7 Контроллер системной шины вг 88. Назначение. Функционирование

Контроллер системной шины К1810ТВГ88 предназначен для работы в со­ставе микропроцессорной системы на базе МП K1810BM86. В зависимости от состояния МП контроллер управляет обменом данными между локальной шиной (ЛШ) процессора и системной шиной (СШ) при наличии доступа к уп­равлению шинами МП, а также между локальной шиной и шиной ввода - вывода или резидентной шиной. Контроллер шины (КШ) синхронизируется тактовым генератором МП и осуществляет управление шинными формировате­лями, регистрами, фиксаторами адреса, устройствами ввода - вывода и па­мятью. Структурная схема контроллера шины приведена на рис. 48, а его условное графическое обозначение - на рис. 49.

Рисунок 48 - Структура контроллера системной шины ВГ88

Рисунок 49 - Условное графическое изобра­жение ИС ВГВ8

Назначение выводов

, , - входы сигналов состояния МП ВМ86/ВМ87/ВМ89.

Контроллер шины декодирует эти сигналы и формирует командные сигналы и сигналы управления.

CLK - входные сигналы генератора тактовых импульсов ГФ84, синхрони­зирующие работу контроллера шины.

- сигнал управления выдачей командных сигналов контроллера, которая осуществляется через 115 нс после поступления сигнала . В режи­ме работы с шиной ввода - вывода (IOВ = 1) сигнал не влияет на выдачу командных сигналов, управляющих вводом - выводом.

CEN - сигнал управления выдачей командных сигналов и сигналов управ­ления DEN и . При CEN = 0 выходные командные сигналы находятся в пассивном состоянии (сигнал высокого уровня).

IOВ - сигнал управления режимом работы контроллера. При IOB = 1 за­дается режим работы с шиной ввода - вывода, а при IOВ = 0 - с системной шиной.

- сигнал чтения из памяти. Разрешает выставить информацию на шину данных из ячейки, адрес которой установлен на шине адреса.

- командный сигнал записи в память. Разрешает записать информацию с шины данных по адресу, установленному на шине адреса.

- опережающий командный сигнал записи в память. Указы­вает о начале машинного цикла записи и позволяет своевременно подготовить­ся к записи информации.

- командный сигнал ввода из УВВ. Разрешает УВВ, адрес которого установлен на шине адреса, выставить информацию на шину данных.

- командный сигнал вывода в УВВ. Разрешает УВВ, адрес которого установлен на шине адреса, считать информацию с шины данных.

- опережающий командный сигнал вывода в УВВ. Указывает УВВ о начале машинного цикла вывода и позволяет ему своевременно под­готовиться к выводу информации.

- сигнал управления работой шинных формирователей. = 1 переключает шинные формирователи на передачу данных с локальной шины на шину ввода - вывода или системную шину, = 0 переключает шинные формирователи на считывание данных с шины ввода - вывода или системной шины на локальную.

DEN - сигнал управления состоянием»включено» шинных формировате­лей, включенных между локальной и системной или резидентной шиной.

MCE/PDEN - сигнал управления выполняет две функции в зависимости от режима. В режиме работы с шиной ввода - вывода (IOВ = 1) используется сигнал PDEN управления состоянием»включено» шинных формирователей, включенных между локальной шиной и шиной ввода - вывода. В режиме работы с системной шиной (IOВ = 0) используется сигнал МСЕ управления считыванием номера ведомого контроллера прерываний, подлежащего обслу­живанию.

ALE - сигнал управления моментом стробирования (фиксации) адреса в адресном регистре с локальной шины МП. Запись адреса осуществляется в момент перехода сигнала ALE с высокого уровня на низкий.

Функционирование. Основной информацией для формирования командных сигналов и сигналов управления контроллером системной шины является код состояния МП, поступающий на входы , , . Дешифратор состояния МП производит декодирование поступившего кода в соответствии с табл. 18.

Таблица 18

Код состояния МП	Состояние МП BM86	Командный сигнал контроллера ВГ88
000	Подтверждение прерывания
001	Ввод из УВВ
010	Вывод из УБВ
011	Останов	-
100	Выборка команды
101	Чтение из памяти
110	Запись в память
111	Пассивное

Выходные командные сигналы и сигналы управления вырабатываются кон­троллером под управлением входных сигналов IOВ, CEN и , определяю­щих режим работы контроллера, активность командных сигналов и возмож­ность доступа к системной шине. Контроллер работает в двух режимах: с системной шиной и с шиной ввода - вывода.

Режим работы с системной шиной устанавливается путем подачи на вход IOВ напряжения низкого уровня (IOВ = 0). В этом режиме КШ формирует командные сигналы и сигналы ALE, DEN, управления фиксаторами адреса и шинными формирователями. В однопроцессорных системах, использу­ющих МП ВМ86 в максимальном режиме, типовая схема включения КШ ВГ88 представлена на рис. 50. На входах формируются постоянные значения = 0 и CEN = 1, разрешающие выдачу командных сигналов и сигналов управления. На выходе при таком включении формируется сигнал МСЕ, который используется в системах с каскадированием контроллеров пре­рывания для определения момента передачи номера ведомого контроллера, запрашивающего прерывание. Сигнал ALE служит для определения момента фиксации адреса, установленного на ЛШ в фиксаторах ИР81. Выходные сигна­лы и DEN используются для управления работой шинных формировате­лей. Сигнал DEN имеет высокий активный уровень, поэтому его следует инвер­тировать перед подачей на вход шинных формирователей. На схеме рис. 49 сигнал DEN используется совместно с выходным сигналом контроллера прерываний, который запрещает работу шинных формирователей, когда данные передаются из контроллера прерываний в МП.

Режим работы с СШ применяется в многопроцессорных системах, когда несколько МП требуют доступа к устройствам ввода - вывода и памяти, подключенных к системной шине. В этом случае каждый МП обслуживается своим контроллером и доступ к СШ имеет тот из них, контроллер которого получает сигнал разрешения доступа от арбитра шин (рис. 51). В случае пре­доставления доступа к СШ микропроцессору контроллер шины формирует ко­мандные сигналы по истечении 115 не после поступления сигнала , а так­же сигналы ALE, DEN, управления фиксаторами адреса и шинными формирователями.

Рисунок 50 - Типовая схема подключения ВГ88 к ЦП

Наряду с входом для управления выдачей командных сигналов, а также сигналов управления используется вход СЕN. Обычно он применяется в тех случаях, когда МП имеет доступ к двум шинам: системной и резидентной, причем каждой из них соответствует свое адресное пространство. Для форми­рования сигнала CEN в таких случаях используется дешифратор адресов, разделяющих адресное пространство между СШ и РШ, выход этого дешифра­тора (прямой и инверсный) служит в качестве сигнала CEN. Описанное вклю­чение КШ представлено на рис. 63.

Режим работы с шиной ввода - вывода устанавливается путем формиро­вания сигнала IOВ = 1. Этот режим используется в тех случаях, когда кон­троллер управляет доступом к двум шинам: резидентной шине ввода - вывода и системной шине. Командные сигналы , , и в этом режиме всегда разрешены, т.е. их появление не зависит от входного сигнала . Как только микропроцессор начинает выполнять команду ввода - выво­да, формируется соответствующий командный сигнал, а также сигналы и управления моментом и направлением передачи данных по резидент­ной шине ввода - вывода. Системная шина в этом случае может работать только с памятью (или с устройствами ввода - вывода, отображенными на память), и МП получает доступ к СШ только по сигналу от арбитра шин.

Рисунок 51 - Схема включения ВГ88 в режиме системной шины

Командные сигналы , , и для работы с СШ не исполь­зуются. В соответствии с выполняемой микропроцессором командой, требую­щей обращения к памяти, контроллер формирует нужный командный сигнал или , , а также сигналы управления моментами фикса­ции адреса ALE, передачи данных DEN и игнорированием передачи данных по системной шине . Особенности включения системного контроллера, а так­же использования командных сигналов и сигналов управления в этом режиме иллюстрирует рис. 60.

Выходной сигнал МСЕ совместно с сигналом INTA используется в цикле подтверждения прерывания в системах с каскадированными контроллерами прерываний. Сигнал МСЕ формируется в режиме работы с системной шиной (IOВ≠0). Когда МП отвечает на запрос прерывания, он выставляет код со­стояния = 000, по которому системный контроллер формирует два отрицательных импульса на выходе INTA. В ответ на первый импульс по ША и ШД не передается никакой информации. Перед началом второго импульса сигнал МСЕ заставляет ведущий контроллер прерываний выдать на ЛШ про­цессора код ведомого контроллера, запросившего прерывание. Этот код по сигналу ALE записывается в фиксатор адреса. По фронту второго импульса INTA ведомый контроллер, запросивший прерывание, выставляет вектор пре­рывания на системную шину данных, откуда он считывается ЦП.

В системах, использующих один контроллер прерываний, сигнал МСЕ не используется. В этом случае контроллер прерываний по второму импульсу INTA выставляет вектор на ЛШ процессора.

Выходной сигнал ALE формируется в каждом машинном цикле и служит для записи текущего адреса в фиксаторы адреса. Этот сигнал используется также для фиксации кода состояния МП в фиксаторах для распознавания состояния останова, а также кода ведомого контроллера прерываний в системах с программируемым контроллером прерываний.

Входной сигнал управления CEN действует как определитель возможности использования командных сигналов, формируемых контроллером системной шины. При CEN = 1 КШ функционирует нормально, а при CEN = 0 все команд­ные сигналы удерживаются в неактивном состоянии. Эти особенности использу­ются для разделения адресного пространства и устранения адресных»кон­фликтов» между внешними устройствами, подключенными к системной и рези­дентной шине.

На рис. 52 приведены временные диаграммы работы КШ при активных

сигналах на входах , CEN. Для систем, использующих сигналы и CEN для управления выдачей командных сигналов, временные соотношения приведены на рис. 53.

Рисунок 52 - Временные диаграммы работы ВГ88

Рисунок 53 - Временные соотношения сигналов ВГ88