Обзор процессоров и шин ПВМ начиная с 386 машин
нкции зависят от конфигурации системы, ее изготовителя, а час-
то и от поколения микропроцессора.
Информация передается по шине в виде групп битов. В состав
шины для каждого бита слова может быть предусмотрена отдельная
линия (параллельная шина), или все биты слова могут последова-
тельно во времени использовать одну линию (последовательная
шина). На рис 2. нарисовано типичное подключение устройств к
шине данных. рис.2
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ Устройство│ │Устройство │
│ вывода │ │ ввода │
└───┬──┬────┘ └───┬──┬────┘
│ │ │ │
┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌───┴──┴────┐ ┌───┴──┴────┐
│ ОЗУ │ │ ПЗУ │ │ Выходной │ │Входной │
│ │ │ │ │ буфер │ │ буфер │
└─┬┬┬┬┬┬┬┬┘ └─┬┬┬┬┬┬┬┬─┘ └─┬┬┬┬┬┬┬┬──┘ └┬┬┬┬┬┬┬┬───┘
││││││││ ││││││││ ││││││││ ││││││││ ┌─────┐
──┴┼┼┼┼┼┼┼────┴┼┼┼┼┼┼┼─────┴┼┼┼┼┼┼┼──────┴┼┼┼┼┼┼┼──┤D 40 0 П │
───┴┼┼┼┼┼┼─────┴┼┼┼┼┼┼──────┴┼┼┼┼┼┼───────┴┼┼┼┼┼┼──┤ р │
────┴┼┼┼┼┼──────┴┼┼┼┼┼───────┴┼┼┼┼┼────────┴┼┼┼┼┼──┤ о │
─────┴┼┼┼┼───────┴┼┼┼┼────────┴┼┼┼┼─────────┴┼┼┼┼──┤ ц │
──────┴┼┼┼────────┴┼┼┼─────────┴┼┼┼──────────┴┼┼┼──┤ е │
───────┴┼┼─────────┴┼┼──────────┴┼┼───────────┴┼┼──┤ с │
────────┴┼──────────┴┼───────────┴┼────────────┴┼──┤ с │
─────────┴───────────┴────────────┴─────────────┴──┤D 47 0 о │
│ р │
└─────┘
- 8 -
3.1 Шина с тремя состояниями
Шина с тремя состояниями напоминает телефонную линию общего
пользования, к которой подключено много абонентов. Три состо-
яние на шине - это состояния высокого уровня, низкого уровня и
высокого импеданса. Состояние высокого импеданса позволяет
устройству или процессору отключиться от шины и не влиять на
уровни, устанавливаемые на шине другими устройствами или про-
цессорами. Таким образом, только одно устройство является ве-
дущим на шине. Управляющая логика активизирует в каждый конк-
ретный момент только одно устройство, которое становиться ве-
дущим. Когда устройство активизировано, оно помещает свои
данные на шину, все же остальные потенциальные ведущие перево-
дятся в пассивное состояние.
К шине может быть подключено много приемных устройств -
получателей. Обычно данные на шине предназначаются только для
одного из них. Сочетание управляющих и адресных сигналов, оп-
ределяет для кого именно. Управляющая логика возбуждает специ-
альные стробирующие сигналы, чтобы указать получателю когда
ему следует принимать данные. Получатели и отправители могут
быть однонаправленными (т.е. осуществлять только либо переда-
чу, либо прием) и двунаправленными (осуществлять и то и дру-
гое). На рис. 3 показаны двунаправленные отправители/получате-
ли , подключенные к шине.
Рисунок 3 расположен на следующей странице.
- 9 -
рис.3
┌──────────────────┐
│ Микропроцессор │
└──────────────────┘
┌──────────────────┐
┌─────────────┤ Управляющая ├────────────┐
│ ┌───┤ логика ├──┐ │
│ │ └──────────────────┘ │ │
│ └───────┐ Разрешение┌─────┘ │
│ Активизация │ │ Активизация │
выхода 1 │ │ выхода 2
┌─────┴─────────────┐ │ ~ │ ┌───────────┴──────┐
│ Строб данных │ ┌┴┐ ║ ┌┴┐ │ Строб данных │
│ Выходные├──┤ ├─┬──╢ ┌─┤ ├──┤Выходные │
│Отправи- данные │ └─┘ │ ║ │ └─┘ │ данные Отправи-│
│тель/по- Входные │ │ ║ │ │Входные тель/по-│
│лучатель 1 данные ├─────┘ ╟──┴─────┤ данные лучатель 2│
└───────────────────┘ ║ └──────────────────┘
║
~ Линия шины
Шинная (магистральная) организация получила широкое расп-
ространение, поскольку в этом случае все устройства используют
единый протокол сопряжения модулей центральных процессоров и
устройств ввода-вывода с помощью трех шин.
- 10 -
3.2 Типы шин
Сопряжение с центральным процессором осуществляется посредс-
твом трех шин: шины данных, шины адресов и шины управления.
Шина данных служит для пересылки данных между ЦП и памятью или
ЦП и устройствами ввода-вывода. Эти данные могут представлять
собой как команды ЦП, так и информацию, которую ЦП посылает в
порты ввода-вывода или принимает оттуда. В МП 8088 шина данных
имеет ширину 8 разрядов. В МП 8086, 80186, 80286 ширина шины
данных 16 разрядов; в МП 80386 - 32 разряда.
Шина адресов используется ЦП для выбора требуемой ячейки
памяти или устройства ввода-вывода путем установки ан шине
конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памяти или
одного из элементов ввода-вывода, входящих в систему. Наконец
по шине управления передаются управляющие сигналы, предназна-
ченные памяти и устройствам ввода-вывода. Эти сигналы указыва-
ют направление передачи данных (в ЦП или из ЦП), а также мо-
менты передачи.
Магистральная организация предпологает, как правило, нали-
чие управляющего модуля, который выступает в роли директора -
распорядителя при обмене данными. Основное назначение этого
модуля - организация передачи слова между двумя другими моду-
лями.
3.3 Операции на магистрали
Операция на системной магистрали начинается с того, что уп-
равляющий модуль устанавливает на шине кодовое слово модуля -
отправителя и активизирует линию строба отправителя. Это поз-
воляет модулю, кодовое слово которого установлено на шине,
- 11 -
понять, что он является отправителем. Затем управляющий модуль
устанавливает на кодовое слово модуля - получателя и активизи-
рует линию строба получателя. Это позволяет модулю, кодовое
слово которого установлено на шине, понять, что он является
получателем.
После этого управляющий модуль возбуждает линию строба дан-
ных, в результате чего содержимое регистра отправителя пересы-
лается в регистр получателя. Этот шаг может быть повторен лю-
бое число раз, если требуется передать много слов.
Данные пересылаются от отправителя получателю в ответ на
импульс, возбуждаемый управляющим модулем на соответствующей
линии строба. При этом предполагается, что к