Verfügbarkeit: Mikroprozessortechnik

Mikroprozessortechnik: Aufbau und Anwendung des Mikroprozessorsystems U 880

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Hauptverfasser:	Kieser, Heiko (VerfasserIn), Meder, Michael (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin Verl. Technik 1986
Ausgabe:	4., durchges. Aufl.
Schlagworte:	Mikroprozessor Hardware Mikroelektronik U 880 Elektronik
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	364 S. zahlr. Ill., graph. Darst.
ISBN:	3341001530

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adam_text	IMAGE 1 1 . E I N F I I IN DIE THEMATIK ................................................... 11 1.1. ENTWICKLUNG DER MIKROPROZESSORTECHNIK ........................................ 11 1.2. UMSETZUNG VON PROBLEMEN IN ALGORITHMEN ..................................... 13 1.3. ZUORDNUNG VON ANWENDUNGSBEREICHEN ......................................... 15 2 . EINORDNUNG DES MIKROPROZESSORSYSTEMS U880 .................................... 16 2.1. ENTWICKLUNGSRICHTUNGEN ...................................................... 16 2.2. UEBERSICHT UEBER DAS SYSTEM U880 .............................................. 18 2.3. BEDEUTUNG FUER ANDERE MIKROPROZESSORSYSTEME ................................... 19 3 . BESCHREIBUNG DER ELEMENTE DES SYSTEMS U880 ................................... 21 3.1. ZENTRALE VERARBEITUNGSEINHEIT ................................................. 21 3.1.1. EINFUEHRUNG .......................................................... 21 3.1.2. STRUKTURELLER AUF BAU .................................................. 22 3.1.2.1. REGISTER ............................................................. 22 3.1.2.2. ARITHMETIK- UND LOGIKEINHEIT (ALU) ................................... 24 3.1.2.3? BEFEHLSDEKODER UND CPU-STEUERUNG .................................... 24 3.1.2.4. DATEN- UND ADRESSBUSSTEUEMNG ........................................ 24 3.1.3. ERLAUTEMNG DER ANSCHLUSSBELEGUNG ................................. : ... 24 3.1.4. ZEITVERHALTEN ........................................................ 27 3.1.4.1. BEFEHLSKODELESEN ..................................................... 28 3.1.4.2. SPEICHERLESEN ODER -SCHREIBEN ........................................... 29 3.1.4.3. DATENEIN- UND -AUSGAB ............................................... 30 3.1.4.4. BUSANFORDERUNG UND -BESTAETIGUNG ....................................... 31 3.1.4.5. INTERRUPTANFORDERUNG UND -BESTAETIGUNG .................................. 32 3.1.4.6. RUECKSPRUNG AUS HALT ............................................... 34 3.1.5. FUNKTIONELLE BEFEHLSDARSTELLUNG ........................................ 34 3.1.5.1. EINFUEHRUNG IN DIE BEFEHLSTYPEN ......................................... 34 3.1.5.2. ADRESSIERUNGSARTEN ................................................... 36 3.1.5.3. OPERANDENBESCHREIBUNG ............................................... 38 3.1.5.4. MNEMOTECHNISCHE INSTRUKTIONSDARSTELLUNG ............................... 41 3.1.5.5. ZUSAMMENFASSENDE BEFEHLSANGABE ...................................... 47 3.1.5.6. FLAGOPERATIONEN ...................................................... 64 3.1.5.7. ANALYSE DER BEFEHLE NACH MASCHINENZYKLEN .............................. 67 3.1.6. INTERRUPTVERHALTEN .................................................... 72 3.1.6.1. ZWECK DES INTERRUPTS ................................................. 72 3.1.6.2. SPERRUNG UND FREIGABE ................................................ 72 3.1.6.3. VERHALTEN DER CPU .................................................. 73 3.1.7. ZUSAMMENFASSUNG DER TECHNISCHEN DATEN ................................ 76 IMAGE 2 3.2. PARALLELE EIN-/AUSGABE-EINHEIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.2.1. EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.2.2. STRUKTURELLER AUFBAU 81 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3. ERLAEUTERUNG DER ANSCHLUSSBELEGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.2.4. AUSWAHL DER BETRIEBSARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 3.2.4.1. RUECKSETZEN DER P I 0 87 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4.2. INTERRUPTVEKTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 3.2.4.3. BETRIEBSARTENWAHL 88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4.4. INTERRUPTSTEUERWORT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.2.4.5. ZUSAMMENFASSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.2.5. BESCHREIBUNG DER BETRIEBSARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.2.5.1. BYTEAUSGABE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.2.5.2. BYTEEINGABE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.2.5.3. BIDIREKTIONALER BETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.2.5.4. BITBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.2.6. INTERRUPTBEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.2.7. EINSATZ DER P I 0 IN MIKRORECHNERSYSTEMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.2.7.1. HARDWARE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.2.7.2.SOFTWARE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.2.7.3. ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN ........................................... 103 3.2.8. ZUSAMMENFASSUNG DER TECHNISCHEN DATEN ............................... 104 3.3. SERIELLE EIN-/AUSGABE-EINHEIT ................................................ 108 3.3.1. EINFUEHRUNG ......................................................... 108 3.3.2. STRUKTURELLER AUFBAU ................................................. 109 3.3.3. ERLAEUTERUNG DER ANSCHLUSSBELEGUNG .................................... 110 3.3.4. BESCHREIBUNG DER BETRIEBSARTEN ........................................ 113 3.3.5. EIN-/AUSGABE-VARIANTEN .............................................. 116 3.3.6. ASYNCHRONE MODEN .................................................. 117 3.3.6.1.SENDEN ........................................................... 118 3.3.6.2.EMPFANG ........................................................... 118 3.3.7. SYNCHRONE MODEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.3.7.1. MONOSYNC .......................................................... 120 3.3.7.2. BISYNC ............................................................. . 121 3.3.7.3. EXTERN-SYNC ......................................................... 121 3.3.7.4. SENDEN ............................................................. 121 3.3.7.5.EMPFANG ........................................................... 124 3.3.7.6. SDLC-, HDLC-PROTOKOLL ............................................ 126 3.3.8. PROGRAMMIERUNG .................................................... 127 3.3.8.1. SCHREIBREGISTER ..................................................... . 128 3.3.8.2. LESEREGISTER ........................................................ . 134 3.3.9. TYPISCHE ANWENDUNGEN .............................................. 137 3.3.10. ZUSAMMENFASSUNG DER TECHNISCHEN DATEN ............................... 138 3.4. ZAEHLERIZEITGEBER ........................................................... . 143 3.4.1. EINFUEHRUNG ......................................................... 143 3.4.2. STRUKTURELLER AUFBAU ................................................. 143 3.4.3. ERLAEUTERUNG DER ANSCHLUSSBELEGUNG .................................... 145 3.4.4. AUSWAHL DER BETRIEBSARTEN ............................................ 147 3.4.4.1. RUECKSETZEN .......................................................... 147 3.4.4.2. INTERRUPTVEKTOR ..................................................... 148 3.4.4.3. KANALSTEUERWORT ..................................................... 149 3.4.4.4. ZEITKONSTANTE ....................................................... 150 3.4.4.5. ZUSAMMENFASSUNG ................................................... 151 IMAGE 3 3.4.5. BESCHREIBUNG DER BETRIEBSARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 3.4.5.1. ZAEHLERMODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 3.4.5.2. ZEITGEBERMODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 3.4.6. INTERRUPTBEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 3.4.7. EINSATZ IN MIKRORECHNERSYSTEMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 3.4.7.1.HARDWARE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 3.4.7.2. SOFTWARE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 3.4.7.3. ANWENDUNGSMOEGLICHKEITEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 3.4.8. ZUSAMMENFASSUNG DER TECHNISCHEN DATEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 3.5.DMA-STEUEREINHEIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 3.5.1. EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 3.5.2. STRUKTURELLER AUFBAU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 3.5.3. ERLAEUTERUNG DER ANSCHLUSSBELEGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 3.5.4. FUNKTIONELLE BESCHREIBUNG DER DMA-EINHEIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 3.5.4.1. DATENAUSTAUSCH MIT DER CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 3.5.4.2. BETRIEBSGRUPPEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 3.5.4.3. BETRIEBSARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 3.5.4.4. BUSSTEUERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 3.5.4.5.EIGENSCHAFTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 3.5.5. PROGRAMMIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 3.5.5.1.EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 3.5.5.2. SCHREIBREGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 3.5.5.3. LESEREGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 3.5.6. INTERRRUPTBEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 196 3.5.7. ZUSAMMENFASSUNG DER TECHNISCHEN DATEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 4 . EIGENSCHAFTEN DES PROZESSORSYSTEMS U880 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 4.1. LEISTUNGSBESTIMRNENDE PARAMETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 4.2. BESCHREIBUNG DES U880.INTERRUPTSYSTEMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 4.2.1. EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 4.2.2. MOEGLICHKEITEN DER INTERRUPTBEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 4.2.2.1. EINORDNUNG IM SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 4.2.2.2. NICHTMASKIERBARER INTERRUPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 4.2.2.3. MASKIERBARER INTERRUPT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 4.2.3. INTERRUPTEIGENSCHAFTEN DER SYSTEMELEMENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.2.3.1. PRIORITAET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.2.3.2. ANMELDUNG UND QUITTIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 4.2.3.3. RUECKKEHR AUS BEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 4.2.4. INTERRUPTSTRUKTUR DER PERIPHEREN SYSTEMELEMENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 4.2.5. PROGRAMMBEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 4.3. BESCHREIBUNG DER DMA-EIGENSCHAFTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 4.3.1. EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 4.3.2. MOEGLICHKEITEN DER DMA-BEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 4.3.2.1. EINORDNUNG IM SYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 4.3.2.2. DMA-DATENZUGRIFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 4.3.2.3. TRANSPARENTER DMA-BETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 4.3.3. EIGENSCHAFTEN VON DMA-EINHEITEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 4.3.3.1. PRIORITAET .......................................................... 246 4.3.3.2. BUSANFORDERUNG UND -QUITTIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 4.3.3.3. RUECKKEHR AUS DMA-BETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 4.3.4. EINFLUSS AUF PROGRAMMIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 4.3.5. EINSATZBESCHRAENKUNGEN ............................................ 249 IMAGE 4 10 INHALTSVERZEICHNIS 5- -1EMENTE EINES MIKRORECHNERS ........ 5.1. SPEICHERBAUELEMENTE ........................................................ 251 5.1 . 1. FESTWERTSPEICHER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 5.1.2. SCHREIBILESE-SPEICHER ................................................ 259 5.2. BIPOLARE STANDARDBAUELEMENTE ............................................... 268 6 . AUFBAU DES SYSTEMS U880 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 6.1. MINIMALKONFIGURATION ...................................................... 277 6.2. ERWEITENINGSMOEGLICHKEITEN ................................................... 280 6.2.1. ANFORDERUNGEN ...................................................... 280 6.2.2. PROZESSORBAUGRUPPE .................................................. 284 6.2.3. SPEICHERBAUGRUPPE ................................................... 287 6.2.3.1. FESTWERTSPEICHER .................................................... 287 6.2.3.2. STATISCHE SCHREIBJLESE-SPEICHER ....................................... 291 6.2.3.3. DYNAMISCHE SCHREIBILESE-SPEICHER .................................... 295 6.2.4. RECHNERPERIPHERIE .................................................... 298 6.2.5. DMA-BAUGMPPEN .................................................. 308 6.3. ANWENDERVARIANTEN ......................................................... 321 7 . ANWENDUNG DES SYSTEMS IN EINER FREI PROGRAMMIERBAREN STEUERUNG .................. 324 7.1. EINSATZBEREICHE UND KONFIGURATION ............................................ 324 7.2. BAUGRUPPENBESCHREIBUNG .................................................... 325 7.2.1. PROZESSORBAUGRUPPE .................................................. 325 7.2.2. SPEICHERBAUGRUPPEN .................................................. 328 7.2.2.1. KOMBINIERTE SPEICHERBAUGRUPPE ....................................... 328 7.2.2.2. CMOS-SPEICHERBAUGRUPPE .......................................... . 329 7.2.2.3. STATISCHE RAM-SPEICHERBAUGRUPPE .................................... 330 7.2.2.4. DYNAMISCHE RAM-SPEICHERBAUGRUPPE ................................. 331 7.2.3. STANDARD-EIN-/AUSGABE-BAUGNIPPEN .................................... 332 7.2.3.1. PARALLELE STANDARDSCHNITTSTELLE ......................................... 332 7.2.3.2. SERIELLE STANDARDSCHNITTSTELLE .......................................... 335 7.2.4. PROZESSNAHE EIN-/AUSGABE-BAUGRUPPEN ................................. 337 7.2.4.1. AUSGABEINTERFACE .................................................... 337 7.2.4.2. EINGAKINTERFACE .................................................... 338 7.2.4.3. DIGITAL/ANA]OG-WANDLER .............................................. 341 7.2.4.4. ANALOG/DIGITAL-WANDLER .............................................. 343 7.2.5. ERGAENZUNGSBAUGRUPPEN .............................................. 344 PROGRAMMUNTERLAGEN ZUM U880 ................................................ . 356
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