3.5.6. Организация связи микропроцессора с памятью
Внешнее запоминающее устройство выполняет две функции: хранение команд, под управлением которых работает микропроцессор; хранение данных (операндов) для обработки по программе.
Данные обычно хранятся в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), команды — в постоянном или полупостоянном запоминающем устройстве (ПЗУ, ППЗУ). На рис. 24 показана схема выводов ОЗУ и ПЗУ.
Чтобы выполнить запись в ОЗУ, надо выставить адрес ячейки на шине А, данные на шине Д, подать сигнал ЗАПИСЬ, на ВК1==1, ВК2==0. ВК—сигналы для выбора кристалла.
Рис. 24. Схемы внешних выводов;
а — озу; б — пзу.
Чтобы взять данные на ОЗУ, надо также указать адрес ячейки памяти, подать сигналы на входы ЧТЕНИЕ, ВК1 =• 1, ВК2 == 0. Лишь в этом случае информация (данные) из ОЗУ будут выданы на шину данных. Часто ОЗУ имеют одну двунаправленную шину данных, направление передачи по которой определяется значением управляющего сигнала Зп/Чт. В режиме записи Зп/Чт = 1, а в режиме чтения — Зп/Чт == О, В первом режиме шина работает, как входная, а во втором— как выходная. Чтобы выбрать информацию (команду) из ПЗУ надо указать адрес по адресной шине (А), подать управляющие сигналы на ВК1 == ВК2 = В КЗ = 1. Выводы В К предназначены для разрешения обращения к данной БИС при организации памяти из нескольких корпусов.
Р
ис.25.
Многомодульная организации связи.
Многомодульная организация памяти (рис. 25) является типовым способом организации, поскольку емкость модуля, как правило, меньше требуемой емкости. Для обмена информацией между микропроцессором (МП) и микромодулями памяти (МЗУ1 — МЗУк) требуются адресация памяти, подача сигналов Зп/Чт и синхронизация работы памяти и МП.
Адрес включает не только ячейку памяти, но и выбор нужного модуля. Выборку адреса нужного модуля можно выполнить двумя способами:
а) некоторые разрядные линии адресной шины кодируют номер модуля, а остальные — номер ячейки в модуле. Например, адрес 100001110 будет соответствовать модулю 10 (второй модуль в десятичной системе) и адресу в модуле 00001110 (14 ячейке в десятичной системе);
б) с помощью управляющих сигналов и сигналов состояния. Этот способ используется в тех случаях, когда микропроцессор имеет специальные выходы управляющих сигналов и кода состояния, т. е. выбор модуля памяти может быть произведен непосредственно, без дополнительных схем. Для выполнения режима записи или чтения (вход или выход информации) используются сигналы Зп и Чт. Примером такой организации является работа микропроцессора КР580ИК80 при извлечении кода команды и при записи данных в память.
Синхронизация работы памяти и микропроцессора подразумевает обеспечение и для памяти и для микропроцессора
приема информации с шины данных только после стабилизации ее состояния. Рассмотрим схему, изображенную на рис. 26.
Программный счетчик выдает на адресную шину адрес команды, хранящейся в ПЗУ, а в это же время дешифратор и устройство управления вырабатывают сигнал ЧТЕНИЕ на выходе У. Из ПЗУ начинается выборка команды на шину данных. Сигнал готовности (СГ) из ПЗУ указывает, что прочитанная информация на шине данных установилась. Это значит, что микропроцессор может эту информацию принять на регистр команд (РК) •
Р
ис.
26. Схема управляющей части микропроцессора
при выборке команд.
Рис. 27. Граф-переходов при выборке команд
Упрощенно функционирование этой схемы можно представить с помощью графа переходов (рис.27). В кружечках показаны состояния схемы.
Состояние 1: выдается на адресную шину адрес команды, а на шину ЗП/Чт—сигнал чтения; состояние 2: микропроцессор проверяет состояние линии «готов» (СГ) и остается в состоянии 2 до тех пор пока на выходе СГ не будет единица; состояние 3: принимается команда с шины данных и размещается в регистре команд РК- На этом выборка команды прекращается и начинается ее выполнение.
В простейшем случае синхронизацию можно выполнить между блоком памяти и микропроцессором; если подобрать их с одинаковым быстродействием. В этом случае при поступлении запроса на чтение память выдает информацию на шину данных и она к моменту приема ее микропроцессором успевает установиться.
Аналогично происходит работа и в режиме записи. Совокупность всех описаний функционирования микропроцессора при выполнении всех команд и определяет логику работы устройства управления.