Шинная организация микроЭвм
В рассматриваемой цифровой системе, как правило, информация передается от одного узла вычислительной системы к другому в виде двоичных сигналов. Если информация передается из одного блока в другой по одной линии путем представления логических уравнений в виде последовательных рядов, то под таким видом подразумевается последовательную передачу информации.
Достоинством такого способа является минимизация числа видов связи, но для передачи слова из n бит требуется n тактов синхронизации.
При параллельном способе передачи информации каждый из n бит посылается по отдельной линии, а сами линии упорядочиваются.
Под шиной, в этом случае подразумевается совокупность линий, по которым передается информация.
Информация передается по шине параллельно битами, а последовательно словами.
Каждый элемент данных считывается с шины синхронно с системой синхронизации.
В такой схеме (организации системы) различают 2 шины: ШУ и совмещенную шину адрес-данные.
По ШУ передаются служебные управляющие слова (сигналы синхронизации, чтения, запись, запросы на прерывание, подтверждение адреса и др.)
По совмещенной шине А.-Д. происходит передач МП-ром адреса и прием данных из ОЗУ в ПЗУ или устройств ввода/вывода.
А. и Д. физически передаются по одним и тем же линиям связи, разделяясь между собой во времени посредством системы синхронизации.
Такая организация вычислительной системы позволяет сократить число выводов БИС, что является достоинством данной структуры. Недостаток – уменьшение быстродействия системы.
Раздельная ШД и ША характерны для большинства микроЭВМ. Выделение отдельно шин для всех управляющих сигналов, адресной информации и данных, упрощает организацию обмена информации между отельными компонентами и уменьшает время выполнения команд в микроЭВМ.
Принципы проектирования систем обработки информации на основе БИС
Характерной особенностью развития средств вычислительной техники является широта применения принципа 3М:
Модульность
Магистральность
Микропрограммируемость
I. Модульная организация системы
Этот принцип предполагает построение вычислительной системы на основе набора конструктивно, функционально и электрически законченных модулей, которая позволяет решать задачи вычислительного характера и управления, а также взаимодействия с другими модулями.
Модульный подход при проектировании микроЭВМ способствует стандартизации элементов не на уровне ИС, а на более высоком уровне, что приводит к сокращению затрат при проектировании систем, а также упрощает наращивание и изменение конфигурации систем.
II. Магистральный способ обмена информации
Среди способов организации связи элементов внутри модулей и между модулями в системе можно выделить:
с помощью произвольных связей, реализующий принцип «каждый с каждым»
с помощью упорядоченных связей (магистральный способ), позволяющий минимизировать число связей.
Магистральный способ обеспечивает обмен информацией между функциональными и конструктивными модулями различных уровней с помощью магистралей, объединяющие входные и выходные шины.
Различают 1, 2, 3 и много магистральные связи.
В МП-х системах обычно выделяют магистрали (шины):
- ША
- ШД
- ШУ
Магистральный способ обмена информацией позволяют повысить регулярность структуры операционного устройства и устройства управления, обеспечить стандартизацию интерфейса и сократить число выводов БИС.
III. Микропрограммная организация управления
Микропроцессорное управление обеспечивает наибольшую гибкость при организации многофункциональных МП-х модулей и позволяет осуществлять проблемную ориентацию МП-ной системы.
Микропроцессорное управление за счет возможности смены микропрограмм повышает гибкость устройства за счет рассредоточенности управления и распределенности памяти, обеспечивает параллельное решение задач за счет применения серийно-освоенных БИС, повышает надежность системы за счет регулярности структуры упрощает контроль функционирования устройства.
Передачу управляющих слов в виде кодовой последовательности соответствует условию минимизации числа выводов БИС и снижение числа межсоединений в модулях.
Регулярность структуры предполагает повторяемость элементов структуры и связей между ними.
Применение данного принципа позволяет повысить эффективность интегрального исполнения устройств в следствии увеличения интегральной плотности, уменьшение длин связей, упрощение и сокращение времени схемотехнического проектирования, уменьшение числа пересечений, сокращение числа типов функциональных и конструктивных элементов, снижение стоимости средств.
Основными способами увеличения регулярности структуры систем обработки информации является использование устройств памяти (ОЗУ, ПЗУ), применение регистровых структур, выполнение регистров общего назначения (РОН) в виде ячеек ОЗУ, использование магистрального способа обмена информацией развития МП-х параллельных систем.