х1 х2 Мал. 9. Порт Мал. 10. Порти та адаптори. До інтерфейсних шин можуть підключатись різні пристрої зі своїми рівнями “0”та “1”, своїм форматом команд та данних та іншими особливостями. Для вирішення проблем узгодження периферійних пристроїв з шинами використовуються спеціальні пристрої, які називаються портами (ports). Вони виготовляються як окремі мікросхеми, або входять складовою частиною до мікропроцесорних комплектів. Обов’язковими елементами будь-якого порта є:
- дешифратор адреси;
- шинний підсилювач.
Дешифратор адреси призначений для дешифрації адресних сигналів та формування керуючих сигналів для ШП.
Реально зовнішні пристрої можуть мати різні форматикоманд та данних, працювати на своїх частотах синхронізації та інше. В таких випадках пристрій, який узгоджує роботу мікропроцесора та ЗП, повинен вирішувати задачі синхронізації та узгодження форматів данних. Частково ці функції може виконувати спеціальний буферний регістр послідоного типу. Вже при його наявності повинна формуваися відповідна послідовність взаємозв’язаних сигналів для запису данних в регістр, визначення, формування та створення необхідного формату, синхронізації, як з роботою зовнішнього пристрою, так і мікропроцесора. Все це в строгій послідовності повинно використовуватись як при передачі слова з ЗП в МП, так і навпаки. Фактично в розглядаємому випадку необхідне мікропрограмне керування, яке неможливо без мікропрограмного автомату.
Але всі ці перелічені операції не вирішують проблеми взаємоз’язку процесора з зовнішніми пристроями ще й тому, що повинна забезпечуватись синхронність передачі-прийому команд та данних. Для забезпечення асинхронного взаємозв’яку необхідно, щобмікропрграмний автомат зовнішнього пристрою міг звертатися до зовнішньої оперативної пам’яті за тими ж адресами, що і мікропроцесор. В такій структурі розглядаємий взаємообмін може виконуватись через узгоджені області адресного простору, в які процесор буде записувати результати обробки тієї інформації, яку зовнішній пристрій передав сюди раніше.
В такому разі мікропрграмний автомат перетворюється на мікропроцесор, який називається програмуємим периферійним адаптером (ППА).
Використовуються різні види взаємозв’язку між центральним процесором та ППА. В структурах мікропроцесорних систем з розглянутим раніше інтерфейсом ППА може звертатись до ОЗП по тим же шинам, що і центральний процесор. В такій ситуації повинна витримуватись необхідна взаємодія між процесором та ППА в використанні шин. Ця взаємодія полягає в тому, що ППА спеціальними сигналами запитує в ЦП дозволу на використання шин. Якщо ЦП дає дозвіл, то спеціальним сигналом він сповіщає про це ППА, а сам переходить на режим виконання внутрішніх команд. Відповідні порти переводяться в третій стан. Ситема сигналів, що приводить до тимчасового користувача шинами відноситься до категорії сигналів по “ЗАХВАТУ ШИН”. Режим роботи ППА з ОЗП називається режимом прямого доступу до пам’яті.
Система команд мікропроцесорів.
Самим низьким рівнем, який дозволяє описувати роботу цифрових пристроїв – це рівні логічних станів їх входів та виходів – таблиці станів.
Наступним рівнем є спосіб описання – це мова значень вхідних та вихідних сигналів, що складають мову мікрокоманд, та записуються 16-річними кодами.
Сукупність адресів та керуючих сигналів називаються мікрокомандою.
Третій рівень формалізації описання роботи мікропроцесора – це мова команд – тобто строга послідовність мікрокоианд, що записується в пам’яті МП.
Тобто, команда, це слово, або набір слів, які дешифруються ПК з допомогою ПЗП або ПЛМ в послідовність мікрокоманд. Звідси витікає, що будь-який процесор має строго фіксований і обмежений набір команд, який є характерним для данного процесора.
Будь-яка мікрокоманда характеризується своїм форматом. Під форматом мікрокоманди розуміється її протяжність та призначення кожного біта або їх групи.
Команди, також мають свій фіксований формат. (Протяжність мікрокоманди – це стандартна для данного процесора кількість біт в слові АЛП). В залежності від протяжності команди, вона може складатися з одного, двох, та трьох слів.
Формат пам’яті мікропоцесорної системи також тісно пов’язаний з довжиною слова. Тому при зберіганні таких команд відповідно використовується адресний простір та пам’ять. Якщо, наприклад, команда складається з трьох слів, а використовується з послідовною адресацією, то для зберігання такої команди використовуються три послідовні адреси. Для того, щоб таку команду вибрати з пам’яті, необхідно мати спеціальні засоби, щоб забезпечити її представлення в ПК як єдине ціле.
Структура команд повністю залежить від структури мікропроцесора, але незалежно від типу процесора прийнято вважати, що однослівні команди повністю складаютья з коду операції. Двослівні команди складаються з коду операції та однослівного операнда DN (N – кількість розрядів в слові). Трислівні команди також складаються з двох частин: перша частина – код операції, а друга – адреса, або двослівний операнд D2N.
Викортстовуємі типи команд тісно пов’язані з внутрішньою організацією та алгоритмом функціювання мікропрограмного автомата ПК процесора, та внутрішньою системою синхронізації.
МП система функціонує синхронно з частотою тактових сигналів зовнішнього генератора. В залежності від типу мікропроцесорів використовується одно- або двохфазна синхронізація. Незалежно від цього в мікропроцесорних системах використовуються більш тривалі інтервали часу, ніж тактовий інтервал зовнішнього генератора. Одним з таких інтервалів є машинний цикл – це інтервал, протягом якого МП звертається до пам’яті або пристрою вводу-виводу. Машинний цикл (МЦ) складає тільки частину циклу команди. На початку кожного МЦ на одному з виходів МП з’вляється сигнал синхронізації він передається по лінії шини керування в ОЗП або пристрої вводу-виводу і “сповіщає” про початок нового МЦ, в результаті чого досягається узгодження в часі зовнішніх пристроїв з роботою МП.
Цикл команди – це інтервал часу, необхідний для виборки з пам’яті команди, та її виконання. Він складається з 1-5 машинних циклів. Їх конкретне число залежить від складності операції, яка виконується в данній команді і дорівнює числу звернень МП до пам’яті. Тривалість виконання команди визначається кількістю тактів в циклі команди та тривалістю такту.
t
T 2T 3T 4T T 2T 3T T 2T
1й МЦ 2й МЦ 3й МЦ
