2.2. Назначение шин, шина с тремя состояниями

Шина с тремя состояниями напоминает телефонную линию общего пользования, к которой подключено много абонентов. Три состояние на шине - это состояния высокого уровня, низкого уровня и высокого импеданса. Состояние высокого импеданса позволяет устройству или процессору отключиться от шины и не влиять на уровни, устанавливаемые на шине другими устройствами или процессорами. Таким образом, только одно устройство является ведущим на шине («хозяином» шины). Управляющая логика компьютера активизирует в каждый конкретный момент только одно устройство, которое становиться ведущим. Когда устройство активизировано, оно помещает свои данные на шину, все же остальные потенциальные ведущие переводятся в пассивное состояние.

К шине может быть подключено много приемных устройств - получателей. Обычно данные на шине предназначаются только для одного из них. Сочетание управляющих и адресных сигналов, определяет для кого именно. Управляющая логика возбуждает специальные стробирующие сигналы, чтобы указать получателю, когда ему следует принимать данные. Получатели и отправители могут быть однонаправленными (т.е. осуществлять только либо передачу, либо прием) и двунаправленными (осуществлять и то и другое).

Шинная (магистральная) организация получила широкое распространение, поскольку в этом случае все устройства используют единый протокол сопряжения модулей центральных процессоров и устройств ввода-вывода с помощью трех шин: шины данных, шины адресов и шины управления.

Шина данных служит для пересылки данных между МП и памятью или МП и устройствами ввода-вывода. Эти данные могут представлять собой как команды МП, так и информацию, которую МП посылает в порты ввода-вывода или принимает оттуда. В МП 8088 шина данных имеет ширину 8 разрядов. В МП 8086, 80186, 80286 ширина шины данных 16 разрядов; в МП 80386, 80486 - 32 разряда.

Шина адресов используется МП для выбора требуемой ячейки памяти или устройства ввода-вывода путем установки ан шине конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памяти или одного из элементов ввода-вывода, входящих в систему. Наконец по шине управления передаются управляющие сигналы, предназначенные памяти и устройствам ввода-вывода. Эти сигналы указывают направление передачи данных (в ЦП или из ЦП), а также моменты передачи.

ША служит для адресации ячеек памяти и регистров (портов) внешних устройств, с которыми взаимодействует процессор. Ад­рес по шине подается во все, подключенные к ней устройства. Все устройства содержат селекторы адреса, с помощью которых распознают собственный адрес. На обращение по шине реагирует только адресуемое устройство. Именно оно по сигналу от селек­тора адреса воспринимает управляющие сигналы, передаваемые по ШУ, и реализует соответствующие операции.

Различают два типа информационного обмена по СШ: ввод (чтение) и вывод (запись). Передача данных в процессор называ­ется вводом, а от процессора - выводом. При обмене активное устройство (чаще всего процессор) формирует код адреса, соот­ветствующий номеру ячейки в ОП либо номеру порта, использу­емого для временного хранения одного слова данных.

По ШД производится обмен данными между процессором, памятью и УВВ, подключенными к шине. ШД - двунаправлен­ная. По этой шине процессор имеет возможность, как передавать информацию в другие устройства, так и получать информацию от других устройств.

В каждый конкретный момент времени информация по дву­направленной ШД может передаваться только в одном направле­нии, поэтому необходимо иметь специальные сигналы, указыва­ющие это направление. Такие управляющие сигналы вырабатыва­ет процессор. Эти сигналы определяют «режим обмена» по шине.

Все управляющие сигналы перелаются по ШУ, в которой боль­шинство линий - однонаправленные, а некоторые - двунаправ­ленные. Управляющие сигналы передаются во все блоки ВС, под­ключенные к шине, настраивая их на нужный режим работы.