Организация шин

Шина – это информационный канал, который объединяет все функциональные блоки МПС и обеспечивает обмен данными в виде двоичных чисел. Конструктивно шина представляет собой n проводников и один общий проводник “земля”.

В параллельной шине n – bit информации передаются по отдельным линиям одновременно последовательной шине – по одной и последовательно по времени.

Параллельные шины выполняются в виде плоского чего кабеля, а плоского оаксикабеля на расстоянии (до 100 метров) или волоконно-оптического (на большие расстояния) кабеля.

Все основные блоки МПС соединены с параллельной шиной, которая называется системной шиной (системные магистрали) – SB (System Base)

Системная шина включает в себя 4-и основные шины нижнего уровня:

1. Шина адреса (AB)

2. Шина данных (DB)

3. Шина управления (KB)

4. Шина питания (PB)

Шина адреса служит для определения адреса (номера) устройства с которым процессор обменивается информацией в данный момент. К каждому устройству кроме процессора, каждой ячейке памяти в МПС присваивается собственный адрес. Когда код какого-то адреса, а выставляется процессором, машине адреса, устройство которому этот адрес приписан, понимает то, что ему предстоит обмен информации. Шина адреса может быть однонаправленной или двунаправленной.

Шина данных это основная шина, которая используется для передачи информационных кодов между всеми устройствами МПС. Обычно в пересылке информации участвует процессор. Который передает код данных. В какой-то устройство или ячейку памяти или же принимает код данных из какого-то устройства или ячейки памяти. Но возможно также и передача информации без участия процессора. Шина данных всегда двунаправленная.

Шина управления предназначена передачи управляющих сигналов. Хотя направления управляющих сигналов может быть разным, однако шина управления не является двунаправленной т.к. для сигналов разного направления используются отдельные линии.

Шина питания предназначена для питания системы. Она состоит из линий питания и общего провода. В микропроцессорной системе может быть 1 или несколько источников питания. Каждому напряжению питания соответствует своя линия связи. Все устройства подключены к этим линиям параллельно.

Режимы работы мпс

Практически поддерживает 3-и основных режима обмена по магистрали.

1. Программный обмен – в этом режиме процессор является единоличным хозяином системной магистрали. Все операции (Циклы) обмена информации в данном случае инициируются только процессором. Все они выполняются строго в порядке предписанном исполняемой программой Ни на какие внешние события не связанные с программой. Процессор не реагирует.

2. Обмен по прерываниям используется тогда, когда необходима реакция МПС на какое-то внешнее событие. Внешним событием может быть, например нажатие на клавишу клавиатуры. Или приход по локальной сети пакета данных. Компьютер должен реагировать на это соответственным выводом символа на экран или же чтением и обработкой принятого по сети пакета. Организовать реакцию на внешнее событие мож6о с помощью прерывания. Можно с помощью насильственного перевода процессора с выполнением текущей программы. На выполнение экстренно - необходимой программы. После выполнения экстренно-необходимой программы процессор вновь возвращается к прерванной программе, продолжая её с той точки, где его прервали.

3. Прямой доступ к памяти (ПДП) это режим при котором обмен по системной шине идет без участия процессора внешнее устройство, требующее обслуживания. Сигнализирует процессору, что режим ПДП необходим в ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от всех шин сигнализируя запросившему устройству, что обмен в режиме ПДП можно начинать. В этом случает, требуется введение в систему дополнительного устройства (контроллера ПДП), которая будет осуществлять полноценный обмен по системной магистрали без всякого участия процессора. Причем процессор должен предварительно должен сообщить этому контроллеру ПДП откуда ему следует брать информацию и / или куда её следует помещать. Когда пересылка информации будет закончена, процессор вновь подключается к шинам.

Литература:

Шаньгин В.Ф. “Программирование микропроцессорных систем”

Бильдюкевич “ЭВМ и Микропроцессор”

Бойко “Схема техника электронных систем ”

Преподаватель: Фоменко Наталья Константиновна