функциональной сложности.

4. Разработка методики проектирования интерфейсов пользователя с помощью ресурсов микро-ЭВМ.

5. Применение методики проектирования интерфейсов пользователя для разработки средств сопряжения устройств с приборным интерфейсом по ГОСТ 26.003−80 на базе микро-ЭВМ семейства «Электроника С5И.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

ВЫВОДЫ.

1. Проведенный анализ позволил выделить ряд факторов, обуславливающих целесообразность применения ресурсов микро-ЭВМ для реализации интерфейсного элемента, осуществляющего сопряжение устройства с заданным стандартным интерфейсом пользователя,.

2. Предложенная методика обеспечивает единый подход к разработке интерфейсных элементов, обеспечивающих сопряжение со стандартным интерфейсом пользователя, на базе ресурсов микро-ЭВМ. Предложенный метод введения дополнительных псевдососгояний позволяет экономить ресурсы микро-ЭВМ при программно-аппаратной реализации набора интерфейсных функций.

3. Предложенные структурные схемы и структура программного обеспечения позволяет встраивать микро-ЭВМ в различные приборы, изменяя лишь часть программного обеспечения, оставляя неизменной программу «ИНТЕРФЕЙС», реализующую диаграммы состояний заданного набора интерфейсных функций.

Использование совместно с программой «ИНТЕРФЕЙС» стандартного программного обеспечения микро-ЭВМ позволяет подключать к каналу общего пользования приборного интерфейса штатные внешние устройства микро-ЭВМ.

5. Предложенное разбиение полного набора интерфейсных функций приборного интерфейса на три пересекающихся подмножества позволяет выпускать для построения сопряжения устройств с каналом общего пользования приборного интерфейса однокристальную микроЭВМ «Электроника C5−3I» одного типа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе обоснована актуальность рассматриваемой проблемы и сформулированы для решения две основные задачи:

1. Разработка структурной и функциональной организации внутриплатного интерфейса микропроцессорного набора БИС повышенной функциональной сложности.

2. Разработка методики проектирования интерфейсов пользователя с использованием ресурсов дополнительной, либо входящей в состав устройства микро-ЭВМ.

На основе исследований, проведенных в работе, основные результаты можно сформулировать следующим образом:

1. Определены основные функции и назначение интерфейсов микро-ЭВМ, проведена их классификация. По каждому классу интерфейсов определены характеристики, ограничения и требования, которые необходимо учитывать при решении задач проектирования.

2. Предложено формальное описание интерфейсной системы на основе автоматной модели, позволяющее применять для анализа и синтеза интерфейсных систем известные методы теории автоматов. Рассмотрены структурная и функциональная организации интерфейсных систем, что позволило выделить ряд обобщенных параметров, служащих критерием сложности и эффективности интерфейсов.

3. Разработаны функциональные характеристики внутриплатного интерфейса микропроцессорного набора БИС повышенной функциональной сложности. Уровень разработки доведен до выпуска отраслевого интерфейса ОСТ 305.003−81, который использован при разработке интерфейса совместимых микропроцессорных наборов БИС KI80I и К1809.

Разработан единый подход и методика проектирования интерфейсов пользователя с помощью ресурсов микро-ЭВМ.

5. Предложен метод введения дополнительных псевдосостояний, позволяющий экономить ресурсы микро-ЭВМ при программно-аппаратной реализации интерфейсных функций интерфейсов пользователя,.

6. Разработаны программы и аппаратура сопряжения для реализации основных интерфейсных функций приборного интерфейса по ГОСТ 26.003−80 для микро-ЭВМ семейства «Электроника С5» .

7. Разработаны программы и аппаратура сопряжения для реализации полного набора интерфейсных функций приборного интерфейса для однокристальной микро-ЭВМ «Электроника C5−3I», предназначенной для встраивания в контрольно-измерительную аппаратуру.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Автоматизация проектирования цифровых: устройств/ С. И. Баранов, С. А. Майоров, Ю. П. Сахаров, В. А. Селютин. — Л.: Судостроение, 1979. — 264 с.
  2. М.А., Гальперин М. П., Игнатьев В. О. О методике исследования режимов работы управляющей машины в реальном масштабе времени. В кн.: Цифровая вычислительная техника и программирование. М.: Сов. радио, 1968, с. 42−50.
  3. Е.П., Пузанков Д. В. Микропроцессоры и микропроцессорные системы. М.: Радио и связь, 1981. — 328 с.
  4. С.И. Синтез микропрограммных автоматов. Л.: Энергия, 1979. — 232 с.
  5. В., Куртц П., Науманн Г. Стандартные интерфейсы для цифровых измерительных систем. М.: Мир, 1977. — 123 с.
  6. А.К., Гуртовцев А. Л., Зазнова Н. Е. Микропроцессорные средства. Рига: Зинатне, 1977. — 236 с.
  7. Н.П., Аверкин А. Н. О формальном описании связей между элементами сложной системы. Кибернетика, 1972, № 6, с. 45−53.
  8. Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1964. — 164 с.
  9. В.М. Микроэлектронные управляющие вычислительные комплексы. Л.: Машиностроение, 1979. — 199 с.
  10. Я.П. Сети обмена информацией между ЭВМ. -M.s Наука, 1975. 213 с.
  11. М.П., Городецкий В. В., Дряпак А. Ф., Огинс-кий В.Н. Проблема внутреннего интерфейса в микропроцессорных системах. Управляющие системы и машины, 1982, № 6, с. 17−24.
  12. В.М. Теория автоматов и вопросы проектирования .цифровых устройств. Кибернетика, 1965, № I, с. 3-II.
  13. ГОСТ 26.201−80. Система КАМАК, крейт и сменные блоки. Требования к конструкции и интерфейсу.
  14. ГОСТ 26.003−80. Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией. Требования к совместимости.
  15. К. Ада последний и окончательный язык? -Электроника, 1981, т. 54, № 3, с. 35−44.
  16. А.Д., Зеленко Г. В. Микропроцессорные средства. В кн.: Заребужная электронная техника, вып. ХУ (219). М.: ЦНИИ «Электроника», 1979, с. 3−103.
  17. В.В. Исследование и разработка интерфейсов для управляющих вычислительных комплексов на базе мини- и микроЭВМ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.г.н.-Киев, 1981. 24 с.
  18. .М. Электронные вычислительные машины и системы. М.: Энергия, 1979. — 528 с.
  19. .М., Сгашин В. В. Микропроцессоры в цифровых системах. М.: Энергия, 1978. — 192 с.
  20. Э. Проектирование микропроцессорных систем. М.: Мир, 1980. 568 с.
  21. И.Ф. Критерии выбора стандартных интерфесов. Автометрия, 1980, № 3, с. 28−33.
  22. Д. Проблемы стандартизации 16 килобигных ЗУ с произвольной выборкой. Электроника, 1976, № 15, с. 69−71.
  23. А., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и приложения. М.: Мир, 1965. — 302 с.
  24. А.В., Полосьянц Б. А., Ступин Ю. В. Мини-ЭВМ в экспериментальной физике. М.: ФИ, АН СССР, 1976. — 12 с.
  25. Д.С., Аллен М. С. Синергизм микропроцессора и стандарта 488−1975 ИИЭР. ТИЙЭР, 1978, т. 66, № 2, с. 63−77.
  26. В.И., Резник Ю. О. Стандартный интерфейс для измерительно-вычислительных систем. Зарубежная радиоэлектроника, 1979, №? 4, с. 3−32.
  27. С.А., Новиков Г. И. Структура электронных вычислительных машин. Л.: Машиностроение, 1979. — 384 с.
  28. С.А., Новиков Г. И. Принципы организации цифровых машин. Л.: Машиностроение, 1974. — 432 с.
  29. В.М., Шахнов В. А. Комплексная система стандартизации и унификации микропроцессорных микро-ЭВМ. Электронная промышленность, 1978, № 5, с. 26−29.
  30. С.М. и др. Интерфейсы в ИБС многообразие и единство. — Измерения, контроль, автоматизация, 1978. № 2,с. 33−45.
  31. М., Мако Д., Макахара Я. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. — 344 с.
  32. М., Такахара Я. Общая теория систем: Математические основы. М.: Мир, 1978. — 312 с.
  33. Микропроцессорные комплекты интегральных схем: Состав и структура: Справочник/ В. С. Борисов, А. А. Васенков, Б.М.Малаше-вич и др. М.: Радио и связь, 1982. — 192 с.
  34. А., Шмидт В. К. Систематизация и сравнительный анализ интерфейсов ЭВМ. В кн.: Проектирование систем ввода-вывода ЭВМ: Межвуз. сб. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1981, -.184 с.
  35. Мячев АД, Системные интерфейсы управляющих вычислительных комплексов, Измерения, контроль, автоматизация, 1978, № 2, с. 56−58.
  36. А.А. Организация управляющих вычислительных комплексов. М.: Энергия, 1980. — 271 с.
  37. А.А. Системы ввода-вывода ЭВМ. М.: Энергоатом-издат, 1983. — 168 с.
  38. Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники. М.: Мир, 1982. — 304 с.
  39. Нику Дж, Стандартные сопряжения внешних устройств микропроцессоров. ТИИЭР, 1976, г. 64, № 6, с. 76−84.
  40. Основы теории вычислительных систем. /Под ред. С. А. Майорова. Учебн, пособие для ВУЗов. М., «Высшая школа», 1978, -408 с.
  41. Дж. Близится завершение работ по стандартизации микропроцессоров. Электроника, 1979, № II, с. 103−105.
  42. И.В., Сгецюра Г. В. Микропроцессорные системы. М.: Наука, 1980. — 326 с.
  43. Райли, 0 стандартизации средств сопряжения элементов вычислительных систем. Электроника, 1970, № 22, с. 49−51.
  44. В.А. Машинное конструирование электронных устройств. М.: Сов. радио, 1977. — 384 с.
  45. Ю.М., Старосельский В. А. Моделирование и управление в сложных системах. М.: Сов. радио, 1974. 264 с.
  46. Соботка 3., Стары Я. Микропроцессорные системы. М.:1. Энергоиздат, 1981. 496 с.
  47. . Микропроцессоры и микро-ЭВМ. М.: Сов. радио, 1979. — 520 с.
  48. Специализированные ЦВМ / В. Б. Смолов, В. В. Барашенков, В. Д. Байков и др. М.: Высшая школа, 1981. — 280 с.
  49. В.М. Система КАМАК и задачи, связанные с ее использованием в АСУ ТП. Приборы и системы управления, 1976, № 3, с. 10−12.
  50. Е.Н. Мультимикропроцессорные системы. Зарубежная радиоэлектроника, 1979, № 3, с. 3−27.
  51. Форс 1. Стандартная микропроцессорная шина, упрощающая задачи разработчиков микрокомпьютеров. Электроника, 1978,15, с. 33−41.
  52. С.Х., Устерхут Д. К., Раскин Л и др. Мультимикропроцессорные системы. Обзор и пример практической реализации. ТИИЭР, 1978, г. 66, № 2, с. 135−150.
  53. .И. Интерфейсы измерительных систем. М.: Энергия, 1979. — 119 с.
  54. Дж., Джулич П. Микро-ЭВМ и микропроцессоры.- М.: Мир, 1979, 464 с.
  55. А.Д. Структура сложных систем. М.: Сов. радио, 1975. — 200 с.
  56. И.Б., Пивень Е. Н. Расчет надежности ЭВМ.- Киев: Техника, 1979. 232 с.
  57. Э.А. Архитектура вычислительных сете**— М.: Статистика, 1980. 279 с.
  58. АМ5 Bus System.- IEO, UK National Committee, 198Z. 7? p.
  59. BalEey C. Bus standazds enrich miciocomputet looxd variety. -EUctzonic Л в sign, 1S8Z, v.30, a/S^ p. 77−8B.
  60. Batpk Т., KistezJ. MP Bus geais up to a 32 -6it futuie.- Electronic Design, № 0, v.28t л/74, p. 97−103.
  61. BoBezy Ft. Majoz standardization issues of ike proposed IEEE 796 Bus -MultiBus. — Miezopzocessozs and Micza systems, 198Z, v, B9 tJ9, p. 471−474.
  62. BoiziU P. IEEE P89B-the FutuzeBus pzoject-Miczopzoces&ozs and Microsystems, 1969., v.6, a/9, р. Ш-Ш.
  63. ButskyD. Bus foz 6BD00-Based Boaids pzoduced witk team ef/ozt on an international scaleElectronic Design, mi, v.29, л122, p. 37−39.
  64. Buzton U.P. t Dextez A, L. Know a miczocomputers Bus stzuctuze Верге choosing tke MC.~Electxonic Design, 1978, v.26b tjjb, p.
  65. Cuskmann R.H. MC Bus standardization Will designezs' needs. Be met? — EDM, 1978, v.25,aJ4,p.97-№.
  66. DeBock R. VERSA Bus a muitipzocesson Bus standard ~ and УМЕ Sus ~ its Euzocatd coantezpazi Micwpvocessozs and Microsystems, 1982, V.6btJ9,pAl5-*1.
  67. Digital miczocomputez kandBook —Maynazd: Digital Equipment Согр. 51 975. 25Gp.
  68. Elmyvist K.A., Fи timet //., Gustavson Я.В., Moziow Standard Specification Joi S-100 Bus Interface devices" Compute*, /979, к 1&, л/^, /?.
  69. Elsmore Т. Standard Bus foz 8-Bit micza-ptocessot systems. MLcnopvocessozs and Miczo-systems* > 198Я, v.6, /У9,p.455−4-65.
  70. EwzoBus A specification.- IEС, UK National Committee, 198Я. 1Z? p.
  71. Fast Bus.- USA NIM Committee IEEE, July^ 1980. -Hip.
  72. Gustavson В.В. Standards Committee Activities: Aai Update. Compute*, 4979л *42л л/p.£4−84-.
  73. Madan PFrederick J. IS J transceiver chips complete GPIB interface. Computet Besign, 4988.> v.24> л/3, /7. 94−402.
  74. Microcomputer data ManuaiEUct^onic Design, 497S> vM> tJH> p. 65−44−9.
  75. Micvoprocessoz Data Manual-Electronic design, P> 5Ъ-М?.
  76. Моъъо*/ 6-. > Toys Т., FuCCmez H. Proposed, standard for ike S-400 Bu&Computet* 1378л v. Yf, iJ 5, p. ?4−90.
  77. Ogdin C. A, MC Si/s standardisation makes (dotfazs curd) sense. EUN9 4978, v. 25, л/5*, p. ??-S3.
  78. Rong PR, Interfacing fundamentals: A Comparison of В toe к Diagrams foi I/O Techniques. -Compute* Design л 4980, v. 49* p. 415−4??.
  79. Rang P. R, Interfacing fundamentals: Ъ-Wite Handshake Using Two MicrocomputerComputet Design, Ш4, v. 20, лp. 45 M-459.
  80. Special Report: Buses form, the tack Bone computer sg&tems СComputet Standards).- Eleetzonie Design, v. 30, dZB 3 p. 4
  81. VME bus. Specification manua?.~IECa UK MationaC Committee % 4982. 454p.
  82. VlliLtSread M. Standards in microcomputer sgstem. oiesign. — Microprocessors and Microsystems л 4978, v.?3 t46, p. dZ9-ZbZ.
  83. Wkitworth I. R, designing ftexi&ititg into memo-tg sgstems,. Microprocessors and Micro sg&tems^1979, v.3, 40, рА35-Ш.
  84. Willazd F. Ct Interfacing standaidization in the IcLicje contiot system. IEEE Transactions on Industrial Application, 1975, */4л p. 3GZ-364.
  85. Williams R.M. LSI chips ease standard 488 6us interfacing. Compute* Design ^ 1979л vJSJ ь!40лp. #3-/3/.
  86. Yenckazis L. But tke tight Bus evokes, ike system’s Best. Electronic design, 1980, v. as, a/V03 p. /25*-130.89. 796 Micioeomputez System Bus Standazd Ф-IEC, National Committee, i9&Z.~Gbp.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!