Дешифрация адресного пространства мпс

Цель занятия: приобретение навыков дешифрирования адресного пространстиа 8-ми разрядных МП методом частичной дешифрации на базе аппаратрых дешифраторов.

1. Общие сведения

Адресное пространство МПС.

Адресное пространство определяет число возможных отличимых друг от друга кодовых комбинаций (адресов), которые может вы­дать на адресную шину активное устройство. Это, конечно, не озна­чает, что каждой такой комбинации соответствует программно-до­ступный элемент. Адресное пространство определяет лишь потенци­альные возможности системы—максимальное число программно-доступных элементов, которые могут присутствовать в ней. Поэтому адресное пространство можно сравнить с пустым или частично за­полненным помещением библиотеки, в котором можно разместить, например, не более 64К книг.

Старший двоичный разряд адреса делит адресное пространство на две равные части (рис.5.2, а), два старших разряда делят его на четыре равные части (рис.5.2,6), три старших разряда—на восемь равных частей (рис. 2, б) и т.д. Шестнадцать разрядов адреса де­лят адресное пространство емкостью 64К на 64К частей по одной

ячейке.

Если адресная шина содержит всего три сигнальные линии, то по ней можно передать 23= 8 различных адресов: 000, 001, 010, 01l, 100, 101, 110, 111. При четырех линиях число возможных состояний шины составляет 24=16: 0000, 0001,..., 1111; при 16 линиях число возможных состояний составляет 216=65536=64К, где К=210=1024.

Адресное пространство представляет собой упорядоченное мно­жество кодов 0, 1, 2,..., (2n—1); где n—число адресных линий. Это множество для наглядности представляют в виде отрезка числовой оси либо в виде таблицы, как показано на рис.5.1 (n=16). Нумера­ция точек, или «ячеек», адресного пространства при его графическом представлении производится снизу вверх или сверху вниз (что удоб­нее) в десятичной, восьмеричной или шестнадцатеричной форме.

р ис5.1. Табличная форма изображения рис 5.2. Примеры распределения

адресного пространства адресного пространства

Схемы адресных дешифраторов

И спользование стандартных дешифраторов для разделения ад­ресного пространства. На рис. 9 приведена схема дешифратора, имеющего три входа ВК выбора кристалла (а, Ь, с), три информа­ционных входа (d, е, f) и восемь выходов YO — Y7. Если (а, Ь, с) <> (1, 0, 0), то YO=Y1=...=Y7==1, т.е. дешифратор выключен. При (а, Ь, с)==(1, 0, 0), т.е. при обеспечении условий выбора кристалла, . работа дешифратора описывается табл.5.1.

Р ис.5.1.дешифратор 3х8(74LS138)

Рис.5.3. Разделение адресного пространства объемом 64K ячеек на восемь зон по 8К ячеек

Таблица 5.1. Состояния дешифратора

d	е	f	YO	VI	Y2	Y3	Y4	Y5	yj	Y7
0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1
0	0	1	1	0	1	1	1	1	1	1
0	1	0	1	1	0	1	1	1	1	1
0	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1
!	0	0	1	1	1	1	0	1	1	1
1	0	1	1	1	1	1	1	0	1	1
1	1	0	1	1	1	1	1	1	0	1
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0

Рассмотрим несколько примеров использования этого дешифра­тора для разделения адресного пространства.

Пример 1. Подключим прямой вход ВК к линии сопровождения адреса MSVN, заземлив два других (инверсных) входа ВК. Ин­формационные входы дешифратора подключим к трем старшим ли­ниям адресной шины (рис. 10). Такое включение дешифратора по­зволяет разбить адресное пространство объемом 64K ячеек на восемь зон по 8К ячеек. Если подключить осциллограф, например, к выводу Y4 дешифратора, то, обнаружив отрицательный импульс на этом выводе, можно быть уверенным, что процессор в этот пери­од времени обращался по одному из адресов, лежащих в зоне 8000—9FFF. Эта зона помечена на рис. 10 знаком *.

Пример2. Схема включения, показанная на рис. 11, позволя­ет выделять в адресном пространстве восемь блоков no 2K ячеек.

Р ис. 5.3.Выделение восьми блоков по 2K ячеек

Работа дешифратора возможна только тогда, когда на входы ВК по­ступит нужное сочетание сигналов, т. е. при А15=А14=0. Это про­изойдет при попадании адреса в первую четверть адресного прост­ранства, вынесенную на рис. 11 для наглядности вправо с помощью стрелок m и n. В зависимости от сочетания нулей и единиц на вхо­дах А13—А11 мы попадаем в одну из восьми долей первой четверти адресного пространства, т. е. в зону размером 2K ячеек.

Пример.3. Схема последовательно включенных дешифраторов, приведенная на рис. 5.4 позволяет выделять восемь блоков по 256 ячеек.

Пример 4. Схема, приведенная на рис.5.5. позволяет выде­лять восемь блоков но 16 ячеек.

Использование ПЗУ в качестве адресного дешифратора. Пусть требуется выделить зоны адресного пространства для размещения в них адресов следующих устройств, каждое из которых представля­ет собой одну микросхему:,

а) ПЗУ1 зону F000—FFFF, 4K ячеек;

б) ПЗУ2 зону E000—EFFF, 4K ячеек;

в) ОЗУ1 зону A000—A7FF, 2K ячеек;

г) УВВ зону 8000—87FF, 2K ячеек;

д) ОЗУ2 зону 0000—3FFF, 16К ячеек.

Р ис.5.4. Выделение восьми блоков по 256 ячеек

Рис.5.5. Выделение восьми блоков по 16 ячеек

Так как наименьший блок имеет размер 2К ячеек, то разрешаю­щая способность дешифратора должна обеспечивать деление адрес­ного пространства с точностью до зон размером 2К ячеек. Анализи­руя пять старших разрядов адреса, получаем необходимую точность, поскольку они делят все адресное пространство объемом 64К ячеек на 25=32 части по 2К ячеек, что и требуется.

Выбираем за основу ПЗУ с пятью адресными входами, имеющее структуру 32х8 бит (рис.5.6). Выходы А—Д этого ПЗУ подклю­чаем к инверсным входам выбора кри­сталла соответствующих микросхем (см. условие задачи).

Р ис. 5.6 Микросхема ПЗУ 32Х8 бит, под­ключенная к адресной шине

Теперь задача сводится к тому, что­бы разметать все адресное пространст­во, продвигаясь по нему с шагом 2К ячеек и выбирая на каждом шаге же­лаемую выходную реакцию. Другими словами, задача сводится к разработке таблицы кодировки ПЗУ, которая в даль­нейшем «зашивается» в микросхему. Со­держимое ПЗУ представлено в табл.5.2

Если, например, старшие разряды адреса попадают в диапазон 00000— 001112, то это означает, что полный 16-разрядный адрес лежит в диапазоне 0000—3FFF16. При этом, согласно усло­вию задачи, на выходе Д ПЗУ нужно закодировать 0 (см. табл.5.2,)что обеспечит выбор ОЗУ2. Програм­мирование остальных условий производится аналогично.

Заметим, что в данном применении ПЗУ напоминает стандарт­ный дешифратор, в котором нуль не «бежит по диагонали», как в табл. 5.1, а программируется по усмотрению пользователя (табл.5. 2). Перераспределение адресного пространства микроЭВМ дости­гается простой заменой микросхемы (кодировки ПЗУ). Для удобства замены микросхема ПЗУ может не припаиваться своими вывода­ми к печатной плате, а устанавливаться на контактирующей колодке.

Таблица 5.2. Дешифрация адресои на базе микросхемы ПЗУ

Диапазон			Входы					Выходы
адресов	А15	А14	AI3	A12	All	А	Б	В	Г	Д
0000— 07FF	0	0	0	0	0	1	1	1	1	0
0800-OFFF	0	0	0	0	1	1	1	1	1	0
1000— 17FF	0	0	0	1	0	1	1	1	1	0