Шины микропроцессорной системы

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 информацию в обоих направлениях.

Обычно шина данных имеет 8, 16, 32 или 64 разряда. Понятно, что за один цикл обмена по 64-разрядной шине может передаваться 8 байт информации, и 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 адреса – вторая по важности шина, которая определяет максимально возможность 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, разрядность шины адреса обычно кратна 4. 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).

Для снижения общего количества линий связи магистрали часто применяется мультиплексирование шины адреса или шины данных, т. е. одни и те же линии связи используются в разные моменты времени для передачи как адреса, так и данных. Для фиксации этих моментов служат специальные сигналы на шине управления – стробирующие (тактовые) сигналы.

Мультиплексирование – передача различны сигналов по одной линии (шине) в различные моменты времени.

Шина управления –вспомогательная шина, управляющие сигналы на которой определяют тип текущего цикла и фиксируют моменты времени соответствующей разным частям и стадиям циклов.

Строб (стробирующий сигнал) – управляющий сигнал, который своим уровнем определяет момент выполнения узлом своей функции.

Выделяют синхронный и асинхронный обмен информацией:

Ø При синхронном обмене процессор заканчивает обмен данными самостоятельно через раз и навсегда установленный временной интервал, т. е. без учета интересов устройства исполнителя.

Ø При асинхронном обмене процессор заканчивает обмен данными только тогда, когда устройство-исполнитель подтверждает выполнение операции специальным сигналом.

Синхронный:

+: более простой протокол обмена, меньшее количество управляемых сигналов;

–: отсутствие гарантий, что исполнитель выполнил требуемую операцию, высокие требования к быстродействию исполнителя.

Асинхронный:

+: более надежная пересылка данных, возможность работы с самыми разными по быстродействию исполнительными;

–: необходимость формирования сигнала подтверждения всеми исполнителями, более высокие аппаратурные затраты.