SISTEME CU MICROPROCESOARE

SISTEME CU MICROPROCESOARE

(Calitatea si adevarul raspunsurilor nu sunt garantate.)

Ce se intelege prin notiunile de microprocesor, microcalculator si microsistem?

Microprocesorul este unitatea centrala de prelucrare realizaza subforma unui singur circuit integrat. Evident, el nu poate fi considerat ca fiind un calculator deoarece nu contine memorie, dispozitiv de introducere si de iesire. Un calculator a carui unitate centrala de prelucrare (procesorul central) este un microprocesor, se numeste microcalculator Microsistemul este un sistem de calcul sau o alta destinatie care are ca element prnicipal un microprocesor.

Ce este interfata?

Interfata este un circuit prin care se face legatura functionala dintre un echipament periferic si microprocesor.

Ce este memoria ROM?

Memoria ROM este acel tip de memorie in care informatia este inscrisa de febricant o singura data si ramane memorata pentru a putea fi citita.

Ce este memoria RAM?

Memoria RAM este o memorie volatila (pierde informatia la decuplarea tensiunii de alimentara) in care microprocesorul poate inscrie sau din care poate citi informatii in ordine aleatoare de un numar nelimitat de ori.

Ce este magistrala?

Transmiterea informatiei intre componentele microsistemului se face pe o magistrala (bus), care reprezinta un grup de linii de comunicatie cu o anumita functionalitate utilizata pentru transimterea informatiei binare de la una sau mai multe surse la una sau mai multe destinatii. La un moment dat magistrala poate efectua un singur transfer a informatiei, o singura sursa fiind activa.

Ce reprezinta notiunea de logica programata?

Principiul logicii programate consta in utilizarea unui microsistem nespecializat intr-o anumita aplicatie prin implementarea unui program specific. Aceleasi functiuni s-ar fi putut rezolva si cu solutia clasica, prin logica cablata ceea ce presupunea proiectarea unei retele dedicate de porti si bistabile.

Care sunt avantajele si dezavantajele logicii programate?

Avantaje:

miniaturizarea

flexibilitatea si adaptabilitatea (cuplarea unei imprimate si al unei cantar automat fara modificarea principala a structurii)

ciclul redus de cercetare-dezvoltare, care are un caracter predominant soft

flexibilitatea ridicata

intretinere simple

costul redus de energie electrica

pret de cost mic

Dezavanteje:

viteza de executie mai mica, rezulta ca urmare a serializarii prin program a prelucrarii

necesitatea sculelor dedicate pentru elaborarea si implementarea programelor

Desenati arhitectura standard a unui microsistem si precizati elementele de pe schema.

fig. Arhitectura standard a unui microsistem

CPU - aduce, decodifica si executa instructiunile din memorie generand semnale pentru vehicularea corecta a adreselor si datelor precum si pentru efectuarea operatiilor aritmetice si logice.

ROM si RAM - alcatuiesc memoria principala a microsist. si servesc la stocarea programelor si datelor

I/O - contine circuitele de interfata cu echipamentele periferice

La ce servesc magistralele de date, de adrese si de control?

Magistrala de date - este o cale biderectionala de vehiculare paralela a informatiei subforma de cuvinte bineare de n biti (informatie = atat date cat si adrese)

Magistrala de adrese - este o cale unidirectionala de m linii pentru transmiterea adresei de selectie a unei locatii de memorie sau dispozitiv de I/O de unde/spre care urmeaza a fi efectuat transferul a unui cuvant de date

Magistrala de control - sau de comenzi, este un grup de linii neomogene cu functiuni diferite pentru transmiterea semnalelor de comanda furnizate de microprocesor catre celelalte componente din sistem, respectiv pentru transmiterea semnalelor de raspuns de la aceste componente la microprocesor

Ce se intelege prin adresare si adresa?

Adresa este un cuvant binar de m biti cu care se pot specifica in total 2^m adrese distincte.

Adresarea este operatia de localizare a unui cuvant din microsistem prin specificarea adresei amplasamentului acestuia.

Enumerati tipurile de capsule folosite la fabricarea microprocesoarelor.

Odata cu procesul tehnologic a microprocesoarelor s-a dezvoltat si varietatea de capsule:

Capsula DIP (Dual-In-Line-Package) are terminalele dispuse pe doua laturi paralele ale capsulei, pot fi ceramice sau plastice. Este caracteristic microprocesoarelor 8080,Z80,8086,8088 cu 40 de conexiuni.

fig. Capsula de tip DIP

Capsula PGA (Pin Grid Array are o retea de terminale si se introduce in soclu. Este caracteristic microprocesoarelor cu mai multe terminale 80286 (68 pini), 80386 (132 pini), 80486 (168 pini), Pentium (273 apoi 296 pini) sau Pentium IV (423 pini).

fig. Capsula de tip PGA

Capsula CLCC respectiv PLCC reprezinta un suport de pastila de tip ceramic sau plastic avand conexiunile dispuse pe cele patru laturi. Se prefera terminale subforma de J (J-Bend) pentru asigurarea unui contact mai bun.

fig. Capsula de tip CLCC/PLCC

Capsula CQFP respectiv PQFP este o celula plata cu terminale pe cele patru laturi de tip ceramic sau plastic. Terminalele sunt subforma de aripa de pescarus. Permit montajul pe suprafata SMT. Pentium II a introdus o incapuslare subforma de caseta numita SECC.

fig. Capsula de tip CQFP/PQFP

Dati o schema de clasificare a microprocesoarelor.

Clasificare:

• Dupa lungimea cuvantului de date se disting microprocesoare cu lungime fixa (de 8, 16, 32, 64 de biti) si cu lungime extensibila.
• Dupa tehnologia de fabricatie se deosebesc microprocesoare produse in tehnologie unipolara (PMOS, NMOS, CMOS) sau bipolara (STTL, ECL, I²N).
• Dupa destinatie exista microprocesoare universale (toate cele amintite la punctul anterior) si microprocesoare dedicate. Cele dedicate se mai numesc si microcontroller-e care pot fi: microcontrollere specializate pe anumite echipamente (imprimante, monitoare, discuri flexibile), microcalculatoare integrate care contin pe langa CPU, memorie RAM, ROM si resurse I/O in aceeasi capsula; microproprocesoare fabricate la comanda
• Dupa setul de instructiuni se deosebesc microprocesoare CISC (set complex de instructiuni), RISC (set restrans de instructiuni).

Enumerati aplicatii semnificative ale sistemelor cu microprocesoare.

Microprocesoarele sunt utilizate in diverse domenii:

• Microcalculatoare pentru prelucrari de date (IBM PC)
• Conducerea proceselor industriale
• Sisteme de reglare automata
• Echipamente de masurare si control, sisteme de achizitii a datelor
• Comanda numerica a masinilor unelte
• Comanda robotilor industriali
• Echipamente de testare automata
• Aparatura medicala
• Bunuri de larg consum

Ce reprezinta programul, instructiunea, codul operatiei?

Programul reprezinta o secventa de instructiuni aranjata intr-o ordine bine determinata pentru implementarea unui algoritm.

Instructiunea este o informatie codificata printr-un grup de biti care definesc o operatie a calculatorului si prin care se transmite o comanda catre UCP in scopul executarii operatiei specificate.

Primul cuvant al instructiunii contine in totdeauna codul operatiei prin care se identifica instructiunea respectiva in comparatie cu celelalte instructiuni ale setului de instructiuni specificate microprocesorului respectiv.

Cum este organizata memoria principala a unui microsistem si care este dimensiunea spatiului de adrese?

Memoria principala a oricarui sistem este organizata pe octeti (1 octet = 8 biti). Adresa se reprezinta in calculator tot subforma unui numar binar, avand numarul de biti dat de latimea magistralei de adrese a microproesorului. Daca magistrala de adrese are m biti, atunci microprocesorul poate furniza 2^m adrese diferite. (dati exemplu)

Ce contine si cum lucreaza contorul de program?

Pentru executia unui program este nevoie de citirea succesiva (octet cu octet) a instructiunilor incepand cu adresa 0000_H. Pentru adresare succesiva a locatiilor memoriei exista in CPU un numarator de instructiuni, numit contor de program. In acesta se incarca adresa de inceput a programului, iar dupa extragerea fiecarui octet al instructiunii din memorie se incrementeaza cu 1 pentru a pregatii extragerea octetului urmator. Conctorul de program este un registru numarator care in cazul microprocesorului 8086 are lungimea de 16 biti si se numeste indicator de instructiune.

fig. Amplasarea instructiunilor si a datelor in memoria principala (MP)

Cum se amplaseaza in memorie un cuvant de 16 biti la sistemele cu procesor Intel?

Prin conventie la microprocesoarele din familia Intel, octetul cel mai putin semnificativ se stocheaza in memorie la adresa inferioara, iar octetul cel mai semnificativ la adresa superioara; la microprocesoarele Motorola este invers.

fig. O adresa compusa din doi octeti

Ce rol are un registru de adresa?

Accesul la date cu care lucreaza programul se realizeaza de CPU prin intermediul unui registru de adresa in care se incarca adresa locatiei unde se afla operandul respectiv.

Ce se intelege prin codificare?

Prin operatia de codificare se asociaza fiecarui simbol primar (de codificat) cate un cuvant de cod, astfel incat sa existe o corespondenta biunivoca intre multimea simbolurilor primare si multimea cuvintelor de cod.

Reprezentati in cod binar pe biti numarul fara semn .

Reprezentati in cod binar pe biti numarul cu semn .

Reprezentati in binar pe biti numarul folosind codul direct (prin marime si semn).

Reprezentati in binar pe biti numarul folosind codul invers (complement fata de 1).

Reprezentati in binar pe biti numarul folosind codul complementar (complement fata de 2).

Cum se reprezinta un numar in virgula flotanta?

Acest mod de reprezentare permite codificarea a unor numere foarte mari si foarte mici cu precizie ridicata. Un numar rational N se reprezinta in virgula flotanta prin doua componente:

mantisa (M) care este un numar fractnionar scalat cu semnt de m biti

exponentul (E) care este un numar intreg cu semn de n biti

Folosind aceste componente, valoarea numarului se exprima conform relatiei urmatoare: N=Mx2^E

Reprezentati numarul in cod zecimal-binar (BCD) impachetat.

La ce se utilizeaza codul ASCII?

Codul ASCII se utilizeaza la memorarea codifiata a caracterelor subforma de litere, cifre si alte semne speciale. In varianta standard acest cod contine 128 de caractere, deci un caracter se codifica pe 7 biti. Informatia intr-un microsistem este organizata pe octeti, bitul ramas disponibil se poate utiliza ca bit de control a paritatii pentru verificarea sigurantei la transmisie.

Cum se face codificarea marimilor fizice cu doua stari?

In cadrul aplicatiilor industriale ale microsistemelor exista de multe ori necesitatea codificarii unor marimi fizice cu doua stari. Aceasta codificare se face subforma unor variabile binare alocand pentru fiecare marime cate un bit al unui octet ca in exemplul din figura. Prelucrarea variabilelor se poate face individual (cu instructiuni specifice pe bit) sau prin mascare, operand cu intregul octet.

fig. Reprezentarea binara a unor marimi fizice cu doua stari

La ce se foloseste registrul de instructiuni?

Instructiunea unui program este stocat in memorie, fiecare instructiune fiind reprezentata subforma unui sau mai multe octeti (cuvinte). In orice caz primul octet al unei instructiuni citite din memorie trebuie sa contina codul binar al instructiunii, numit si codul operatiei (opcode) care arata ce instructiune se va executa. In vederea interpretarii codului, acest octet se introduce in registrul de instructiuni IR al microprocesorului, pentru a fi decodificat de o unitate de comanda. Codul operatiei ocupa un cuvant al cuvantului instructiune, fiind impus de fabricantul microprocesorului si dat in catalog formatul instructiunii. Formatul instructiunii mai poate contine de regula inca un camp, in care se afla in principiu adresa sau valoarea operandului.

Desenati formatul general al unei instructiuni si explicati rolul fiecarui camp al acestuia.

fig. Formatul general a unei instructiuni

Codul operatiei - un cod care identifica in mod unic o comanda (operatie). Aceste coduri sunt implementate de catre fabricantul microprocesorului.

Informatii despre operand - dupa modul de adresare a operandului aceasta informatie poate fi valoarea operandului sau adresa acestuia.

Explicati modul de adresare imediata.

La modul de adresare indirecta valoarea operandului este continuta in instructiune dupa codul operatiei. (CO)

Explicati modul de adresare directa la registru.

In cazul modului de adresare directa la registru operandul se afla intr-un registru al microprocesorului indicat in codul instructiunii. Codul registrului poate fi reprezentat explicit de un camp al codului instructiunii, sau poate fi continut in codul operatiei.

Explicati modul de adresaredirecta la memorie.

La modul de adresare directa la memorie (absoluta), adresa efectiva a operandului aflat in memorie se afla intr-un camp al instructiunii, dupa codul operatiei.

Explicati modul de adresare relativa.

Modul de adresare relativa, caracteristica unor instructiunilor de salt calculeaza adresa efectiva de memorie prin insumarea adresei instructiunii directe (continuta in contorul de program PC) cu un deplasament dat in instructiune.

Explicati modul de adresare indirecta.

In cazul modului de adresare indirecta, in instructiune se indica un registru de adresare indirecta care contine adresa efectiva a operandului din memorie.

Explicati modul de adresare indexata.

Adresarea efectiva a operandului din memorie in situatia adresarii indexate se calculeaza adaugand la continutul unui registru index X (desemnat de instructiune) valoarea deplasamentului specificat dupa codul operatiei.

Explicati modul de adresare bazata.

Adresarea bazaza se deosebeste de cea indexata prin faptul ca in loc de registrul X se foloseste un registru al adresei de baza B. Adresarea de baza poate fi folosita pentru adresarea unei inregistrari de mai multe elemente dintr-o succesiune de astfel de inregistrari.

Ce este stiva?

Stiva este o zona de memorie din memoria RAM a microsistemului organizata astfel incat ultimul cuvant introdus va fi si primul extras, deci ordinea de scoatere este inversa cu ordinea de depunere. La toate microprocesoarele uzuale, stiva este descrescatoare, adica adresa scade odata cu cresterea stivei.

Ce contine si cum lucreaza registrul indicator de stiva?

Adresa varfului stivei se afla inscrisa intr-un registru al microprocesorului numit registru indicator de stiva (SP). La inceput SP se incarca cu adresa de baza, apoi continutul lui se decrementeaza automat la fiecare scriere si se incrementeaza dupa fiecare extragere din stiva.

Stiva se utilizeaza:

• salvarea continutului lui PC in caz de apel la o subrutina pentru ca la reveinre programul principal sa poata continua de la instructiunea urmatoare celei de apel prin restaurarea adresei in PC. (PC=contor de program)
• salvarea continutului unor registre generale ale microprocesorului (prin instructiunea instr.PUSH) si restaurarea lor in ordine inversa (prin instructiunea instrt.POP).

Desenati schema segmentarii memoriei la microprocesorul 8086.

fig. Segmentarea memoriei la microprocesorul 8086

Locul acestor segemente in memorie este dat de cate o adresa de baza a fiecarui segement care se incarca in registrul segment corespunzator.

Care sunt blocurile functionale principale ale unui micropocesor si ce rol au acestea?

Se disting urmatoarele trei blocuri principale:

• unitatea aritmetica si logica cu registrele aferente care contin elemente de executie efective a prelucrarii informatiei
• unitatea de comanda care interpreteaza instructiunile din program, genereaza semnale de comanda necesare pentru executia acestora si supravegheaba executia
• grupul de registre care este utilizat pentru depozitarea temporara a datelor in CPU, unele registre fiind destinate doar pentru un anumit tip de date

Schitati arhitectura interna a microprocesorului 8086.

Fig. Arhitectura interna a microprocesorului 8086

Cum lucreaza o unitate de comanda microprogramata?

Unitatea de comanda EU reprezinta sectiunea functionala de baza care coordoneaza toate activitatile microprocesorului asigurand secventarea corespunzatoare a evenimentelor pentru executia fiecarei instructiuni. La acest microprocesor unitatea de comanda este implementata prin microprogramare, ceea ce ineamna ca executia fiecarei instructiuni se realizeaza defapt in procesor prin executia unui microprogram specific instructiunii respective. Codul instructiunii preluate din coada de instructiuni este convertit in adresa microprogramului asociat acelei instructiuni. Microprogramele se afla inscrise intr-o memorie de microprograme de tip ROM, de unde se extrag intr-un registru de microinstructiuni si se executa sub controlul unui microsecventor care contine contorul de microprogram. Fiecare microinstructiune contine un set de comenzi care se executa la un moment dat sincronizat cu semnalul de tact. Astfel se genereaza semnalele de comanda necesare pentru activarea corect esalonata a tuturor resurselor in vederea executiei instructiunilor. Semnalul de tact trebuie aplicat din exterior microprocesorului fiind obtinut de la un oscilator extern cu cuart care reprezinta baza de tip a intregului microsistem.

Ce rol are unitatea aritmetica si logica?

Este un circuit logic combinational capabil sa realizeze operatii aritmetice si logice (+,-,*,/,si,sau,) asupra operanzilor aplicati la intrari subforma binara.

Enumerati indicatorii de stare din registrul de fanioane si precizati rolul acestora.

Registrul de fanioane contine indicatorii de stare si control conform amplasamentului din figura:

• C (Carry) indica transportul la o operatie aritmetica pe 8 sau 16 biti
• P (Parity) indica paritatea (para) a rezultatului, dar numai pe octetul inferior
• A (Auxiliary Carry) memoreaza transportul auxiliar de la semioctetul cel mai putin semnificativ al operandului pe un octet
• Z (Zero) este ''1'' daca rezultatul unei operatii este nul
• S (Sign) memoreaza bitul de semn al rezultatului
• O (Overflow) arata depasirea si anume daca O=1 rezultatul unei operatii aritmetice in complement fata de 2 depaseste capacitatea de reprezentare si duce la alterarea bitului de semn.
• T (Trap) este fanionul capcana, adica T=1 se genereaza automat o intrerupere interna dupa fiecare instructiune fiind posibila astfel executia programului in regim pas cu pas prin soft ceea ce este util la depanarea programelor
• I (Interrupt) este bistabilul de validare, daca I=1 adica validarea intreruperilor mascabile
• D (Direction) indica directia in care sa fie prelucrat un sir de date de transferat si anume daca D=1 prelucrarea sirului se face prin decrementare respectiv invers daca D=0

Care sunt componentele unui ciclu instructiune si ce operatii se efectueaza in cadrul acestora?

Ciclul instructiune se compune din:

• ciclu de extragere a instructiunii - are loc citirea codului instructiunii din memorie de la adresa indicata de numaratorul de program PC, incarcarea acestuia in registrul de instructiune IR si decodificarea codului
• ciclu de executie a instructiunii - pe baza decodificarii codului operatiei, circuitele de control genereaza semnalele de comanda necesare executiei operatiei specificate in instructiunea respectiva.

Care este deosebirea dintre ciclul masina si ciclul de tact?

Ciclul masina este un grup de actiuni corelate in timp ale microprocesorului care rezolva o activitate partiala bine definita in executia unei instructiuni. O perioada a semnalului de tact numita ciclul de tact, desemneaza o stare a microprocesorului notata cu T. Un ciclu masina este format dintr-un numar intreg de cicluri de tact. Pe cand durata unui ciclu instructiune poate varia de la o instructiune la alta, durata ciclului de tact este unica intr-un microcalculator fiind unitatea de masura a timpului elementar.

Ce activitati se executa la nivelul semnalelor microprocesorului intr-un ciclu de citire?

Cuvantul se citeste de la adresa indicata de indicatorul de program PC si se incarca in registrul de instructiuni al microprocesorului IR. De aici urmeaza sa se faca decodificarea codului operatiei care reprezinta o operatie interna. Data obtinuta din memorie se plaseaza in acumulator sau intr-unul din registrele CPU, dar nu in registrul instructiune.

Ce activitati se executa la nivelul semnalelor microprocesorului intr-un ciclu de scriere?

Pentru realizarea unei operatii de transfer cu memoria microprocesorul trebuie sa execute urmatoarele activitati la nivelul semnalelor sale cu exteriorul:

• plasarea pe magistrala de adrese a adresei de memroie unde/de unde se face transferul
• emiterea semnalului care indica faptul ca va urma un acces la memorie
• activarea semnalului care indica sensul transferului: RD, WR
• prelucrearea detei furnizate de memorie pe magistrala de date in cazul citirii, respectiv plasarea datei in cazul scrierii
• sincronizarea activitatii microprocesorului cu cea a memoriei prin introducerea de stari de asteptare

Prezentati intr-un tabel tipurile de transfer pe o magistrala de 16 biti in functie de starea semnalelor (Bus High Enable) si A0.

Care este rolul semnalului de tact (CLOCK) si cum se generaza

Prezenta semnalului de tact este obligatorie la orice microprocesor pentru a asigura functionarea secventiala a circuitelor interne ale acestuia. Semnalul de tact se poate face de la un:

• oscilator extern constriut de componente discrete
• circuit integrat specializat conectat la microprocesor
• generator de tact incorporat in microprocesor, in exterior conectandu-se doar cristalul de cuart

Care sunt efectele principale ale semnalului de initializare (RESET) la microprocesor?

Efectele principale ale aplicarii semnalului RESET la microprocesor sunt:

• initializarea contorului de program cu adresa de pornire a programului (de obicei 0)
• invalidarea sistemului de intreruperi

Ce rol are semnalul READY si cand se foloseste?

Microprocesoarele uzuale dispun de o intrare READY sau . Activarea acestui semnal duce defapt la prelungirea ciclului masina in care se afla CPU cu stari de asteptare T_W.

Care sunt conditiile pentru comanda corecta a unei linii de magistrala daca la acesta sunt conectate n intrari de porti logice (precizati semnificatiile prescurtarilor folosite)?

In cazul a n intrari comandate trebuie indeplinite conditiile:

unde indicii curentilor au urmatoarele semnificatii:

• O - iesire
• I - intrare
• L - stare Low
• H - stare High
• max - corespunzator tensiunii limita V_OLmax
• min - corespunzator tensiunii limita V_Ohmin

Care este asemanarea, respectiv deosebirea dintre un circuit tampon buffer driver si unul buffer latch

Avand in vedere ca la o magistrala se cupleaza iesirile mai multor elemente din sistem, pot fi folosite porti cu colector in gol pe fiecare iesire a microprocesorului spre magistrala.

Buffer Driver au iesiri de tip 3 stari. Pe langa starile logice 0 si 1 aceste circuite pot prezenta si o stare de impedanta ridicata in care pe iesiri nu circula curent.

Buffer Latch contine 8 bistabile D si are iesiri de tip 3 stari.

Care este deosebirea dintre geometria si capacitatea unui circuit de memorie?

Geometria (modul de organizare) reprezinta lungimea cuvantului aflat intr-o locatie de memorie exprimata in biti sau octeti.

Capacitatea reprezinta cantitatea de informatie care poate fi stocata in memoria respectiva, fiind exprimata uzual in Kocteti sau Mocteti, eventual Kbiti sau Mbiti.

Care este deosebirea dintre timpul de acces si tipul accesului la o memorie?

Timpul de acces este intervalul de timp dintre cererea de acces la o informatie din memorie si furnizarea acesteia la iesirea memoriei exprimat in nanosecunde sau milisecunde sau multipili acestora.

Timpul accesului, care poate:

• aleator, caz in care accesul la care locatie din memorie se face cu acelasi timp de acces
• pozitional, caz in care pentru accesul la informatia din memorie sunt necesare deplasari mecanice rezultand astfel timp de acces diferiti

Care sunt caracteristicile memoriei principale (continut, adresare, implementare)?

Continutul Memoria principala, este cea care contine codurile instructiunilor si datelor pentru programul aflat in executie. Adresare: Aceasta memorie este adresabila direct de CPU, accesul la informaatia din memorie se face prin indicarea adresei locatiei in care se afla. Implementarea: Din punct de vedere fizic se implementeaza cu circuite dememorie semiconductoare, acesul fiind aleator.

Care este deosebirea dintre spatiul adreselor de memorie si spatiul memoriei fizice?

Latimea magistralei de adrese determina numarul de locatii direct adresabile, adica spatiul adreselor de memorie (pentru m linii rezulta 2^m locatii). Spatiul memoriei fizice reprezinta acea submultime a spatiul adreselor care este ocupata de ciruitele de memorie adica reprezinta multimea locatiilor de memorie.

Ce se intelege prin harta memoriei?

Dispunerea spatiului de memorie fizica in spatiul de adresare al microprocesorului este ilustrat de harta de memorie.(Dispunerea intr-un tabel a datelor referitore la adresa si la memoria principala continute de o anumita figura de memorie)

Care este principiul selectiei liniare a circuitelor de memorie? Ce avantaje si dezavantaje are aceasta metoda?

Aceasta metoda consta in folosirea a cate unei linii a magistralei de adrese pentru selectarea fiecarui circuit de memorie. Metoda este utilizabila numai daca numarul de linii superioare de adresa ramase pentru selectarea componentelor este mai mare sau cel putin egal cu numarul de capsule de memorie. Rezulta astfel posibilitatea selectarii unui numar mic de circuite de memorie. Din aceasta cauza metoda selectiei liniare se utilizaza in sistemele mici unde prezinta avantajul simplitatii. Adresarea intr-o zona libera poate duce la o selectie multipla, ceea ce cauzeaza o functionare eronata a microsistemului. Un alt dezavantaj este structura rigida a microsistemului, ea nefiind adegvata pentru o extensie ulterioara.

Care este principiul selectiei decodificate a circuitelor de memorie? Ce avantaje si dezavantaje are aceasta metoda?

In acest caz se realizeaza decodificarea liniilor de adresa ramase disponibile pentru selectarea componentelor de memorie. Iesirile decodificatorului sunt utilizate pentru selectarea circuitelor de memorie. Aceasta metoda permite utilizarea intregului spatiu de adresare, respectiv se pot construi zone contuie de memorie in cadrul acestuia.

Ce se intelege prin decodificare incompleta in cazul selectiei circuitelor de memorie si ce pericol poate prezenta?

Este posibil ca pentru selectarea unui circuit sa nu se utilizeze la decodificare toti bitii campului de selectie, obtinandu-se astfel o decodificare incompleta. Deoarece in acest caz combinatiile posibile ale bitilor neutilizati nu afecteaza selectarea circuitelor de memorie, apare o multiplicare virtuala a spatiului de memorie (memoria fizica este vazuta la mai multe adrese logice in spatiul de adrese).

Desenati organizarea interna a unui circuit de memorie ROM.

fig. Organizarea interna a unei memorii ROM

Desenati diagramele de timp tipice ale unui circuit de memorie ROM.

fig. Diagramele de timp ale unui circuit ROM

Desenati organizarea interna a unui circuit de memorie RAM (statica).

fig. Organizarea interna a unei memorii RAM

Desenati diagramele de timp tipice ale unui circuit de memorie RAM intr-un ciclu de citire.

fig Diagramele de timp al unui circuit RAM intr-un ciclu de citire

Desenati diagramele de timp tipice ale unui circuit de memorie RAM intr-un ciclu de scriere.

fig. Diagramele de timp al unui circuit RAM intr-un ciclu de scriere

Desenati schema si explicati succint functionarea celulei de memorie ROM cu mascare.

fig. Celula de memorie a unui circuit ROM cu mascare

La aplicarea unui impuls de selectie pe linia de cuvant WL, pe linia de date DL apare o informatie continuta in celula care este: 0 - daca exista conexiunea dintre poarta tranzistorului si linia de selectie, T fiind deschis subactiunea impulsului; 1 - (adica tensiunea pozitiva V_DD de pe coloana) in caz contrar.

Rezulta ca la fabricatie nu se conecteaza poarta tranzistorului in celulele in care se doreste sa se inscrie 1. Aceasta intrerupere se realizeaza printr-un strat gros de oxid pe poarta.

Desenati schema si explicati succint functionarea celulei de memorie PROM.

fig. Celula de memorie a unui circuit PROM

Aplicand un impuls de selectie pe linia WL, informatia citita pe DL va fi 1 sau 0 in functie de existenta sau lipsa conexiunii realizate de F. Procesul de programare este ireversibil si consta din arderea fuzibilului in celulele de memorie unde se doreste inscrierea bitului 0. Pentru programare se aplica un tren de impulsuri in baza lui T mentinand linia de bit DL la potential scazut astfel incat prin emitor sa treaca un curent in impulsuri suficient de mare 0,5-1A pentru distrugerea fuzibilului.

Desenati schema si explicati succint functionarea celulei de memorie EPROM.

fig. Celula de memorie a unui circuit EPROM

Sunt memorii fixe programabile de utilizator cu posibilitati de stergere. Celula de memorie este realizata cu un tranzistor MOS cu dubla poarta: una comandata si una izolata sau flotanta (conform fig.). Daca in celula se afla inscrisa 1, trebuie sa ramana permanent blocat chiar daca pe poarta de comanda se aplica un impuls pozitiv de selectie. Astfel impulsul de selectie va fi suficient pentru deschiderea tranzistorului. Daca poarta a fost lasata neutra, celula memoreaza informatia de 0 si tranzistorul se va deschide sub actiunea impulsului de selectie pe linia WL ceea ce duce la un potential scazut pe linia de date DL. Stergerea continutului se face prin expunerea circuitului la radiatii ultraviolete.

Prin ce se deosebeste memoria EEPROM de memoria EPROM?

Memoria de tip EPROM sunt memorii fixe programabile de utilizator cu posibilitati de stergere. Celula memoriei este realizata cu un tranzistor MOS cu dubla poarta: una comandata si una izolata sau flotanta. Memorie EEPROM sunt memorii fixe reprogramabile cu stergerea informatiei pe cale electrica. Celula de memorie are la baza tot un tranzistor MOS bigrila, trecerea electronilor prin stratul izolator fiind prin efect tunel.

Desenati schema si explicati succint functionarea celulei de memorie RAM statice.

fig. Celula de memorie SRAM

Bistabilul este format din tranzistoarele T₁ si T₂ care au ca sarcina activa tranzistoarele T3 si T4. T5 si T6 sunt tranzistoare de activare in caz de citire sau scriere. Pentru citirea starii bistabilului se aplica potential ridicat pe linia WL care duce la deschiderea tranzistoarelor T5 si T6 si aparitia informatiei pe DL, respectiv subforma negata pe . Pentru scriere se face selectia pe WL si se forteaza tensiunea coborata pe una din liniile de bit DL sau , in functie de informatia care trebuie inscrisa.

La ce se folosesc memoriile RAM CMOS si de ce?

Acestea au un consum de ordinul 1mW/1Kbit fiind capabile sa pastreze informatia chiar pe 5-10 ani, alimentate de la o baterie de litiu. (se foloseste la memorarea setarilor din BIOS)

Desenati schema si explicati succint functionarea celulei de memorie RAM dinamice.

Fig.4.27 Celula de memorie a unui circuit DRAM.

Functioneaza pe principiul inmagazinarii informatiei subforma unei sarcini electrice pe capacitatea parazita grila-sursa a unui tranzistor MOS sau pe un condensator integrat in celula. Rezulta ca ele se fabrica doar in tehnologie unipolara. Functionarea este simpla, selectia fiind facuta pe linia WL, iar pentru scriere/citire se utilizeaza linia de date DL. La reimprospatare si la o operatie de citire, informatia trebuie citita amplificata si reinscrisa in celula. In acest scop exista cate un amplificator pe fiecare coloana.

Ce se intelege prin operatia de reimprospatare a memoriei RAM dinamice si de ce este ea necesara?

Deoarece sarcina de pe condensator se descarca in timp, este necesara refacerea ei periodica prin citirea si reinscrierea informatiei in fiecare celula de memorie. Acest proces se numeste reimprospatarea memoriei si trebuie efectuat la intervale de 1-2 ms, deci intr-un regim dinamic.

Desenati organizarea interna a unui circuit de memorie RAM dinamica.

fig. Organizarea interna a unui circuit DRAM

Cum se aplica cuvantul de adresa la o memorie RAM dinamica? Ce rol au semnalele si

Se observa existenta in interior a doua registre cu zavorare (latch) in care se incarca succesiv cele doua jumatati ale cuvantului de adresa, si anume adresa de rand RA si adresa de coloana CA. Pe intrtarile de adresa ale circuitului se aplica mai intai jumatatea mai putin semnificativa a cuvantului de adresa care se incarca cu impulsul de esantionare al adresei de linie in registrul RL. Apoi pe aceeasi pini se aplica adresa de coloana care se incafca in registrul CL cu impulsul de esantionare al adresei de coloane . Deoarece circuitul nu are o intrare separata de selectie, selectia se considera realizata prin aplicarea succesiva a semnalelor si in aceasta ordine. Aceste semnale active asigura si validarea decodificatoarelor de linii si coloane.

Desenati diagramele de timp tipice ale unui circuit de memorie RAM dinamica intr-un ciclu de citire.

fig. Diagrama de timp a unui circuit de memorie DRAM la citire

Desenati diagramele de timp tipice ale unui circuit de memorie RAM dinamica intr-un ciclu de scriere timpuriu.

fig. Diagrama de timp a unui circuit de memorie DRAM la scriere

Desenati diagramele de timp tipice ale unui circuit de memorie RAM dinamica intr-un ciclu de scriere intarziat.

fig. Diagrama de timp a unui circuit de memorie DRAM cu ciclu intarziat de scriere

Desenati diagramele de timp tipice ale unui circuit de memorie RAM dinamica intr-un ciclu de reimprospatare.

fig. Diagrama de timp a unui circuit de memorie DRAM cu ciclu de reimprospatare

Care sunt si ce rol au componentele de baza ale unui controler de reimporspatare?

Componentele de baza sunt:

• Numarator de 6 biti - pentru generarea succesiva a 64 de linii pe care se face reimprospatoarea
• Multiplexorul de adrese nr1 - transmite spre memorie adresa de rand de la microprocesor (A0-A5) sau de la numarator dupa cum are loc un ciclu de acces la memorie sau un ciclu de reimprospatare
• Multiplexorul de adrese nr2 - transmite la memorie adresa de rand sau adresa de coloana.
• Oscilatorul - genereaza semnalul pentru indicarea momentelor la care se face reimprospatarea
• Blocul de comanda - sincronizeaza activitatea elementelor componente si rezolva problemele de acces la memorie

Care este deosebirea dintre interfata si port?

Interfata asigura transferul efectiv al datelor si comenzilor si informatiilor de stare intre CPU si echipamentele de intrare/iesire. Locul de interfata in care se realizeaza schimbul de informatii dintre microsistem si dispozitivul I/O se numeste port

Care sunt metodele de efectuare a operatiilor de intrare/iesire?

Metodele sunt urmatoarele:

• transfer programat - se face la initiativa si sub controlul microprocesorului
• transfer prin intreruperi - se executa la initiativa dispozitivului periferic dar sub comanda microprocesorului
• transfer prin acces direct la memorie (DMA) - se realizeaza intre memoria principala si periferic sub comanda unei logici de interfata fara participarea microprocesorului

Prin ce se caracterizeaza operatiile de intare/iesire mapate in spatiul memoriei?

Transferurile de date intre microprocesor si porturile de intrare/iesire se efectueaza prin program la initietive CPU, similar cu operatiile de citire/scriere cu memoria.Porturile de I/O pot fi tratate ca locatii de memorie pentru operatiile I/O fiind utilizate instructiunile de transfer cu memoria ale microprocesorului.Aceasta modalitate de lucru cu porturile se numeste intrari/iesiri in spatiul adreselor de memorie.

Prin ce se caracterizeaza operatiile de intare/iesire intr-un spati izolat I/O?

La unele microprocesoare se face dinstinctie intre spatiul memoriei si apatiul de intrari iesiri, in scopul conservari in totalitate a spatiului de adrese pentru memorie.In acest caz operatiile de transfer cu perifericele, avand loc intr-un spatiu separat, se numesc iesiri/intrari izolate.

Care este principiul de baza al tehnicii de interogare?

In transferul programat, toate operatiile de I/O sunt sub controlul programului prinicpal, deci un transfer de date intre un CPU si un port se poate genera prin executia unei intructiuni de intrare/iesire cu portul respectiv. Este posibil ca in momentul executiei acestei instructiuni perifericul sa nu aiba date disponibile de transmis, respectiv sa nu fie gata de a primi noi date. Rezulta astfel necesitatea de a verifica starea perifericului inainte de a efectua operatia de I/O. Aceasta idee sta la baza tehnicii de interogare, cand microprocesorul testeaza succesiv fiecare dispozitiv periferic pentru a determina care dintre ele este pregatit pentru o operatie de I/O. Testarea se face prin program intr-o bucla de interogare prin citirea starii bistebilelor de conductie aflate in fiecare interfata I/O cu perifericele.

Schitati o bucla de interogare.

fig. Bucla de interogare

Prin ce modalitati se poate face stabilirea prioritatilor la tehnica de interogare?

Se poate face prin:

• Prin modul cum se leaga fanioanele la intrarile codificatorului se stabileste ordinea de prioritate in servirea perifericelor
• Prin citirea portului de intrare, microprocesorul determina perifericul cel mai prioritar care solicita un transfer si pe baza codului se va forma adresa de inceput a subrutinei de tratare a perifericului respectiv

Care sunt avantajele si dezavantajele transferului programat?

Transferul programat se face sincron cu activitatea microprocesorului. Dezavantajul acestei metode il constituie in irosirea timpului in bucla de interogare ceea ce reduce timpul disponibil pentru alte sarcini. De asemenea timpul de raspuns a microprocesorului la o solicitare de operatii de I/O este mare. Daca pierderea de timp nu este critica, metoda se recomanda datorita simplitatii pe partea de Hardware. Metoda fiind lenta nu se foloseste pentru periferice rapide.

Desenati modul de utilizare al unui registru ca port de intrare.

fig. Utilizarea unui registru ca port de intrare

Desenati modul de utilizare al unui registru ca port de iesire.

fig. Utilizarea unui registru ca port de intrare

Ce reprezinta intreruperea?

Reprezinta oprirea temporara a executiei a unui program dictata de o cauza interna sau externa si trecerea la executia unui program specific de tratare a evenimentului aparut. Acest program asociat evenimentului care a generat intreruperea se numeste rutina de servire a intreruperii.

Cum se clasifica intreruperile?

Clasificare:

• Inreruperi externe (hardware) care sunt produse de dispozitive externe CPU prin activarea unui semnal de intrerupere pe intrarea corespunzatoare a microprocesorului
• Intreruperi interne (software) care se genereaza la executia unei instructiuni de intrerupere sau la aparitia unei situatii de exceptie in executia programului.
• Periferice care solicita o operatie de I/O
• Circuite de supraveghere a functionarii normale a sistemului

Enumerati activitatile efectuate de microprocesor intr-un ciclu de achitare a intreruperii mascabile.

Intreruperea mascabila este acceptata de microprocesor numai daca in prealabil s-a efectuat validarea sistemului de intreruperi. Pentru controlul sistemului de intreruperi exista de obicei doua instructiuni tipice:

• instructiunea de validare a intreruperii (STI la 8086)
• instructiunea de invalidare a intreruperilor (CLI la 8086)
• salvarea continutului controlului de program in stiva in vederea rularii ulterioare a programului
• invalidarea sistemului de intreruperi pentru a preveni o intrerupere a rutinei de servire
• emiterea unui semnal de confirmare a acceptarii a intreruperii prin care microprocesorul solicita terminarea unui cuvant de identificare de la perifericul care a generat intreruperea
• prelucrarea vectorului de intrerupere de pe magistrala de date folosit apoi pentru determinarea adresei rutinei de tratare a intreruperii
• incarcarea adresei de inceput a rutinei de tratare a intreruperii in contorul de program pentru efectuarea saltului

Cum se realizeaza transferul prin metoda intreruperilor?

Corpul rutinei de tratare il constituie instructiunile care realizeaza prelucrarile efective asociate dispozitivului care a produs intreruperea, de ex. o operatie de transfer intre microprocesor si dispozitivul periferic. Rezulta ca si transferul se realizeaza tot printr-o instructiune de I/O se spune ca se executa un transfer prin metoda intreruperilor datorita modului in care a fost initiata operatia.

Ce rol are tabelul de indicatori (pointer-i) in cazul intreruperilor si unde se afla?

In total sunt alocate 256 de tipuri pentru intreruperi, carora le pot corespunde tot atatea rutine de tratare. Adresele de inceput ale adreselor de rutina se incarca intr-un tabel de indicatori de adresa pointer-i in care fiecarui tip de intrerupere ii corespunde doua cuvinte de adresa de cate 16 biti.

Desenati schema de principiu a tratarii intreruperilor prin metoda interogarii.

fig. Schema de principiu a tratarii intreruperilor multiple prin metoda interogarii

Desenati schema de principiu a tratarii intreruperilor prin metoda vectorizarii cu arbitrare centralizata.

fig. Schema de principiu a tratarii intreruperilor multiple prin metoda vectorizarii cu arbitrare centralizata

Desenati schema de principiu a tratarii intreruperilor prin metoda vectorizarii cu arbitrare descentralizata.

fig. Schema de principiu a tratarii intreruperilor multiple prin metoda vectorizarii cu arbitrare centralizata

Ce registre contine controlerul de intreruperi 8259A si care e rolul acestora?

• Cererile de intrerupere sosite din exterior se memoreaza in registrul registrul cererilor de intrerupere IRR.
• Daca exista cerere nemascata de catre continutul registrului masca de intrerupere IMR, se emite o cerere de de intrerupere INT catre microprocesor.
• La primirea primului impuls     emis de microprocesor in ciclul de achitare a intreruperii, cererea mai prioritara se inscrie in registrul cererilor de servire ISR pozitia corespunzatoare din IRR fiind stearsa.
• In timpul celui de al doilea impuls , 8259A depune pe magistrala de date un vector de intrerupere pe 8 biti.
• Bitul de intreruperi servite de ISR se sterge automat la sfarsitul celui de al doilea impuls daca se lucreaza in mod AEOI sau la receptionarea unei comenzi de achitare EOI care se introduce la sfarsitul rutinei de tratare a intreruperii.

Cand este necesara si cum se face conectarea in cascada a controlerelor de intrerupere 8259A?

In acest caz fiecare circuit 8259A trebuie sa urmeze cate o secventa de initializare proprie.Dupa acceptarea intreruperii, la primul impuls trimis de microprocesor, circuitul master trimite un cod de identificare ID pe liniile CAS 0-2 prin care se identifica circuitul slave cel mai prioritar care a cerut sa fie servit.Acest circuit recunoscandu-si codul, va plasa un vector, de intrerupere pe magistrala de date.Achitarea servirii unei intreruperi trebuie executata de doua ori cu comanda EOI, atat pentru circuitul master cat si pentru sclavul corespunzator cererii achitate.

In ce fel se poate fixa ordinea de prioritate a cererilor de intrerupere la controlerul 8259A?

Dupa initializare circuitul poate lucra cu prioritati fixe:intreruperea de pe intrarea IRo fiind cea mai prioritara si IR7 cea mai putin priritara.Cand un bit de ISR este setat, toate intreruperile de acelasi nivel sau inferioare sunt inhibate, numai cele de nivel superior vor genera o intrerupere.In acest caz, daca este in curs de servire o intrerupere sosita de la un sclav si se genereaza de acelasi sclav o intrerupere mai prioritara, aceasta nu va fi luata in considerare.Pentru eliminarea acestui neajuns se foloseste pentru circuitul master modul special complet incuibat (cu prioritati fixe), cand o intrerupere mai prioritara decat cea activa, sosita de la acelasi sclav va genera o intrerupere ciatre procesor.

Ce se intelege prin achitarea unei intreruperi si cum se poate face?

Achitarea unei intreruperi se poate face in mod automat (AEOI) sau printr-o comanda EOI, dupa cum s-a specificat in ICW4.Comanda de achitare EOI se da prin OCW2 si poate fi de doua feluri:

• nespecifica, cand se sterge bitul cel mai prioritar din ISR
• specifica, cand se sterge bitul corespunzator nivelului specificat.(prin L0-L2)

Ordinea de prioritate fixa determinata in urma initializarii poate fi schimbata prin rotire dupa fiecare achitare sau prin setarea nivelului de prioritate cel mai scazut:

dupa rotire, nivelul achitat devine cel mai putin prioritar.Aceasta posibilitate de schimbare a ordini de prioritate se foloseste pentru periferice care sunt considerate de prioritati egale.

Se poate comanda si setarea nivelului de prioritate cel mai scazut, cand toate nivelurile se ordoneaza dupa acestea.

Desenati schema de principiu a transferului paralel de date (pentru cazul cand emitatorul are initiativa). Ce rol au semnalele de comanda folosite in protocoul asincron cu confirmare (handshake)?

La semnalul emis de elementul care initiaza transferul, celalalt element raspunde printr-o confirmare a executiei transferului ("strangere de mana - handshaking").

Initierea transferului se poate face fie de emitator (E), fie de receptor (R).In cazul in care transferul este initiat de emitator, semnalul READY (gata) semnifica ca exista date disponibile.

Desenati schema de principiu a transferului paralel de date (pentru cazul cand receptorul are initiativa). Ce rol au semnalele de comanda folosite in protocoul asincron cu confirmare (Acknowledge)?

In cazul in care transferul este initiat de receptor, el semnifica ca receptorul este gata sa primeasca date.Achitarea preluarii, respectiv confirmarea transmiteri datelor cerute, se face cu semnalul ACK (Acknowledge).

Se observa ca protocolul se desfasoara identic in cele doua situatii.Faptul ca semnalele sunt active pe nivel logic''1'', poate duce insa la o functionare eronata.

Desenati schema interfetelor paralele implicate intr-un transfer de date cand emitatorul are initiativa.

Desenati schema interfetelor paralele implicate intr-un transfer de date cand receptorul are initiativa.

Care este rolul fanioanelor (CERDAT si PLIN) din interfetele paralele?

CERDAT si PLAIN sunt fanioane care pot fi testate prin interogare sau pot genera intreruperi catre CPU al emitatorului, respectiv al receptorului, avand urmatoarele semnificatii:

• CERDAT indica faptul ca se poate initia o noua transimisie de date (cerere de date).
• PLIN arata ca registrul port de intrare este plin, deci datele pot fi preluate.

Care sunt modurile de lucru ale circuitului de interfata paralela 8255A?

Circuitul 8255A este un circuit de interfata paralela programabila, destinat pentru microsisteme cu microprocesoare din familia Intel.Contine 3 porturi paralele independente (A,B,C) de cate 8 biti.Cele 24 linii de intrare/iesire pot fi programate in doua grupuri de cate 12 linii si utilizate in cate 3 moduri de lucru:

• Modul 0: fiecare port al fiecarui grup poate fi programat in regim de intrare sau iesire.
• Modul 1: fiecare grup poate avea cate 8 linii de intrare sau iesire (A, respectiv B), insotite de 3 semnale din portul C pentru transferul prin confirmare.

Modul 2: transfer bidirectional pe octet (portul A), comandat cu 5 semnale ale portului C (unul imprumutat din al doilea grup).

Indiferent de modul de lucru, bitii portului C pot fi oricand setati/resetati individual prin comenzi separate.

Care este deosebirea dintre transferul serial si cel paralel al datelor?

O transmitere mai economicoasa sub aspectul numarului de linii se poate realiza prin transferul serial al datelor.In acest caz cuvantul binar se transmite bit cu bit pe aceeasi linie, cantitatea de informatie transmisa in unitatea de timp fiind evident mai mica decat la transferul paralel.Spre deosebire de transferul paralel, prin transmisie seriala se elimina si problema de asigurare a sincronismului la receptia mai multor semnale transmise in paralel pe linii fizic diferite.In interfata de tip serial al unui micosistem trebuie sa fie incluse circuite care realizeaza conversia paralel-serie respectiv serie-paralel a datelor.

Desenati schema de principiu a interfetelor implicate intr-un transfer serial de date.

Care este rolul fanioanelor (GOL si PLIN) din interfetele seriale?

Cuvantul sosit este transferat in registrul tampon de receptie si se pozitioneaza pe "1" fanionul PLIN, care indica receptionarea unui nou caracter.Acesta poate fi testat prin program sau poate genera intrerupere pentru a indica catre CPU sa preia cuvantul sosit.Prelucrarea se face cu o instructiune IN, care va activa impulsul de citire . Exista si la transmisie un fanion (GOL), care semnalizeaza golirea buffer-ului de transmisie, pentru a cere microprocesorului sa trimita noi date.

Prin ce se caracterizeaza transmisia seriala de tip asincron? Schitati structura datelor.

La transmisia asincrona datele se transmit caracter dupa caracter, astfel incat intervalul de timp dintre ele nu este precizat.Ca urmare, transmisia unui caracter se poate face in orce moment.

Pentru a fi recunoscut la receptie, un caracter este delimitat de biti de START si STOP, de aceea metoda se mai numeste transmisie de tip START/STOP.Intre doua caractere succesive linia se afla in starea de repaus ("1") iar semnalul de START este reprezentat de trecerea pe "0"    a liniei pe durata unei perioade a tactului de emisie.Durata semnalului de STOP poate fi de 1T, 1.5T, sau 2T, adica pot fi utilizati 1, 1.5 sau 2 biti de STOP.

Transmisia datelor

Transmisia sirului de caractere

Prin ce se caracterizeaza transmisia seriala de tip sincron? Schitati structura datelor.

La transmisia sincrona datele se transmit sub forma de blocuri in care cuvintele de date se succed fara intrerupere.Nu sunt necesari biti de START si de STOP, informatia de cadrare fiind atasata blocului de date.Acest bloc incepe cu 1 sau 2 caractere de sincronizare care se detecteaza la receptie si servesc pentru sincronizarea tactului de receptie cu cel de emisie. Pentru asigurarea sincronismuluila receptie, in sirul de date se pot insera caractere de sincronizare la intervale de 1-2 secunde.In vederea detectari erorilor la receptie se ataseaza in general un caracter de control prinredondanta cilica.Aceasta face verificarea pe baza de resturi in urma impartiri polinomului aferent informatiei primite ca un polinom generator.

Modul de dispunere a campurilor intr-un bloc este specific protocolului de comunicatie folosit.

Ce rol au si care sunt metodele de modulatie folosite in comunicatia seriala?

In comunicatia de date la distanta semnalele digitale se transmit sub forma analogica, prin modularea unei unde purtatoare.Modulatia poate fi: in amplitudine, in frecventa sau in faza.Modulatia si demodulatia se realizeaza in echipamente de modulare-demodulare numite modemuri.Microsistemul ti interfata seriala formeaza echipamentul terminal de date. Modemul se mai numeste echipament de comunicatie de date.Linia de comunicatie poate fi reprezentata prin cablu, linie telefonica, fibra optica, gama de frecvente radio. Dupa sensul de transmisie poate fi de tip: -simplex care permite transmisia pe o singura linie, intr-un singur sens. - semi-dublex, care transmite pe o singura linie, alternativ in ambele sensuri. - dublex, care foloseste doua linii, simultan in ambele sensuri.

Desenati schema unui sistem de comunicatie de date.

Cum se exprima debitul binar?

La nivelul interfetei seriale prin debitul binar, adica numarul de biti transmisi pe secunda:

unde T este durata unui bit.

Obs:la transmisia asincrona formula nu este exacta, deoarece tine cont de pauzele dintre caractere.

Cum se exprima viteza de modulatie?

La nivelul liniei de comunicatie prin viteza de modulatie, adica numarul maxim de stari elementare ale liniei pe secunda:

unde delta reprezinta durata maxima a unei stari a liniei.

Obs: o stare a liniei poate contine informatii pentru mai multi biti. P biti pot fi reprezentati pe 2^p q stari elementare distincte.

Ce se precizeaza in standardul RS-232C?

Legatura intre interfata seriala si modem este standardizata, cel mai raspandit standard fiind avizul V24 al CCITT, echivalent cu standardul american RS-232C al EIA.Nivelurile logice de semnal utilizate pe aceasta interfata sunt de: -3V --- -15V pentru "1" si +3V --- +15V pentru "0".Pentru asigurarea acestor valori exista circuite convertoare de nivel (de exemplu circuitul 1488 de nivel TTL in V24, respectiv 1489 din nivel TTL).

Care sunt caracteristicile principale ale unui circuit USART 8251A?

In regim asincron, incadrarea caracterului transmis cu biti de START si STOP se realizeaza automat de catre USART, impreuna cu prevederea optionala a unui bit de paritate.

In regim sincron caracterul (sau caracterele) de sincronizare SZNC se plaseaza automat la inceputul blocului transmis de catre USART (nu se foloseste control CRC pe intregul bloc).

Ce erori poate detecta la receptie un circuit USART?

La aparitia unei erori nu se inhiba functionarea circuitului 8251A, ci se pozitioneaza bitul corespunzator din registrul de stare.Eroarea de paritate are loc in situatia in care paritatea cuvantului recewptionat nu satisface criteriul de paritate ales prin cuvantul de mod(paritatea fiind validata).Eroarea de ritm apare daca CPU nu a preluat caracterul sosit pana la receptionarea urmatorului caracter.Eroarea de cadrare se produce atunci cand nu se detecteaza un bit de STOP valid la sfarsitul unui caracter(numai in mod asincron).Resetarea bistabilelor de eroare se face cu bitul ER din cuvantul de comanda.

Terminalele pentru semnalele de interfata cu un modem se controleaza prin cuvinte de comanda (iesirile), respectiv se testeaza prin cuvantul de stare (intrarile).Aceste linii pot fi folosite si ca intrari/iesiri de uz general(cu alte semnificatii).

Ce se intelege prin transfer DMA?

Transferul prin acces direct la memorie (DMA) consta in realizarea schimbului de date direct intre interfata unui echipament periferic si memoria principala a microprocesorului, fara participarea microprocesorului. Comanda transferului este asigurata pe cale hardware de o ligca din interfata perifericului in cauza, care preia controlul asupra liniilor magistralei de date. Astfel se elimina timpul consumat de CPU cu executia programului de I/O ca in cazul metodei prin transfer programat sau prin intreruperi iar datele nu mai trec prin microprocesor.

Desenati schema de principiu a transferului DMA si precizati elementele de pe schema.

Logica de comanda a transferului DMA poate fi implementata subforma unui circuit separat specializat, numit controler DMA conectat la magistralele sistemului. Transferul se initiaza de periferic, care emite o cerere pentru transferul unui bloc de date catre controler (REQ). Sesizand acest lucru, DMAC lanseaza catre CPU o cerere pentru accesul la magistralele microsistemului (BUSRQ). Microprocesorul dupa terminarea ciclului masina in curs de executie, isi suspenda activitatea, elibereaza magistralele trecand iesirile respective in stare de impedanta ridicata si informeaza despre acest lucru controlerul DMA prin activarea semnalului de confirmare privind cedarea magistralelor (BUSAK). DMAC preia controlul magistralelor si genereaza semnalele de comanda si adresele pentru efectuarea transferului.

Ce elemente principale contine un controler DMA si care este rolul acestora?

Prin indeplinirea acestor operatii, controlerul trebuie sa contina urmatoarele elemtente principale:

• Un registru de adrese de memorie care se incarca initial cu adresa de inceput a blocului de stare si se incrementeaza dupa efectuarea transferului fiecarui cuvant.
• O logica de comanda pentru generarea semnalelor de comanda a memoriei si a semnalului de selectie a portului din interfata dispozitivului.
• Un contor care se incarca initial cu numarul de cuvinte al blocului si se decrementeaza la fiecare cuvant transferat.

Desenati diagramele de timp ale semnalelor la nivelul microprocesorului intr-un ciclu de cerere-achitare a magistralei.

Enumerati caracteristicile principale ale controlerului DMA 8237A.

Caracteristicile cele mai importante ale circuitului 8237A sunt:

• contine 4 canale independente, dar acest numar poate fi extins prin legarea in cascada a mai multor circuite
• dimensiunea maxima a unui bloc transferat este de 64 Kocteti
• viteza maxima de transfer este de 1,6 Mocteti/s, pentru versiunea 8237A-5 de 5 MHz
• fiecare canal poate fi programat pentru a se autoinitializa la conditiile originale dupa transferul unui bloc
• are si posibilitatea de a realiza un transfer direct memorie-memorie
• transferul DMA poate fi initiat si pe cale soft

Ce registre specifice fiecarui canal contine un controler DMA programabil (8237A)?

Cererile de transfer DMA de la periferice sosesc pe intrarea DREQ, sau pot fi generate prin inscrierea lor in registrul de cereri pe cale soft. Dupa acceptarea unei cereri si preluarea controlului magistralelor, circuitul informeaza perifericul prin activarea semnalului DACK (pana in aces moment DREQ trebuie sa ramana activ). Cererile pentru eliberarea magistralei catre microprocesor se transmite pe linia HRQ care ramane activa pana la terminarea transferului, iar raspunsul se primeste pe linia HLDA. Comenzile de transfer se emit pe liniile cu trei stari , care se conecteaza la magistrala de control a microprocesorului. Pe durata transferului, adresa este prezenta pe magistrala de adresare si semnalul AEN este "1". Fiecare ciclu de transfer poate fi prelungit prin introducerea unor stari de asteptare in functionarea controlerului de la intrarea READY.

Care sunt modurile de lucru ale unui controler DMA programabil (8237A)?

Modurile de lucru posibile ale controleului 8237A sunt urmatoarele:

• Transfer singular, cand la o cerere DREQ se efectueaza transferul unui singur octet, dupa care se cedeaza controlul catre CPU. Acest mod de lucru permite inserarea cate unui ciclu DMA intre ciclurile masina ale microprocesorului.
• Transfer in bloc, caz in care in umra cererii DREQ se efectueaza transferul intregului bloc, pana la aparitia lui TC sau primirea unui impuls .
• Transfer la cerere, care se executa pana cand DREQ este mentinut activ.
• Lucrul in cascada, care permite conectarea altor controlere la circuitul in cauza, pentru extinderea numarului de periferice conectate la sistem. Circuitul care lucreaza in mod cascada nu emite adrese si semnale de control.

Care este rolul si cum isi indeplinestefunctia un circuit de temporizare?

Un circuit de temporizare (timer) realizeaza divizarea frecventei unui semnal etalon, de exemplu tactul microprocesorului sau frecventa reteilei. Circuitul contine numaratoare programabile, care se incarca cu o valoare N si la fiecare impuls primit se decrementeaza cu 1, iar cand continutul ajunge la 0 se emite un semnal.

Enumerati cateva aplicatii ale circuitelor de temporizare.

Aplicatiile cele mai frecvente ale circuitelor de temporizare in microsisteme sunt:

• Ceas de timp real
• Determinarea momentelor de timp pentru masurarea timpului absolut (astronomic), adica a orei exacte
• Masurarea intervalului de timp intre doua evenimente
• Realizarea temporizarilor pe cale hardware
• Contorizare de impulsuri
• Monostabil
• Generator de impulsuri
• Controler pentru procese secventiale

Ce este si care e principiul de lucru al unui ceas de garda (watchdog

Ca monostabil, un circuit de temporizare poate fi folosit pentru implementarea unui ceas de garda. Acesta este un circuit care semnalizeaza, daca durata de desfasurare a unei anumite activitati a depasit valoarea maxima prestabilita. Semnalul emis in aceasta situatie va declansa intrerupere catre CPU pentru a sesiza functuionarea anormala elementului obervat. Dupa cum se poate vedea pe schema de principiu, daca evenimentul de la intrare nu a disparut pana la revenirea monostabilului in starea stabila pe iesirea schemei se va genera un semnal de intrerupere. Intarzierea ∆t este necesara pentru a compensa timpul de comutare a monostabilului si a evita un impuls parazit pe iesire.

Cum realizeaza temporizarea un numarator al circuitului 8253 si care sunt semnalele implicate?

Acest circuite este un circuit de numarare/temporizare programabil dezvoltat de firma intel. El contine trei numaratoare independente pe 16 biti, asa cum se poate vedea pe schema bloc din figura. Din punct de vedere al conectarii in microsistem circuitul 8253 se prezinta ca o interfata I/O, fiind tratat de soft ca o arie de porturi de I/O. Selectarea numaratoarelor si a registrului in care se inscriu cuvintele de comanda pentru fiecare numarator, se face cu liniile A_O si A₁ conform tabelului. Continutul numaratoarelor poate fi incarcat prin program, dar poate fi si citit de catre microprocesor. In registrul cuvantului de comanda se poate realiza numai inscriere.

Care sunt modurile de lucru ale circuitului de temporizare programabil 8253?

Modurile de lucru, selectabile prin program ale circuitului 8253 sunt urmatoarele:

• Modul 0 - numarator pana la zero (figura). Numararea incepe de la numarul N inscrisa in numarator. Iesirea OUT se activeaza cand continutul numaratorului a devenit nul in urma aplicarii impulsului CLK pe durata cand GATE
• Modul 1 - monostabil redeclansabil (figura). Numararea incepe de la valoarea initiala de fiecare data cand GATE devine 1 logic, iar OUT devine 0 la primul impuls de numarare dupa GATE si se activeaza din nou la terminarea numararii.
• Modul 2 - generator de impulsuri (fig). Iesirea OUT se mentine 1 pe durata a N-1 impusuri CLK si devine 0 pe durata celui de al N-lea impuls si apoi se reia ciclul. Functionarea corespunde unui numarator divizor cu N. Semnalul GATE=0 opreste numararea, iar dupa activarea GATE=1 numararea va reincepe de la valoarea initiala.
• Modul 3 - generator de semnale dreptunghiulare (figura). Iesirea OUT ramane pe 1 pana la jumatatea numararii, iar cealalta jumatate a intervalului de numarare este zero.
• Modul 4 - monostabil declansat prin program (figura). In umra incarcarii continutului, OUT se mintine 1 si devine 0 pe o perioada de tact dupa ultimul din cele N impulsuri. Un impuls GATE=0 va duce la reluarea numararii.
• Modul 5 - monostabil declansat prin semnal (figura). Iesirea OUT furnizeaza un impuls de o perioada pe 0 dupa cel de al N-lea tact aplicat dupa activarea GATE

PROBLEMA

Pentru un microsistem cu microprocesor 8086 sa se proiecteze un bloc de memorie de tip (EPROM sau SRAM) de capacitate (se da in Kocteti), care sa inceapa de la adresa (se da adresa in hexazecimal), folosind circuite de memorie cu schema logica de mai jos:

(Se da schema unui circuit)

(Se da pa tabla si schema logica a unui decodifocator 8205, fara sa fie insa obligatorie utilizarea sa.)

NOTA.

1. Subiectele scrise cu caractere cursive ingrosate sunt obligatorii! (nota5)
2. Daca la raspunsuri se folosesc prescurtari, acestea vor fi detaliate intr-o legenda.