Шина данных

1 Устройства всоставе персонального компьютера IBM-PC

Системный
блок, монитор, клавиатура и периферийные
устройства

Внешний
вид персонального компьютера может иметь
самые разнообразные формы. Как правило, мы
можем выделить несколько крупных объектов,
оформленных в виде отдельных компонент
соединенных кабелями или шлейфами,
представляющих персональный компьютер
непосредственно и периферийные
компоненты
. В зависимости от
реализации исполнения и дизайна корпуса
системного блока
, монитора
и клавиатуры они могут быть
объединены в один или более общих корпусов
и выполняться как совершенно
самостоятельные отдельные элементы.

Шина — данные

Структура микропроцессорной системы.

Шина данных — это основная шина, которая используется для передачи информационных кодов между всеми устройствами микропроцессорной системы.

Шина данных — это основная шина, ради которой и создается вся система. Количество ее разрядов ( линий связи) определяет скорость и эффективность информационного обмена, а также максимально возможное количество команд.

Шина данных всегда двунаправленная, так как предполагает передачу информации в обоих направлениях. Наиболее часто встречающийся тип выходного каскада для линий этой шины — выход с тремя состояниями.

Структурная схема МК подгруппы PIC16F8X.

Шина данных и память данных ( ОЗУ) — имеют ширину 8 бит, а программная шина и программная память ( ПЗУ) имеют ширину 14 бит. Такая концепция обеспечивает простую, но мощную систему команд, разработанную так, что битовые, байтовые и регистровые операции работают с высокой скоростью и с перекрытием по времени выборок команд и циклов выполнения. Двухступенчатый конвейер обеспечивает одновременную выборку и исполнение команды. Все команды выполняются за один цикл, исключая команды переходов.

Шина данных — эти сигналы обеспечивают двунаправленную шину данных для доступа к внешней памяти программ.

Структура шины микрокомпьютерной системы.

Шина данных предназначена для перемещения данных внутри компьютера, например между запоминающим устройством и процессором.

Шины данных, адреса, управлении и прерывания образуют системную шину, а показанная на рис. 19 схема — микропроцессорный модуль, который представляет собой мощную вычислительную систему. Данные по системной шине передаются одинаково у МП КМ1810ВМ87 и ЦП; сигналы состояния, адреса и данных полностью идентичны.

Шина данных работает в режиме двунаправленной передачи. Это означает, что по ней можно передавать слова в обоих направлениях, но, разумеется, не одновременно: требуется применение специальных буферных схем и мультиплексного режима1 обмена данными между микропроцессором и внешней памятью.

Шина данных — двунаправленная шина, по которой данные могут на правляться либо в микропроцессор, либо нз него ( на рнс. По такой шине данные невозможно одновременно передавать в обоих направлениях. Эти процедуры разнесены во времени в результате применения временного мультиплексирования.

Шина данных является двунаправленной, как частично и шина управления. От МП по ША передаются адреса соответствующих внешних устройств ( ВУ) и памяти. Объем адресуемой памяти колеблется от 64К до Ш слов с разрядностью от 8 до 32 бит.

Шина данных — двунаправленная, ибо каждый функциональный узел ( кроме ПЗУ) должен как принимать, так и передавать информацию.

Шина данных ( Д) включает в себя 16 двунаправленных линий для обмена 16-разрядными словами или байтами.

Память эвм и ее характеристики и назначение. Пзу, озу, взу. Организация и физическое представление данных в эвм.

Постоянное и оперативное ЗУ.

ЗУ
в ЭВМ состоят из последовательности
ячеек, каждая из которых содержит
значение 1-ого байта и имеет собственный
номер (адрес), по которому происходит
обращение к ее содержимому. Все данные
в ЭВМ хранятся в двоичном виде (0,1).

ЗУ
характеризуется 2-мя параметрами:

-объем
памяти — размер в байтах, доступных для
хранения информации

-Время
Доступа к ячейкам памяти — средний
временной интервал в течении кот.
находится требуемая ячейка памяти и из
нее извлекаются данные.

Оперативное
запоминающее устройство (ОЗУ; RAM
– Random
Access
Memory)
предназначено для оперативной записи,
хранения и чтения информации (программ
и данных), непосредственно участвующей
в информационно-вычислительном процессе,
выполняемом ЭВМ в текущий период времени.
После выключения питания ЭВМ, информация
в ОЗУ уничтожается. (В ЭВМ на базе
процессоров Intel Pentium
используется 32-разрядная адресация.
Т.е число адресов 232,
то есть возможное адресное пространство
составляет 4,3 Гбайт. время доступа
0,005-0,02 мкс. 1 с = 106 мкс.

Постоянное
запоминающее устройство (ПЗУ; ROM
– Read
Only
Memory)
хранит неизменяемую (постоянную)
информацию: программы, выполняемые во
время загрузки системы, и постоянные
параметры ЭВМ. В момент включения ЭВМ
в его ОЗУ отсутствуют данные, так как
ОЗУ не сохраняет данные после выключения
ЭВМ. Но МП необходимы команды, в том
числе и сразу после включения. Поэтому
МП обращается по специальному стартовому
адресу, который ему всегда известен, за
своей первой командой. Этот адрес из
ПЗУ. Основное назначение программ из
ПЗУ состоит в том, чтобы проверить состав
и работоспособность системы и обеспечить
взаимодействие с клавиатурой, монитором,
жесткими и гибкими дисками. Обычно
изменить информацию ПЗУ нельзя. Объем
ПЗУ 128-256 Кбайт, время доступа
0,035-0,1 мкс. Так как объем ПЗУ небольшой,
но время доступа больше, чем у ОЗУ, при
запуске все содержимое ПЗУ считывается
в специально выделенную область ОЗУ.

Энергонезависимая
память CMOS
RAM
(Complementary
Metal-Oxide
Semiconductor
RAM),
в которой хранятся данные об аппаратной
конфигурации ЭВМ: о подключенных к ЭВМ
устройствах и их параметры, параметры
загрузки, пароль на вход в систему,
текущее время и дата. Питание памяти
CMOS
RAM
осуществляется от батарейки. Если заряд
батарейки заканчивается, то настройки,
хранящиеся в памяти CMOS
RAM,
сбрасываются, и ЭВМ использует настройки
по умолчанию.

ПЗУ
и память CMOS
RAM
составляют базовую систему ввода-вывода
(BIOS
– Basic
Input-Output
System).

Внешние
ЗУ. ВЗУ для долговременного хранения и
транспортировки информации. ВЗУ
взаимодействуют с сист. шиной через
контроллеры ВЗУ (КВЗУ). КВЗУ обеспечивают
интерфейс ВЗУ и сист. шины в режиме
прямого доступа к памяти, т.е. без участия
МП. ИНТЕРФЕЙС — это совокупность связей
с унифицированными сигналами и аппаратуры,
предназначенной для обмена данными
между устройствами вычислительной
системы.

ВЗУ
можно разделить по критерию транспортировки
на ПЕРЕНОСНЫЕ и СТАЦИОНАРНЫЕ. Переносные
ВЗУ состоят из носителя, подключ-ого к
порту вв/вывода (обычно ЮСБ), (флеш-память)
или носителя и привода (накопители на
ГМД, приводы СиДи и ДВД). В стационарных
ВЗУ носитель и привод объединены в
единое устройство (НЖМД). Стационарные
ВЗУ предназначены для хранения информации
внутри ЭВМ.

Перед
первым использованием или в случае
сбоев ВЗУ необходимо ОТФОРМАТИРОВАТь
— записать на носитель служебную
информацию.

Основные
Технические Характеристики ВЗУ

-Информационная
емкость определяет наибольшее кол-во
ед. данных, кот может одновременно
хранить в ВЗУ (зависит от площади объема
носителя и плотности записи.)

-Плотность
записи — число бит информации, записанных
на единице поверхности носителя.
Различают продольную плотность (бит/мм),
и поперечную плотность.//

-Время
доступа — интервал времени от момента
запроса (чтения или записи) до момента
выдачи блока (включая время поиска
инфции на носителе и время чтения или
записи.)

-Скорость
передачи данных определяет кол-во
данных, считываемых или записываемых
в единицу времени и зависит от скорости
движения носителя, плотности записи,
числа каналов и тп.

Внутренняя шина — данные

Внутренняя шина данных соединяет между собой основные части МП. Шиной называют группу линий передачи информации, объединенных общим функциональным признаком. В микропроцессорной системе используются три вида шин: данных, адресов и управления.

Структурная схема 8-разрядного микропроцессора ( операция завершена, в аккумуляторе новые данные, процессор ожидает следующую команду.

Внутренняя шина данных представляет собой линию двусторонней связи.

Внутренняя шина данных, состоящая из восьми коммутируемых линий связи, осуществляет обмен информацией внутри микросхемы.

Микропроцессор U 8081 с указанием размеров ( в мм.

По внутренней шине данных и адресов передаются управляющая информация, 14-разрядные адреса и данные в режиме работы с разделением времени. Передача осуществляется между отдельными функциональными блоками ЦП, a также между ЦП и внешними ЗУ. Начало работы и ее окончание определяются для каждого функционального блока при помощи управляющих сигналов.

ПДП, внутренняя шина данных, входная буферная схема-контроляер, два буферных ЗУ на один знакоряд и сопряженные с ними стеки, выходная буферная схема-контроллер, выходная буферная схема, схема растровой синхронизации и управления видеосигналом, счетчики знаков, строк, знакорядов, регистры светового пера.

Структурная схема 8-разрядного микропроцессора.| Формирование с разными фазами.

Прерывание связано с использованием внутренней шины данных микропроцессора. Схемы управления принимают решение, когда и в какой последовательности другие устройства могут пользоваться внутренней шиной данных.

Регистры МП обмениваются информацией по внутренней шине данных. Устройство управления имеет каналы связи со всеми остальными узлами МП. Схема 1 уменьшает или увеличивает содержимое регистров на единицу, например счетчика команд ( программного счетчика) или указателя стека при последовательной выборке команд или данных из памяти. В программную модель МП входят только регистры A, F, УС, СК и регистры общего назначения ( РОН) — В, С, D, Е, Н, L. Регистры A, F и общего назначения являются восьмиразрядными, а регистры СК и УС — шестнадцатиразрядными.

Регистр адреса памяти соединен с внутренней шиной данных микропроцессора. Какой из перечисляемых ниже объектов может явиться источником данных для загрузки этого регистра: а) счетчик команд, б) регистр общего назначения, в) память или г) все перечисленные объекты.

Аккумулятор соединен с другими блоками микропроцессора внутренней шиной данных. Чем располагает аккумулятор для этих целей: а) 8 разрядами, б) 16 разрядами, в) входными и выходными портами или г) линиями с поданными на них двоичными нулями.

Все функциональные узлы микропроцессора соединены с внутренней шиной данных. Какой из ниже перечисленных узлов информирует остальные о необходимости передавать данные, принимать их или не выполнять никаких действий: а) аккумулятор, б) схемы управления, в) блок микропроцессора или г) регистр команд.

Структурная схема 8-разрядного микропроцессора ( аккумулятор и регистр D загружены данными, и регистре команд находится команда ADD. в это время регистр D и аккумулятор не соединены ни с каким другими узлами.

Каждый функциональный блок микропроцессора всегда подключен к внутренней шине данных, однако воспользоваться ею может только после получения соответствующего сигнала от схем управления.

Интерфейсы компьютера.

Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или частей.

В интерфейсе обычно предусмотрено сопряжение на двух уровнях:

— механическом (провода, элементы связи, типы соединений, разъемы, номера контактов ит.д.)

— логическом (сигналы, их длительность, полярности, частоты и амплитуда, протоколы взаимодействия).

Все интерфейсы ЭВМ можно разделить на внутренние и внешние:

— внутренние – система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой;

— внешние – обеспечивают связь ПК с внешними (периферийными) устройствами и другими компьютерами.

2 Системныеблоки корпуса персональных компьютеров

Системные
блоки IBM РС выполняются в различных
геометрических вариантах. Так по форме,
расположению внутренних узлов, рабочему
положению и размерам, обычно, выделяют
корпуса с вертикальным и горизонтальным
пространственным расположением элементов.

Корпуса с
горизонтальным расположением делят на типы:
нормальный (normal), малый (baby)
и сверх малый (slim)

Корпуса
с вертикальным расположением называют
типом башня (tower) и делят на виды: 1 – малый (mini
tower), 2 – средний (midi tower) и 3 – большой (big tower).
Как правило, корпуса такого исполнения
отличаются друг от друга видом передней
панели и общей полезной высотой, в то время
как, их ширина, длинна и глубина различаются
незначительно. На передней панели
системного блока располагаются некоторые
элементы управления, а именно: тумблер-выключатель
напряжения питания сети (Power), кнопка сброса
– перезагрузки (Reset), кнопка включения/выключения
режима турбирования (Turbo), индикаторы этих
режимов, индикатор обращения к жесткому
диску, передние панели дисковых и ленточных
устройств — накопителей информации со
сменными носителями и другие комплектующие
элементы и части устройств, требующие
простого и частого доступа при
использовании.


Внутри
системного блока размещаются основные
внутренние компоненты персонального
компьютера: материнская плата – 3, платы
адаптеров, интерфейсов, контроллеров
устройств, карт, расширений и их разъемы –
10, дисковые накопители – 8 и 13, блок питания
– 6, соединительные шлейфы, шнуры и кабели –
4, 7, вентилятор системы охлаждения
внутренних элементов – 1, вентилятор и
радиатор системы охлаждения центрального
процессора – 2, слоты системной шины – 9,
отверстие разъема клавиатуры – 11 и входной
и выходной разъемы подключения питания – 12
и т.д.. Так как многие компоненты могут быть
интегрированы на материнской плате, то не
все они могут быть представлены как
отдельные комплектующие элементы. Задняя
панель, как правило, содержит панели плат
расширений с разъемами, заглушки разъемов,
вентиляционное отверстие вентилятора
блока питания – 5 и др.

Корпус
может быть выполнен из металла, пластика и
комбинации того и другого. Как правило, все
комплектующие элементы, расположенные
внутри системного блока, крепятся изнутри к
металлической раме – 3, состоящей из днища
– 8, задней панели – 3 и передней панели – 7,
на которую затем надевается кожух – 2. В
передней панели имеется одно или несколько
окон – 1, предназначенных для вывода на
лицевую – переднюю часть управляющих
панелей устройств, требующих постоянного
доступа во время эксплуатации (магнитные,
оптические, магнитооптические дисководы,
ленточные накопители и др.). Задняя панель,
также, имеет отверстия и окна для вывода на
заднюю часть системы охлаждения блока
питания – 4, разъемов интерфейсов
периферийных устройств – 5, заглушек плат
интерфейсных карт – 6.

1. Обзор шин пк.

Все компоненты ПК объединены между
собой проводниками (кабелями) позволяющими
обмениваться данными, адресной
информацией, управлять режимами работы,
подключать питание и т.д.

Группы проводников, объединённые по
определённым признакам носят название
шин или магистралей.

В архитектуре ПК выделяют системные
шины (шины расширения — Expansion Bus) и
локальные шины. Основной обязанностью
системной шины является передача
информации между базовым МП и остальными
электронными компонентами компьютера.

Локальные шины вводятся для повышения
производительности ПК при работе с
устройствами, требующими передачи
больших объёмов информации (например,
накопителей, видеоадаптеров). Локальные
шины связывают между собой процессор
непосредственно с контроллерами
периферийных устройств.

Как следует из названия системные шины
(шины расширения) предназначены для
подключения различных адаптеров
периферийных устройств, расширяющих
возможности компьютера.

Интерфейсы шин начали свою историю с
8-битной шины ISA. Открытость этой шины
обеспечила появление широкого спектра
плат расширения, позволяющих использовать
PC в различных случаях, вплоть до применения
в качестве управляющего компьютера в
различных системах автоматизации.

С появлением АТ-286 шина ISA была
модифицирована, что позволило повысить
её производительность. Шина EISA явилась
откликом на потребность в
высокопроизводительном обмене для
серверов. Это довольно дорогая шина и
распространена не так широко. В шину
EISA можно установить и ISA – адаптеры.

Шина МСА, выдвинутая фирмой IBM как
прогрессивная альтернатива ISA, не была
поддержана производителями блоков PC,
так её спецификация не была открытой.
В результате она практически отмерла
вместе с семейством ПК IBM PS/2.

C появлением МП i486 появилась потребность
в повышении производительности
вычислительной системы, т.о. родилась
локальная шина VLB. Принципиальная
привязка к шине процессора 486 не обеспечила
ей долгого существования — пришла пора
Pentium.

С процессорами 486 появилась и другая
скоростная шина PCI. Она является новым
этажом в архитектуре PC , к которому
подключается шина типа ISA/EISA.

Шина PCI является в настоящее время
стандартной для ПК и используется с
процессорами 4,5 и 6 поколений.

Развитием шины PCI, нацеленным на дальнейшее
повышение производительности обмена,
является порт AGP, специально предназначенный
для подключения мощных графических
адаптеров.

Местоположение шин в архитектуре
современных ПК иллюстрирует рис.26.1.

Рис.26.1.

Шина данных это система передачи информации в ПК

Шина данных это одна из самых важных шин, из-за необходимости которой собственно и формируется вся остальная система. Численность имеющихся у нее разрядов указывает на скорость и производительность обмена данными, кроме этого определяет наибольшее число выполняемых команд. Шина данных это устройство, которое передает данные всегда в двух направлениях.

  1. Центральный процессор
  2. Графический адаптер
  3. Система оперативной памяти (ОЗУ)

Но все-таки эти модули, даже в комплексе не будут выполнять тех функций, которые от них требуются. Для того, чтобы все компоненты функционировали как положено, среди них создается взаимосвязь, с помощью которой будет выполняться необходимые вычислительные и другие операции. Средства связи такого рода создают именно компьютерные системные шины. Следовательно, можно утверждать, что данный компонент является крайне необходимым элементом в компьютерном блоке.

Компьютерная шина

Компьютерная шина – это электронная магистраль предназначенная для передачи информации между функциональными модулями компьютера. Такими как: центральный процессор, графический адаптер, винчестер, ОЗУ и остальными устройствами. Данная система включает в себя некоторое количество других шин, в частности: шины адреса, шина данных, кстати их может быть несколько, и шина управления.

Основное деление компьютерных шин

Отличие шин друг от друга базируется на нескольких моментах. Главным признаком считается Первенствующим показателем является место расположения. Исходя из этого шины бывают следующих типов:

  1. Шины для создания магистральной связи между компонентами установленными внутри компьютерного блока, а именно: центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, системная плата. В современных компьютерах она обозначается как — локальная шина.
  2. Шины служащие для подсоединения к системной плате периферийных гаджетов, таких, как: адаптеры, карты памяти, называются — внешними шинами.

По-большому счету, компьютерной шиной можно охарактеризовать практически всякое устройство, служащее для создания связи между двумя и более компонентами. Даже оборудование для подключения компьютера к сети Интернет в определенной степени считается системной шиной.

Одна из самых значимых устройств связи

Все действия выполняемые нами с помощью компьютера, будь то работа с документами или прослушивание музыкальных треков, компьютерные игры — все это возможно только благодаря процессору. Равным образом и процессор не может выполнять свои функции, не имея при этом магистральной связи с остальными значимыми компонентами осуществляющими полноценную работу компьютера. То есть, именно с помощью системной шины процессора организуется в одно целое комплекс устройств.

Производительность компьютера

Все основные компьютерные шины в зависимости от предназначения, делятся на несколько категорий:

  1. Адресные шины
  2. Шины управления
  3. Шины данных

У процессора может быть задействовано несколько системных трактов связи, при этом, как показала практика, наличие определенного количества шин увеличивает эффективность работы компьютера. Пропускная способность компьютерной шины в большей части определяет производительность ПК. Принцип ее действия заключается в определение скорости трансляции данных, передающихся с локальных устройств на другие вычислительные модули и обратно.

Системные шины в современных компьютерах

Стандартная локальная шина, разработанная ассоциацией VESA, получила компетентное признание в мире компьютерных технологий. Официальное ее название VL-Bus и она же является одной из самых популярных шин локального назначения со дня ее представления. Используя шину VL-Bus можно осуществлять 32-разрядную передачу информации между графическим адаптером и процессором либо винчестером.

Однако, такая магистраль связи не способна поддерживать корректную работу микропроцессора. Вследствие этого она встраивается в систему вместе с 16-разрядной шиной ISA, и таким образом выполняет функции дополнительного расширения.

Компьютерная шина, оперативка, центральный процессор и мосты

Внешняя шина — данные

Внешняя шина данных выходит за пределы МП. Эти шины обеспечивают пропуск кодовой комбинации ( слова) на число разрядов, на которое рассчитан данный МП. У наиболее распространенных однокристальных МП ширина шины данных или магистрали составляет восемь разрядов. Связь внутри МП и с внешними устройствами осуществляется также с помощью шины адреса и шины управления.

Микросхемы представляют собой 16-битовый микропроцессор с 8-битовой внешней шиной данных ( центральное процессорное устройство с байтовым принципом организации) и предназначены для перевода аппаратных средств, построенных на К580ВМ80 и К580ВМ85, на программную среду К1810ВМ86 для повышения производительности. Различия состоят в изменении разрядности шины данных и соответствующих изменениях структуры и работы шинного интерфейса. БНЕзаме-нена линией состояния SSO, так как К1810ВМ88 может обращаться только к байтам и надобность в сигнале разрешения старшего байта шины SHE отпадает.

Как и процессор 8086, 80286 имеет 16-разрядную внешнюю шину данных и 6-байтный конвейер команд. Однако быстродействие процессора 80286 при тактовой частоте 12 5 МГц примерно в 6 раз выше, чем у 8086 с тактовой частотой 5 М Гц. Это достигается за счет усовершенствованной архитектуры и снижения количества тактов на одну команду.

Интегральная схема KJ810BM88 представляет собой 16-битовый микропроцессор с 8-битовой внешней шиной данных. Он предназначен прежде всего для перевода аппаратных средств, построенных на базе МП К580ВМ80 и К580ВМ85, на программную среду МП К1810ВМ86 с целью повышения производительности этих средств. Микропроцессоры ВМ86 и ВМ88 имеют аналогичную архитектуру и одинаковую систему команд. В ВМ88 сохранены 16-битовые общие и сегментные регистры, АЛУ для обработки 16-битовых операндов, сумматор для вычисления 20-битового физического адреса и средства поддержки многопроцессорных систем. Различия между этими двумя МП состоят в изменении разрядности шины данных и соответствующих изменениях структуры и работы шинного интерфейса.

Принцип двунаправленной, rj днных и алпеоа поелостав-передачи между внутренней и внеш — шин Данных и адреса., предосгав ней шинами данных ляя их в распоряжение внешних.

Буферы данных и буферы адреса обеспечивают связь центрального процессора с внешними шинами данных и адреса. Особенность буферов состоит в том, что в каждом разряде они используют логические элементы с тремя состо-яниями.

Промежуточное положение между 8-разрядными и обычными 16-разрядными занимают 16-разрядные МП с 8-разрядной внешней шиной данных. Они представляют собой специальные модификации обычных 16-разрядных МП и обладают практически той же вычислительной мощностью, но в них используются более дешевые аппаратные схемы управления шиной.

Обмен 8-разрядными командами и данными между микропроцессором и внешними устройствами производится по 8-разрядной внешней шине данных DO — D7 через буферный регистр данных, который может находиться в трех состояниях — О, 1 и с высоким выходным сопротивлением, т.е. когда он отключается от внешней шины данных.

Структурная схема однокристального МП.

Буферный регистр данных используется для временного хранения выбранного из памяти слова перед выдачей его во внешнюю шину данных. Его разрядность определяется количеством байтов информационного слова.

Типовая структура цифровой системы обработки сигналов.

Как показано в табл. 2.5, в 1986 г. были выпущено много новых ПЦОС-СБИС; некоторые из них снабжены 32-разрядными внешними шинами данных, а в некоторых предусмотрена возможность арифметической обработки с плавающей запятой. Хорошим показателем производительности ПЦОС-СБИС является время выполнения 1024-точечного комплексного быстрого преобразования Фурье ( БПФ), так как этот вид обработки весьма характерен для многих применений.

Обмен 8-разрядными командами и данными между микропроцессором и внешними устройствами производится по 8-разрядной внешней шине данных DO — D7 через буферный регистр данных, который может находиться в трех состояниях — О, 1 и с высоким выходным сопротивлением, т.е. когда он отключается от внешней шины данных.

Снаружи процессор представляет собой 32-битовое устройство. Внешняя шина данных к памяти является 64-битовой, удваивая количество данных, передаваемых в течение одного шинного цикла.

Обмен кодами между памятью команд, памятью данных, периферийными устройствами и МП осуществляется через двунаправленный буфер шины данных. Последний изолирует внешнюю шину данных от внутренней. Это позволяет упростить подключение к одной шине нескольких устройств.

Адресное пространствомикропроцессорного устройства.

Адресное пространство микропроцессорного
устройства изображается графически
прямоугольником, одна из сторон которого
представляет разрядность адресуемой ячейки
этого микропроцессора, а другая сторона — весь
диапазон доступных адресов для этого же
микропроцессора. Обычно в качестве
минимально адресуемой ячейки памяти
выбирается восьмиразрядная ячейка памяти (байт).
Диапазон доступных адресов
микропроцессора определяется разрядностью шины
адреса системной шины. При этом минимальный
номер ячейки памяти (адрес) будет равен 0, а
максимальный определяется из формулы:

Для шестнадцатиразрядной шины это будет число
65535 (64K). Адресное пространство этой шины и
распределение памяти микропроцессорной
системы, изображЈнной на рисунке 1, приведено на рисунке
2, а
распределение памяти микропроцессорной
системы, изображЈнной на рисунке 1, приведено на рисунке
3.

Рисунок 2. Адресное пространство шестнадцатиразрядной
шины адреса.

Рисунок 3. Распределение памяти микропроцессора с
шестнадцатиразрядной шиной адреса.

Микропроцессоры после включения питания и
выполнения процедуры сброса всегда начинают
выполнение программы с определЈнного адреса,
чаще всего нулевого. Однако есть и
исключения. Например процессоры, на основе
которых строятся универсальные компьютеры
IBM PC или Macintosh стартуют не с нулевого адреса. Программа должна храниться
в памяти, которая не стирается при выключении
питания, то есть в ПЗУ.

Выберем для
построения микропроцессорной системы микросхему ПЗУ
объЈмом 2 килобайта, как это показано на
рисунке 1. При рассмотрении построения
блока обработки сигналов мы договорились, что
процессор после сброса начинает работу с
нулевого адреса, поэтому разместим ПЗУ в
адресном пространстве начиная с нулевого адреса. Для того, чтобы нулевая ячейка
ПЗУ оказались расположенной по нулевому адресу адресного
пространства микропроцессора, старшие
разряды шины адреса должны быть равны 0.

При построении схемы необходимо
декодировать старшие пять разрядов адреса (определить,
чтобы они были равны 0). Это выполняется при помощи дешифратора
адреса
, который в данном случае вырождается в
пятивходовую схему «ИЛИ-НЕ» Это связано с
тем, что внутри ПЗУ уже есть одиннадцативходовый
дешифратор адреса. При использовании
дешифратора адреса, обращение к ячейкам
памяти выше двух килобайт не приведЈт к
чтению ячеек ПЗУ, так как на входе выбора
кристалла CS уровень напряжения останется
высоким.

Теперь подключим микросхему ОЗУ. Для
примера выберем микросхему объЈмом 8 Кбайт.
Для выбора любой из ячеек этой микросхемы
достаточно тринадцатибитового адреса,
поэтому необходимо дополнительно
декодировать три оставшихся разряда адреса.
Так как начальные ячейки памяти адресного
пространства уже заняты ПЗУ, то  использовать нельзя. Выберем
следующую комбинацию цифр 001 и используем
известные нам принципы .
Дешифратор адреса выродится в данном
случае в трЈхвходовую схему «И-НЕ» с
двумя инверторами на входе. Схема этого
дешифратора приведена на рисунке 1.
ПриведЈнный дешифратор адреса
обеспечивает нулевой уровень сигнала на
входе CS только при комбинации
старших бит 000

Обратите внимание, что так как объЈм ПЗУ
меньше объЈма ОЗУ, то между областью
адресов ПЗУ и областью адресов ОЗУ
образовалось пустое пространство
неиспользуемых адресов памяти

 И, наконец, так как все
микропроцессоры предназначены для
обработки данных, поступающих извне, то в
любой микропроцессорной системе должны
присутствовать порты ввода-вывода.
Порт ввода-вывода отображается в адресное
пространство микропроцессорного
устройства как одиночная ячейка памяти,
поэтому порт ввода вывода можно разместить
по любому свободному адресу. Проще всего
построить дешифратор числа FFFFh. В этом
случае дешифратор превращается в обычную 16-ти
входовую схему «И-НЕ», поэтому и
выберем эту ячейку памяти в адресном
пространстве микропроцессора для
размещения порта ввода-вывода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector