Обобщенная структура микропроцессорной системы

Обобщенная структура микропроцессорной системы (МПС) представлена на рис. 1.

Рис. 1.  

В состав МПС входят следующие блоки:

• Микропроцессор (МП) — выполняет обработку информации и управляет работой МПС.

• Запоминающее устройство(ЗУ) — служит для хранения информации (прежде всего программы), а также других данных, используемых в процессе расчетов, или результатов расчетов.

• Устройство ввода-вывода (УВВ) предназначено для организации обмена информацией между МПС и другими устройствами (датчиками, усилителями, устройствами ввода и т.п.).

УВВ может отсутствовать в МПС, наличие ЗУ и микропроцессора является обязательным.

Внешние линии связи предназначены для передачи информации за пределы микропроцессорной системы и приема информации от внешних устройств.

Понятие обмена данными

Обмен данными (информацией) — передача данных от одного устройства к другому в МПС.

Передача одной порции данных называется циклом обмена.

Минимальной единицей информации является бит, соответствующий одному двоичному разряду. 8 бит (8 двоичных разрядов) образуют байт.

2¹⁰ байт = 1 килобайт

2²⁰ байт = 1 мегабайт

Машинное слово — объем данных, который может быть обработан микропроцессором как единое целое. Размер машинного слова соответствует разрядности микропроцессора, то есть для 8-ти разрядного МП машинное слово составляют 8 бит, для 16-ти разрядного — 16 бит и т.д.

Обмен данными в микропроцессорной системе

Для передачи данных в МПС используются электрические линии связи. Так как вся информация в МПС представлена в двоичном виде, по линиям связи она также передается в двоичном виде. То есть передается либо "0" (логический 0) либо "1" (логическая 1). Передаче нуля или единицы соответствуют различные уровни напряжения, устанавливаемые на линии связи. На рис. 1 и рис. 2 представлены два различных варианта кодировки значений "0" и "1" уровнями напряжения.

Рис. 1.  

Рис. 2.  

Существуют два основных способа передачи данных: параллельный и последовательный.

При параллельном способе двоичное число передается одновременно по нескольким параллельно идущим линиям связи (проводникам). Количество линий связи равно количеству разрядов в передаваемом двоичном числе.

При последовательном способе биты, составляющие двоичное число, передаются последовательно, один за одним, по одной линии связи (одному проводнику).

К достоинствам параллельного способа передачи данных следует отнести высокую скорость (так как все биты передаются одновременно). Однако в параллельно идущих проводниках возникают перекрестные помехи, и при большой длине линии связи эти помехи становятся весьма ощутимыми. То есть, при передаче данных параллельным способом на большие расстояния высока вероятность искажения передаваемых данных. Поэтому этот способ применяется при передаче данных на небольшие расстояния (до нескольких метров).

При последовательной передаче данных возможна передача на большие расстояния, так как проводник один и взаимовлияние отсутствует. Одну линию связи легче (и дешевле) продублировать — это тоже достоинство последовательного способа. Недостаток — меньшая, чем в параллельном способе, скорость передачи данных и более сложная конструкция аппаратных средств.