Особливості побудови МП-систем

МП-система – це сукупність взаємодіючих ВІС МП–набору, яка організована в систему з мікропроцесором (вузол обробки інформації) (див. лекцію 18). До складу типової структури МП–системи входять мікропроцесор, генератор тактових імпульсів, основна пам’ять системи (зовнішня відносно мікропроцесора), яка складається з оперативного запам’ятовуючого пристрою (ОЗП) та постійного запам’ятовуючого пристрою (ПЗП), інтерфейсів введення і виведення, пристроїв введення-виведення.

Генератор тактових імпульсів є джерелом послідовності прямокутних імпульсів. Він задає цикл виконання команди – інтервал часу, необхідний для зчитування команди з пам’яті і її виконання. Цикл команди складається з певної послідовності елементарних дій, що називаються станами (тактами). У деяких мікропроцесорів генератор тактових імпульсів знаходиться безпосередньо в МП. В МП КР580ИК80 генератор тактових імпульсів – зовнішній.

МП-система вступає у взаємодію із зовнішньою середою за допомогою периферійних пристроїв (пристроїв введення-виведення). Для включення мікропроцесора в будь-яку МП-систему необхідно встановити єдині принципи і засоби його сполучення з іншими пристроями системи. Для цих цілей служить уніфікований інтерфейс, який являє собою сукупність правил і засобів, що встановлюють єдині принципи взаємодії пристроїв МП-системи. До складу інтерфейсу входять: апаратурні засоби з’єднання (роз’єми і зв’язки), номенклатура і характер зв’язків, програмні засоби, що описують характер сигналів інтерфейсу і їх часову програму, а також опис електрофізичних параметрів сигналів.

Для інтерфейсу введення-виведення характерні чотири функції:

· буферизація інформації;

· дешифрування адреси або вибір пристрою;

· дешифрування команди;

· синхронізація і керування.

Буферизація необхідна для синхронізації обмінів даними між процесором і периферійними пристроями. Дешифрування адреси потрібне для вибору конкретного пристрою введення-виведення в МП-системах кількох периферійних пристроїв. Дешифрування команди проводиться для пристроїв, які крім передачі даних виконують і інші дії, наприклад зворотну перемотку магнітної стрічки. При реалізації будь-якої з перерахованих функцій необхідні синхронізація і керування процесами.

В МП-системі використовують спеціальні інтерфейсні ВІС для сполучення системи з периферійними пристроями. Для цих ВІС характерна універсальність, яка досягається шляхом програмної (або мікропрограмної) зміни функцій, що ними виконуються.

Простіші задачі розв’язують порти введення-виведення – схеми, що спроектовані (запрограмовані) для обміну даними з конкретними периферійними пристроями: прийому даних з клавіатури або зчитуючого пристрою, передачі даних на індикатори і т.п. Порт містить багаторежимний буферний регістр введення-виведення з логікою керування і виводами для підключення пристроїв введення-виведення. Можливості перепрограмування портів обмежені.

Якщо периферійні пристрої (ПП), що входять до складу МП-системи, виконують численні складні операції, то для сполучення використовують ускладнений інтерфейс, який називається периферійним адаптером, що програмується. Він містить набір вбудованих портів і інших регістрів, що полегшують програмування часового узгодження обміну з ПП. До одного адаптера, що програмується, можна підключити кілька ПП. Подібний інтерфейс вважають універсальним інтерфейсом широкого застосування, оскільки його можна сполучати майже із всіма ПП. Робота ВІС КР580ВВ55 – інтерфейсу, що програмується, детально розглядається в лабораторних роботах № 9, 10 та ін.

Складність виконання розгалужених зв’язків між різними вузлами при проектуванні МП-системи обумовила широке розповсюдження магістральної структури зв’язків.

Єдина інформаційна магістраль МП-системи зв’язує між собою всі пристрої і функціонально складається з інформаційних шин адрес та даних і шини сигналів керування. Ці шини з’єднують мікропроцесор з пристроями пам’яті (ОЗП, ПЗП) і інтерфейсами введення-виведення, що створює можливість обміну даними між МП і іншими модулями системи, а також передачі керуючих сигналів.

Шина даних – це двонапрямна шина, по якій дані можуть направлятись або до МП, або від нього. Для МП КР580ИК80 шина складається з восьми ліній (D 0 ¸ D 7). Вісім виводів з корпусу МП, що підключені до шини даних, можуть виконувати функції і вхідних, і вихідних виводів. Одночасна передача даних в обох напрямках неможлива. Ці процедури рознесені в часі в результаті застосування часового мультиплексування.

Шина адреси – це шина, по якій інформація передається тільки в одному напрямку – від МП до модулів пам’яті або введення-виведення. Крім того, при наявності в МП–системі пристрої із правом прямого доступу до пам’яті, то інформація у шину адрес може надходити від таких пристроїв. Якщо шина адрес складається з 16 ліній (А 0 ¸ А 15), як наприклад в МП КР580ИК80, то по ній можна передати 2¹⁶ = 65 536 різних комбінацій двійкових чисел – адрес. Кожна із них відповідає певному вічку пам’яті або пристрою введення-виведення.