16 Pav. Mažos mps sm asinchroninio darbo režimo laikinės
funkcionavimo diagramos
Labai svarbu, kad prasidėjus duomenų mainų ciklui, pirmojo XACK tikrinimo metu (t2 laiko momentu), kai elementas nepasiruošęs duomenų mainams, XACK būtų lygus 0. Laikas, per kurį XACK signalas turi pakisti iš loginio 1 į 0 (t1), prasidėjus duomenų mainų ciklui ( , pasikeitimas iš loginio 1 į 0), griežtai reglamentuojamas, nes teisingai XACK = 0 atpažystamas tik, kai šis lygis išsilaiko tam tikrą laiką. XACK signalo testavimas vyksta pagal CLK signalo galinį frontą. t2 laiko momentu XACK = 0, todėl MP pereina į laukimo (t3 laiko momentu WAIT tampa lygus 1). t4, t5 laiko momentais išorinis elementas, su kuriuo prasidėjo duomenų mainai, dar nepasiruošęs (XACK = 0). t6 laiko momentu elementas jau pasiruošęs (XACK = 1), todėl baigiamas duomenų mainų ciklas. t7 laiko momentu duomenys skaitomi ( strobavimo signalas) ar rašomi ( strobavimo signalas) ir MP baigia laukimo būseną (WAIT tampa lygus 0). Tokiu būdu XACK signalas prieš duomenų mainų pradžią ir pabaigoje išlieka lygus loginiam 1.
SM asinchroniniame darbo režime duomenų mainų strobavimo signalai (skaitymo, rašymo) paailginami, dėl to, kad, kai XACK = 0, MP dirba laukimo būsenoje ir strobavimo signalai išlieka lygūs 0. Naudojant signalą XACK, galima užtikrinti patikimus duomenų mainus tarp greitaeigio MP ir lėtaeigių MPS elementų (pvz. elektromagnetinis įtaisas), praplečiant strobavimo signalų trukmes ir jas pritaikant prie konkretaus elemento greitaveikos.
13. Mps tipinės struktūros
Pagal apibendrintą MPS funkcinę schemą (žr. 1 pav.) pagrindiniai elementai (CP, AĮ, Įv.Iš.Į) yra atskiros sistemos, žemesnio lygio posistemės, turinčios savo struktūrą ir organizaciją. Šiuolaikiškos MPS projektuojamos taip, kad šios posistemės sudarytų atskirus modulius: CP modulį (CPM), AĮ modulį (AĮM), Įv.Iš.Į modulį (Įv. Iš.ĮM), jungiamus prie SM. Modulis yra savarankiškas MPS elementas, fiziniame lygmenyje – atskira spausdintinė plokštė, turinti standartinius matmenis bei jungtis. Moduliai jungiami prie SM. SM yra atvira, t.y. prie jos be standartinių modulių gali būti prijungiami ir kiti naujai sukurti moduliai. SM yra standartizuotos ir jų linijų rinkinys yra apibrėžtas standartais. Projektuojant MPS yra naudojamas universalus magistralinis modulinis principas [3]. Sistemą sudaro atskiri savarankiški moduliai jungiami prie bendros SM.
MPS magistralinės struktūros apibendrinta funkcinė grandinė pateikta 17 pav.
Apibendrintoje magistralinės struktūros funkcinėje schemoje pagrindinis yra CP modulis, kuris valdo ir koordinuoja visos sistemos darbą.
AĮ posistemėje (AĮ modulyje), galima išskirti dviejų tipų atmintis:
pastoviąją atmintį (PA);
operatyviąją atmintį (OA).
17 Pav. Apibendrinta magistralinės struktūros funkcinė grandinė: cpm – centrinio procesoriaus modulis; aįm – atminties įrenginio modulis;
Įv.Iš. ĮM – įvesties ir išvesties įrenginio modulis; PA0, PA1... PAn – periferiniai adapteriai.
PA (nuo energijos šaltinio nepriklausoma atmintis) saugoma informacija, kuri išjungus maitinimo įtampa neišsitrina. Programuojamuose valdikliuose (mažose MPS) PA yra saugomos darbo programos, konstantos ir ji yra pakankamai didelės talpos.
OA (nuo energijos šaltinio priklausoma atmintis) informacija, išjungus maitinimo įtampą, išsitrina. Programuojamuose valdikliuose OA yra saugomi kintamieji bei objektiniai kodai, įrašomi darbo metu ir jos talpa nedidelė. Didelėse MPS (pvz. asmeniniuose kompiuteriuose) atvirkščiai PA talpa nedidelė, o OA – didelė.
Įv.Iš.Į posistemėje galima išskirti šiuos pagrindinius elementus:
Paprasčiausiu atveju Iv.Iš.ĮM gali sudaryti atskiri adresuojami registrai kartu su buferinėmis schemomis. Tokie registrai vadinami įvesties ir išvesties prievadais, portais;
Sudėtingesniais atvejais portai yra sujungiami į blokus ir sudaro periferinius adapterius. Jie projektuojami kaip atskiri dideli integriniai grandynai, kurie visiškai programiškai valdomi. Tokie adapteriai turi tam tikra skaičių darbo režimų, kuriuos galima programuoti;
Sudėtingais atvejais, kai valdomi specialieji išoriniai įrenginiai, realizuojantis specialiąsias įvesties ir išvesties funkcijas, kai duomenų mainai vyksta pagal sudėtingus protokolus, įvairiose ryšių komunikacinėse priemonėse naudojami įtaisai sudaryti iš keleto periferinių adapterių ir vadinami periferiniais valdikliais.
Dažniausiai periferiniai valdikliai turi nuosavą MP, kuris vadinamas koprocesoriumi. Jis veikia pagal savarankišką programą ir užtikrina duomenų mainus pagal programuojamus algoritmus. Iš esmės, tai savarankiška MPS su visais jos komponentais.
Prie SM gali būti jungiami ir papildomi moduliai, atliekantys tam tikras specifines vartotojui reikalingas funkcijas. Daugeliui duomenų mainų funkcijų yra sukurti dideli integriniai grandynai ir tik lieka pasirinkti tinkamiausią.
Lygiagretiesiems skaitmeninių duomenų mainams sukurtas lygiagretusis programuojamasis duomenų įvesties ir išvesties adapteris (angl. PIO – Programable Input/Output). Nuosekliesiems duomenų mainams – nuosekliojo ryšio adapteris (angl. USART – Universal Sinchronous/Asynchronous Reciver/Transmitter). Realaus laiko įvairioms funkcijoms realizuoti – programuojamasis intervalinis laikmatis (angl. PIT – Programable Interval Timmer). Duomenų mainus, naudojant pagrindinės programos pertrauktis, organizuoja programuojamasis pertraukčių adapteris. Tiesioginius duomenų mainus valdo tiesioginių duomenų mainų adapteris.
Pagal modulių prijungimą prie SM magistralinė struktūra gali būti [3]:
Magistralinė kaskadinė;
Magistralinė radialinė.
Magistralinės kaskadinės struktūros MPS funkcinė grandinė pateikta 18 pav. Šioje struktūroje SMV dažniausiai turi savo MP, kuris skirtas duomenų mainams tarp SM ir SMV suderinti. Duomenų mainai derinami, atsižvelgiant į portų reikšmingumo (prioritetinę) eilę. SMV duomenų mainų srautą valdo priklausomai nuo porto reikšmingumo ir užtikrina duomenų perdavimą tarp CPM ir atskirų portų.
Magistralinės radialinės struktūros MPS funkcinė grandinė pateikta 19 pav. Šioje struktūroje įvesties ir išvesties valdiklis (Įv.Iš.V) atlieka tas pačias funkcijas, kaip ir SMV magistralinėje kaskadinėje struktūroje, tačiau portai prijungti prie jo tiesiogiai (be VSM).
Nepriklausomai nuo struktūros, duomenų mainai vyksta tik tarp dviejų sistemos elementų.
