Тема 7. Специализированные эвм

1. Классификация интерфейсов. Внутренние интерфейсы. Внешние интерфейсы.

2. Внешние устройства. Накопители массивов информации (ВЗУ).

1. Классификация интерфейсов. Внутренние интерфейсы. Внешние интерфейсы. Понятие интерфейса

Интерфейс – это набор аппаратных и программных средств, реализующих стандарт по обеспечению электрической, конструктивной, функциональной, программной совместимости устройств в системе.

Интерфейс (шина) Microbusбыл разработан для построения микропроцессорных систем на основе 8-разрядных МПi8080 и некоторых других. Он получил широкое распространение при объединении в систему не более 10 подключаемых к магистрали ИМС, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Для него был разработан ряд интерфейсных БИС. Микропроцессоры, ориентированные на интерфейс Microbus, имеют шину данных с линиямиD₇…D₀, шину адресов с линиямиA₁₅…А₀и шину управления, объединяющую 10 отдельных линий для управляющих сигналов. В шинеMicrobusвсего 34 линии.

Во внешних устройствах шина данных такая же, как в микропроцессоре, но с иными способами адресации. Полный адрес, как правило, для них не требуется, нужен лишь вход выборки кристалла и иногда еще несколько адресных входов. Тип выполняемой операции определяется теми же, что и в микропроцессоре, сигналами (чтение, запись, сброс, запрос прерывания, запрос ПДП). Для запросов прерывания имеется обычно один выход ВУ, поэтому для организации системы с несколькими ВУ необходим специальный приоритетный блок, формирующий для микропроцессора один сигнал прерывания на основе запросов от нескольких ВУ.

Обозначения для сигналов микропроцессорной системы, относящихся к ВУ, а назначение отдельных линий (определенные относительно внешнего устройства) для интерфейса Microbus:

D₇…D₀- линии шины данных - восемь двунаправленных линий с тристабильными элементами (в специализированных БИС могут быть и однонаправленные линии);

- входной сигнал, низкий уровень которого показывает, что производится обращение к ВУ;

- входной сигнал, низкий уровень которого разрешает ВУ выдавать информацию, если на линии также низкий уровень, в других случаях выход ВУ должен иметь третье состояние;

- входной сигнал, низкий уровень которого в сочетании с низким уровнем на входе разрешает передачу информации во внешнее устройство;

- низкий уровень этого входного сигнала выдается микропроцессором на все ВУ для установки их в начальное состояние. Такой сигнал вырабатывается при включении питания. В зависимости от типа ВУ (ТТЛ, МОП) может потребоваться низкий или высокий активный уровень сигнала сброса, поэтому предусмотрена одновременная выработка сигналов иRESETс минимальной длительностью в 100 мкс.

Временные характеристики сигналов для циклов чтения и записи (рис. 15.1, а, б соответственно):

t₁- время от появления действительного адреса до появления сигнала(типично 40 нc, максимальное значение зависит от схемы выборки кристалла);

t₂- время от появления сигналадо начала сигнала(типично 70 нc);

t₃- время доступа при чтении (от начала сигналадо появления действительных данных на шине), составляющее не более 375 нcпри емкости нагрузки 100 пФ;

t₄- время от появления действительного адреса до начала сигнала(не менее 110 нc);

t₅- время от появления действительного адреса до появления действительных данных, составляющее не менее 500 не при емкости нагрузки 100 пФ;

t₆- время выдержки адреса после окончания сигнала(от 50 до 500 не);

t₇- время от смены кода адреса до снятия сигнала(типично 40 нс, максимальное значение зависит от схемы выборки кристалла);

t₈- время выдержки данных после конца сигнала(от 0 до 250 нс);

t₉- время от начала сигналадо начала строба записи (450 нс);

t₁₀- время от появления действительного адреса до начала строба записи не менее 485 нс);

t₁₁- длительность строба записи (не менее 430 нc);

t₁₂- время выдержки кода адреса после конца сигнала записи (не менее 50 нc);

t₁₃- время от появления дейcтвительных данных до начала сигнала записи (не менее 115 нc);

t₁₄- время выдержки данных после сигнала записи (не менее 100 нс).

Кроме того, в интерфейсе Microbusпредусмотрены сигналы запроса прерыванияINTR(активен высокий уровень), запроса ПДПDRQ, подтверждения ПДП, конца счета при ПДП ТСcопределенными требованиями к иxвременным параметрам.

Интерфейсные БИС

В микропроцессорных системах информацией обмениваются различные блоки (память, дисплей, телетайп и др.). Тем не менее разработан ряд БИС, обслуживающих интерфейсы и с достаточно широкими возможностями реализации заданных алгоритмов обмена. Такие БИС можно считать типовыми, они встречаются в разных интерфейсах как их части.

К типовым интерфейсным БИС относятся шинные формирователи, буферные регистры, параллельные и последовательные адаптеры, блоки обслуживания прерывании, блоки прямого доступа к памяти, таймеры и другие блоки специального назначения.