русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Шины микропроцессорной системы


Дата добавления: 2013-12-23; просмотров: 3034; Нарушение авторских прав


Прежде чем переходить к особенностям циклов обмена, остановимся под­робнее на составе и назначении различных шин микропроцессорной системы.

Как уже упоминалось, в системную магистраль (системную шину) мик­ропроцессорной системы входит три основные информационные шины: адреса, данных и управления.

Шина данных — это основная шина, ради которой и создается вся сис­тема. Количество ее разрядов (линий связи) определяет скорость и эф­фективность информационного обмена, а также максимально возможное количество команд.

Шина данных всегда двунаправленная, так как предполагает передачу информации в обоих направлениях. Наиболее часто встречающийся тип выходного каскада для линий этой шины — выход с тремя состояниями.

Обычно шина данных имеет 8, 16, 32 или 64 разряда. Понятно, что за одинцикл обмена по 64-разрядной шине может передаваться 8 байт ин­формации, а по 8-разрядной — только один байт. Разрядность шины дан­ных определяет и разрядность всей магистрали. Например, когда говорят о 32-разрядной системной магистрали, подразумевается, что она имеет 32-разрядную шину данных.

 

Шина адресавторая по важности шина, которая определяет макси­мально возможную сложность микропроцессорной системы, то есть до­пустимый объем памяти и, следовательно, максимально возможный раз­мер программы и максимально возможный объем запоминаемых данных.Количество адресов, обеспечиваемых шиной адреса, определяется как 2*N, где N — количество разрядов. Например, 16-разрядная шина адреса обес­печивает 65 536 адресов. Разрядность шины адреса обычно кратна 4 и мо­жет достигать 32 и даже 64.

Шина адреса может быть однонаправленной (когда магистралью всегда управляет только процессор) или двунаправленной (когда процессор может временно передавать управление магистралью другому устройству, напри­мер контроллеру ПДП). Наиболее часто используются типы выходных кас­кадов с тремя состояниями или обычные ТТЛ (с двумя состояниями).



 

Как в шине данных, так и в шине адреса может использоваться положи­тельная логика или отрицательная логика. При положительной логике высо­кий уровень напряжения соответствует логической единице на соответству­ющей линии связи, низкий — логическому нулю. При отрицательной логике наоборот. В большинстве случаев уровни сигналов на шинах — ТТЛ.

 

Для снижения общего количества линий связи магистрали часто применяется мультиплексирование шин адреса и данных. То есть одни и те же линии связи используются в разные моменты времени для передачи как адреса, так и данных (в начале цикла — адрес, в конце цикла — данные). Для фиксации этих моментов (стробирования) служат специальные сигналы на шине управления. Понятно, что мультиплексированная шина адреса/данных обеспечивает меньшую скорость обмена, требует более длительного цикла обмена (рис. 2.1). По типу шины адреса и шины данных все магистрали также делятся на мультиплексированные и немультиплексиронанные.

Немультиплексированные шины Мультиплексированная шина

 

Рис. 2.1. Мультиплексирование шин адреса и данных.

В некоторых мультиплексированных магистралях после одного кода адреса передается несколько кодов данных (массив данных). Это позво­ляет существенно повысить быстродействие магистрали. Иногда в магис­тралях применяется частичное мультиплексирование, то есть часть раз­рядов данных передается по немультиплексированным линиям, а другая часть — по мультиплексированным с адресом линиям.

 

Шина управления — это вспомогательная шина, управляющие сигналы на которой определяют тип текущего цикла и фиксируют моменты вре­мени, соответствующие разным частям или стадиям цикла. Кроме того, управляющие сигналы обеспечивают согласование работы процессора (или другого хозяина магистрали, задатчика, master) с работой памяти или устройства ввода/вывода (устройства-исполнителя, slave). Управляющие сигналы также обслуживают запрос и предоставление прерываний, запрос и предоставление прямого доступа.

Сигналы шины управления могут передаваться как в положительной логике (реже), так и в отрицательной логике (чаще). Линии шины управ­ления могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными. Типы выходных каскадов могут быть самыми разными: с двумя состояниями (для однонаправленных линий), с тремя состояниями (для двунаправленных линий), с открытым коллектором (для двунаправленных и мультиплекси­рованных линий).

Самые главные управляющие сигналы — это стробы обмена, то есть сигналы, формируемые процессором и определяющие моменты време­ни, в которые производится пересылка данных по шине данных, обмен данными.

 

Чаще всего в магистрали используются два различных строба обмена:

• Строб записи (вывода), который определяет момент времени, когда
устройство-исполнитель может принимать данные, выставленный
процессором на шину данных;

• Строб чтения (ввода), который определяет момент времени, когда
устройство-исполнитель должно выдать на шину данных код дан­ных, который будет прочитан процессором.

 

При этом большое значение имеет то, как процессор заканчивает об­мен в пределах цикла, в какой момент он снимает свой строб обмена. Воз­можны два пути решения (рис. 2.2):

• При синхронном обмене процессор заканчивает обмен данными самостоятельно, через раз и навсегда установленный временной интервал выдержки (tВЫД), то есть без учета интересов устройства-ис­полнителя;

• При асинхронном обмене процессор заканчивает обмен только тогда,
когда устройство-исполнитель подтверждает выполнение операции специальным сигналом (так называемый режим handshake-рукопожатие).

 

Синхронный обмен Асинхронный обмен

Рис. 2.2. Синхронный обмен и асинхронный обмен.

Достоинства синхронного обмена — более простой протокол обмена, меньшее количество управляющих сигналов. Недостатки — отсутствие га­рантии, что исполнитель выполнил требуемую операцию, а также высо­кие требования к быстродействию исполнителя.

Достоинства асинхронного обмена — более надежная пересылка дан-мых, возможность работы с самыми разными по быстродействию исполнителями. Недостаток — необходимость формирования сигнала подтвер­ждения всеми исполнителями, то есть дополнительные аппаратурные пираты.

Какой тип обмена быстрее, синхронный или асинхронный? Ответ на этот вопрос неоднозначен. С одной стороны, при асинхронном обмене требуется какое-то время на выработку, передачу дополнительного сигнала и на его обработку процессором. С другой стороны, при синхронном обмене приходится искусственно увеличивать длительность строба обме­на для соответствия требованиям большего числа исполнителей, чтобы они успевали обмениваться информацией в темпе процессора. Поэтому иногда в магистрали предусматривают возможность как синхронного, так и асинхронного обмена, причем синхронный обмен является основным и довольно быстрым, а асинхронный применяется только для медленных исполнителей.

По используемому типу обмена магистрали микропроцессорных систем также делятся на синхронные и асинхронные.

 



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Шины микропроцессорной системы и циклы обмена. | Циклы программного обмена.


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.005 сек.