1. Структура эвм с одной системной шиной. Понятие системной шины. Классификация линий шины. Их назначение. (Архитектура эвм)
К микро-ЭВМ подключаются самые разнообразные внешние устройства (ВУ).
Все передачи данных, кроме внутренних, осуществляются по одной или нескольким шинам, поэтому все ВУ и основную память нужно каким-либо образом подключить к этим шинам. При нескольких шинах одна используется для памяти, а другие — для ВУ. В одношинной архитектуре для связи с памятью и ВУ используется одна и та же шина. Сложные структуры преобладают в больших ЭВМ, а большинство микро-ЭВМ имеют одношинные структуры.
Память и ВУ подключаются к шинам с помощью интерфейсов (контроллеров). Часто интерфейс является составной частью ВУ. Он должен выполнять некоторую комбинацию следующих функций:
1) передавать состояние ВУ в ЭВМ;
2) обеспечивать буферное хранение данных, вводимых из ВУ в ЭВМ;
3) принимать приказы от ЭВМ во ВУ;
4) обеспечивать буферное хранение данных, выводимых из ЭВМ во ВУ;
5) сигнализировать ЭВМ о завершении операции и др.
Типичная
структура с одной системной шиной
показана ниже.
CPU-микропроцессор
ROM-память
I/O-устройство ввода-вывода
РВ-шина питания
ДВ-шина данных
АВ-шина адресов
СР-шина управления
Внешние шины.
При наличии только одной шины она обычно называется системной шиной. В любом случае линии шины можно классифицировать следующим образом.
Линии данных.
Эти линии используются для передаваемой информации. При взаимодействии с памятью этой информацией могут быть данные или команды, а при взаимодействии с ВУ —данные, состояние ВУ, приказы или информация о прерывании. Число линий данных в шине определяет число передаваемых одновременно бит и поэтому оказывает непосредственное влияние на скорость передачи информации. Обычно число линий данных совпадает с длиной слова, но иногда составляет половину длины слова, и тогда для передачи слова выполняются две передачи по шине. Микро-ЭВМ с n - линиями данных обычно называется n-битной микро-ЭВМ.
Линии адреса.
Каждая ячейка памяти или интерфейсный регистр ассоциируются с однозначной комбинацией бит, называемой адресом. Линии адреса предназначены для передачи комбинаций бит, которые дешифрируются как адреса подключенными к шине интерфейсами. В модуле памяти каждое слово (байт) имеет свой адрес, и интерфейс памяти распознает адреса всех своих слов (байт).
Если ВУ разделяют шину с памятью, некоторые адреса нужно отвести для интерфейсных регистров ВУ. Каждый регистр должен иметь свой адрес, а интерфейс должен распознавать адреса всех своих регистров. Когда интерфейс памяти или ВУ распознает один из своих адресов, он либо принимает информацию с линий данных и передает ее в нужное место, либо считывает необходимые данные и выводит их на линии данных.
В многошинной архитектуре большинство (но не обязательно все) ВУ подключаются к различным шинам, называемым шинами ввода-вывода (ВВ), а шина для модулей памяти называется шиной памяти. Число линий адреса в шине ВВ обычно меньше числа линий в шине памяти.
Линии управления.
Независимо от используемой шинной конфигурации между ЦП, модулями памяти и интерфейсами ВУ необходимо передавать некоторую управляющую информацию. Передача ее осуществляется с квитированием. Управляющая информация представляет собой некоторую комбинацию следующих сигналов:
1) запросы на использование шины, которые формируются различными интерфейсами, подключенными к шине;
2) разрешение использования шины, которое формируется в соответствии с назначенными приоритетами в схемах приоритетов. Эти схемы иногда находятся в МП, но иногда реализуются на отдельных БИС;
3) сигналы прерываний, фиксирующие внешние события, требующие внимания ЦП;
4) сигналы синхронизации для координации передач по шине адресов и данных;
5) сигналы паритетов (главным образом в мини- и больших ЭВМ);
6) сигналы о неисправностях или о выключении питания.
Линии управления значительно различаются в разных микро-ЭВМ. Так как шины должны взаимодействовать с МП, то подробное описание разводки его контактов содержит для разработчика необходимую информацию об управляющих сигналах ЦП.