Основні сигнали процесора

При використанні конкретного МП необхідно ясно уявляти динаміку його роботи, тобто на яких шинах, в залежності від яких керуючих сигналів і коли МП буде видавати ту чи іншу інформацію. Це в подальшому допоможе розуміти роботу схем, що дозволяють узгодити ВІС МП з різним периферійним устаткуванням МП-системи.

Кожний тип МП має свою унікальну систему сигналів керування. Але практично всі мікропроцесори мають спільні сигнали, серед яких, наприклад, вхідний сигнал СКИДАННЯ, який виробляється на пульті керування МП-системою. Цей сигнал призводить до скидання всіх внутрішніх регістрів мікропроцесора і завантаження лічильника команд значенням початкової адреси, де записана перша команда програми.

Важлива керуюча функція мікропроцесора – визначення напрямку потоків даних в МП-системі. Щоб задати напрямок передачі по шині даних, мікропроцесор генерує сигнали ЧИТАННЯ / ЗАПИС, що передаються по одній з ліній шини керування.

Якщо процесор надіслав адресу в запам’ятовуючий пристрій при звертанні до нього, то він не може продовжувати роботу, доки не отримає відповідь від ЗП. Тому процесор призупиняє роботу і переходить в режим очікування вибірки або запису даних. ЗП, отримавши одночасно з адресою сигнал ЧИТАННЯ або ЗАПИС, виконує належне і після закінчення надсилає процесору сигнал ГОТОВНІСТЬ, за яким процесор виходить із очікування і продовжує роботу. Стан очікування МП узгоджує тактову частоту роботи процесора з часом доступу до пам’яті і дозволяє застосовувати ”повільніші за МП” ЗП і пристрої введення / виведення.

Специфіка деяких пристроїв введення-виведення даних така, що інформація може бути втрачена, якщо МП вчасно не здійснить зв’язок з пристроєм. Тому ці пристрої генерують сигнал ЗАПИТ ПЕРЕРИВАННЯ ПРОЦЕСОРА, який звертає увагу МП на потребу зв’язку. МП має вхід для прийому, принаймні, одного такого сигналу. Сприйняття сигналу переривання може бути дозволене або заборонене спеціальною командою поточної програми. Якщо запит приймається, то МП перериває виконання поточної програми, запам’ятовує свій стан в області стекової пам’яті для наступного відновлення роботи і переходить до виконання спеціальної підпрограми реакції на переривання, інформуючи систему сигналом у відповідь ЗАПИТ ПЕРЕРИВАННЯ ЗАДОВІЛЬНЕНО. Перехід до підпрограми обробки переривання здійснюється за командою, яка надходить до МП по шині даних не з пам’яті, як звичайно, а з пристрою-ініціатора переривання. Як правило, це команда RST, що є командою звертання до визначеної розробником МП-системи підпрограми.

Зазначимо, що дії МП при обробці переривань аналогічні діям МП при звертанні до підпрограм, за винятком того, що перехід ініціюється ззовні, а не програмою.

Можливі складніші структури переривань, в яких кілька пристроїв, що потребують переривання, використовують один і той же процесор, але мають різні рівні пріоритетів. Це передбачає, що при одночасному надходженні запитів переривань від таких пристроїв спеціальними схемами визначаються пріоритети і в першу чергу задовольняється переривання від пристрою з вищим пріоритетом.

Важливою властивістю, поліпшуючою продуктивність процесора, є здатність виконувати пересилання даних з прямим зверненням до пам’яті. У звичайних операціях введення і виведення процесор сам керує всією передачею даних. Інформація, яка повинна бути розміщена в пам’яті, пересилається з пристрою введення в процесор, а потім з процесора в пам’ять за вказаною адресою. Аналогічно проходить інформація через процесор і в зворотному напрямі. Однак деякі периферійні пристрої здатні передавати інформацію в пам’ять і з пам’яті настільки швидко, що сам процесор може сповільнювати пересилку. Продуктивність МП-системи з такими пристроями може бути збільшена, за рахунок прямої передачі даних. Під час такої передачі процесор повинен тимчасово припинити роботу, щоб запобігти конфліктам, виникаючим при випадковому одночасному використанні шин. Це забезпечується сигналом ЗАХОПЛЕННЯ ШИН, який поступає від периферійного пристрою на вхід МП по шині керування. За цим сигналом МП зупиняється, відключається від всіх шин і видає сигнал ПІДТВЕРДЖЕННЯ ЗАХОПЛЕННЯ. Після цього периферійний пристрій може керувати шинами і виконувати всі потрібні перенесення даних. Коли сигнал ЗАХОПЛЕННЯ ШИН периферійним пристроєм знімається, МП продовжує роботу з тієї точки, де він зупинився.

Для видачі адресних і керуючих сигналів периферійний пристрій повинен мати керуючий блок для прямого доступу до пам’яті (ПДП, в англомовній літературі DMA). У деяких МП-наборах такі керуючі блоки ПДП (контролери) являють собою окремі інтегральні схеми.

Якщо в МП-системі існує режим ПДП, то буферні регістри шин всіх пристроїв повинні мати здатність переходити в третій стан – відключення від шин. Сигнал ПІДТВЕРДЖЕННЯ ЗАХОПЛЕННЯ переводить виходи буферів незадіяних в передачі даних пристроїв в третій стан і дозволяє контролеру ПДП використовувати ці шини.

Зазначені сигнали передаються по сукупності ліній, які в цілому утворюють шину сигналів керування МП-системи.

Для прикладу наведемо умовне графічне зображення МП серії К580 з позначенням сигналів і напрямків їх надходження (рис. 2). На лініях із стрілками позначені номери контактів мікросхеми. Призначення сигналів:

· А0¸А15 – виводи МП, які приєднуються до ША МП-системи;