Синхронізація в мікропроцесорній системі

В загальному випадку мікропроцесор складається із тригерів і комбінаційних вентилів і працює як синхронна послідовчаста схема. Тригери всіх регістрів і прапорців МП одержують синхроімпульси по загальній лінії від зовнішнього генератора. Тому будь-які зміни вмісту регістрів або прапорців можуть відбуватися лише в строго визначені моменти часу. Частота від генератора подається на вхідну керуючу лінію «такт». На обмін даними із зовнішнім пристроєм іде два такти. В них входить час спрацьовування шин і час відгуку зовнішнього компонента. Послідовність синхронізуючих імпульсів розбивається на так називані машинні цикли, по три такти в кожному циклі. При роботі МП у кожному машинному циклі відбувається один зовнішній обмін. Перший і другий такти витрачаються на обмін і іноді на обробку даних; третій такт весь виділяться для переробки даних. При всіх зовнішніх обмінах використовуються шини адрес і даних.

Рис. 2.3. Часові діаграми обмінів у МП: а) вихідні обміни б) вхідні обміни

Передачі даних діляться на два класи: вхідні й вихідні (по відношенню до МП). Кожний клас характеризується своїми часовими діаграмами сигналів на шинах. Вихідні обміни бувають двох типів. Обміни першого типу, у яких бере участь головна пам'ять, називаються записом; другого, у яких бере участь ПВВ, називаються виводом. У класі вхідних обмінів три типи. Два з них називаються читанням і вводом, у них беруть участь відповідно головна пам'ять і пристрій вводу. Третій тип пов'язаний з обробкою переривань.

При операції запису імпульс на керуючу лінію «запис» подається одночасно з Т2, і він використовується для стробування передачі вмісту шини даних в комірку головної пам'яті з адресою, заданою на адресній шині. При операції виводу імпульс, також одночасно з Т2 подається на керуючу лінію "вивід" і використовується для стробування передачі вмісту шини даних у регістр пристрою вводу, код якого заданий на молодшій половині ША.

Для вхідних обмінів вміст ША задається в ті ж моменти й тими ж способами, що й для вихідних обмінів. Вміст ШД визначається зовнішнім компонентом. МП в інтервалі між заднім фронтом Т1 і переднім фронтом Т3 видає «1» на керуючу лінію «читання» або «ввід», і це служить запитом до зовнішнього компонента помістити дані на шину даних. Передбачається, що інформація на ШД достовірна між передніми фронтами Т2 і Т3 і стробування передачі її на один з регістрів МП виконується одночасно із заднім фронтом Т2.

Крім розглянутих вище керуючих ліній ШК існує ще 8:

«Пуск» − вхідна лінія, що встановлює режим автоматичної роботи МП. Поява імпульсу на цій лінії приводить до того, що МП по першому ж синхроімпульсі почне виконувати програму з тієї команди, адреса якої перебуває в лічильнику команд.

«Скидання» − вхідна лінія, за допомогою якої МП встановлюється в початковий стан. По цьому імпульсі припиняється виконання програми, лічильник команд встановлюється в нуль, а прапорці переривань скидаються.

«Стоп» − вихідна лінія, на якій підтримується стан «1» увесь час, поки МП не виконує програми (зупинений).

«Синхр» − вихідна лінія, на яку подається імпульс одночасно із третім синхроімпульсом кожного машинного циклу і яка використовується в деяких випадках для узгодження роботи деяких зовнішніх компонентів із внутрішнім машинним циклом МП.

Інші 4 лінії відносяться до переривань і прямого доступу в пам’ять.