2.2. Однокристальные микропроцессоры к1810вм86/к1810вм88

Микропроцессоры К1810ВМ86/К1810ВМ88 (ВМ86/ВМ88) являются полными отечественными аналогами микропроцессоров 8086/8088 американской фирмы Intel.

Они имеют идентичную внутреннюю организацию и отличаются лишь разрядностью внешней шины данных, которая составляет 16 и 8 бит соответственно.

2.2.1. Аппаратный интерфейс

МП ВМ86/ВМ88 представляют собой однокристальные высокопроизводительные микропроцессоры с фиксированной системой команд. Они предназначены для построения процессоров средств вычислительной техники от простейших одноплатных микроЭВМ до сложных многопроцессорных систем.

Рис. 2.1 Условное графическое обозначение МП К1810ВМ86

Условное графическое обозначение МП ВМ86 на электрических схемах, отражающее его аппаратный интерфейс, приведено на рис.2.1. В зависимости от уровня сигнала на входе выбора режима работы (MN/) МП может работать в двух режимах: минимальном и максимальном. При MN/=1 МП работает в минимальном режиме, который используется для построения простых МПС и будет рассмотрен в дальнейшем. При MN/=0 МП работает в максимальном режиме, используемом для построения сложных многопроцессорных систем.

При изменении режима работы изменяется смысл восьми управляющих сигналов, имеющих двойное обозначение. Названия сигналов, приведенные в скобках, соответствуют максимальному режиму.

2.2.2. Функциональный смысл внешних сигналов

Все внешние входные и выходные сигналы МП ВМ86/ВМ88 могут быть разделены на две группы:

1) сигналы, смысл которых не зависит от режима работы МП;

2) сигналы, интерпретация которых изменяется в зависимости от режима работы.

Функциональное назначение сигналов, общих для обоих режимов, имеет следующий смысл:

CLK тактовые импульсы синхронизации частотой от 2 до 5 МГц.

RESET сигнал сброса, устанавливающий МП в начальное состояние. При активном уровне этого сигнала МП прекращает все действия, его трехстабильные выводы переводятся в высокоимпедансное состояние, а двухстабильныев пассивное. Минимальная длительность этого сигнала при первом включении должна быть не менее 50 мкс, а при повторных запусках4 такта сигнала синхронизации CLK.

READY аппаратно опрашиваемый вход готовности, используемый для реализации аппаратного асинхронного обмена данными с УВВ (см. подраздел 1.3.3.).

 программно опрашиваемый вход готовности, анализируемый при выполнении команды WAIT. Если при этом=0, то МП продолжает выполнение программы. Если же=1, то МП переходит в состояние ожидания, в котором с периодом 5 тактов сигнала синхронизации CLK повторно проверяет значение сигнала. Благодаря этому, обеспечивается синхронизация действий МП с внешними событиями.

NMI запрос немаскируемого прерывания, анализируемый после завершения каждой команды независимо от состояния системы прерываний МП. Этот вход предназначен для сигнализации о критических событиях в системе (отказ системы питания, ошибки в памяти и т.п.).

INTR запрос маскируемого прерывания, анализируемый после завершения каждой команды, если прерывания разрешены. Если же прерывания запрещены, то этот запрос игнорируется. Этот вход используется для организации обмена данными с УВВ по прерыванию (см. подраздел 1.3.3.).

AD15AD0двунаправленная мультиплексированная шина адреса/данных, на которую в первом такте каждого цикла шины МП выдает младшие 16 бит адреса памяти или полный адрес УВВ. Наличие адресной информации на шине указывается активным уровнем строба сопровождения адреса ALE=1, по которому она должна быть зафиксирована во внешнем регистре адреса. В последующих тактах цикла шины по линиям AD15AD0 передаются данные или команды, что указывается активным уровнем строба сопровождения данных=0.

A19/S6A16/S3мультиплексированные выходные линии адреса/состояния, на которые в первом такте каждого цикла шины МП выдает старшие 4 бита адреса памяти или нули при адресации УВВ. Эта адресная информация также должна сохраняться во внешнем регистре адреса по стробу ALE, так как в последующих тактах цикла шины на эти линии выдаются сигналы состояния S6S3. При этом код на линиях S4,S3 определяет сегмент памяти, к которому осуществляется обращение в текущем цикле шины; на линию S5 выдается флаг разрешения прерывания, определяющий состояние системы прерывания МП. Сигнал S6 не используется и всегда равен нулю.

/S7мультиплексированная выходная линия разрешения старшего банка памяти/состояния. В первом такте каждого цикла шины на эту линию выдается сигнал разрешения старшего банка памяти. Его активный нулевой уровень означает, что в данном машинном цикле будут передаваться команды или данные между МП и старшим банком памяти, подключенным к линиям AD15AD8 шины адреса/данных. Сигналотносится к адресной информации и должен также фиксироваться во внешнем регистре адреса по стробу ALE. В остальных тактах цикла шины на эту линию выдается резервный сигнал состояния S7, не имеющий определенного значения.

 стробирующий сигнал приема информации из памяти или УВВ (в зависимости от значения сигнала M/). Указывает этим устройствам на необходимость выдачи информации на шину данных с целью передачи в МП.

Интерпретация остальных сигналов МП зависит от режима его работы.

В минимальном режиме МП сам генерирует все сигналы, необходимые для управления системной шиной, и они имеют следующий смысл:

ALE строб сопровождения адреса. Выдается в первом такте каждого цикла шины и используется для записи адресной информации с линий A19A16, AD15AD0 иво внешний регистр адреса.

 строб сопровождения данных. Выдается в тактах цикла шины, в которых по линиям AD15AD0 передаются данные или команды. Используется для выборки шинных буферов в системе, работающей в минимальном режиме.

OP/выдача/прием данных. Этот сигнал указывает направление передачи информации по шине AD15AD0. При OP/=1 данные выдаются из МП, а при OP/=0принимаются в МП. Используется для управления направлением передачи шинных буферов, используемых в системе.

M/указатель активируемого устройства, разделяющий адресные пространства памяти и УВВ. При M/=1 осуществляется обращение к памяти, а при M/=0к портам ввода/вывода.

 стробирующий сигнал выдачи данных в память или УВВ (в зависимости от сигнала M/). При активном значении этого сигнала данные находятся на шине и могут записываться в соответствующее устройство.

HOLD входной сигнал запроса ПДП. Активным уровнем требует, чтобы МП отдал шины в распоряжение контроллера ПДП (см. подраздел 1.3.3.).

HLDA подтверждение режима ПДП. Выдается в ответ на сигнал HOLD после отключения МП от системной шины. При HLDA=1 контроллер ПДП может использовать шину для осуществления обмена в режиме ПДП. После появления HOLD=0 МП выдает HLDA=0, подключается к шинам и продолжает выполнение программы.

 подтверждение запроса маскируемого прерывания INTR. Активируется при переходе к обслуживанию этого прерывания и используется для чтения номера прерывания из контроллера прерывания (см. подраздел 1.3.3.).

В максимальном режиме все сигналы управления системной шиной генерируются системным контроллером. МП через освободившиеся выводы выдает расширенную информацию о своем состоянии, которая необходима для построения многопроцессорных систем. В этом случае управляющие сигналы, выдаваемые МП, имеют следующий смысл:

S2S0сигналы состояния, характеризующие тип текущего цикла шины в соответствии с табл.2.1.

Таблица 2.1

S2	S1	S0	Тип цикла шины
0	0	0	Подтверждение прерывания
0	0	1	Ввод из порта
0	1	0	Вывод в порт
0	1	1	Останов
1	0	0	Выборка команды
1	0	1	Чтение из памяти
1	1	0	Запись в память
1	1	1	Отсутствие обращений

QS1QS0состояние очереди команд в предшествующем такте синхронизации в соответствии с табл.2.2.

Таблица 2.2

QS1	QS0	Операция над очередью
0	0	Отсутствие выборки из очереди
0	1	Выборка 1-го байта команды
1	0	Опустошение очереди командой перехода
1	1	Выборка очередного байта команды

Эти сигналы предназначены для обеспечения взаимодействия с арифметическим сопроцессором.

 запрос/подтверждение режима ПДП по каналам 1 и 0. Эти линии являются двунаправленными, и обслуживание режима ПДП по ним осуществляется в следующем порядке:

1) устройство, требующее доступ к системной шине, выдает импульс запроса режима ПДП на эту линию, являющуюся входом в данный момент времени;

2) в конце текущего цикла шины МП выдает на эту же линию импульс подтверждения режима ПДП и в следующем такте переводит свои выводы в высокоимпедансное состояние, отключаясь от шины;

3) по завершению режима ПДП устройство, управлявшее обменом, выдает на ту же линию импульс, указывающий на окончание захвата канала. В следующем такте МП подключается к шине и продолжает выполнение программы.

Все три импульса должны иметь одинаковую длительность в один такт сигнала CLK. Обе линии независимы, но при одновременном запросе режима ПДП приоритет линии выше, чем у линии. Если в момент реализации режима ПДП по запросупоступает запрос, то он не удовлетворяется до освобождения шины по линии.

 блокировка шины. Этот сигнал предназначен для блокировки возможности подключения других процессоров многопроцессорной системы к общей шине. Он формируется программным префиксом LOCK, помещаемым перед некоторой командой, и поддерживается в течение всего времени выполнения этой команды. Этот сигнал предотвращает возможность конфликта на общей шине за счет одновременного обращения к ней нескольких устройств.

По аппаратному интерфейсу МП ВМ88 отличается от МП ВМ86 лишь тем, что:

1) линии AD15AD8 становятся немультиплексируемыми и служат только для вывода адреса A15A8;

2) кодирование сигнала M/изменено на противоположное, и он становится сигналом IO/, что обеспечивает совместимость МП ВМ88 с МП ВМ85;

3) линия BHE/S7 заменена линией состояния SS0, так как МП ВМ88 может обращаться только к байтам. В минимальном режиме на нее выводится сигнал состояния максимального режима. Сочетание сигналов IO/, OP/ипозволяет однозначно определить тип выполняемого цикла шины [3]. В максимальном режиме на выводе SS0 постоянно присутствует высокий уровень.