0_МПиИСТС_Все главы. Микропроцессоры и интерфейсные средства транспортных средств

• Название: Микропроцессоры и интерфейсные средства транспортных средств
• Анкор: 0_МПиИСТС_Все главы.doc
• Дата: 18.12.2017
• Размер: 10.01 Mb.
• Имя файла: 0_МПиИСТС_Все главы.doc
• Тип: Учебное пособие; #11960
• страница: 4 из 47

1.4 Линия, шина, магистраль

Линия – элемент системы, предназначенный для передачи сигнала. Физически это может быть дорожка печатной платы, провод, оптоволокно.

Шина - группа линий, близких по функциональному назначению.

Вся совокупность линий называется магистралью (либо системной шиной, системной магистралью).

Могут выделяться шины:

- Шина данных (ШД)

- Шина адреса (ША)

- Шина управления (ШУ)

- Шина сигналов состояния

- Шина команд настройки

Конструктивно шина представляет собой n проводников и один общий проводник (земля). Данные по шине передаются в виде слов, которые явля­ются группами бит.

В параллельной шине п бит информации передаются по отдельным линиям одновременно, в последовательной шине — по одной линии последовательно во времени. Параллельные шины выполняют в виде плоского кабеля, а последовательные — в виде коаксиального или волоконно-оптического кабеля. Коаксиальный кабель используют при передаче данных на расстояние до 100 метров, согласовывая передающие и приемные каскады с волновым сопротивлением линии. Волоконно-оптический кабель используют для передачи на большие расстояния.

Все основные блоки МПС соединены с единой параллельной шиной, кото­рая называется системной шиной SB (System Bus). Системная шина обычно содержит три шины: адреса, данных и управления.

1.5 Типы магистралей

Мультиплексированными называют шину и магистраль, если на одних и тех же линиях в разные интервалы времени присутствует различная информация: адрес и данные.

Основным достоинством мультиплексированной шины является уменьшение числа линий шины.

Примером мультиплексированной магистрали может служить магистраль VME, которая применяется в изделиях военного и аэрокосмического назначения.

Основными недостатками мультиплексированной шины являются:

- Увеличение количества линий управления.

- Усложнение интерфейсных блоков.

- Снижение быстродействия.

Соответственно, в системе оказываются либо 2 шины, либо 3. Получаются системы с 2-шинной (общая шина данных и адреса, мультиплексированная) или 3-шинной организацией (ША, ШД, ШУ).

Два и более процесса называются синхронными, если их длительность ограничивается некоторым интервалом времени, а смена состояний этих процессов взаимонезависима.

Процессы называются асинхронными, если смена состояний одного процесса приводит к смене состояний другого процесса, то есть можно говорить об отношении предшествования одного процесса другому.

В таком случае смена состояний взаимозависима, а на длительность процессов не накладывается слишком жестких ограничений.

В асинхронных магистралях обязательно должен присутствовать сигнал обратной связи.

Магистрали бывают:

- синхронными;

- асинхронными;

- синхронно-асинхронными.

Магистраль	Описание
Синхронная	Обладает высоким быстродействием, но темп обмена в таких магистралях выбирается из возможностей самого медленного устройства.
Асинхронная	Темп обмена выбирается для каждого устройства индивидуально, т.к. в магистралях присутствует сигнал обратной связи – сигнал подтверждения, квитирования. Но данная система обладает потенциально меньшим быстродействием, большим набором сигналов управления, более сложными интерфейсными узлами и склонностью к зависанию (модуль вышел из строя и процессор находится в режиме ожидания). Для борьбы с зависаниями выделяют время системного тайм-аута (10-15 мкс), по истечении которого возникает прерывание.

1.6 Шина адреса, раздельные и объединенные адресные пространства памяти и устройств ввода-вывода

Шина адреса – шина МПС, используемая микропроцессором или устройствами, способными формировать адрес, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов) либо внешнего устройства, к которому активное устройство желает обратиться для проведения операции чтения или записи.

Шина адреса АВ (Address Bus), в принципе, может быть однонаправленной. Она предназначена для передачи адреса ячейки памяти или устройства ввода/вывода. Направление передачи по шине адреса — от МП к внешним устройствам. Варианты условных обозначений однонаправленной параллельной шины показаны на рис. 1.3, где стрелка указывает направление передачи.


Рис.1.3. Варианты условных обозначений однонаправленной параллельной 16-разрядной шины
Число 16 на рис. 1.3 обозначает разрядность шины. Допускается обозначение шин и без указания разрядности.

Основной характеристикой шины адреса является её разрядность (ширина) в битах. Ширина шины адреса определяет объём адресуемой памяти. Например, если ширина адресной шины составляет 16 бит, и размер слова памяти равен одному байту (минимальный адресуемый объём данных), то объём памяти, который можно адресовать, составляет 2¹⁶ = 65536 байтов (64 Кбайт). Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N = 2^I ,

где I - разрядность шины адреса.

Если рассматривать структурную схему микропроцессора, то адресная шина активизирует работу всех внешних устройств по команде, которая поступает с микропроцессора.

Если шина адреса является однонаправленной, то источником адреса является только одно устройство (например, МП), но тогда один из режимов работы МПС может оказаться невозможным – прямой доступ к памяти (захват магистрали, DMA).