Семейство МК48 включает ряд моделей ОМЭВМ, функциональный состав и технические характеристики которых отражают как различие в идеологическом подходе к применению ОМЭвМ, так и npoipecc технологии СБИС. Все модели, входящие в семейство МК48, являются полностью совместимыми по системе команд, назначению и разводке выводов, совокупности .огаовных функциональных устройств из базового набора семейства.

Первое поколение отечественных ОМЭВМ семейства МК48 - БИС КМ1816ВЕ48 н КР1816ВЕ35 являются функционально-конструктивными аналогами БИС соответственно 8748 н 8035 фирмы Intel, США, выполнены по п-канальной МОП-технологи и, что обусловило следующие ограничения: уровень интеграции до 18 тыс. транзисторов на кристалле, частота следования тактовых сигналов - 6,0 МГц, объем внутренней памяти ОЗУ - 64 байта, ППЗУ - 1 Кбайт и минимальное время цикла - 2,5 мкс.

Второе поколение - БИС КР1816ВЕ49, КР1816ВЕ39 (аналоги БИС 8049 и 8039 фирмы Intel) выполнено по п-канальной МОПгтехнологии с пропорциональным масштабированием, что позволило повысить уровень интеграции до 36 тыс. транзисторов на кристалле, частоту следования тактовых сигналов до 11,0 МГц, увеличить объем ОЗУ до 128 байт, ПЗУ - до 2 Кбайт и снизить минимальное время цикла до 1,36 мкс.

Третье поколение семейства МК48 - БИС ОМЭВМ серии К1830; КР1830ВЕ48, КР1830ВЕ35 (аналоги БИС 80С48, 80С35 фирмы Intel) выполнено по КМОП-технологии, что позволило на порядок уменьшить ток потребления по сравиеиию с БИС КМ1816ВЕ48, КР1816ВЕ35 при сохранении остальных параметров.

ОМЭВМ КМ1816ВЕ48, КР1816ВЕ35, КР1830ВЕ48 и КР1830ВЕ35 полностью идентичны в части структурной реализации. При этом в БИС КМ1816ВЕ48 программная память размещается во внутреннем ППЗУ с ультрафиолетовым стиранием, а в БИС КР1830ВЕ48 - во внутреннем ПЗУ масочного типа. Таким образом, оперативность программирования ППЗУ позволяет использовать ОМЭВМ КМ1816ВЕ48 при создании контроллеров единичных экземпляров или мелкосерийных изделий. Потребители БИС КР1830ВЕ48 лишены такой возможности, так как программирование ПЗУ осуществляется в процессе изготовления БИС по данным прошивки заказа потребителя.

В микросхемах КР1816ВЕ35 и КР1830ВЕ35 в отличие от БИС КМ1816ВЕ48, КР1830ВЕ48 память программ реализуется только за счет подключения внешней памяти любого типа (ОЗУ, ППЗУ, ПЗУ) общим объемом до 4 Кбайт. Эта особенность позволяет использовать их в качестве отладочного варианта, когда память программ реализуется в ОЗУ, что позволяет легко модифицировать отлаживаемые программы.

ОМЭВМ КР1816ВЕ49 и КР1816ВЕ39 имеют одну и ту же структуру, одинаковые схемотехнические решения н технические характеристики, за исключением памяти программ: ОМЭВМ КР1816ВЕ49 имеет внутреннюю память программы объемом 2 Кбайт, выполненную в виде масочного ПЗУ, а ОМЭВМ КР1816ВЕ39 может использоваться только с ннешннм ЗУ программ. Реализация программной памяти КР1816ВЕ49 в виде ПЗУ обусловливает целесообразность применения этих ОМЭВМ только для изделий средне- и крупносерийного производства, что обеспечивает в этом случае низкую стоимость ОМЭВМ. В качестве отладочной модели, а также прн разработке единичных экземпляров изделий целесообразно использовать ОМЭВМ КР1816ВЕ39 с внешней программной памятью.

В общем виде основные отличительные особенности ОМЭВМ семейства МК48 представлены в табл. 1.1.

В ОМЭВМ предусмотрена возможность расширение памяти программ до 4 Кбайт, памяти данных до 384 байт и увеличения числа линий ввода-вывода за счет подключения внепгаих кристаллов памяти программ, ОЗУ и БИС интерфейсов.

С учетом идентичности структурных решений, системы команд, назначения и расположения выводов всех микросхем семейства МК48, последующие разделы главы 1 посвящены ОМЭВМ КМ1816ВЕ48. Отличительные особенности каждой микросхемы при необходимости оговорены по ходу изложения или отдельными разделами.

Ориентация ОМЭВМ на преимущественное применение в системах управления отразилась на структуре и функциональных характеристиках отдельных устройств. Так, например, процессорное устройство по эффективности вычислительных операций и способов адресации уступает 8-разрядному микропроцессору KP5S0BMS0A, однако, оно реализует ряд логических операций над отдельными разрядами аккумулятора и портов ввода-вывода, что повышает его эффективность при выполнении алгоритмов управления.

Наличие трех 8-разрядных портов ввода-вывода Р0, Р1, Р2 в ОМЭВМ решает проблему расширения как памяти программ, так и памяти данных, а также обеспечивает возможность обмена информацией с периферией.

С точки зрения архитектурных особенностей регистры общего назначения (РОН), косвенная адресация, программные прерывания и асинхронный ввод-вывод, страничная адресация памяти не представляют принципиально новых архитектурных решений. Конструктивной особенностью ОМЭВМ является принцип сведения к минимуму количества разбросанных по кристал-iy регистров, реализация которого повлекла за собой образование 8-уровневого стека и регистров общего назначения на общем адресном пространстве ОЗУ как сверхоперативной памяти.

Программист, работающий с ОМЭВМ семейства МК48, располагает двумя программно переключаемыми банками регистров общего назначения, каждый из которых содержит по 8 регистров и расположен на общем адресном пространстве ОЗУ. Нулевой банк РОН0 занимает адреса 0...7, первый банк Р0Н1 занимает адреса 24...31. Регистры активного в данный момент банка РОН прямо адресуются большим количеством инструкций.

Кроме того, все ячейки ОЗУ, включая стек, адресуются косвенно с использованием нулевого или первого регистров банка РОН.

Ячейки ОЗУ с адресами 8... 23 могут использоваться в качестве стека с глубиной 8, каждому уровню которого соответствуют два байта. При обращении к подпрограмме один байт представляет младшие разряды адреса возврата, второй - содержит четыре старших разряда адреса возврата, а остальные полбайта сохраняют четыре старших разряда слова состояния программы.

Прн объеме ОЗУ 64*8 разрядов, пользователь, к примеру КР1816ВЕ48, имеет два 8-разрадных регистровых банка с прямой адресацией регистров и 32 8-разрядную резидентную память данных с косвенной адресацией, еелн используется вся глубина стека, илн 56* 8-разрядную память данных с косвенной адресацией, если используегея только один регистровый банк и не используется стек.

Доступ к внешней памяти данных осуществляется с помошью команд hovx а, ен и hovx ен, а, которые п%:редаип данные между аккумулятором и внешней памятью данных с обращением по адресу, содержащемуся в регистрах-указателях R0 и R1 ОЗУ. Таким образон может быть адресовано 256 шеек в дополнение к резидентной памяти ОЗУ. Для работы с внешней памятью данных испсшьзуется порт Р0 ОМЭВМ.

Мощность ввода-вывода ОМЭВМ семейства МК48 ножет быть оценена следующим образом:

число входов - 3 8 + 3 = 27;

число двунаправленных выводов - 3 * 8 = 24;

число выводов с возможностью фиксации данных на них - 3*8 = 24; число выводов, управляющих вводом-выводом - 4.

Порты Р1, Р2 обладают сходными возможностями в части фиксации. Данные статически присутствуют на выводах порта и могут быть изменены только с новой выдачей.

При работе с внешней памятно программ функциональная нагрузка на порт Р2 увеличивается, так как четыре младших разряда порта используются для расширения адреса обращения к памяти программ. Аналогично загруженность порта возрастает при работе с дополнительными портами ввода-вывода, которые могут быть подключены к ОМЭВМ посредством четырех младших разрядов порта Р2.

Порт Р1 н старшие разряды порта Р2 работают как статический порт независимо от режима использования ОМЭВМ.

При работе с внешней памятью программ и устройствами ввода-вывода 8-раз-рядная шина данных <порг Р0) представляет собой двунаправленный порт с синхронным сгробированиен. Порт Р0 может действовать в трех различных режимах: как статический порт ввода-вывода в автономном режиме; как двунаправленный порт-расширитель адреса/данных в любом режиме и как выход младших разрядов адреса/инструкции/констант при использовании внешней памяти программ.

При помощи команд ввода-вывода адресуются все порты ОМЭВМ. а также четыре дополнительных порта ввода-вывода, которые ножно реализовать на дополнительных микросхемах. Предусмотрена возможность выполнения логических операций И и ИЛИ над содержимым дополнительных портов и младшими четырьмя разрядами аккумулятора. Кроме грех 8-разрядных портов ввода-вывода на кристалле имеется три вывода специального назначения, которые могут программно проверяться и одни из которых можно использовать для организации прерываний.

Входы тестирования и прерывания позволяют программам разветвляться без необходимости загрузки данных через порт в аккумулятор.

При возиикновенин прерывания ОМЭВМ переходит на выполнение программы обработки прерывания, начальный адрес которой фиксирован в памяти программ как в автономном режиме, так и в режиме с внешней памятью. Адрес возврата и слово состояния программы (частично) заносятся во внутренний стек и, следовательно, восстанавливаются после окончания выполнения подпрограммы. Команда RETR разрешает дальнейшие прерывания. Если прерывание запрещено, линия прерывания опрашивается как входная линия для обнаружения запроса. Процессор ие вырабатывает специального сигнала Подтверждение прерывания , однако, для этого можно использовать команды установки разрядов на линиях ввода-вывода, то есть выдачу такого сигнала можно организовать программно.

Характерной особенностью архитектуры ОМЭВМ является наличие на кристалле таймера, предназначенного для прерывания по его переполнению. Таймер . можно использовать также в качестве счетчика внешних событий по одной из линий