Ақпараттық өңдеу құрылғысы
жүктеу/скачать 0,64 Mb.
|
ЛЕКЦИЯ по микропроцессорам
| §6. Шиналық құрылым
Микропроцессорлық жүйеде ақпаратты алмастыруды оңайлату және максимальды универсалдыққа жету үшін, жүйеге кіретін жеке қондырғылардың арасын байланыстыратын шиналық құрылым қолданылады. Байланыстың шиналық құрылымы кезінде, қондырғылар арасындағы барлық сигналдар, байланыстың сол бір линиясымен әр түрлі уақытта беріледі. Бұл беріліс мультиплексирленген беріліс деп аталады. Сондай ақ байланыстың барлық линиясы бойынша беріліс екі бағытта да іске асуы мүмкін. Мұндай берілісті екібағытты беріліс деп атайды. Нәтижесінде байланыс линияларының саны қысқарып, алмастыру ережесі (протоколдар) жеңілдетіледі. Кодтар немесе сигналдар берілетін байланыстың линиялық тобтамасын шина (англ. bus) деп атайды. 2 – сурет. Байланыстың шиналық құрылымы Артықшылығы: барлық құрылғылар шинаға қосылған, ақпаратты бір ереже бойынша (шина бойынша ақпаратты алмастыру протоколы) жібереді және қабылдайды. Сәйкесінше осы құрылғыдағы шинамен ақпарат алмастыратын барлық түйіндер, біркелкіленген, жүйеленген болуы қажет. Кемшілігі: барлық құрылғылар әрбір байланыс линияларына параллельді жалғанған. Сондықтан да кез-келген құрылғының істен шығуы барлық жүйенің істен шығуына әкеліп соғуы мүмкін. Егер де ол байланыс линиясын бұзатын болса. Байланыстың шиналық құрылымды жүйесі, сандық микросхемада болатын шығыс каскадттардың барлық үш түрін қолданады: - стандартты шығыс немесе екі жақты шығыс (2С немесе 2S белгіленеді, ТТЛ, TTL); - ашық коллекторлы (АК) шығыс (АК немесе ОС белгіленеді); - үш жақты шығысы бар немесе ажырату мүмкіндігі бар (3С, 3S деп белгіленеді). 2С шығысында логикалық бір (жоғарғы кілт тұйықталған) және логикалық нөл (төменгі кілт тұйықталған) деңгейіне сәйкес екі кілт кезекпе-кезек тұйықталады. АК шығысында тұйықталған кілт логикалық нөл деңгейін қалыптастырады, ал тұйықталмаған кілт логикалық бірді қалыптастырады. 3С шығысында кілттер кезекпе-кезек тұйықталуы мүмкін (2С жағдайындағы сияқты) не үшінші жоғарғы импеданс күйін түзей отырып бір уақытта ажыратылуы мүмкін. Үшінші күйге өту (Z-күйіне) EZ кірісіндегі арнайы сигналмен басқарылады (3-сурет).
3 –сурет. Сандық микросхеманың үш түрлі шығысы 3С және АК типтерінің шығыс каскадттары мультиплексорлы (4-сурет) немесе екібағытты (1.5-сурет) линияларды алу үшін, микросхеманың бірнеше шығыстарын біріктіруге мүмкіндік береді. 4 -сурет. Мультиплексирленген линия 5 - сурет. Екі бағытты линия Осыған байланысты 3С шығыстары кезінде линияда үнемі тек бір ғана активті шығыстың жұмыс істеуін қамтамасыз ету керек. Ал басқа барлық шығыстары осы уақытта үшінші күйде болуы қажет, әйтпесе қақтығыстардың пайда болуы мүмкін. Әдеттегі МПЖ құрылымы (6-сурет) көрсетілген. Оның құрамында үш негізгі құрылғы орналасқан: -процессор; -жады, яғни бағдарламаларды және мәліметтерді сақтау үшін- жедел жады (ОЗУ, RAM — Random Access Memory) және тұрақты жады (ПЗУ, ROM —Read Only Memory) болады; - енгізу/шығару құрылғысы (УВВ, I/O - Input/Output Devices), олар микропроцессорлық жүйелерді сыртқы құрылғылармен байланыстыруға арналған. Яғни олар кіріс сигналдарды (енгізу, оқу, Read) қабылдауға және шығыс сигналдарды шығарып (шығару, жазу, Write) беруге арналған. 6 – сурет. Микропроцессорлық жүйенің құрылымы Жүйелік магистральдың құрамында төрт негізгі төменгі деңгейлі шиналар болады: - адрестік шина (Address Bus); - мәліметтер шинасы (Data Bus); - басқару шинасы (Control Bus); - қорек шинасы (Power Bus). Адрестік шина (АШ) - бұл дәл осы уақытта процессор қандай құрылғымен ақпаратты алмастырып жұмыс істеп жатқандығын, сонымен қатар құрылғының адресін (номерін) анықтайды. Микропроцессорлық жүйеде әрбір құрылғыға (процессордан басқа), әрбір жады ұяшықтарына жеке адрес беріледі. Адрестік шинаға қандай да бір адрестің коды процессормен қойылған кезде, осы адрес жазылған құрылғы оған ақпаратты алмастыру қажет болғанын түсінеді. Адрестік шина бірбағытты немесе екібағытты болуы мүмкін. Мәліметтер шинасы (МШ) – бұл микропроцессорлық жүйедегі барлық құрылғылар арасындағы ақпараттық кодттарды беру үшін қолданылатын негізгі шина болып табылады. Әдетте ақпараттарды жіберу кезінде жады ұяшығына немесе қандайда бір құрылғыға мәліметтер кодын беретін немесе жады ұяшығынан немесе қандайда бір құрылғыдан мәліметтер кодын қабылдайтын процессор болуы қажет. Сондай ақ процессордың қатысынсыз құрылғылар арасындағы ақпараттарды беруі мүмкін. Мәліметтер шинасы әрқашанда екібағытты болады. Басқару шинасы (БШ)- бұл шинаның адрестік шина мен мәліметтер шинасынан айырмашылығы, оның құрамында жеке басқару сигналдарының болуында. Ақпараттарды алмастыру кезінде, осы әрбір сигналдың жеке функциясы болады. Кейбір сигналдар жіберілетін немесе қабылданатын мәліметтерді стробтау үшін қызмет атқарады (яғни мәлеміттер шинасына ақпараттық кодттың қашан, қандай момент уақытында қойылғандығын анықтайды). Басқа басқарылатын сигналдар барлық құрылғыларды тактілеу және бастапқы күйге келтіру т.б. үшін, мәліметтерді қабылдауды растау үшін қолданылуы мүмкін. Басқару шинасының линиялары екібағытты немесе бірбағытты болуы мүмкін. Қорек шинасы- ақпараттық сигналдарды жіберу үшін емес, ал керісінше жүйені қоректендіру үшін арналған. Ол қорек линиясынан және жалпы ортақ сымнан тұрады. Микропроцессорлық жүйеде бір ғана қорек көзі (+5 В) немесе бірнеше қорек көздері (–5 В, +12 В и –12 В) болуы мүмкін. Қорек көзінің әрбір кернеуіне сәйкесінше байланыс линиясы болады. Жадының кез-келген ұяшығына жүктеу үшін, процессор оның адресін адрестік шинаға ұсынады және де сол арқылы мәліметтер шинасына ақпараттық кодтты жібереді немесе мәліметтер шинасы арқылы одан ақпараттық кодттарды қабылдайды. Сондай ақ жадыда (жедел және тұрақты жады) басқарушы кодттар (бағдарламалық процессормен орындалатын командалар) болады. Яғни процессор адрестік шина арқылы адрестерді мәліметтер шинасы бойынша оқиды. Тұрақты жады негізінде микропроцессорлық жүйенің бастапқы қосылғандағы бағдарламаларын сақтау үшін қолданылады, яғни әрбір кезде қорек көзінің қосылысынан кейін. Ондағы ақпараттар дайындаушылыр арқылы мәңгі-бақи жасалынады. Осылайша, микропроцессорлық жүйедегі барлық ақпараттық кодттар және команда кодттары кезекпе-кезек тізбектеле шиналар арқылы беріледі. Бұл салыстырмалы түрде микропроцессорлық жүйенің жылдамдығының жоғары еместігін анықтайды. жүктеу/скачать 0,64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|