Архитектура с 3 шинами является наиболее общей для микропроцессорных систем. Шиной системы называют физическук) группу линий передачи сигналов7 имеющихсхожиё фунтоии У

ВВЕДЕНИЕ В АРХИТЕКТУРУ МАШИН С 3 ШИНАМИ

Рис. 1.1. Два примера физической реализации шины системы.

о - шина специального исполнения, состоящая нз гибких проводов; б -шина, выпол-. ненная в виде печатной схемы.

рамках системыНапример, некоторая группа линий может использоваться для передачи сигналов адреса памяти. Эту группу линий можно назвать адресной шиной. На рис. 1.1 показаны два примера различной физической реализации шин. Все три шины являются специализированными с точки зрения их функций. Эти шины именуются так:

1. Адресная шина системы.

2. Шина данных системы.

3. Шина управления системы.

Логическое состояние этих трех шин описывает коммуникационный тракт системы в любой момент времени. Коммуникационный тракт-это путь, который данные, представленные в виде электрических сигналов, проходят в системе от одной точки к другой.

1.2. Адресная шина системы

По адресной шине системы передаются лишь выходные сигналы, которые поступают с выводов в корпусе микропроцессора. Эта шина предназначена для того, чтобы открывать или выби-

Ваедение в архитектуру с 3 шинами

рать Правильный тракт для электрического соединения в пределах микропроцессорной системы.

Для удобства будем в дальнейшем полагать, что все электрические соединения в микропроцессорной системе осуществляются между микропроцессором и устройством, открытым с помощью адресной шины. В качестве устройства здесь выступает любая электрическая схема, принимающая данные от микропроцессора либо вырабатывающая данные для него. (Позднее-мы покажем, что это не всегда справедливо для систем, управляемых, микропроцессором.) Для начинающих изучение микропроцессорных систем подобное ограничение способствует лучшему пониманию материала. После того как понятие описываемого здесь коммуникационного тракта дано, легче объяснить особенности других коммуникационных трактов, имеющихся в микропроцессорной системе.

Другой важной характеристикой адресной шины системы является ее емкость. Емкость шины определяется числом входящих в нее отдельных электрических линий. Для микропроцессоров 8080, 8085, Z80, 6800 характерна 16-разрядная адресная шина. Это означает, что адресная шина систем, построетных на базе этих микропроцессоров, компонуется из 16 физических линий.

1.3. Шина данных системы

Шина данных системы является двунаправленной шиной. Это означает, что передача данных может производиться в обоих направлениях. В некоторых случаях данные генерируются микропроцессором и передаются от него к определенному устройству системы. Это устройство открывается с помощью заданного логического состояния линий адресной шины и пол уча et данные с шины данных.

В других случаях данные генерируются каким-то источником и передаются микропроцессору посредством шины данных. В качестве источника выступает то устройство системы, которое открывается с помощью адресной шины. Подобный режим Называется вводом данных в микропроцессор.

Хотя передача данных по шине данных может производиться в обоих направлениях, однако в каждый -заданный момент--времени она осуществляется лишь в одном направлении. Это означает что для передачи данных в систему и их приема из системы микропроцессор переводится в соответствующий режим. Более того, по всем разрядам шины в каждый момент времени данные передаются лишь в одном направлении, т. е. в любой момент по всем линиям шины они могут Либо только, вводиться либо только выводиться.

Для микропроцесебров 8080, 8085, Z80 И 6800 шина данных является 8-разрядной. Поэтому говорят, что емкость гййны дан-

Глава 1

ных равна 8 разрядам и параллельно могут передаваться лишь 8 бит информации. По этой, причине перечисленные микропроцессоры относят к классу 8-разрядных микропроцессоров.

1.4.

Шина управления системы

На шине управления действует 4 следующих типа сигналов:

1. Чтение из памяти активизировано.

2. Запись в память активизирована.

3. Чтение с устройства ввода активизировано.

4. Запись на устройство ввода активизирована.

Микропроцессор

Адресная шина

>16 а Ао-

адресных линий

Шина данных

>8 ЛИН1 Do-D

ЛИНИЙ шины данных

Шина управления.

4 линии шины управления: ЧТЕНИЕ ИЗ ПАМЯТИ.

N ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ, Т/ ЧТЕНИЕ С УСТРОЙСТВА

ВВОДА, ЗАПИСЬ НА УСТРОЙСТВО ВЫВОДА

Рис. 1.2. Блок-схема системы с 3 шинами. По адресной шине и шине управ-, ления сигналы передаются лншь в оДном направлении (однонаправленные шнны). Шнна данных является двунаправленной, что показано стрелкой, имеющей два направления.

Позднее для этой шины мы введем некоторые добавочные сигналы. Однако для понимания существа процессов пока необходимо ограничиться указанным списком. сигналов. После того как станут ясны функции этих четырех сигналов, будет легче изучать функции других сигналов.

Шина управления используется лишь для вывода сигналов, т. е. является однонаправленной и работает лишь в режиме вывода. Напротив, шину данных мы рассматриваем как двунаправленную.

Термин активизирован означает, что при наступлении события, запрашиваемого соответствующей линией щнны управления, эта линия имеет активный сигнал логического уровня 1 или 0. В микропроцессорных системах активное состояние линий шины управления может быть либо логической 1, либо ло-

Вееденив в архитектуру с 3 шинами

гическим 0. При этом различные линии с5йстемы могут быть активными при разных уровнях логического сигнала. Например, линия управления ЧТЕНИЕ ИЗ ПАМЯТИ может быть активной при логическом уровне 1, а линия управления ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ - при уровне 0.

Распознавание и инициирование типа электрического соединения для шины данных системы является, функцией сигнала шины управления. Необходимо заметить, чтб линия управления может быть активизированной и при уровне логической 1, и при уровне логического 0.

На рис. 1.2 архитектура систем с тремя шинами показана в виде блок-схемы, из которой видно, что стрелки, соответствующие адресной шине и шине управления, указывают лишь на одно направление. Это говорит о том;, что эти шины однонаправленные. Для шины данных на рис. 1.2 стрелки указывают на два направления, что соответствует двунаправленной шине. Принятые нами обозначения часто используются в литературе для описания этих шин.

1.5. Использование архитектуры с 3 шинами

Теперь мы обсудим общие принципы передачи информации в микропроцессорной системе, имеющей архитектуру с 3 шинами. Прежде всего необходимо пояснить основные функции, реализуемые микропроцессорной системой. После этого можно будет перейти к рассмотрению особенностей их выполнения.

Для первоначального знакомства с микропроцессорами достаточно рассмотреть лишь пять функций, описанных ниже; позднее список этих функций может быть расширен. Такие функции хорошо отображают возможные операции, выполняемые в микропроцессорной системе. К ним относятся:

1. Запись данных в память системы.

2. Чтение данных из памяти системы.

3. Запись данных в устройство ввода-вывода.

4. Чтение данных с устройства ввода-вывода.

5. Выполнение операций с содержимым внутренних регистров микропроцессора.

Указанные пять возможных типов функций микропроцессорной системы позволяют создавать большое число разнообразных средств. Рассмотрим, каким образом эти функции могут быть реализованы посредством архитектуры систем с 3 шинами.

1.6.

Запись данных в память

Чтобы понять, каким образом в микропроцессорной системе осуществляется запись данных в память, необходимо выяснить осот бенности передачи данных в память от любого внешнего источ-