1.4 Структурные принципы микропроцессорных систем
Микропроцессорная система (МПС) построена на основе централизованно управляемых устройств и состоит из блоков, реализующих функции хранения или обработки данных. Такие системы должны отвечать определенным требованиям к структуре, схемотехническому обеспечению и управлению информационными потоками.
Общая структура
Общая структура МПС отображает блочный принцип ее построения и приведена на рис.1.10, на котором обозначено:
ЦП — центральный процессор;
ДА — дешифратор адреса.
ЗУ — запоминающие устройства (память);
УВВ — устройства ввода-вывода;
Перечисленные устройства, главным из которых является ЦП, объединены в единую систему тремя шинами:
ША — шиной адреса, содержащей n+m линий и дополненной магистралью
;
ЩД — шиной данных;
ШУ — шиной управления.
Таблица1.3
Действия ЦП
Сигналы
управления чтением и записью
запись в память
0
1
1
1
чтение памяти
1
0
1
1
запись в УВВ
1
1
0
1
чтение УВВ
1
1
1
0
,
однонаправлены — предназначены для
передачи сигналов от ЦП, остальные шины
двунаправлены — по ним ЦП может как
принимать, так и передавать информацию.
ША предназначена для передачи n+m
разрядного двоичного
кода, называемого адресом,
состоящего из n
старших разрядов и m
младших. Очевидно, что число кодовых
комбинаций на этой шине, которое называют
адресным пространством,
составит 2n+m.
По ШД осуществляется информационный
обмен ЦП с устройствами, а различные
протоколы обмена реализуют сигналы ШУ.
В частности к этим сигналам относятся
импульсы синхронизации процессов чтения
и записи данных, вырабатываемые ЦП:
(MEMory Write) — запись в память;
(MEMory Read) — чтение памяти;
(Input/Output Write) — запись в УВВ;
(Input/Output Read) — чтение УВВ.
Значения, которые они могут принимать приведены в таблице 1.3.
Согласно таблице, при чтении и записи данных активным сигналом, (активен 0) определяющим действия ЦП, является только один —
остальные пассивны. Из таблицы также следует, что информационный обмен ЦП может производить либо только с памятью, либо с УВВ.
Таким образом, ЦП представляет собой устройство, непосредственно управляющее чтением и записью информации в память и УВВ, а также некоторыми другими процессами, которые будут рассмотрены далее. Кроме этого ЦП осуществляет арифметические и логические действия с данными. Его основу составляют один или несколько микропроцессоров, реализующих информационную обработку, и микросхемы, обеспечивающие функционирование микропроцессорных ИМС и их сопряжение с ШД, ШУ и ША.
Старшие n разрядов кода на ША преобразуются ДА в 2n сигналов , разрешающих ЗУ или УВВ работу с ШД. Каждое устройство, управляемое ЦП, должно быть подключено хотя бы к одному сигналу .
ЗУ необходимо для приема, хранения и выдачи цифровой информации, обрабатываемой ЦП. Назначением УВВ является сопряжение МПС с внешними устройствами, к которым относят клавиатуру, видеосистему, устройства преобразования информации для связи МПС с различными датчиками и т. д.