Методические указания по микропроцессорным системам
т. После передачи
байта данных пославший его транспьютер ожидает получения двухбитового
подтверждающего сигнала, указывающего на то, что принимающий транспьютер
готов к получению следующих данных. Возможен обмен информацией между
независимо тактируемыми системами, если частоты тактирования одинаковы.
Для сопряжения каналов транспьютера с нетранспьютерными устройства-
ми и интерфейсами связи предусмотрен ряд интегральных адаптерных схем:
микросхемы адаптеров последовательного канала С011 и С012, групповой
переключатель шин С004.
Транспьютер может быть использован в качестве отдельного
самостоятельного устройства, обеспечивающего производительность 10 млн.
оп/с; при этом для программирования используется широкий набор стандартных
высокоуровневых языков, так как архитектура транспьютера ориентирована на
эффективное применение компилятора.
Для полной реализации возможности объединения транспьютеров в сети или
матрицы при построении высокопроизводительных систем применяется язык
ОККАМ, позволяющий максимальным образом использовать свойства
транспьютеров, ориентированные на распараллеливание обработки. Транспьютер
выполняет ОККАМ-процесс до тех пор, пока у него не возникнет необходимость
получить дополнительную информацию от других процессоров или в нем не
сформируется информация, которая должна быть использована другим
процессором. В этих ситуациях транспьютер останавливает свой процесс,
запоминает указатель процесса и переводит процесс в режим ожидания. После
этого процессор продолжает работу с другими процессами, пока не поступает
информация, требуемая для первого процесса. Если процесс реализуется на
нескольких транспьютерах, каждый из них продолжает работу до тех пор, пока
не окажется готовым к передаче информации, а затем пребывает в состоянии
ожидания до момента, когда соответствующий принимающий транспьютер будет
готов к получению этой информации. После этого осуществляется пересылка
данных и продолжается выполнение программы.
Транспьютер Т414 был доступен потребителю в 1985 году и представлял
собой 32-разрядную машину с памятью емкостью 2 Кбайт.
Аналогичная 16-разрядная СБИС Т212 содержит ЗУПВ емкостью 2 Кбайт и
четыре быстродействующих последовательных канала связи, но имеет лишь 16-
разрядную шину адресов/данных, что ограничивает диапазон прямоадресуемой
памяти емкостью 64 Кбайт. Этот тип транспьютера обеспечивает возможность
реализации интерфейса, ориентированного на подключение дисковой памяти в
соответствии со стандартом ST506 и нескольких других интерфейсных
стандартов.
Графический контроллер G412 представляет собой 32-разрядный
транспьютер с графическим интерфейсом вывода, включающим цветовую
перекодировочную таблицу с выходными видеосигналами.
Версия 32-разрядного транспьютера, предназначенная для обработки
данных с плавающей запятой и имеющая обозначение Т800, включает
внутрикристальную память емкостью 4 Кбайт, четыре последовательных
коммуникационных канала, скорость передачи по которым может достигать
20Мбит/с, и встроенный процессор с плавающей запятой, работающий
параллельно с ЦПУ. При работе на тактовой частоте 20 МГц быстродействие
транспьютера Т800 может достигать 1,5 Мфлопс, когда обрабатываются 32-
битовые данные, и 1,1 Мфлопс, когда обрабатываются данные с форматом 64
бит, т.е. превышает 5-10 раз быстродействие Т414. Разновидность Т800,
имеющая частоту тактирования 30 МГц, имеет быстродействие 2,25 Мфлопс.
Так как транспьютеры создавались как механизм для параллельной
обработки больших массивов информации в системах типа МКМД, области
применения его довольно широки. Это задачи теплопроводности,
математической физики, обработка метеорологических данных, геодезия,
цифровая обработка сигналов, распознавание образов, задачи фильтрации и
т.п.
Контрольные вопросы
1. Дайте понятие RISС-процессора, поясните организацию структуры и
особенности работы.
2. Назначение SISC-процессоров.
3. Приведите логическую структуру транспьютера.
4. Перечислите области применения RISC-процессоров и транспьютеров.
7. СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ И ОТЛАДКИ МПС
7.1. Автономная и комплексная отладка МПС
Автономная отладка МПС заключается в отладке аппаратуры и отладке
программ.
Отладка аппаратуры предполагает тестирование отдельных устройств МПС
(процессора, ОЗУ, контроллеров, блока питания, генератора тактовых
импульсов) путем подачи текстовых входных воздействий и съема ответных
реакций. Затем проверяется их взаимодействие путем анализа сигналов на
магистралях адресов, данных и управления. Поскольку МА и МД синхронные, их
работу лучше всего проверять с помощью методов логических состояний. Для
анализа работы МУ, являющейся, как правило, асинхронной, необходимо
наблюдать за сигналами на ней при возникновении определенного события,
чтобы можно было четко разделить и идентифицировать различные состояния
линии управления. После проверки работоспособности магистралей проводится
дальнейшая проверка аппаратуры при различных режимах адресации процессора и
кодах выбираемых данных. При этом проверяется временная диаграмма сигналов
и прохождение данных в системе. Если тестовая программа (системный
поверяющий тест) пройдет успешно, можно утверждать, что автономно
аппаратура отлажена.
Отладка программ МПС проводится, как правило, на тех же ЭВМ, на
которых велась разработка программ, и на том же языке программирования, на
котором написаны отлаживаемые программы. Она может быть начата на ЭВМ даже
при отсутствии аппаратуры МПС. При этом в системном ПО ЭВМ должны
находиться программы (интерпретаторы и эмуляторы), моделирующие функции
отсутствующих аппаратурных средств.
Проверка корректности программ осуществляется тестированием, которое
осуществляется двумя способами: пошаговым режимом и трассировкой программ.
В пошаговом режиме программа выполняется по одной команде за один раз,
а пользователь анализирует содержимое памяти, регистров и т. д., чтобы
проверить, соответствуют ли результаты ожидаемым.
Трассировка программ больше пригодна для отладочных средств, имеющих
медленный последовательный терминал. Программа-отладчик выполняет
непрерывно команду за командой и выводит содержимое регистров процессора на
терминал после каждого шага для обнаружения ошибки. Трассировка программ не
дает, однако, возможности изменять содержимое памяти и регистров и может
послужить причиной того, что программа разрушит себя или свои данные
прежде, чем отслеживание будет остановлено.
Отдельные участки программы после проверки, используя пошаговый режим
или трассировку, можно объединить и проверить с помощью установки
контрольных точек, вводимых в программу и прерывающих ее исполнение для
передачи управления программе-отладчику.
Средства отладки программ должны: управлять исполнением программ,
собирать информацию о ходе выполнения программы, обеспечивать обмен
информацией (диалог) между программистом и ЭВМ на уровне языка
программирования, моделировать работу отсутствующих аппаратурных средств
МПС.
Как правило, МПС – это система реального времени, т.е. корректность ее
функционирования зависит от времени выполнения отдельных программ и
скорости работы аппаратуры. Поэтому система считается отлаженной после
того, как рабочие программы правильно функционируют на действительной
аппаратуре системы в реальных условиях. Дополнительным свойством, которым
должны обладать средства комплексной отладки по сравнению со средствами
автономной отладки, является возможность управления поведением МПС и сбора
информации о ее поведении в реальном времени.
Тенденция развития средств отладки МПС состоит в объединении свойств
нескольких приборов в одном комплексе, в создании универсальных средств,
пригодных для автономной отладки аппаратуры, генерации и автономной отладки
программ и комплексной отладки системы. При комплексной отладке наряду с
детерминированным используется статистическое тестирование, при котором МПС
проверяется при изменении входных переменных в соответствии со
статистическими законами работы источников информации.
Существует четыре основных приема комплексной отладки МПС:
- останов функционирования системы при возникновении определенного
события;
- чтение (изменение) содержимого памяти или регистров системы;
- отслеживание поведения системы в реальном времени;
- временное согласование программ.
Комплексная отладка завершается приемосдаточными испытаниями,
показывающими соответствие спроектированной системы техническому заданию.
7.2. Средства отладки МПС
Для разработки и отладки аппаратуры проектируемых МПС требуются
приборы, умеющие: выполнять функции аналогового прибора, т. е. измерять
напряжение и ток, воспроизводить форму сигнала, подавать импульсы
определенной формы и т. д.; подавать последовательность сигналов
одновременно на несколько входов в соответствии с заданной временной
диаграммой или заданным алгоритмом функционирования; собирать значения
сигналов многих линий в течение одного и того же промежутка времени,
который определяется задаваемыми (программируемыми) событиями – комбинацией
или посл
| |  скачать работу |
Методические указания по микропроцессорным системам |
