Описание взаимодействия всех блоков микро-эвм
Структура любой ЭВМ является достаточно сложной и включает в себя память(ОЗУ и ПЗУ), арифметико-логическое устройство, устройство управления, контроллер прерываний и контроллер прямого доступа к памяти.
Общее управление всеми элементами ЭВМ и взаимную синхронизацию их работы обеспечивает устройство управления, исполняющее команды пользователя. Это могут быть команды внешнего управления, поданные, например, с пульта, либо команды программы, заранее занесенные в память. Устройство управления должно автоматически выбирать команду из соответствующей ячейки памяти, исполнять ее, выбирать следующую и т.д. Обычно используется так называемый естественный порядок выполнения команд, когда последовательно друг за другом выполняются команды, занесенные в ячейки памяти с последовательно увеличивающимися адресами.
Таким образом, взаимодействие блоков проектируемой схемы должно выглядеть следующим образом:
Выборка команды из ПЗУ. Для этого устройство управления подаёт адрес на ПЗУ. Счётчик адреса является внутренней переменной устройства управления.
Анализ команды устройством управления и выполнение им соответствующих действий. Если команда является операцией с РОНами или АЛУ, то подаются соответствующие синхросигналы на требуемые устройства
Если в процессе выполнения команды происходит исключительна ситуация, то выставляются соответствующий сигнал прерывания. Если это прерывание в АЛУ, то результат операции обнуляется.
КПДП должен учитывать состояние устройства управления. Нужно обеспечить мультиплексирование шин адреса и данных к ОЗУ, так как шина адреса может так же использоваться устройство управления, а шину данных – АЛУ.
Наличие синхросигналов на ОЗУ не требуется, так как оно являются асинхронным.
Функциональная схема разрабатываемой микро-ЭВМ представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Функциональная схема микро–ЭВМ.
Назначение используемых сигналов приведено в таблицах 1.1 – 1.8.
Таблица 1.1 - Назначение сигналов ОЗУ
Название |
Тип |
Назначение |
1 |
2 |
3 |
data[9..0] |
Входной |
Данные, поступающие в ОЗУ |
address[9..0] |
Входной |
Адрес обращения к ОЗУ |
We |
Входной |
Сигнал чтения/записи из/в ОЗУ |
q[9..0] |
Выходной |
Выходные данные |
Таблица 1.2 - Назначение сигналов ПЗУ
Название |
Тип |
Назначение |
1 |
2 |
3 |
address[9..0] |
Входной |
Адрес команды |
Outclock |
Входной |
Сигнал выбора памяти (ОЗУ или ПЗУ) |
q[9..0] |
Выходной |
Данные |
Таблица 1.3 - Назначение сигналов управляющего устройства
Название |
Тип |
Назначение |
1 |
2 |
3 |
START |
Входной |
Сигнал о начале работы |
CLK |
Входной |
Сигнал синхронизации |
CMD[9..0] |
Входной |
Данные, считанные с ПЗУ |
IRQ_ADR[1..0] |
Входной |
Адрес прерывания с блока прерывания |
IRQ_E |
Входной |
Сигнал прерывания с блока прерывания |
HLT |
Входной |
Остановка устройства |
HOLD |
Входной |
Остановка устройства с КПДП |
CS_ROM |
Выходной |
Чтение с ПЗУ |
CS_RAM |
Выходной |
Чтение с ОЗУ |
RW_RAM |
Выходной |
Запись в ОЗУ |
Продолжение таблицы 1.3 |
||
1 |
2 |
3 |
ADR_ROM[9..0] |
Выходной |
Адрес ячейки ПЗУ |
ADR_RAM[9..0] |
Выходной |
Адрес ячейки ОЗУ |
MUX_RAM |
Выходной |
Выбор откуда приходят данные 0 с ПЗУ;1 с РОН/АЛУ |
MUX_RON/ALU |
Выходной |
Выбор откуда приходят данные 0 с РОН;1 с АЛУ |
ADR_RON[2..0] |
Выходной |
Адрес ячейки в РОН |
WE_RON |
Выходной |
Запись в РОН |
OE_RON |
Выходной |
Чтение с РОН |
MUX_RON |
Выходной |
Выбор откуда приходят данные 0 с ОЗУ;1 с АЛУ |
L0_ALU |
Выходной |
Арифметическая функция |
L1_ALU |
Выходной |
Логическая функция |
WE_ALU |
Выходной |
Запись в регистр АЛУ |
OE_ALU |
Выходной |
Чтение с регистра АЛУ |
IRQ_RAM |
Выходной |
Остановка ОЗУ |
IRQ_ALU |
Выходной |
Остановка АЛУ |
IRQ_RON |
Выходной |
Остановка РОН |
SET_KPDP |
Выходной |
Работай управляет КПДП |
IRQ_OUT |
Выходной |
Готовность принять прерывание |
Таблица 1.4 - Назначение сигналов арифметико-логического устройства
Название |
Тип |
Назначение |
1 |
2 |
3 |
A[9..0] |
Входной |
Операнд 1 |
B[9..0] |
Входной |
Операнд 2 |
L0 |
Входной |
Арифметическая функция |
L1 |
Входной |
Логическая функция |
S[9..0] |
Выходной |
Результат операции |
P_OUT |
Выходной |
Бит для переноса |
Таблица 1.5 - Назначение сигналов контроллера прямого доступа к памяти
Название |
Тип |
Назначение |
1 |
2 |
3 |
DATA_FROM_EX[31..0] |
Входной |
Данные, поступившие из внешнего устройства |
DATA_FROM_ALU[31..0] |
Входной |
Данные, поступившие из АЛУ |
CLK |
Входной |
Сигнал синхронизации |
SET |
Входной |
Разрешает работу КПДП |
DATA_TO_RON[9..0] |
Выходной |
Данные, записывающиеся в РОН |
ADR_TO_RON[2..0] |
Выходной |
Адрес ячейки РОН |
WE_KPDP |
Выходной |
Сигнал записи в РОН |
Продолжение таблицы 1.5 |
||
1 |
2 |
3 |
OE_KPDP |
Выходной |
Сигнал чтения с РОН |
SEL |
Выходной |
Сигнал выбора |
DATA_TO_ALU[9..0] |
Выходной |
Данные для записи в ОЗУ |
L0_KPDP |
Выходной |
Арифметическая функция |
L1_KPDP |
Выходной |
Логическая функция |
DATA_TO_EX[31..0] |
Выходной |
Данные, посылаемые на внешнее устройство |
HOLD |
Выходной |
Остановка УУ |
Таблица 1.6 - Назначение сигналов устройства прерываний
Название |
Тип |
Назначение |
1 |
2 |
3 |
IRQ0 |
Входной |
Запрос прерывания от устройства |
IRQ 1 |
Входной |
Запрос прерывания от устройства |
IRQ 2 |
Входной |
Запрос прерывания от устройства |
IRQ 3 |
Входной |
Запрос прерывания от устройства |
IRQ_E |
Входной |
Готовность отправить прерывание |
IRQ_ADR[2..0] |
Выходной |
Адрес прерывания |
IRQ_OUT |
Выходной |
Сигнал прерывания в УУ |