2 Мікропроцесори
2.1 Архітектура з трьома шинами
Архітектура з трьома шинами є найбільш загальною для мікропроцесорних систем. Шиною системи називають фізичну групу ліній передачі сигналів, що мають схожі функції в рамках системи. Усі три шини є спеціалізованими з погляду на їхні функції. Ці шини іменуються так:
а) адресна шина;
б) шина даних;
в) шина керування.
По адресній шині передаються лише вихідні сигнали мікропроцесора, тобто від мікропроцесора до зовнішнього пристрою. Ця шина призначена для того, щоб відкривати або вибирати правильний тракт для електричного з'єднання в межах мікропроцесорної системи.
Для зручності будемо надалі думати, що всі електричні з'єднання в мікропроцесорній системі здійснюються між мікропроцесором і пристроєм, відкритим (обраним) за допомогою адресної шини. Як пристрій тут виступає будь-яка електрична схема, що приймає дані від мікропроцесора або виробляє дані для нього.
Найважливішою характеристикою адресної шини є її ємність. Ємність шини визначається числом окремих електричних ліній, які входять до неї . Приміром, 16-розрядна адресна шина являє собою 16 незалежних фізичних ліній для передачі електричних сигналів.
Шина даних є двонаправленою шиною. Це означає, що передача даних може забезпечуватися в обох напрямках. У першому випадку, дані передаються від мікропроцесора в зовнішній пристрій (обраний адресною шиною). Цей режим називається виводом даних. В другому випадку, дані передаються від зовнішнього пристрою (обраного шиною адреси) у мікропроцесор. Цей режим називається введенням даних.
Хоча передача даних по шині даних може забезпечуватися в обох напрямках, однак у кожен заданий момент часу вона здійснюється лише в одному з двох напрямків. Це означає, що для передачі даних у пристрій (систему) і їхнього прийому із системи мікропроцесор переводиться у відповідний режим. Також як і адресна шина, шина даних має визначену ємність (розрядність). По ємності шини даних судять про клас мікропроцесора. Приміром, при 8-розрядній шині даних мікропроцесор буде віднесений до класу 8-розрядних мікропроцесорів.
На шині керування діє кілька типів сигналів. Основні з них:
а) читання даних з пам'яті;
б) запис даних у пам'ять;
в) читання даних із пристрою введення-виведення;
г) запис даних у пристрій введення-виведення.
Пізніше для цієї шини ми введемо деякі додаткові сигнали. Однак для розуміння суті процесів поки досить обмежитися зазначеним списком сигналів.
Шина керування використовується лише для виводу сигналів, тобто є односпрямованою.
3 Архітектура 8-розрядного однокристального
МІКРОПРОЦЕСОРА СЕРІЇ КР580 (І8080)
3.1 Загальна характеристика однокристального мп серії кр580
Мікропроцесор КР580ВМ80А є програмованою універсальною ВІС, може зчитувати інформацію з зовнішніх пристроїв, пам'яті і робити над нею арифметичні і логічні операції, аналізувати результати обчислень і записувати дані в пам'ять і зовнішні пристрої, функціонуючи при цьому під керуванням команд із деякого фіксованого списку.
Мікропроцесорна ВІС КР580ИК80 являє собою однокристальний 8-розрядний МП із двома магістралями: односпрямованою 16-розрядною адресною магістраллю (МА), двоспрямованою 8-розрядною магістраллю даних (МД) і 12 сигналами керування (шість вхідних і шість вихідних).
Таблиця 1 - Технічні характеристики ВІС КР580ИК80
Найменування |
Характеристики |
Технологія Кількість висновків Кількість транзисторів у кристалі Швидкодія: - кількість операцій у секунду - тактова частота, Мгц - тривалість циклу, мкс Напруга живлення, В Споживана потужність, Вт Навантажувальна здатність |
n-моп 40 4500
500000 < 2.5 1.6 -5;+5;+12 1.25 1 вхід ТТЛ схеми |
Умовне графічне позначення МП ВІС КР580ВМ80 приведено на рисунку 2.
Функціональне призначення зовнішніх виводів МП ВІС КР580ВМ80:
Адресна шина (А0-А15), що забезпечує адресацію до пам'яті чи зовнішнього пристрою;
Двонаправлена шина даних (Д0-Д7), яка використовується для обміну інформацією з пам'яттю або зовнішнім пристроєм;
Шина керування (вихідна):
СИНХР (SYNC) - на цьому виході МП ВІС формується сигнал СИНХР на початку кожного машинного циклу;
ОЖД (WAIT, чекання) - сигнал ОЖД на цьому виході вказує що МП знаходиться в стані чекання;
ЗП (WR) - на цьому виході МП ВІС сигнал ЗП указує, що дані видані МП ВІС і встановлені на МД (магістраль даних) і можуть бути записані в зовнішній пристрій;
П.ЗХ (HLDA, підтвердження захоплення) - на цьому виході МП ВІС сигнал П.ЗХ з'являється у відповідь на сигнал З.ЗХ (запит захоплення) і вказує, що МД і МА знаходяться в стані високого опору;
Р.ПР (INTE, дозвіл переривання) - на цьому виході сигнал Р.ПР вказує на стан внутрішнього тригера дозволу переривання МП ВІС. Стан тригера може бути встановлено програмно за допомогою команд EI, DI. При рівні "0" на виході Р.ПР прийом запитів переривання МП ВІС неможливий.
Шина керування (вхідна):
Г (READY, готовий) - сигнал ГОТОВИЙ на цьому вході інформує про готовність зовнішніх пристроїв до обміну інформацією з МП При рівні "0" МП ВІС буде знаходитися в стані ЧЕКАННЯ.
З.ЗХ (HOLT, запит захоплення) - вхід, використовуваний для подачі сигналу З.ЗХ на перехід МП ВІС у стан ЗАХОПЛЕННЯ, у якому МА і МД переходять у третій стан (високий опір). Цей стан звичайно використовується для організації обміну інформацією по каналу прямого доступу до пам'яті;
З.ПР (INT, запит переривання) - вхід, використовуваний для подачі сигналу З.ПР. Сигнал надходить від зовнішнього джерела на переривання виконання основної програми і перехід на виконання підпрограм обслуговування переривання. Сигнал запиту переривання не сприймається МП ВІС при роботі його в режимах ЗАХОПЛЕННЯ, чи ЧЕКАННЯ нульовому стані внутрішнього тригера дозволу переривання;
R (RESET) - вхід, по якому надходить сигнал на початкову установку МП ВІС, при цьому обнуляється його програмний лічильник, внутрішні тригери, що формують сигнали Р.ПР і П.ЗХ;
Ф1, Ф2 - входи для подачі тактових сигналів Ф1(CLK1) і Ф2(CLK2). Ці сигнали є не пересічними в часі сигналами, що визначають тактову частоту роботи МП ВІС.