1.2. Структура типичной микроэвм
Структура микроЭВМ является магистрально-модульной. В такой структуре имеется группа магистралей (шин), к которым подключаются различные модули (блоки), обменивающиеся между собой информацией по одним и тем же шинам поочередно [1]. На рис. 2.1 показана структура типичной трехмагистральной микроЭВМ.
Данная структура сильно упрощена, поскольку МПС (микроЭВМ) в своем составе содержит такие устройства, как шинные формирователи, параллельные и последовательные адаптеры, контроллер прерываний, контроллер прямого доступа к памяти, таймеры и т. д. Обо всех этих устройствах будет рассказано ниже.
1.2.1. Система шин микроЭвм
Шина представляет собой набор электрических проводников, объединенных функционально и часто физически. Шины объединяют все функциональные блоки микроЭВМ и обеспечивают обмен данными. На рис. 2.2 показано условное изображение шины, где n - разрядность шины (число проводников).
В составе типичной микроЭВМ выделяют три типа шин:
AB (Address Bus) - шина адреса;
DB (Data Bus) - шина данных;
CB (Control Bus) - шина управления.
Шина адреса (AB) предназначена для однозначного определения элемента микроЭВМ (например, ячейки памяти или устройства ввода/вывода) и является однонаправленной. Шина данных (DB) служит для обмена данными между элементами микроЭВМ (двунаправленная). Шина управления (CB) предназначена для согласования работы элементов микроЭВМ. В структуре трехма- гистральной микроЭВМ (рис. 2.1) приведены 4 сигнала шины управления:
MEMR (Memory Read) - сигнал чтения из памяти;
MEMW (Memory Write) - сигнал записи в память;
IOR (Input/Output Read) - сигнал чтения из внешнего устройства;
IOW (Input/Output Write) - сигнал записи во внешнее устройство.
Это далеко не весь список управляющих сигналов в МПС.
1.2.2. Микропроцессор
Как уже отмечалось ранее, микропроцессор - функционально законченное устройство, работающее по программе, подаваемой на ее вход. МП в микроЭВМ является центральным узлом по обработке информации. Он вырабатывает большинство управляющих сигналов МПС, выдает адреса ячеек памяти, адреса устройств ввода/вывода, из которых следует считать или записать данные. Микропроцессор ведет обмен данными практически со всеми узлами микроЭВМ и осуществляет за ними контроль.
1.2.3. Память
Память микроЭВМ представляет собой совокупность регистров (ячеек), предназначенных для хранения информации в двоичной форме. Каждая ячейка имеет уникальный адрес, что обеспечивает возможность доступа к ней. Адрес представляет собой двоичное слово, длина которого определяет количество ячеек, которое может быть адресовано. Совокупность всех адресов образует адресное пространство микроЭВМ.
Если в AB m разрядов, то объем адресного пространства M = 2m.
Память имеет две классические разновидности: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). ПЗУ хранит фиксированные программы и данные, оно является энергонезависимым и при выключении питания информацию не теряет. ОЗУ хранит оперативные данные (изменяемые программы, промежуточные результаты вычислений и пр.) и теряет свое содержимое вместе с потерей питания. Но в ОЗУ в отличие от ПЗУ можно записывать данные, а не только читать в процессе работы.