15. Структура и принципы работы микропроцессорной системы
Структура любой микропроцессорной системы является магистрально-модульной. Это означает, что в ней можно выделить набор модулей – устройств, подключенных к общим магистралям, называемых шинами. Под шиной понимают набор линий связи, по которым передается информация определенного типа, осуществляется обмен информацией между различными модулями системы.
Обобщенная структура микропроцессорной системы представлена на рис. 4.9.
Любую микропроцессорную систему можно представить как микроЭВМ и набор ВУ. Под ВУ понимают устройства двух типов:
• устройства ввода/вывода информации, обеспечивающие вычислительный процесс и связь с оператором (монитор, клавиатура, внешние запоминающие устройства и т.д.);
• устройства, обеспечивающие управление техническими средствами технологического оборудования, станками и т.п.
Структура микропроцессорной системы
Взаимодействие узлов микроЭВМ между собой осуществляется с помощью трех шин: шины адреса (III А), шины данных (ШД) и шины управления (ШУ). Чтобы МП мог однозначно выбрать нужную ячейку памяти или регистр ВУ, они имеют адреса. Адрес ячейки (регистра) передается от МП в память или интерфейсный блок по ША. ША однонаправленная, так как направление передачи информации по ней только одно – из МП. В отличие от нее ШД является двунаправленной, так как передача данных по ней осуществляется как из МП в память и интерфейс, так и наоборот. ША и ШД состоят из параллельных линий, передача информации по которым осуществляется одновременно для всех линий (поэтому на рисунке эти шины обозначены широкими стрелками). Число линий ШД определяется разрядностью МП, а ША – объемом памяти, т.е. разрядностью двоичного кода, необходимого для адресации всех ячеек. ШУ состоит из отдельных линий, по которым передаются те или иные управляющие сигналы. Естественно, что они передаются не одновременно, поэтому на рис. 4.9 ШУ обозначена узкими стрелками. В основном это сигналы, передаваемые из МП в остальные узлы, но некоторые имеют обратную направленность – в МП. Примером первых могут служить сигналы чтения и записи, указывающие, какую именно следует выполнять операцию с ячейкой, адрес которой выставлен на ША. Ко вторым относят осведомительные сигналы запроса обслуживания, поступающие от ВУ, а также сигнал сброса МП в начальное (нулевое) состояние.
Основными узлами МП являются устройство управления (УУ), регистр команд (РК), дешифратор команд (ДШК), арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистр флажков (РФ), набор внутренних регистров, разделяемых на адресные регистры (РА) и регистры данных (РД), программный счетчик (ПС), устройство управления шипами (УУШ).
17.Магистрали микропроцессорных систем
Магистрали микропроцессорных систем. Обмен информацией центрального процессора (ЦП) с памятью и подсистемой ввода–вывода (ВВ) происходит по внутрисистемной магистрали, представляющей собой единый набор шин системы. Наиболее часто используется трехшинная магистраль с раздельными шинами передачи адреса и данных. Она состоит из следующих шин (рис. 3.1.2, а):
● шины данных ШД, предназначенной для обмена данными;
● шины адреса ША, по которой передаются адреса ячеек памяти или портов при обращениях;
● шины управления ШУ, служащей для управления работой системы.
Некоторые микропроцессоры (например, микроконтроллеры МСS–51) имеют совмещенную шину адреса/данных (ША/Д). Микросистема с двухшинной магистралью приведена на рис. 3.1.2, б. В этом случае для разделения функций совмещенной шины ША/Д используется строб чтения адреса (ЧтА). При ЧтА = 1 шина ША/Д выполняет функцию передачи адреса, при ЧтА = 0 — функцию передачи данных. Фиксация адреса обычно осуществляется по срезу (переходу ЧтА из 1 в 0) в специальном адресном регистре (рис. 3.1.3, а, б).
