Принцип микропрограммируемости.

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 14

Применяется, если система команд используемых микропроцессоров не соответствует классу задач, решаемых системой (т.е. неэффективна по быстродействию, объему памяти и т.д.). Тогда любой элемент системы (чаще всего микропроцессор) может быть построен как МПС (реализовываться из более мелких модулей: памяти микропрограмм, арифметико-логического устройства, устройство управления микрокомандами). При этом синтезируется микропроцессор с заданной системой команд.

Подводя итог вышеизложенному, можно заключить, что микропроцессорные системы " выглядят" так, как мы их видим, потому что для их создания использованы принципы магистральности, модульности, микропрограммируемости, секционности и третьего состояния.

Так как элементы МПС чаще всего подбираются из существующего (предлагаемого промышленностью) набора разнородных устройств (датчиков, электроприводов, дисплеев и др.), задача построения МПС сводится, в основном, к разработке схем сопряжения и программ, обеспечивающих обмен информацией через них между элементами системы.

Типы межмодульных связей.

Применение МП немыслимо без различных блоков и устройств, являющихся для него внешними: ПЗУ, ОЗУ, пульт управления, средства отображения информации, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), аналого-цифровые преобразователи (АЦП), принтеры, датчики, исполнительные устройства и прочие модули. Подсоединение ВУ обеспечивается определенной структурой соединений – межмодульными связями.


а)

б)	в)

Рис.6

Различают следующие типы межмодульных связей.

1. Магистральный - модуль ВУ через свой блок сопряжения непосредственно подключается к магистрали (рис.6а). К достоинствам такого типа можно отнести независимость ВУ друг от друга, простоту проектирования блока сопряжения, высокую скорость обмена. К недостаткам – каждый ВУ имеет свой блок сопряжения. Данный тип связи применяется при небольшом количестве однородных (например, по быстродействию) ВУ и/или высокой нагрузочной способности магистрали.

2. Магистрально-радиальный – несколько модулей подключаются к магистрали через общий блок сопряжения, взаимодействуя с ним через раздельные каналы связи (см. рис.6б). Достоинства: один блок сопряжения на все ВУ. Недостатки: сложность проектирования блока сопряжения, множество связей между ВУ и БС, более медленный обмен информацией с магистралью.

3. Каскадно-магистральный (рис.6в). В этом случае для взаимодействия с внешними устройствами организуется дополнительная магистраль через блок сопряжения (БСмаг), управляющий обменом информацией через нее, который поэтому является контроллером. Внешние устройства подсоединяются к этой магистрали любым типом межмодульных связей. Таким образом, данный тип межмодульной связи является рекурсивно повторяемым, что позволяет организовать каскады магистралей. Основная магистраль системы, связывающая МП с остальными элементами, носит название системной, а магистраль в каскаде – внешней. Например, в персональных компьютерах к таким магистралям относятся:

· видеомагистрали типа AGP, PCIext (соединяющие мониторы через свои блоки сопряжения – видеокарты );

· магистрали IDE, SCSI, SATA (обеспечивающие сопряжение внешних накопителей информации – винчестеры, CD-RW, ZIP-накопители и др. – с системой);

· магистрали ISA, VESA, PCI, позволяющие подсоединять к компьютеру любые высокоскоростные внешние устройства;

· магистраль ИРПР (LPT) – служит для сопряжения принтеров и других медленных ВУ (например, контроллеров технологических установок);

и т.д.

Функции средств сопряжения.

При проектировании блоков сопряжения существуют следующие трудности:

· сложность интерфейсных функций, обусловленных большим разнообразием ВУ и их возможных состояний;

· нехватка контактов и потребляемой мощности БИС, на которых они реализуются.

Перечислим функции, возлагаемые на блоки сопряжения.

1. Дешифрация (расшифровка) адреса ВУ и, при необходимости, кода команды ВУ.

2. Согласование информационных сигналов по формату и электрическим параметрам.

3. Организация промежуточного хранения информации, предназначенной для вывода (ввода) на (из) ВУ, если в последней отсутствует своя память. Эта необходимость возникает потому, что, как мы видели раньше, обмен информацией между элементами по магистрали поочереден, динамичен и не может быть длительно удержан на ней.

4. Согласование модулей конструктивно: конструкция ВУ и его разъемов должна соответствовать ответной части конструкции системы (на персональных ЭВМ – системного блока).

5. Организация (или реализация) взаимодействия между ВУ и системой при различных способах организации связи – системе действий элементов при взаимодействии с друг другом.

Так как проектирование системы есть проектирование блоков сопряжения, рассмотрим ниже последовательно, как проектируются блоки сопряжения для различных типов ВУ.

Методы адресации элементов.

Элемент, управляющий обменом информацией по магистрали (микропроцессор, контроллер, сопроцессор), прежде всего должен адресовать тот элемент системы (ВУ), с которым обмен будет происходить. Адресным пространством системы называется количество элементов (ВУ), которое может быть адресовано в системе. Это зависит не столько от разрядности адресных шин магистрали (хотя и это является определяющим), сколько от выбранного метода дешифрации адреса. Блок сопряжения, отвечающий за преобразование адресной информации магистрали в конкретный сигнал выбора элемента системы (по входу " Выбор модуля" – ВМ), называется дешифратором адреса. Различают три основных метода адресации, имеющие много модификаций: линейный метод; прямой метод; расширенный метод.

При линейном методе адресации каждому ВУ ставится в соответствие конкретная физическая адресная шина магистрали (см. рис.7). К достоинствам данного метода можно отнести простоту проектирования дешифратора адреса, который представляет собой просто физический проводник. Крупным недостатком метода является малое количество адресуемых ВУ, ограниченное разрядностью адресных шин.


Рис.7	Рис.8

В случае прямого метода каждому внешнему устройству ставится в соответствие логическая комбинация значений сигналов на адресных шинах магистрали (см. рис.8). В этом случае дешифратор адреса представляет собой комбинационную схему, выполняющую преобразование адресной комбинации в конкретный сигнал выбора ВУ. При этом усложняется проектирование дешифратора адреса, но увеличивается количество адресуемых элементов системы.

Рис.9

При расширенном методе адресации адресные шины магистрали, используемые при дешифрации адреса любым из трех методов, формируются объединением адресных шин и шин данных системы за счет использования локальной памяти (регистра) в дешифраторе адреса (см. рис.9).

Регистр, осуществляющий прием, хранение и выдачу информации, но не преобразующий ее, называется портом (" пристанищем" информации). Адресация выполняется в два этапа. Сначала в регистр (который в этом случае носит название базового, а метод адресации операндов - базированием ) заносится из шин данных старшая адресная комбинация, а затем любое ВУ адресуется комбинацией старшего адреса с базового регистра и младшего адреса с адресных шин магистрали. Такая адресация носит название – дальний вызов, в то время, как адресация только с помощью адресных шин, – ближний вызов.

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 1314