4.7. Блок синхронизации.
Система синхронизации предназначена для обеспечения синхронной работы всех узлов ЭВМ. В ее состав входит блок синхронизации (БС), местные схемы тактирования и блок начальной установки (БНУ).
В задачи БС входит генерация опорной синхропоследовательности заданной формы и частоты. Частота тактового сигнала задает темп работы системы и определяется ее быстродействием. Форма тактирующего сигнала зависит от структуры управляемого узла, и поэтому не может быть одинаковой для всех устройств системы. Для формирования синхроимпульсов заданной фазности и скважности внутри каждого узла могут использоваться местные схемы тактирования. Но и в этом случае используемые синхросигналы вырабатываются на основе общего опорного сигнала и всегда будут кратны ему.
В состав БС входит задающий генератор (ЗГ), формирователь опорных сигналов (ФОС) и размножитель сигналов (РС). Основной функцией ЗГ является генерация прямоугольного меандра определенной частоты (T-период вырабатываемого сигнала). На основе полученного меандра ФОС формирует сигнал заданной формы и частоты, при этом длительности импульса и промежутка всегда будут кратнымиT. Далее полученный опорный сигнал подается в РС, на выходах которого формируется заданное число копий исходного сигнала. Использование РС обусловлено невозможностью использования мощного генератора с разводкой от него сигналов по всем элементам памяти. Так как такое решение приводит к возникновению помех, вызываемых сильноточными цепями синхронизации.
Размноженный опорный сигнал, поступая в узел ЭВМ, может быть подвергнут дополнительным преобразованием местной системы тактирования. Современные БИС/СБИС зачастую снабжаются схемами коррекции (PLLиDLL), в задачи которых входят коррекция расфазирования синхросигналов и, при необходимости, умножение их частоты.
Работа всех устройств системы в одном темпе, которую обеспечивает БС, еще не означает их взаимной синхронности. Перед началом работы все системные устройства должны быть переведены в определенное исходное состояние под действием сигнала сброса, выработкой которого занимается блок начальной установки.
Как правило, БЛС формирует два сигнала сброса:
AREST– цифровой сигнал асинхронного сброса. Формируется микросхемой начальной установки, которая управляет его длительностью в зависимости от характера нарастания аналогового сигнала на ее тестовом входе. Таким образом, разработчику предоставляется возможность задать длительность сигнала, достаточную для надежного сброса.
RESET– цифровой сигнал синхронного сброса. Получается изARESTпутем пропускания через триггер, тактируемый опорным синхросигналом. Предназначен для сброса МУУ и подается на соответствующий вход секвенсора микрокоманд.
Сигнал ARESTподается в БС и на его основе вырабатывается сигналHOLDдля ЦП.
Запуск системы происходит следующим образом:
При включении или возобновлении питания БНУ формирует сигнал ARESET. ПокаARESET=0 сигналHOLDпринимает значение 1, запрещающее тактирование системы. СигналRESETравный 0, подается на вход сброса секвенсора микрокоманд. Тот в свою очередь формирует нулевой адрес МПП, по которому находится начальная микрокоманда алгоритма инициализации системы. Спустя задержку выборки, на выходе МПП появляется требуемая МК. Длительность асинхронного сигналаARESETдолжна быть не меньше суммы задержек на формирования нулевого адреса секвенсором и выборки по нему микрокоманды из МПП. После того как сигналARESETпримет значение 1, будет снят запрет на тактирование и по первому фронту, во-первых, произойдет загрузка микрокоманды, дежурящей на входе РГмк, а во-вторых,RESETпримет значение равное 1, разрешая дальнейшую работу секвенсора.
Структурная схема системы синхронизации приведена на рис. 8.
Рис.8 -Структурная схема блока синхронизации и
блока начальной установки.