6. Распределение адресного пространства микропроцессорной системы. Разработка схемы дешифрации адреса.

6.1 Выбор раздельной или совмещённой адресации памяти и устройств вво­да-вывода.

Как и обращение к памяти, операции ввода/вывода также предполагают наличие некоторой системы адресации, позволяющей выбрать один из модулей СВВ, а также одно из подключенных к нему внешних устройств. Адрес модуля и ВУ является составной частью соответствующей команды, в то время как расположение данных на внешнем устройстве определяется пересылаемой на ВУ информацией.

Адресное пространство ввода/вывода может быть совмещено с адресным пространством памяти или быть выделенным.

При совмещении адресного пространства для адресации модулей ввода/вывода отводится определенная область адресов.

Обычно все операции с модулем ввода/вывода осуществляются с использованием входящих в него внутренних регистров: управления, состояния, данных. Фактически процедура ввода/вывода сводится к записи информации в одни регистры МВВ и считыванию ее из других регистров. Это позволяет рассматривать регистры МВВ как ячейки основной памяти и работать с ними с помощью обычных команд обращения к памяти. Т.о. в системе команд ВМ вообще могут отсутствовать специальные команды ввода и вывода, а модификацию регистров МВВ можно производить непосредственно с помощью арифметических и логических команд.

Достоинства совмещенного адресного пространства:

1) расширение набора команд для обращения к внешним устройствам, что позволяет сократить длину программы и повысить быстродействие;

2) возможность внепроцессорного обмена данными между внешними устройствами, если в системе команд есть команды пересылки между ячейками памяти;

3)возможность обмена информацией не только с аккумулятором, но и с любым регистром центрального процессора.

Недостатки совмещенного адресного пространства:

1) сокращение области адресного пространства памяти;

2) усложнение декодирующих схем адресов в СВВ;

3) трудности в чтении и отладке программы, в которой простые команды вызывают выполнение сложных операций ввода/вывода.

В случае выделенного адресного пространства для обращения к модулям ввода/вывода применяются специальные команды и отдельная система адресов. Это позволяет разделить шины для работы с памятью и шины ввода/вывода, что дает возможность совмещать во времени обмен с памятью и ввод/вывод. Кроме того, адресное пространство памяти может быть использовано по прямому назначению в полном объеме.

Достоинства выделенного адресного пространства:

1) адрес внешнего устройства в команде ввода/вывода может быть коротким. Короткий адрес ВУ подразумевает такие же короткие команды ввода/вывода и простые дешифраторы;

2) программы становятся более наглядными, так как операции ввода/вывода выполняются с помощью специальных команд;

3) разработка СВВ может проводиться отдельно от разработки памяти;

Недостатки выделенного адресного пространства:

1) ввод/вывод производится только через аккумулятор центрального процессора. Для передачи информации от ВУ в РОН, если аккумулятор занят, требуется выполнение четырех команд (сохранение содержимого аккумулятора, ввод из ВУ, пересылка из аккумулятора в РОН, восстановление содержимого аккумулятора);

2) перед обработкой содержимого ВУ это содержимое нужно переслать в ЦП.

Для проектируемой микропроцессорной системы можно выбрать как совмещенное адресное пространство, так и выделенное. Ввиду простоты алгоритма решения поставленной задачи, малого количества портов ввода/вывода, и достаточно небольших объемов памяти, как ОЗУ, так и ПЗУ. Т.е. основные недостатки обоих способов адресации памяти и УВВ никаким образом не ограничивают и не усложняют реализацию поставленной задачи, как на аппаратном уровне, так и на программном.

Поэтому выберем оба способа адресации и разработаем для них схемы дешифрации памяти и УВВ и предоставим два варианта реализации поставленной задачи в виде двух принципиальных схем.