4.2. Основные связи и структура шин

В микро-ЭВМ, построенных на базе микропроцессоров, все связи между отдельными функцио­нальными блоками осуществляются, как правило, так называе­мыми шинами. Под шиной подразумевается физическая группа линий передачи сигналов, обладающих функциональной общ­ностью (по каждой линии передается один двоичный разряд информации). Так, например, данные в машине обычно переда­ются к различным ее функциональным узлам параллельно по восьми линиям. Физически шины реализуются в виде параллель­ных проводящих полосок печатной платы или в виде связанных в жгут проводов. Соответствующая группа из восьми линий передачи данных называется 8-разрядной шиной данных. Кроме шины данных в микро-ЭВМ выделяют шину передачи адресов, или шину адреса, и шину управления. Микро-ЭВМ с такой орга­низацией связей относят к системам, обладающим архитектурой с тремя шинами.

Рис. 4.2. Упрощенная архитектура ЭВМ с тремя шинами

Типовые связи в архитектуре ЭВМ с тремя шинами в общем случае будут иметь вид, представленный на рис. 4.2, если в ка­честве основных функциональных блоков машины использовать микропроцессорный блок (МБ), ОЗУ, ПЗУ и порты ввода/вы­вода. Линии шин адреса (ША) и управления (ШУ) являются однонаправленными [Здесь не рассматривается режим прямого доступа к памяти]. В них сигналы протекают в одном направ­лении — от центрального процессорного элемента ко всем остальным блокам. Шина адреса является 16-разрядной. Число линий шины управления определяется составом сигналов, фор­мируемых системным контроллером.

Передаваемые по ША сигналы формируются в МП. Они необ­ходимы для определения пути передачи внутри микро-ЭВМ, в том числе для выбора ячейки памяти, куда необходимо за­нести или откуда необходимо считать информацию. В опреде­лении тракта передачи данных могут принимать участие и управ­ляющие сигналы, подсоединяющие или, напротив, блокирующие те или иные устройства микро-ЭВМ.

В отличие от ША и ШУ шина данных (ШД) является шиной двунаправленной. Данные по линиям шины могут передаваться от микропроцессора к какому-нибудь устройству микро-ЭВМ либо пересылаться в МП от какого-то устройства, доступ к ко­торому обеспечивают сигналы адресной шины.

Естественно, что в каждый момент времени данные могут передаваться лишь в одном направлении, определяемом режи­мом работы микропроцессора. К основным режимам работы МП можно отнести: запись данных в память машины; чтение данных из памяти машины; пересылку данных в устройство ввода/вы­вода; чтение данных с устройства ввода/вывода; выполнение операций с содержимым внутренних регистров микропроцес­сора.

При реализации последнего режима внешние по отношению к МП шины микро-ЭВМ не используются, т. е. все действия происходят внутри МП. Реализация первых четырех режимов оказывает определяющее влияние на работу шины данных.

Работа по реализации программы любой микро-ЭВМ, по­строенной по типу архитектуры с тремя шинами, состоит в вы­полнении следующих действий для каждой команды про­граммы.

1. Микропроцессор формирует адрес, по которому хранится код операции команды, переводя в соответствующее состояние шину адреса.

2. Код операции считывается из памяти по сформированному адресу и пересылается в микропроцессор.

3. Команда дешифрируется (идентифицируется) микропро­цессором.

4. Микропроцессор "настраивается" на выполнение одного из перечисленных выше пяти основных режимов в соответствии с результатами дешифрирования считанного из памяти кода команды.

Перечисленные выше пять режимов являются основными, но не единственно возможными. Существуют и другие, рас­сматриваемые в гл. 6.

Перейдем теперь к окончательному оформлению функ­циональной схемы ПМ-ЭВМ.