ника. С ЭТОЙ целью мы приведем временную диаграмму общего процесса записи данных в полупроводниковую память, после рассмотрения которой будет легко показать особенности использования системы с 3 шинами для выполнения этой операции.

Последующее обсуждение относится к рис. 1.3. Отметим, что адресные входы памяти на рисунке маркируются как Аб-An,

Адресные входы памяти Ао

Адресная шина Ао-Ап

Импульс РАЗРЕШЕНИЕ ЗАПИСИ В ПАМЛТЬ

Шина данных Од-Оп

.Tds 1

Входы . данных паК1яти

время I J

ДОСТУПАI Twp i

l ПРИ *1

ЗАПИСИ I

Рис. 1.3. Упрощенная временн1я диаграмма трех сигналов, необходимых для реализации цикла ЗАПИСЬ В ПАМЯТЬ для полупроводниковой памяти.

где Ап характеризует максимальное число адресных линий, необходимых для данного блока памяти. Например, если память организована как 1024X1, то для обеспечения доступа к любой ячейке памяти необходимо 10 линий, и адресные линии будут обозначаться как Ао-Ад.

. Линии данных маркируются как Do-Dn, где Dn характеризует максимальное число линий данных памяти. Например, если память организована как 256X4 бит, необходимо четыре линии данных. Линии данных такой памяти обозначаются Do-D?.

Заметим также, что как адреснце входы, так и входы данных должны быть активизированы лосле выдачи сигнала раз-

Для углубленного изучения фуикционировання полупроводниковой па-, мяти см. Coffron J. W., Getting Started in Digital Troubleshooting, Reston Pub-Hshing Co.. Reston, VA, 1979.

решения записи. Термин активизировать здесь означает пода чу на адресные линии и линии данных .уровня напряжения, соответствующего логическим 1 или.О и удовлетворяющего принятым для используемого семейства логических схем параметрам. Например, если в системе используются схемы семейства TTL, то активизация логической I соответствует интервалу 2,4-5,0 В, а логического О-0,0-0,4 В.

Интервал времени, в течение которого должны сохраняться активизированными адресные и информационные входы до выдачи сигнала разрешения записи, для различных устройств разный. Например, для устройств памяти типа МОП (металл - окисел - полупроводник) этот интервал составляет 200 не, а для памяти на схемах TTL - 30 не. Для точного определения временных соотношений следует ознакомиться с технической документацией на соответствующие изделия.

Анализируя рис. 1.3, важно подчеркнуть, что вне зависимости от конкретных временных соотношений сигналов для заданного устройства памяти микропроцессорная система должна удовлетворять всем существующим временным параметрам для устройства памяти данного типа. Если же эти временные соотношения не соблюдаются, то надежной взаимосвязи между микропроцессором и памятью системы обеспечить не удастся.

Для того чтобы успешно реализовать обработку сигнала записи в память в системе с 3 шинами, на шинах системы необходимо выполнить следующие действия:

1. На адресной шине Aq-A15 должен быть активизирован адрес памяти (т. е. адрес ячейки, куда записываются данные, генерируемые микропроцессором, с шины данных).

2. На шину данных Dq-D7 должны поступить данные из микропроцессора. (Эти данные необходимо записать в ячейк\% адрес которой содержится на адресной шине.)

. 3. После осуществления действий 1 и 2 на линию записи в память шины управления должен поступить соответствующим образом синхронизированный импульс разрешения записи требуемого уровня напряжения. При этом осуществляется передача данных. Таким образом, шина управления производит управление системой посредством соответствующим образом синхронизированных импульсов.

Однако существует ряд дополнительных действий, которым также необходимо уделить внимание. Об этих действиях будет говориться ниже при реализации систем с 3 шинами на базе конкретных микропроцессоров. Схемы, реализующие их, проще описывать при более детальном ознакомлении с системой. В настоящей главе раскрываются лишь общие вопросы функционирования микропроцессоров.

При обсуждении, мы намеренно опускаем частное детали. Это объясняется стремлением пояснить общие принципы функ-

ционирования микропроцессорных систем с 3 шинами прежде, чем рассматривать реальные системы.

Из обсуждения рис. 1.3 ясно, каким образом сигналы различного логического уровня на каждой из шин (адресной, данных, управления) взаимодействуют между собой при формировании необходимой входной информации при записи данных в память системы. Шины системы обеспечивают надежное соединение микропроцессора с памятью системы путем формирования необходимой комбинации сигналов на входах памяти.

1.7.

Чтение данных из памяти

Покажем, каким образом в системе с 3 шинами реализуется чтение данных из памяти. Кратко рассмотрим основные особенности чтения данных из любой полупроводниковой памяти. На

Алресная шина

Линия управдения

чтением из памяти

Чтение данных Шина данных Dn-Dn j

Данные in памяти подаютси на шину данных по импульс5 линии управления ЧТЕНИЕ lli ПАМЯТИ

Рис. 1.4. Типичная времейиая диаграмма цикла ЧТЕНИЕ ИЗ ПАМЯТИ.

рис. 1.4 приведена типичная временная диаграмма выполнения операции чтения данных из памяти. Отметим, что в соответствии с рис. 1.4 адресные линии Aq-An должны быть активизированы с сохранением стабильного уровня сигнала до момента времени, когда данные из памяти поступают на шину данных по сигналу соответствующей линии шины управления. Вспомним, что данные в системе передаются из одного устройства в другое посредством шины данных. Для выполнения этой операции шина данных переводится в такой режим, при котором логические уровни на этой шине соответствуют данным, хранимым в памяти. И наконец, сигнал шины управления определяет нужный момент выдачи данных из памяти на шину данных. Таким

образом, чтобы реализовать операцию чтения данных из памяти системы, необходимо выполнить следующие действия:

1. Обеспечение стабильных уровней сигналов на адресной шине Ао-An.

2. Подготовка шины данных для приема данных (т. е. она переводится в режим приема данных в микропроцессор).

3. После реализации шагов 1 и 2 активизация шиной управления линии управления чтением из памяти. При этом данные из памяти поступают на шину данных и могут быть восприняты микропроцессором. Как видим, реализация операции чтения из памяти предполагает взаимодействие сигналов соответствующих логических уровней на всех трех шинах.

1.8.

Запись данных в устройство вывода

В микропроцессорной системе слово память имеет вполне определенное значение, а именно оно ассоциируется с некоторой схемой или множеством схем, с которыми можно легко связать функции чтения и записи. Иначе обстоит дело с понятием устройство вывода , оно определено не достаточно четко. Устройством вывода может быть и построчное печатающее устройство, и табло на светоизлучающих диодах, и электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), и кассетный накопитель, и гибкий диск и любое другое устройство микропроцессорной системы. В интересах последующего изложения определим устройство вывода следующим образом:

Устройство выводаэто любое ycTppJcTBOj{gOMe na.Mi3 воспринимающее. flaHHMeJnepfijiaBacj

Такой подход к определению устройства вывода позволяет представлять его в виде устройства, способного принимать от 1 до 8 бит в параллельном режиме. Причем прием данных осуществляется в том случае, если на шине управления активизи-рована линия управления записью на устройство вывода.

Функционирование устройства вывода, так же как и функционирование памяти, можно рассмотреть с позиции взаимодействия электрических сигналов. Отличие заключается лишь в том, что устройство вывода осуществляет обработку сигнала управления, а память системы -нет. Так микропроцессор 6800 одинаковым образом производит запись данных в память и в устройство вывода. Это справедливо для многих микррпроце(5-соров. Системы, в которых реализуется подобное взаимодействие, называют системами с организацией вывода по аналогии с обращением к памяти. Изложенное должно помочь начинающим изучение микропроцессорных систем понять, что отлиЧие между организацией обмена с памятью и с устройствами вы* вода в таких системах невелико.

Каждому устройству вывода приписан свой адрес, подобный адресу памяти системы. На рис. 1.5 показана в упрощенном виде временная диаграмма записи в yctpoftcTBO вывода. Из рис. 1.5 важно понять, что адрес устройства вывода и выводимые данные поступают на соответствующие шины до того, как шиной управления системы будет выдан импульс разрешения вывода. Операция записи в устройство вывода выполняется путем реализации следующей последовательности действий:

Адрес устройства Ao-Ai5 вывода доступен

Данные для устройства вывода доступны

Импульс устройства вывода РАЗРЕШЕНИЕ ЗАПИСИ I

Рис. 1.5. Упрощенная временная диаграмма операции ЗАПИСЬ В УСТРОЙСТВО ВЫВОДА для системы с 3 шинами.

1. Обеспечение стабильных уровней сигналов Ао-А15, соответствующих адресу устройства вывода. В некоторых системах для адресации устройства вывода используются не все, 16 адресных линий. Более подробно этот вопрос будет изложен позднее, когда будет рассматриваться система с 3 шинами на базе реального микропроцессора.

2. Обеспечение на шине данных Do-D? стабильных уровней сигналов, соответствующих данным, которые должны быть записаны в устройство вывода.

3. После выполнения шагов 1 и 2 подача на шину управления сигнала разрешения записи в устройство вывода.

Рассмотренная выше операция записи данных в устройство вывода выявляет функцию каждой шины системы. При реализации этой операции все три шины функционируют во взаимодействии друг с другом. И используя их, система устанавливает надежную связь между микропроцессором и устройством вывода.

Введение в архитектур/с 3 шинами

1.9.

Чтение данных с устройства ввода

В качестве устройства ввода микропроцессорной системы может рассматриваться любой источник, кроме памяти системы способный передавать данные микропроцессору, JanHgejis уст; ройтва ваода шрсыла1отся в мидропроцессоо по запросу по;; elgera. В качестве примера устройства ввода можно назвать клавишный пульт терминала с ЭЛТ. Данные с пульта поступают в микропроцессор по его запросам.

Аг,-А

Адрес устройства ввода доступен

D0-D7

Данные поданы на шину данных

Импульс ЧТЕНИЕ С , УСТРОЙСТВА ВВОДА на линии управления

Рис. 1.6. Временная диаграмма цикла ЧТЕНИЕ С УСТРОЙСТВА ВВОДА показывающая основные сигналы шины.

В некоторых системах микропроцессор не делает различия между чтением с устройства ввода и из памяти системы. Подобное замечание ранее было сделано относительно устройства вывода. Если микропроцессорная система не различает чтение данных из памяти и с устройства ввода, то говорят, что в системе используется ввод данных по аналогии с обращением к памяти. Архитектура системы подобного типа упоминалась в связи с записью данных на устройство вывода.

Наиболее типичным примером системы, в которой ввод-вывод данных реализуется по аналогии с обращением к памяти, является микропроцессор 6800. Более подробно этот вопрос будет Изложен в последующих главах при рассмотрении принципов построения систем с 3 шинами на базе устройства 6800.

На рис 1.6 представлена временная диаграмма, показывающая взаимосвязь между тремя Шинами. Из этого рисунка видно, что адрес устройства ввода поступает на адресную шину до того, как на шину управления подается сигнал управления Чтенй-