ОСНОВНЫЕ СВЯЗИ И СТРУКТУРА ШИН
В микро-ЭВМ, построенных на базе микропроцессоров, все связи между отдельными функциональными блоками осуществляются, как правило, так называемыми шинами. Под шиной подразумевается физическая группа линий передачи сигналов, обладающих функциональной общностью (по каждой линии передается один двоичный разряд информации). Так, например, данные в машине обычно передаются к различным ее функциональным узлам параллельно по восьми линиям. Физически шины реализуются в виде параллельных проводящих полосок печатной платы или в виде связанных в жгут проводов. Соответствующая группа из восьми линий передачи данных называется 8-разрядной шиной данных. Кроме шины данных в микро-ЭВМ выделяют шину передачи адресов, или шину адреса, и шину управления. Микро-ЭВМ с такой организацией связей относят к системам, обладающим архитектурой с тремя шинами.
Рис. 4.2. Упрощенная архитектура ЭВМ с тремя шинами
Типовые связи в архитектуре ЭВМ с тремя шинами в общем случае будут иметь вид, представленный на рис. 4.2, если в качестве основных функциональных блоков машины использовать микропроцессорный блок (МБ), ОЗУ, ПЗУ и порты ввода/вывода. Линии шин адреса (ША) и управления (ШУ) являются однонаправленными [Здесь не рассматривается режим прямого доступа к памяти]. В них сигналы протекают в одном направлении — от центрального процессорного элемента ко всем остальным блокам. Шина адреса является 16-разрядной. Число линий шины управления определяется составом сигналов, формируемых системным контроллером.
Передаваемые по ША сигналы формируются в МП. Они необходимы для определения пути передачи внутри микро-ЭВМ, в том числе для выбора ячейки памяти, куда необходимо занести или откуда необходимо считать информацию. В определении тракта передачи данных могут принимать участие и управляющие сигналы, подсоединяющие или, напротив, блокирующие те или иные устройства микро-ЭВМ.
В отличие от ША и ШУ шина данных (ШД) является шиной двунаправленной.
Данные по линиям шины могут передаваться от микропроцессора к какому-нибудь устройству микро-ЭВМ либо пересылаться в МП от какого-то устройства, доступ к которому обеспечивают сигналы адресной шины.
Естественно, что в каждый момент времени данные могут передаваться лишь в одном направлении, определяемом режимом работы микропроцессора. К основным режимам работы МП можно отнести: запись данных в память машины; чтение данных из памяти машины; пересылку данных в устройство ввода/вывода; чтение данных с устройства ввода/вывода; выполнение операций с содержимым внутренних регистров микропроцессора.
При реализации последнего режима внешние по отношению к МП шины микро-ЭВМ не используются, т. е. все действия происходят внутри МП. Реализация первых четырех режимов оказывает определяющее влияние на работу шины данных.
Работа по реализации программы любой микро-ЭВМ, построенной по типу архитектуры с тремя шинами, состоит в выполнении следующих действий для каждой команды программы.
1. Микропроцессор формирует адрес, по которому хранится код операции команды, переводя в соответствующее состояние шину адреса.
2. Код операции считывается из памяти по сформированному адресу и пересылается в микропроцессор.
3. Команда дешифрируется (идентифицируется) микропроцессором.
4. Микропроцессор "настраивается" на выполнение одного из перечисленных выше пяти основных режимов в соответствии с результатами дешифрирования считанного из памяти кода команды.
Перечисленные выше пять режимов являются основными, но не единственно возможными. Существуют и другие, рассматриваемые в гл. 6.
Перейдем теперь к окончательному оформлению функциональной схемы ПМ-ЭВМ.
