Внутрішні шини

В різних мікропроцесорах використовуються 1, 2, або 3 внутрішні шини і їх кількість суттєво впливає на структуру та характеристики самого МП. Для визначення оптимальної кількості шин слід враховувати, що зменшення числа шин приводить до зменшення швидкодії МП, воно супроводжується введенням додаткових буферних регістрів, збільшує площу на кристалі, яка відводиться під функціональні елементи і тим самим збільшуються функціональні можливості МП.

¨Варіант трьохшинної організації МП приведений на рис.4.16.

Рис.4.16.Трьохшинна організація МП.

При визначеній внутрішній організації регістра загального призначення (РЗП), можливе виконання арифметичних та логічних операцій за один такт. Крім високої швидкодії тут відсутній буферний регістр. До недоліків такої організації МП відносять велику площу, яку займають шини (провідники) на кристалі.

¨Двошинна організація МП зображена на рис.4.17.

Варіант такої організації при меншій площі на кристалі вимагає введення одного (іноді двох) буферних регістрів - це означає, що арифметичні та логічні операції будуть виконуватися не менше ніж за два такти (часто навіть три такти).

ШД ША

Шина А

Шина В

Рис.4.17.Структура МП з двошинною організацією.

В даній схемі застосовано такі скорочення:

¨ БР - буферний регістр;

¨ АЛП - арифметико-логічний пристрій

¨ РЗ - регістр зсуву;

¨ РЗП - регістр загального призначення;

¨ ПК - пристрій керування;

¨ РК - регістр команд;

¨ ДШК - дешифратор команд;

¨ ЛК - лічильник команд.

Можлива і одношинна організація МП, структура якої може бути подібна до такої, яка приведена на рис.4.18.

Рис.4.18.Структура МП з одношинною організацією.

В даній структурній схемі використані ті ж самі скорочення. Перевагами такої схеми є те, що в ній площа, яку займає шина є найменшою в порівнянні з іншими - це дозволяє максимально ускладнити архітектуру МП при фіксованій площі кристалу. Однак, необхідність введення не менш ніж двох буферних регістрів збільшує цикл операцій до трьох тактів.

4.17.Мультиплексування шин.

Підключення декількох виходів до однієї шини можна організувати трьома способами:

1) Логічне об¢єднання - виконується за допомогою схеми ²або² (рис.4.19).

У1

загальна шина

У2

Рис.4.19.

Недоліком даної схеми є те,що необхідна n-вхідна схема ²або², тобто при відсутності зовнішніх входів ²або² неможливо підключити зовнішній пристрій.

2) Об¢єднання за допомогою схем з відкритим колектором - часто ще називають - монтажне ²або² (рис.4.20).

У1 Ек

шина

У2

Рис.4.20. Монтажне ²або².

Дана схема використовується при організації не тільки внутрішніх, але і зовнішніх шин. При цьому допускається можливість підключення додаткових зовнішніх пристроїв. До недоліків даної схеми відносять різну швидкодію для ²0² та ²1², а також те, що ця схема є інверсною і тому ²1² на шині даних буде низький рівень.

3) Об¢єднання з використанням схем з трьома станами .- тут застосовується нелінійне колекторне навантаження (рис.4.21)