- •А. В. Поздняков, б. Я. Цилькер микропроцессоры и микропроцессорные системы
- •Часть 1
- •(Учебное пособие)
- •Содержание
- •1. Микропроцессорные системы
- •1.1. Историческая справка
- •1.2. Архитектура мпс с магистрально-модульной организацией
- •1.3. Режимы работы мпс
- •2.1. Центральный процессор
- •2.1.1. Классификация микропроцессоров
- •2. Микропроцессорный модуль
- •2.1.2. Структура центрального процессора
- •2.1.2.1. Краткая характеристика микропроцессора Intel 8086
- •2.1.2.2. Архитектура микропроцессора Intel 8086
- •2.1.2.3. Программная модель микропроцессора Intel 8086
- •2.1.2.4. Представление информации в мп Intel 8086
- •2.1.2.5. Способы адресации операндов в мп Intel 8086
- •2.1.2.6. Система команд мп Intel 8086
- •2.1.2.7. Содержание цикла команды, типовые машинные циклы мп Intel 8086
- •2.1.2.8. Входные и выходные сигналы мп Intel 8086
- •2.2. Сопроцессор
- •2.3. Генератор тактовых импульсов
- •2.4. Системный контроллер
- •2.5. Согласующие элементы микропроцессорных систем
- •2.5.1. Шинные формирователи
- •2.5.2. Буферные регистры
- •2.6. Контроллер прерываний
- •2.7. Контроллер прямого доступа к памяти
- •2.8. Программируемый таймер
- •3. Модуль памяти
- •3.1. Организация модуля памяти
- •3.2. Распределение адресного пространства зу
- •3.3. Декодирование старших разрядов адреса.
- •3.3.1. Декодирование адресов методом линейной выборки
- •3.3.2. Декодирование адресов с помощью логических компараторов
- •3.3.3. Декодирование адресов с применением комбинационных логических схем
- •3.4. Выбор типа зу
- •3.5. Функциональная схема модуля памяти
- •3.6. Обеспечение необходимой емкости зу
- •3.6.1. Увеличение разрядности зу
- •3.6.2. Увеличение адресного пространства зу
- •4. Модуль ввода-вывода
- •4.1. Интерфейс ввода-вывода
- •4.2. Параллельные порты
- •4.2.1. Параллельный порт вывода
- •4.2.2. Параллельный порт ввода
- •4.2.3. Параллельные порты ввода-вывода
- •4.3. Последовательные порты
- •4.3.1. Последовательный асинхронный порт вывода
- •4.3.2. Последовательный асинхронный порт ввода
- •4.3.3. Программируемый последовательный интерфейс
- •4.4. Организация обращения к портам ввода/вывода
- •4.4.1. Обращение к портам ввода/вывода с помощью специальных команд
- •4.4.2. Обращение к портам ввода/вывода с помощью команд пересылок
- •4.5. Способы организации ввода/ вывода информации в мпс
- •4.5.1. Организация ввода/вывода информации под управлением основной программы
- •4.5.2. Организация ввода/вывода в режиме прерывания программы
- •4.5.3. Организация ввода/вывода в режиме прямого доступа к памяти
- •Система команд микропроцессора Intel 8086 Команды пересылки данных
- •Арифметические команды
- •Логические команды
- •Команды передачи управления
- •Команды управления процессором
- •Команды обработки строк
- •Литература
4. Модуль ввода-вывода
4.1. Интерфейс ввода-вывода
Устройства ввода-вывода информации обеспечивают возможность ввода в МПС и вывода информации из МПС. Связь устройств ввода-вывода с МПС осуществляется с помощью интерфейса ввода/вывода.
Интерфейс ввода/вывода – это комплекс правил и технических средств, обеспечивающих обмен информацией между процессором и внешними устройствами. Основные функции интерфейсов заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости между функциональными элементами системы. Информационная совместимость определяет согласованность взаимодействия функциональных узлов системы по структуре и составу шин связи, по способу кодирования информации, по временным соотношениям между управляющими сигналами. Электрическая совместимость определяет статические и динамические параметры электрических сигналов с учетом пространственного разделения объектов. Конструктивная совместимость определяет согласованность конструктивных элементов: соединителей (разъемов), распределение контактов, конструкцию плат, каркасов, стоек, кабельных соединений.
Интерфейсы ввода/вывода по способу передачи информации делятся на:
параллельные;
последовательные;
параллельно-последовательные.
Параллельный интерфейс обеспечивает максимальную скорость обмена информации, но требует большого количества линий связи. Обычно его используют для обмена информацией с устройствами ввода/вывода, удаленными на небольшое расстояние.
Последовательный интерфейс, уступая параллельному интерфейсу в скорости обмена информацией, требует значительно меньшего количества линий связи. Последовательный интерфейс обычно используется для связи с удаленными УВВ.
По принципу обмена информацией интерфейсы ввода-вывода делятся на синхронные и асинхронные. При синхронном обмене МП считывает информацию с внешнего устройства или записывает информацию во внешнее устройство периодически. Реализуется синхронный обмен наиболее просто, но к его недостаткам можно отнести следующее:
считывание информации производится, независимо от того произошло ее изменение или нет. Если изменение не произошло, то время, затраченное на считывание (запись) информации потрачено даром;
задержка в обнаружении изменения информации может достигать величины периода обращения к внешнему устройству.
Указанные недостатки устраняются при асинхронном обмене, но реализация асинхронного обмена требует формирования специальных управляющих сигналов, сопровождающих обмен и выход на режим прерывания МП, т. е. дополнительных аппаратных и программных затрат.
Порты ввода и порты вывода являются составной частью технических средств интерфейса ввода/вывода. Порт – аппаратура сопряжения, содержащая цепи управления и позволяющая подключать устройства ввода/вывода к внутренней шине МПС. В состав модуля ввода/вывода, в зависимости от типа применяемого интерфейса, могут входить: параллельные и последовательные порты ввода, параллельные и последовательные порты вывода, причем и те и другие могут обеспечивать как синхронный, так и асинхронный обмен информацией.
Порты ввода/вывода могут объединяться в группы и реализовываться в виде отдельной микросхемы. При наличии групп портов ввода/вывода в состав модуля необходимо включать и дешифратор групп портов ввода/вывода.