7.3. Контролер системної шини

Контролер системної шини призначений для роботи в складі мікропроцесорної системи на базі МП К.1810ВМ86. Залежно від стану МП контролер управляє обміном даними між локальною шиною (ЛШ) процесора й системною шиною (СШ) при наявності доступу до керування шинами МП, а також між локальною шиною й шиною уведення – виведення або якою-небудь шиною. Контролер шини (КШ) синхронізується тактовим генератором МП і здійснює керування шинними формувачами, регістрами, фіксаторами адреси, пристроями уведення – виводу й пам'яттю. Структурна схема контролера шини наведена на мал. 5.12, а його умовне графічне позначення – на мал. 5.13.

Призначення виводів.

S0, SI, S2 -входи сигналів стану МП

Контролер шини декодує ці сигнали й формує командні сигнали й сигнали керування.

CLK – вхідні сигнали генератора тактових імпульсів, що синхронізують роботу контролера шини.

AEN – сигнал керування видачею командних сигналів контролера, що здійснюється через 115 нс після надходження сигналу AEN. У режимі роботи

із шиною уведення – виводу (IOB= 1) сигнал AEN не впливає на видачу командних сигналів, керуючих уведенням – виводом.

CEN – сигнал керування видачею командних сигналів і сигналів керування DEN і PDEN. При CEN = 0 вихідні командні сигнали перебувають у пасивному стані (сигнал високого рівня).

IOB – сигнал керування режимом роботи контролера. При IOB = 1 задається режим роботи із шиною уведення – виводу, а при IOB=0 – із системною шиною.

MRDC – сигнал читання з пам'яті. дозволяє виставити інформацію на шину даних з осередку, адреса якої встановлений на шині адреси.

MWTC – командний сигнал запису на згадку. дозволяє записати інформацію із шини даних за адресою, установленому на шині адреси.

AMWC – випереджальний командний сигнал запису на згадку. Указує про початок машинного циклу запису й дозволяє вчасно підготуватися до запису інформації.

IORC – командний сигнал уведення з ПВВ. дозволяє ПВВ, адреса якого встановлений на шині адреси, виставити інформацію на шину даних.

IOWC – командний сигнал виводу в ПВВ. дозволяє ПВВ, адреса якого встановлений на шині адреси, зчитати інформацію із шини даних.

AIOWC – випереджальний командний сигнал виводу в ПВВ. Указує ПВВ про початок машинного циклу виводу й дозволяє йому вчасно підготуватися до виводу інформації.

DT/R – сигнал керування роботою шинних формувачів. DT/R= = 1 перемикає шинні формувачі на передачу тактних з локальної шини на шину уведення – виводу або системну шину, DT/R=0 перемикає шинні формувачі на зчитування даних із шини уведення – виводу або системної шини на локальну.

DEN – сигнал керування станом «включено» шинних формувачів, включених між локальною й системною або якою-небудь шиною.

MCE/PDEN – сигнал керування виконує дві функції залежно від режиму. У режимі роботи із шиною уведення – виводу (IOB= 1) використовується сигнал PDEN керування станом «включено» шинних формувачів, включених між локальною шиною й шиною уведення – виводу. У режимі роботи із системною шиною (IOB = 0) використовується сигнал МСЕ керування зчитуванням номера веденого контролера переривань, що підлягає обслуговуванню.

ALE – сигнал керування моментом стробування (фіксації) адреси в адресному регістрі з локальної шини МП. Запис адреси здійснюється в момент переходу сигналу ALE з високого рівня на низький.

Функціонування. Основною інформацією для формування командних сигналів і сигналів керування контролером системної шини є код стану МП, що надходить на входи S0, SI, S2. Дешифратор стану МП робить декодування коду, що надійшов, відповідно до табл. 5.1

.

Таблиця 5.1
Код стану МП			Стан МП ВМ86	Командний сигнал контролера ВГ88
S1	S2	S0
0	0	0	Підтвердження переривання	INTA
0	0	1	Введення з ПВВ	IORC
0	1	0	Виведення з ПВВ	IOWC,AIOWC
0	1	1	Зупинка	-
1	0	0	Вибірка команди	MRDC
1	0	1	Читання з пам’яті	MRDC
1	1	0	Запис в пам’ять	MWTC,AMWC
1	1	1	Пасивний	-

Вихідні командні сигнали й сигнали керування виробляються контролером під керуванням вхідних сигналів IOB, CEN і AEN, що визначають режим роботи контролера, активність командних сигналів і можливість доступу до системної шини. Контролер працює у двох режимах: із системною шиною й із шиною уведення – виводу.

Режим роботи із системною шиною встановлюється шляхом подачі на вхід IOB напруги низького рівня (IOB = 0). У цьому режимі КШ формує командні сигнали й сигнали ALE, DEN, DT/R керування фіксаторами адреси й шинних формувачів. В однопроцесорних системах, що використовують МП у максимальному режимі, типова схема включення КШ представлена на мал. 5.14. На входах формуються постійні значення

AEN = 0 і CEN = 1, що дозволяють видачу командних сигналів і сигналів керування. На виході MCE/PDEN при такому включенні формується сигнал МСЕ, що використовується в системах з каскадуванням контролерів переривання для визначення моменту передачі номера веденого контролера, що запитує переривання. Сигнал ALE служить для визначення моменту фіксації адреси, установленого на ЛШ у фіксаторах. Вихідні сигнали DT/R і DEN використовуються для керування роботою шинних формувачів. Сигнал DEN має високий активний рівень, тому його варто інвертувати перед подачею на вхід ОЕ шинних формувачів. На схемі мал. 5.18 сигнал DEN використовується разом з вихідним сигналом SP/EN контролера переривань, що забороняє роботу шинних формувачів, коли дані передаються з контролера переривань у МП.

Режим роботи зі СШ застосовується в багатопроцесорних системах, коли трохи МП вимагають доступу до пристроїв уведення – виводу й пам'яті, підключених до системної шини. У цьому випадку кожний МП обслуговується своїм контролером і доступ до СШ має той з них, контролер якого одержує сигнал AEN дозволу доступу від арбітра шин (мал. 5.15). У випадку надання доступу до СШ мікропроцесора контролер шини формує командні сигнали після закінчення_115 не після надходження сигналу AEN, а також сигнали ALE, DEN, DT/R керування фіксаторами адреси й шинних формувачів.

Поряд із входом AEN для керування видачею командних сигналів, а також сигналів керування використовується вхід CEN. Звичайно він застосовується в тих випадках, коли МП має доступ до двох шин: системної й якою-небудь, причому кожної з них відповідає свій адресний простір. Для формування сигналу CEN у таких випадках використовується дешифратор адрес, що розділяють адресний простір між СШ і РШ, вихід цього дешифратора (прямій і інверсний) служить як сигнал CEN. Описане включення КШ представлене на мал. 5.27.

Режим роботи із шиною уведення – виводу встановлюється шляхом формування сигналу IOB = 1. Цей режим використовується в тих випадках, коли контролер управляє доступом до двох шин: якою-небудь шині уведення – виводу і системній шині.

Командні сигнали IORC, IOWC, AIOWC і INTA у цьому режимі завжди дозволені, тобто їхня поява не залежить від вхідного сигналу

AEN. Як тільки мікропроцесор починає виконувати команду уведення – виводу, формується відповідний командний сигнал, а також сигнали PDEN і DT/R керування моментом і напрямком передачі даних по якою-небудь шині уведення – виводу. Системна шина в цьому випадку може працювати тільки з пам'яттю (або із пристроями уведення – виводу, відображеними на пам'яті), і МП одержує доступ до СШ тільки по сигналі AEN від арбітра шин.

Командні сигнали IORC, IOWC, AIOWC і INTA для роботи зі СШ не використовуються. Відповідно до виконуваного мікропроцесора командою, що вимагає звертання до пам'яті, контролер формує потрібний командний сигнал.

MRDC або MWTC, AMWTC, а також сигнали керування моментами фіксації адреси ALE, передачі даних DEN і ігноруванням передачі даних по системній шині DT/R. Особливості включення системного контролера, а також використання командних сигналів і сигналів керування в цьому режимі ілюструє мал. 5.24.

Вихідний сигнал МСЕ разом із сигналом INTA використовується в циклі підтвердження переривання в системах з каскадованними контролерами переривань. Сигнал МСЕ формується в режимі роботи із системною шиною (IOB=?0). Коли МП відповідає на запит переривання, він виставляє код стану S2 5150=000, по якому системний контролер формує два негативних імпульси на виході INTA. У відповідь на перший імпульс по ША й ШД не передається ніякої інформації. Перед початком другого імпульсу сигнал МСЕ змушує провідний контролер переривань видати на ЛШ процесора куркульок веденого контролера, що запросив переривання. Цей код по сигналу ALE записується у фіксатор адреси.

По фронті другого імпульсу INTA ведений контролер, що запросив переривання, виставляє вектор переривання на системну шину даних, звідки він зчитується ЦП.

У системах, що використовують один контролер переривань, сигнал МСЕ не використовується. У цьому випадку контролер переривань по другому імпульсі INTA виставляє вектор на JTIII процесора.

Вихідний сигнал ALE формується в кожному машинному циклі й служить для запису поточної адреси у фіксатори адреси. Цей сигнал використовується також для фіксації коду стану S2 SI S0 МП у фіксаторах для розпізнавання стану зупинки, а також коду веденого контролера переривань у системах із програмувальним контролером переривань.

Вхідний сигнал керування CEN діє як визначник можливості використання командних сигналів, формованих контролером системної шини. При CEN = 1 К.Ш функціонує нормально, а при CEN = 0 всі командні сигнали втримуються в неактивному стані. Ці особливості використовуються

для поділу адресного простору й усунення адресних «конфліктів» між зовнішніми пристроями, підключеними до системної й якою-небудь шини.

На мал. 5.16 наведені тимчасові діаграми роботи КШ при активних сигналах на входах AEN, CEN. Для систем, що використовують сигнали AEN і CEN для керування видачею командних сигналів, тимчасові співвідношення наведені на мал. 5.17.