- •Общие сведения. Основные определения
- •Классификация микропроцессоров
- •Мп классифицируются
- •8, 16, 32, 64 Разрядные, секционные.
- •Организация шин
- •Шинная структура связи
- •Принципы построения микропроцессорных систем
- •3. Принцип микропрограммного управления состоит в возможности осуществления элементарных операций микрокоманд (сдвигов, пересылок информации, логических операций).
- •Обобщенная структура микропроцессорной системы управления
- •Основные узлы бис микропроцессора
- •Режимы работы микропроцессорных систем
- •3) Прямой доступ к памяти
- •Архитектура микропроцессора
- •Упрощенная функциональная схема алу
- •Достоинства и недостатки архитектур мп
- •Обоснование выбора микропроцессора
- •Критерии выбора микропроцессора
- •Организация ввода/вывода
8, 16, 32, 64 Разрядные, секционные.
Организация шин
Шина – информационный канал, который объединяет все функциональные блоки МП системы и обеспечивает обмен данными в виде двоичных чисел. Конструктивно шина – это n проводников и один общий (земля).
Данные по шине передаются в виде слов, которые являются группами бит. В параллельной шине n – бит информации передается по отдельным линиям одновременно, а в последовательной шине – по одной шине последовательно во времени.
Параллельная шина выполняется в виде плоского кабеля, а последовательная – в виде коаксиального или волоконно-оптического. Коаксиальный кабель используется при передачи данных на расстояние до 100 м, согласовывая приемные и передающие каскады с волновым сопротивлением линии. Волоконно-оптические кабели используются для передачи на большие расстояния.
Все основные блоки МП системы соединены с единой параллельной шиной, которая называется системной шиной – SB (System Bus).
SB включает в себя 4 основных шин нижнего уровня. Это шина адреса АВ, шина данных – DВ, шина управления – CB, шина питания – PB.
АВ является однонаправленной, предназначена для передачи адреса ячейки памяти или устройства ввода – вывода. Направление передачи в АВ: от МП к внешним устройствам.
Обозначение АВ:
16
16
8
8
Обычно в передачи информации учавствует процессор, который передает код данных в какое либо устройство, или в ячейку памяти. Но возможна передача информации между устройствами без участия процессора.
СВ – для передачи управляющих сигналов. Каждый из управляющих сигналов имеет свою функцию. Некоторые сигналы – для стробирования передаваемых или принимаемых данных, т.е. определяют моменты времени, когда информационный код выставлен на DB. Другие управляющие сигналы могут использоваться для подтверждения приема данных, для сброса всех устройств в исходное состояние, для тактирования устройств. Хотя направление управляющих сигналов может быть разным, СВ не является двунаправленной.
PB предназначен для питания системы. В МП системе может быть один источник питания +5В, или несколько. Каждому напряжению питания соответствует своя линия, и все устройства подключаются параллельно.
Т.О. в МП системе все информационные коды и коды команд передаются по шинам последовательно, следовательно уменьшается быстродействие МП системы.
Шинная структура связи
Для достижения максимальной универсальности и упрощения протоколов обмена информацией в МП системах используется шинная структура связей между устройствами, входящими в систему.
При классической структуре связей все сигналы и коды между устройствами передаются по отдельным линиям связи. Каждое устройство передает сигналы и принимает независимо от других устройств. При этом в системе получается много различных линий связи и протоколов обменов.
При шинной структуре связей все сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям связи, но в разное время.
Это называется мультиплексированной передачей. Передача может осуществляться в обоих направлениях. В результате сокращается количество линий, сокращаются протоколы обмена, но при этом информация передается последовательно во времени, что уменьшает быстродействие системы по сравнению с классической структурой связи.
Достоинство шинной структуры состоит в том, что все устройства, подключенные к шине, должны принимать и отдавать информацию по одним и тем же правилам, поэтому все узлы, отвечающие за обмен с шиной должны быть унифицированы.
Недостаток шинной структуры: устройства подключаются к линиям связи параллельно, и поэтому неисправность любого из них выводит из строя всю систему.
В системах с шинной структурой связи используют 3 разновидности выходных каскадов цифровых микросхем.
1. Стандартный выход или выход с двумя состояниями. Обозначается: 2С, 2S; ТТЛ.
2. Выход с открытым коллектором – ОК, ОС.
3. Выход с тремя состояниями и с возможностью отключения – 3С, 3S.
Изобразим:
1) Два ключа замыкаются по очереди, что соответствует уровням логической 1
UCC
Выход 2С
замкнут).
2
R
UCC
Выход OK
логической единицы.
3
UCC
Выход 3C EZ
одновременно, образуя третье высокоимпедантное
состояние.
Выходные каскады типов 3C и ОК позволяют объединить несколько выходов микросхем для получения мультиплексированных или двунаправленных линий. При этом в случае выходов 3С необходимо обеспечить, чтобы на линии всегда работал только один активный выход, а все остальные - всегда в 3-м состоянии.
Объединенные выходы ОК могут работать одновременно без конфликтов.