Архитектура простой микро-ЭВМ

На рис. 4.1 приведена архитектура простой микро-ЭВМ. Микропроцессор является центром всех операций. Ему необходимы питание и тактовые импульсы. Генератор тактовых импульсов может быть отдельным устройством или входить в состав кристалла МП. Типовой МП может содержать 16 адресных линий, которые составляют однонаправленную шину адресов, а также обычно восемь линий, которые составляют двунаправленную шину данных.

Архитектура, представленная на рис. 4.1, различает два типа полупроводниковой памяти, используемой системой. Постоянное запоминающее устройство ПЗУ представляет собой постоянную память, которая содержит программу-монитор системы. Оно содержит адресные входы, а также входы активизации только чтения и выбора кристалла, а также тристабильные. выходы, подсоединяемые на шины.

Рис. 4.1. Архитектура микро-ЭВМ

Очевидно, ПЗУ имеет также подсоединение питания, которое на схемах обычно не показывается.

Архитектура на рис. 4.1 содержит ОЗУ, т. е. Устройство временного размещения данных. В него входят адресные входы, а также входы выбора кристалла и активизации чтения/записи. Это ОЗУ имеет восемь выходов с тремя состояниями, подсоединенных к шине данных. Здесь показан также источник питания.

Приведенная система микро-ЭВМ использует клавишное устройство ввода. На этой схеме показаны цепи питания, а также соответствующие линии данных, связанные со специальными ИС — интерфейсом ввода с клавиатуры. В задачу интерфейса входит размещение данных и управление их вводом с клавиатуры. В нужный момент интерфейс клавиатуры прерывает МП по специальной линии прерывания. Сигнал прерывания заставляет МП: 1) закончить выполнение текущей команды; 2) поддерживать свою нормальную работоспособность; 3) перейти к выполнению специальной группы команд в своем мониторе, по которым ведется управление вводом данных, исходящих с клавишного устройства. Система интерфейса с клавиатурой снабжена адресными входами, линиями выбора кристалла и команд активизации устройства. Активизированное один раз устройство интерфейса с клавиатурой передает данные, поступающие с клавишного устройства на шину данных, микропроцессор их принимает. Если тристабильные выходы интерфейса не активизированы, они возвращаются в свое состояние высокого сопротивления.

Приведенная на рис. 4.1 микро-ЭВМ имеет в качестве выхода группу семисегментных индикаторов. Индикаторы запитаны от источника, показанного на схеме справа. Система или специальная ИС интерфейса вывода на индикаторы служит для размещения данных и управления состоянием индикаторов. При активизации этого интерфейса по адресной шине, линиям выбора кристалла и активизации он принимает данные, поступающие с шины данных, и размещает их, а также управляет индикатором, на котором размещенные данные высвечиваются.

Адресная линия содержит 65 536 различных сочетаний 0 и 1 (21в). Линии адресной шины могут быть подсоединены ко многим устройствам, таким, как ОЗУ, ПЗУ, другие интерфейсы. Для того чтобы активизировать (включить в работу) требуемое устройство, дешифратор адреса считывает данные с адресной шины. Комбинационной логикой дешифратора адреса активизируется линия выбора соответствующего кристалла, активизируя, таким образом, выбранное устройство. Заметим, что для упрощения схемы все 16 линий адресной шины не показываются.

Упражнения

Все упражнения этого раздела связаны с рис. 4.1. Настоятельно рекомендуем обращаться к нему постоянно.

4.1. Центром всех операций управления микро-ЭВМ является (МП, ОЗУ, ПЗУ).

4.2. Шина (адреса, данных) является однонаправленной.

4.3. Посредством 16 линий адресной шины можно получить доступ к (16384, 65536) ячейкам памяти и портам ВВ.

4.4. Назвать по меньшей мере три типа выходов МП.

4.5. Назвать по меньшей мере четыре типа входов МП.

4.6. Обычно ПЗУ содержит программу (монитора, изменяемую).

4.7. Назвать по меньшей мере четыре входа ПЗУ.

4.8. Назвать выходы ПЗУ.

4.9. Назвать по меньшей мере четыре типа входов ОЗУ.

4.10. Назвать выходы ОЗУ.

4.11. Назвать по меньшей мере пять типов входов специального элемента интерфейса клавиатуры.

4.12. Назвать по меньшей мере два типа выходов элемента интерфейса клавиатуры.

4.13. Какова роль выхода прерываний элемента интерфейса клавиатуры?

4.14. Какие действия предпринимаются МП, когда линия прерываний активизируется клавишным устройством?

4.15. Назвать по меньшей мере пять типов входов специального элемента интерфейса индикатора.

4.16. Назвать выходы интерфейса индикатора.

4.17. Какова роль дешифратора адреса?

Решения

4.1. МП, однако работой микро-ЭВМ управляют команды, содержащиеся в ПЗУ и/или в ОЗУ. 4.2. Адреса. 4.3. 65 536. 4.4. Выводы адресной шины (16 линий), шины данных (восемь линий) и шины управления. 4.5. Входы питания, ГТИ, прерываний и шины данных (восемь линий).

4.6. Монитора. 4.7. Входы питания, адресов (адресная шина), выбора кристалла (1) и активизации чтения (1). 4.8. Выходы шины данных (восемь линий) с тремя состояниями. 4.9. Входы питания, адресов (адресная шина), выбора кристалла (1), активизации чтения/записи (шина управления) и шина данных (8). 4.10. Выходы данных на тристабильную шину (8). 4.11. Входы питания, адреса (с адресной шины), выбора кристалла (1), управления (с управляющей шины) и данных (с клавишного устройства). 4.12. Входы прерывания и тристабильной шины данных (8). 4.13. Активизация линии прерываний, когда интерфейс готов к передаче данных, поступающих в МП с клавишного устройства. 4.14. а) МП завершает выполнение текущей команды; б) МП прерывает свою последовательную работу; в) МП обращается к специальной группе команд, управляющих вводом данных с клавишного устройства. 4.15. Входы питания, адреса (адресная шина), данных (шина данных), управления (шина управления). 4.16. Выводы данных для возбуждения индикатора. 4.17. Он выбирает и активизирует единственное требуемое устройство (интерфейс с клавиатурой ПЗУ, ОЗУ или интерфейс индикатора).