3.5. Интерфейсный блок

В общем случае ин­терфейсный блок процессора должен выполнять следующие функ­ции:

- формировать выходные сигналы на шинах адреса, данных и управления в режиме вывода;

- формировать выходные сигналы адреса и управления и счи­тывать (воспринимать) сигналы с шины данных в режиме ввода;

- синхронизировать процессы внутри процессора и на систем­ной шине;

- реализовывать стандартный для системной шины протокол обмена.

Системная шина объединяет сигналы шин данных, адреса и управления. Протокол обмена информацией по СШ определяет последовательности сигналов (временную диаграмму сигналов в шине), обеспечивающих правильную передачу информации меж­ду устройствами микропроцессорной системы.

Электрические спецификации сигналов, действующих на ли­ниях СШ, определяют гарантированные уровни электрических напряжений, идентифицирующих логические состояния «0» и «1», и их нагрузочную способность. Одной из особенностей ком­понентов ВМ, обеспечивающей возможность их электрического сопряжения друг с другом и разнообразными периферийными устройствами, является TTL-совместимость. Выбор такого стан­дарта для интерфейса определяется широким распространением разнообразных устройств на TTL-схемах. Выходные сигналы МП являются маломощными (их нагрузочная способность эквивален­тна одному входу TTL-схем). Для согласования выходных сигна­лов МП с нагрузочными входами внешних устройств используют специальные усилители, в частности шинные формирователи.

Взаимодействие по шине (регистровая пересылка между од­ним из регистров ОБ процессора и ячейкой ОП либо портом пе­риферийного устройства) осуществляется за цикл шины. Длитель­ность цикла шины может изменяться в зависимости от быстро­действия внешних устройств. Для согласования по быстродействию взаимодействующих при обмене по шине устройств используется принцип квитирования. Суть его в том, что процессор, управляю­щий обменом, в каждом цикле ждет уведомления (квитанции) о том, что устройство на шине выполнило операции, связанные с обменом, т.е. выставило на шину данные при вводе либо воспри­няло данные с шины при выводе. Для уведомления используется сигнал «Готовность» (Ready), передаваемый от внешнего устрой­ства в процессор по одной из линий шины управления. Управле­ние обменом осуществляет автомат, входящий в состав интер­фейсного блока процессора.

Способ построения и состав внутренней памяти МП оказыва­ют существенное влияние на организацию самого МП. В соответст­вии с классификационным признаком по числу и способу использо­вания регистров блока внутренней памяти различают следующие типы МП: аккумуляторные, многоаккумуляторные и стековые.

МП с одним регистром результата иногда называют МП с ак­кумуляторной архитектурой или просто аккумуляторными МП. Их отличительной характеристикой является относительная просто­та аппаратной реализации операционного и управляющего бло­ков, а также упрощенный формат команд. В ко­мандах аккумуляторного МП адрес операнда в аккумуляторе не указывается, а адресуется только второй операнд. Необходимость предварительной загрузки операнда в аккумулятор перед выпол­нением любой арифметической или логической операции, а так­же невозможность непосредственной записи результата выполне­ния команды в произвольную ячейку памяти или регистр в ряде случаев приводят к увеличению числа команд и времени выпол­нения программы. Отмеченные недостатки аккумуляторной архи­тектуры ограничивают возможности и области ее применения.

В большинстве современных МП специальные регистры резуль­тата не используются, а их функции может выполнять любой ре­гистр блока РОН или ячейка памяти. МП с подобной архитекту­рой часто называют многоаккумуляторными. В командах многоак­кумуляторного МП оба операнда задаются явно, а результат опе­рации чаще всего помещается на место одного из операндов.