2.1.5. Буферные схемы

Двунаправленный буфер шины данных (ШД) предназначен для логичес­кого и электрического разделения внутрипроцессорной шины данных и внешней, системной шины. Буфер состоит из регистра-защелки и выходной схемы с тремя состояниями, т. е. схемы, обеспечивающей на выходе состояния О, 1 и полное электрическое отключение от нагрузки (высокоимпедансное состояние). Отметим, что наличие в МП буферных схем, отключающихся от общей системной шины, обеспечивает реали­зацию магистрального принципа межмодульных связей в МП-системе.

В режиме ввода информации внутренняя шина данных подсоеди­няется к регистру-защелке буфера, загрузку которого из внешней шины производит буферная схема под управлением команды.

В режиме вывода информации буферная схема передает в шину данных содержимое буферного регистра-защелки, на вход которого по внутренней шине с одного из регистров (чаще всего из аккумулятора) загружен код, подлежащий выдаче.

Во время выполнения операций в МП, не связанных с процедура­ми обмена с внешними по отношению к МП устройствами системы, буферная схема отключается от шины ШД, т. е. переходит в высокоимпедансное состояние «не нуль, не один», которое принято называть «плавающим» состоянием.

Буферная схема шины адреса БА - однонаправленная, обеспечивает передачу адресов команд и данных, а также номеров периферийных устройств от МП в систему. Выход буфера адреса, точно так же как и буфера данных, может переходить в отключенное состояние. Подоб­ный режим необходимо иметь в МП-системе, в которой к памяти могут обращаться по системной шине адреса не только МП, но и некоторые из периферийных устройств (например, пульт оператора, контроллер прямого доступа к памяти и др.).

Прежде чем перейти к рассмотрению способа реализации програм­много управления в МП, целесообразно ознакомиться с системой ко­манд микропроцессора.

2.2. Слово состояния микропроцессора

Для нормального функционирования МП-системы недостаточно управляющих сигналов, генерируемых микропроцессором. Микропроцессорная система в каждом машинном цикле должна полу­чать более полную информацию о состоянии МП. В условиях “узкого” интерфейса МП, когда внешних выводов для индикации внутреннего состояния (слова состояния) МП недостаточно, эта задача решается с использованием мультиплексирования шины данных и представления внутреннего состояния МП на внешнем по отношению к МП регистре слова состояния (РСС). На рис. 2.5. представлена схема подсоединения РСС к шине данных МП.

С

D₇ – D₀

МП

D₇ – D₀

РСС

Шина данных

синхро

D₀

D₇

Система

управляющих сигналов

в данном

машинном

цикле

Рис. 2.5

лово состояния МП

Процессор в первом такте каждого машинного цикла генерирует на шине данных слово состояния (СС), которое содержит информацию о процессах, происходящих в МП. Так как сигнал синхронизации “синхро” вырабатывается в МП в начале каждого машинного цикла, то он используется в качестве сигнала, идентифицирующего информацию, представленную в шине данных как слово состояния СС. Слово состояния СС загружается во внешний регистр слова состояния РСС под воздействием сигнала синхронизации “синхро” . Сигналы, которые представлены на выходе 8 - разрядного регистра состояния, используются в качестве сигналов управления периферией МП-системы. Если при реализации любой команды первый машинный цикл в цикле команды есть цикл выборки команды, то машинные циклы в цикле команды могут следовать в достаточно произвольном порядке, что определяется кодом команды. Всего МП К580 имеет десять типов машинного цикла

1. выборка команды;

2. чтение из памяти;

3. запись в память;

4. чтение из стека;

5. запись в стек;

6. чтение из УВВ;

7. запись в УВВ;

8. разрешение прерывания;

9. разрешение останова;

10. разрешение прерывания во время останова;

и соответственно десять кодов слово состояния, идентифицирующих эти циклы. Каждый разряд слова состояния (СС) заводится на соответствующие управляющие входы адаптеров или схем сопряжения с УВВ, определяя тем самым их режим функционирования в соответствии с текущим состоянием МП.

Таким образом, в условиях “узкого” интерфейса МП управление МП -системой осуществляется генерацией управляющих воздействий на двух уровнях:

0. на уровне управляющих сигналов (микроприказов) по шине управления собственно МП в каждом такте работы первичного автомата;

1. на уровне миниприказов путем генерации слово состояния в каждом машинном цикле.

Выходы регистра слова состояния и управляющие линии корпуса МП образуют линию управления МП системы. Двенадцать линий шины системного управления обеспечивают возможность работы МП-системы со сложным многофункциональным периферийным оборудованием. При этом использование временного мультиплексирования шины данных для вывода на внешний регистр состояния сигналов управления МП-системой снижает общую производительность системы.