CPU und Speicher

Die Wahl der CPU richtet sich nach den Anforderungen, die an die Schaltung gestellt werden, den vorhandenen Möglichkeiten, Fehler (Hardware und Software) aufzuspüren (Debugger, Logikanalysator, Emulator, etc.), und nach der Verfügbarkeit von Software.

Grundsätzlich sollte man nicht in den Fehler verfallen, immer die neueste, beste und schnellste CPU zu verwenden, da der Einsatz einer neuen, dem Entwickler unbekannten CPU immer auch mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist. Ein wichtiger Posten in dieser Abschätzung ist die Verfügbarkeit von Hochsprachen und Bibliotheken für den angestrebten Mikroprozessor. So ist es immer am besten auf eine altgediente CPU zurückzugreifen, für die eine große Menge von Software existiert.

Bei der Einschätzung der notwendigen Speichergröße muss man zwischen nichtflüchtigem Programmspeicher (EPROM etc.) und flüchtigem Datenspeicher (RAM) unterscheiden. Plant man den Anschluss eines Massenspeichers, so wird man im Allgemeinen das RAM entsprechend groß machen, das EPROM wird relativ klein ausfallen, da es nur Treiber für die Hardware und einen Bootstrap zu enthalten braucht. Die Betriebssoftware und Benutzerprogramme werden dann vor deren Ausführung vom Massenspeicher in das RAM geladen.

Für Kontrolleranwendungen stellen sich die Verhältnisse genau umgekehrt dar. Man wird meist nur wenig RAM benötigen, dafür aber viel Platz im EPROM-Bereich, da ja kein Massenspeicher zur Verfügung steht und alle notwendigen Programme im EPROM gespeichert sein müssen. Die Anforderungen an die EPROM-Größe steigen mit dem Einsatz von Hochsprachen üblicherweise noch um einiges an, da von diesen Laufzeitbibliotheken verwendet werden und meist auch der Programmcode nicht so kompakt ist wie bei 'handgestricktem' Assemblercode.

Im Minimalsystem, das in diesem Buch beschrieben wird, wurde ein Kompromiss zwischen EPROM- und RAM-Größe geschlossen, der sich in der Praxis für die meisten Anwendungen im Controller-Bereich als brauchbar erwiesen hat. EPROM und RAM sind gleich groß und nehmen jeweils den halben adressierbaren Speicherplatz ein (je 32 kByte). Außerdem wurde in der Schaltung vorgesehen, durch Umstecken von Jumpern unterschiedlich große EPROMs und RAMs verwenden zu können.

Minimalsystem CPU und Speicher

Die Abbildung zeigt den Schaltungsausschnitt, Speichersteuerung für die Ansteuerung der Speicher. Die Ansteuerung der Speicherbausteine geschieht mit Hilfe eines Decoders (74LS139), der aus den CPU-Signalen A₁₅ und /MREQ zwei Chip-Select-Signale für EPROM und RAM erzeugt. Das EPROM liegt dabei im Adressraum an der untersten Adresse $0000 aufwärts bis entweder $1FFF (2764), $3FFF (27128) oder $7FFF (27256). Das RAM liegt an der Adresse $8000 und füllt den Adressraum entweder bis $9FFF (4364) oder bis $FFFF (43256).