Magistrale i sygnały sterujące mikroprocesora

Mikroprocesor komunikuje się z pozostałymi elementami systemu za pomocą magistral. Są to magistrala danych, magistrala adresowa i magistrala sterująca.

Szerokość magistrali danych jest z reguły dostosowana do długości operendów dla jednostki arytmetyczno-logicznej. Zwiększenie szerokości magistrali danych oznacza zwiększenie mocy obliczeniowej z powodu operowania na dłuższych argumentach jak i z powodu możliwości przesyłania większych ilości informacji.

Szerokość magistrali adresowej ma wpływ na ilość pamięci ponieważ im szersza magistrala adresowa tym więcej komórek adresowych może system zapamiętać - system dysponuje więc większą pamięcią.

Jednym z podstawowych zadań mikroprocesora jest sterowanie pracą pozostałych elementów systemu takich jak pamięć czy układy wejścia/wyjścia. W tym celu procesor posiada magistralę sterującą, będącą zestawem sygnałów wchodzących i wychodzących z procesora. Sygnały wchodzące informują o stanach urządzeń natomiast wychodzące sterują pracą tych układów - czyli powodują wykonanie określonej operacji.

RESET

CLK magistrala sterująca

RDY#

M/IQ # Definicja cyklu

D/C# magistrali

W/R#

HOLD

Sterowanie dostępem

HLDA do magistrali

INTR

NMI przerwania

sprzętowe

zadania poszczególnych sygnałów magistrali sterującej:

• RESET - restart mikroprocesora - wprowadzenie wartości początkowych

• CLK - przebieg taktujący(zegar) pracę procesora

• RDY# - sygnał gotowości układów współpracujących z procesorem. Znak # oznacza że sygnałem gotowości jest 0

• M/IO#- sygnał oznaczający operację dotyczącą pamięci(1) lub układów wejścia-wyjścia(0)

• D/C#- sygnał oznaczający obecność na magistrali danych danej (1) lub kodu rozkazu (0)

• W/R# - operacja zapisu (1) lub odczytu (0)

• HOLD - sygnał żądania przejścia procesora w stan zawieszenia (następuje przełączenie magistral w stan wysokiej impedancji). Pozwala to innemu zarządcy magistral (bus master) przejąć kontrolę nad magistralą (np. sterownik karty graficznej czy sieciowej)

• HLDA - sygnał potwierdzenia przejścia procesora w stan zawieszenia

• INTR - sygnał żądania przerwania maskowanego

• NMI - sygnał zgłoszenia przerwania niemaskowanego

Układy wejścia/wyjścia

Układy wejścia/wyjścia pośredniczą w wymianie informacji pomiędzy systemem mikroprocesorowym i pamięcią z jednej strony a zewnętrznymi urządzeniami współpracującymi zwanymi urządzeniami peryferyjnymi z drugiej. Urzadzenia te mogą służyć do wprowadzenia danych, wyprowadzenia danych, przechowywania informacji lub mogą być układami wykonawczymi np. dyski, klawiatura, monitor.

Potrzeba pośrednictwa wynika z następujących faktów:

• Istnieją różnice w szybkości działania urządzeń

• Urządzenie wymaga podania informacji w ściśle określonym formacie

Układy wejścia/wyjścia mogą być przeznaczone do współpracy z konkretnym urządzeniem (karta graficzna - monitor, streownik dysku twardego - napęd dysku twardego) lub mogą współpracować z wieloma urządzeniami (np. interfejs szeregowy RS, sterownik przerwań)

Dla systemu mikroprocesorowego układ wejścia/wyjścia widoczny jest jako rejestr lub zespół rejestrów o określonych adresach oraz pewnien zestaw sygnałów sterujących.

Układy wejścia/wyjścia mogą być współadresowalne z pamięcią operacyjną lubmogą być izolowane

W układzie współadresowalnym układy we/wy traktowane są jako zespół rejestrów i wybierane przy pomocy adresów. Blok układów we/wy będzie posiadał więc wejście adresowe i wejście sterujące zapis/odczyt. Sygnały sterujące są wspólne dla pamięci i układów we/wy. Układy współadresowalne wymagają wydzielenia części przestrzeni adresowej dla adresów układów we/wy.

W układzie izolowanym sygnały sterujące są dla pamięci i układów we/wy są rozdzielone. Za ich pomocą wybierany jest obiekt na którym wykonywane są operacje. Również przestrzenie adresowe pamięci i układów we/wy są rozdzielone.

W komputerach IBM/PC stosowane są oba typy chociaż zazwyczaj stosuje się układy izolowane. Przykładem układu współadresowanego może być karta graficzna - zawartość obrazu wyświetlanego na ekranie umieszczana jest w tzw buforze wideo który jest blokiem pamięci RAM umieszczonym w określonym miejscu przestrzeni adresowej pamięci operacyjnej. Przykładem układu izolowanego może być sterownik dysku twardego w standardzie IDE który widziany jest przez system jako zestaw rejestrów o adresach zarezerwowanych

procesor

---