- •А.Н. Компанейц
- •Введение
- •1. Устройства числового программного управления
- •1.1. Задачи, решаемые учпу
- •Функции учпу
- •Структура учпу
- •Интерфейс магистральный параллельный
- •2.1. Назначение, принцип действия, основные характеристики
- •2.2. Одиночный адресный обмен
- •2.3. Одноуровневая процедура прерывания
- •3. Интерфейс и41
- •3.1. Назначение, принцип действия и характеристика интерфейса
- •3.2. Порядок обмена сообщениями
- •3.3. Операции прерывания
- •3.4. Операции смены задатчика
- •4. Устройство числового программного управления мс2101
- •4.1. Технические данные учпу
- •4.2. Устройство и работа учпу
- •Список литературы
- •Содержание
3. Интерфейс и41
3.1. Назначение, принцип действия и характеристика интерфейса
Интерфейс И41 предназначен для построения сосредоточенных модульных многопроцессорных систем обработки данных и микропроцессорных комплексов. Интерфейс обеспечивает следующие режимы обмена: программный обмен данными одного или нескольких процессоров с памятью и устройствами ввода-вывода, обмен в режиме прерывания программы и прямого доступа к памяти.
Интерфейс использует два независимых адресных пространства памяти и устройств ввода/вывода. Адресное пространство памяти при прямой адресации по 24-разрядной шине составляет 16 Мбайт. Адресное пространство устройств ввода/вывода составляет 64 Кбайта. Для адресации устройств используются младшие 16 разрядов шины адреса. Обмен информацией возможен байтами и 16-разрядными словами.
Интерфейс построен по асинхронному принципу задатчик - исполнитель. Задатчик (активное устройство) управляет обменом по магистрали, а исполнитель (пассивное устройство) при распознавании своего адреса принимает или передаёт данные. Возможно объединение нескольких задатчиков в многопроцессорные структуры с последовательным или параллельным арбитражем.
Состав и назначение сигналов интерфейса. Сигналы интерфейса приведены в табл. 3.1. В обозначении сигналов символ "/" определяет низкий активный уровень; отсутствие символа "/" перед обозначением сигнала - активный уровень высокий. В соответствии с выполняемыми функциями сигналы можно разделить на несколько групп, приведённых ниже.
Сигналы управления:
/CCLK- сигнал постоянной синхронизации задатчиков и исполнителей, вырабатываемый одним из задатчиков.
/BCLK- сигнал синхронизации логических схем арбитража в многопроцессорных структурах, вырабатываемый одним из задатчиков.
/MWTC- сигнал записи информации в память.
/IOWC- сигнал вывода информации в устройство ввода/вывода.
Активный уровень сигналов /MWTCи /IOWCуказывает, что на шину данных выдана информация.
/MRDC- сигнал чтения информации из памяти.
/IORC- сигнал ввода информации из устройств ввода/вывода.
Активный уровень сигналов /MRDCи /IORCуказывает исполнителю, что задатчик готов принимать информацию. Переход команд из активного в неактивное состояние указывает, что задатчик принял данные от исполнителя.
/XACK- сигнал подтверждения передачи вырабатывается исполнителями в ответ на сигналы управления чтением/записью и указывает задатчику, что передача данных завершена. Если задатчик адресует несуществующий или неработающий модуль памяти или устройство ввода/вывода, он не получит подтверждения. Чтобы исключить такую вероятность, задатчик может реализовать функцию прерывания по таймеру, которая заканчивает цикл магистрали по истечению заданного времени, в случае, если не получен сигнал /XACK.
/INIT- сигнал начальной установки предназначен для установки всей системы в некоторое известное исходное состояние. Обычно этот сигнал вырабатывается до начала всяких операций в системе. /INITможет вырабатываться одним из задатчиков, всеми задатчиками или внешним источником (например, клавишей сброс на пульте управления).
/LOCK- сигнал блокировки формируется задатчиком, управляющим магистралью, чтобы указать на то, что доступ других задатчиков к магистрали заблокирован.
Сигналы шины адреса и запрета:
/ADR0 - /ADR17 указывают адрес ячейки памяти или устройства ввода/вывода. Данные сигналы допускают адресацию максимально 16 Мбайт (16777216 байт) памяти. При адресации устройств ввода/вывода используется максимально 16 адресных линий, что допускает адресацию максимально 64 К элементов устройств.
/BHEN- сигнал разрешения выдачи старшего байта (разрядыDAT8-DAT15) 16-разрядного слова на магистраль в системах, содержащих 16-разрядные модули памяти.
/INH1 и /INH2 - сигналы запрета могут вырабатываться при операциях чтения памяти или записи в память (/MRDCили /MWTC). Эти сигналы вырабатываются запрещающим исполнителем, чтобы предотвратить работу запрещаемого исполнителя на магистрали во время операции чтения из памяти или записи в память.
Сигналы шины данных. /DATF- /DAT0- 16 двунаправленных линий, которые используются для передачи и приёма информации при обмене с памятью или устройствами ввода/вывода. /DATFявляется старшим разрядом, /DAT0 -младшим. В 8-разрядных системах используются только /DAT7-/DAT0.
Сигналы прерывания. Запрос прерывания производится выдачей одного из 8 сигналов запроса прерывания /INT7-/INT0. /INT0 имеет наивысший приоритет, /INT7-низший. Сигнал подтверждения прерывания /INTAвыдается задатчиком в ответ на запрос прерывания. Этот сигнал используется для фиксации состояния запросов прерывания и для выдачи адреса вектора прерывания.
Сигналы смены задатчика
/BREQ- сигнал запроса магистрали выдается задатчиком в схему арбитража и указывает, что задатчик требует управления магистралью. Линия сигнала /BREQявляется индивидуальной для каждого задатчика.
/BPRN- входной сигнал приоритетного разрешения указывает задатчику, что в данный момент ни один из задатчиков с более высоким приоритетом не запрашивает магистрали.
/BPRO - выходной сигнал приоритетного разрешения доступа к магистрали используется в последовательной схеме арбитража. При этом /BPROодного задатчика подается на вход /BPRNследующего задатчика, имеющего более низкий приоритет. Активный сигнал /BPROуказывает на то, что задатчики более высокого приоритета не запрашивают управления магистралью.
/BUSY- сигнал занятости магистрали выдается задатчиком, захватившим управление магистралью, и указывает, что магистраль занята. Наличие сигнала на магистрали запрещает другим задатчикам захватывать магистраль.
Таблица 3.1
Обозначение сигнала |
Наименование сигнала (русское) |
Наименование сигнала (английское) |
|
Сигналы управления |
|
/CCLK |
Постоянная синхронизация |
Constant Clock |
/BCLK |
Синхронизация магистрали |
Bus Clock |
/MWTC |
Запись в память |
Memory Write Command |
/MRDC |
Чтение из памяти |
Memory Read Command |
/IOWC |
Запись в порт ввода-вывода |
Input/Output Write Command |
/IORC |
Чтение из порта ввода-вывода |
Input/Output Read Command |
/XACK |
Подтверждение передачи |
Transfer Acknowledge |
/INIT |
Начальная установка |
Initialize |
/LOCK |
Блокировка |
Lock |
|
Сигналы адреса и запрета |
|
/ADR0 - /ADR17 |
Адрес |
Adress |
/BHEN |
Разрешение старшего байта |
Byte High Enable |
/INH1, /INH2 |
Запрет |
Inhibit |
|
Сигналы данных |
|
/DAT0 - /DATF |
Данные |
Data |
|
Сигналы прерывания |
|
/INT0 - /INT7 |
Прерывание |
Interrupt |
/INTA |
Подтверждение прерывания |
Interrupt Acknowledge |
|
Сигналы смены задатчика |
|
/BREQ |
Запрос магистрали |
Bus Reguest |
/BPRN |
Входной сигнал приоритетного разрешения доступа к магистрали |
Bus Priority In |
/BPRO |
Выходной сигнал приоритетного разрешения доступа к магистрали |
Bus Priority Out |
/BUSY |
Занятость магистрали |
Bus Busy |
/CBRQ |
Общий запрос магистрали |
Common Bus Reguest |
|
Прочие сигналы |
|
ACLO |
Снижение напряжения сети |
Alternating current low |
/PFIN |
Прерывание по неисправности электропитания |
Power Fail Interrupt |
/PFSN |
Неисправность электропитания |
Power Fail Sense |
/PFSR |
Сброс сигнала неисправности электропитания |
Power Fail Sense Reset |
/PAR |
Паритет |
Parity |
/WAIT |
Ожидание |
Wait |
/AUXRESET |
Вспомогательный сброс |
Auxiliary Reset |
/MPRO |
Защита памяти |
Memory Protect |
GND |
Земля |
Ground |
/HALT |
Останов |
Halt |
/CBRQ- сигнал общего запроса магистрали указывает задатчику, в данный момент управляющему магистралью, требуется ли какому-нибудь другому задатчику получить управление магистралью.