Обзор процессоров и шин ПВМ начиная с 386 машин

- 7 -

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