Методы обмена
С точки зрения организации обмена между ведущим и ведомым устройствами существуют несколько методов обмена.
Синхронный обмен. При синхронном обмене ведущее устройство не анализирует готовность ведомого устройства, предполагая, что ведомое устройство всегда готово к обмену. Такой метод обмена применим в случае, если ведомое и ведущее устройства обладают примерно одинаковым быстродействием.
Асинхронный обмен. Если ведомое устройство имеет меньшее быстродействие, или оно бывает готово к обмену лишь в определенные моменты времени, необходимо перед началом обмена убедится в его готовности к обмену информацией с ведущим устройством. Принцип асинхронного обмена иллюстрируется рис. 1.
|
|
Рис. 1.
Для проверки готовности используется специальная управляющая линия READY. Сигнал логической "1" на ней свидетельствует о готовности ведомого устройства. Ведущее устройство анализирует состояние линии перед началом обмена.
Обмен по прерываниям. Недостаток асинхронного метода заключается в том, что если ведомое устройство в течение длительного времени не готово, ведущее "простаивает", теряя время в цикле проверки готовности. От такого недостатка можно было бы избавиться, если бы ведомое устройство имело возможность сообщать ведущему о своей готовности в произвольный момент времени и тем самым вынуждать его к началу обмена. По такому принципу работает обмен по прерываниям (рис. 2).
|
|
Рис. 2.
В момент, когда ведомое устройство готово к обмену, оно посылает ведущему специальный сигнал — "запрос на прерывание". Ведущее (микропроцессор) прерывает выполнение основной программы и начинает выполнение специальной подпрограммы обработки прерывания. Подпрограмма обработки прерывания и выполняет собственно обмен. По окончании выполнения подпрограммы, ведущее устройство возвращается к выполнению основной программы.
Использование обмена по прерываниям позволяет ведомому устройству самому выступать инициатором обмена. При этом пока ведомое не готово, ведущее устройство может заниматься своими делами, не тратя время на периодическую проверку сигнала готовности. Таким образом, применение обмена по прерываниям целесообразно в тех случаях, когда быстродействие ведущего и ведомого устройств сильно различаются или если обмен с ведомым устройством может происходить в случайные моменты времени.
Организация внутренних линий связи
Внутренняя магистраль микропроцессорной системы использует параллельный способ обмена данными. Все линии связи, входящие в нее, могут быть условно разделены на три группы:
Шина данных несколько параллельно идущих линий (проводников), по которым передаются собственно данные. Количество линий в шине данных определяется разрядностью передаваемых данных. Информацию на шину данных выдает ведущее устройство — микропроцессор (если выполняется запись данных) или ведомое устройство (если выполняется чтение данных).
Шина адреса — несколько параллельно идущих линий (проводников), по которым передается адрес (уникальный номер) ведомого устройства (ячейки ЗУ или порта ввода-вывода). Количество линий в шине адреса определяется разрядностью адреса. Информацию (адрес) на шину адреса всегда выдает ведущее устройство (микропроцессор).
Шина управления содержит линии, по которым передаются управляющие сигналы (RD, WR, DEN и т.п.). Количество и перечень линий в шине управления определяется конструкцией конкретной МПС и, прежде всего, микропроцессора.
|
|
Рис. 1.
Часто для передачи адреса и данных используют одни и те же линии связи, передавая по ним сначала адрес, потом данные с разделением во времени. Такое конструктивное решение получило название мультиплексированная шина адреса-данных (рис. 2).
|
|
Рис. 2.
Для определения момента времени, в который происходит передача адреса, служит сигнал "строб адреса" — на время передачи адреса по мультиплексированной шине он переводится в состояние логической "1".
С учетом всего вышеизложенного, временная диаграмма синхронного параллельного обмена (при использовании мультиплексированной шины адреса-данных) будет выглядеть следующим образом (рис. 3).
|
|
Рис. 3.