Организация обмена информацией - Презентация

Основы микропроцессорной техники Организация обмена информацией2 Принципы организации Шины микропроцессорной системы Циклы программного обмена Основные типы3 Принципы организации обмена Принципы обмена информацией (правила обмена) по магистрали (системной шине) - главный системообразующий фактор микропроцессорной системы Необходимы при разработке аппаратных средств микропроцессорной системы Принципы организации обмена по шинам гораздо важнее , чем особенности конкретных микропроцессоров4 Принципы организации обмена Обмен информацией в микропроцессорной системе происходит в циклах обмена Цикл обмена - временной интервал, в течение которого происходит выполнение одной элементарной операции обмена по системной шине В пределах цикла передается один или несколько кодов данных (может передаваться массив данных ) Циклы обмена разбиваются на фазы5 Циклы обмена Цикл записи (вывода) - цикл в течение которого процессор записывает (выводит) информацию Цикл чтения (ввода) - цикл в течение которого процессор читает (вводит) информацию Комбинированные циклы Цикл чтение-модификация-запись Цикл ввод-модификация-вывод Цикл прямого доступа к памяти (режим ПДП) Цикл запроса, предоставления и обработки прерывания6 Циклы обмена Во время цикла устройства, участвующие в процессе обмена информацией, передают друг другу управляющие сигналы информационные сигналы Сигналы перелаются в соответствии с протоколом обмена информацией7 Циклы обмена Длительность цикла обмена может быть постоянной или переменной, но она всегда включает в себя несколько периодов сигнала тактовой частоты системы Частота чтения или записи информации процессором в несколько раз меньше тактовой частоты системы8 Чтение кодов команд Чтение кодов команд из памяти системы производится с помощью циклов чтения Для одношинной архитектуры на системной магистрали чередуются циклы чтения команд и циклы пересылки (чтения и записи) данных. Тип логики - положительная или отрицательная .15 Мультиплексирование И спользование одних и тех же линий связи в разные моменты для передачи как адреса, так и данных Требует наличие специальных сигналов на шине управления (стробы) Стробы фиксируют время передачи (стробирования) адреса или данных16 Шина адреса (ША) Шина данных (ШД) Немультиплексированный обмен Память Процессор Шина управления (ШУ) Устройства ввода-вывода Запись в память данные адрес17 Шина данных Шина адреса Немультиплексированный обмен Адрес Данные цикл обмена18 Шина адреса (ША) Шина данных (ШД) Шина адреса-данных (ШАД) Мультиплексированный обмен Память Процессор Шина управления (ШУ) Устройства ввода-вывода Запись в память данные адрес строб адреса строб данных19 Шина управления Шина адреса-данных Мультиплексированный обмен Адрес Данные строб адреса строб данных фаза передачи адреса фаза передачи данных цикл обмена20 Мультиплексирование Достоинство Снижает общее количество линий Недостатки Требует специальных сигналов на шине управления Меньшая скорость обмена Более длительный цикла обмена21 Шина управления В спомогательная шина, управляющие сигналы на которой определяют тип текущего цикла и фиксируют моменты времени, соответствующие разным частям или стадиям цикла Управляющие сигналы обеспечивают согласование работы процессора (или другого хозяина магистрали, задатчика, master) с работой памяти или устройства ввода/вывода (устройства-исполнителя, slave) обслуживают запрос и предоставление прерываний запрос и предоставление прямого доступа22 Синхронный и асинхронный обмен Синхронный обмен - процессор заканчивает обмен данными самостоятельно, через установленный временной интервал выдержки (t выд ) Асинхронный обмен - процессор заканчивает обмен только тогда, когда устройство-исполнитель подтверждает выполнение операции специальным сигналом (handshake - рукопожатие)23 Строб обмена Шина адреса-данных Асинхронный обмен Данные Данные строб t выд t выд строб24 Строб подтверждения Строб обмена Шина адреса-данных Синхронный обмен Данные Данные строб строб строб строб25 Достоинства и недостатки Синхронный обмен достоинства наиболее простой протокол обмена меньшее количество управляющих сигналов недостатки отсутствие гарантии, что исполнитель выполнил требуемую операцию высокие требования к быстродействию исполнителя Асинхронный обмен достоинства наиболее надежная пересылка данных возможность работы с самыми разными по быстродействию исполнителями. недостатки необходимость формирования сигнала подтверждения всеми исполнителями, то есть дополнительные аппаратурные затраты.