Структура и принцип работы устройства управления «с гибкой логикой».

Системы на «гибкой логике» являются универсальными, программируемыми, они хороши там, где часто меняются решаемые задачи, где высокое быстродействие не слишком важно, где алгоритмы обработки информации сложные. К ним относятся МПС. Программная реализация функций системы значительно медленнее, но обеспечивает высокую гибкость и не увеличивает стоимость системы и ее энергопотребление.

Гибкость МПС обусловлена тем, что функции, выполняемые системой, определяются программой (программным обеспечением, software), которую выполняет процессор. Аппаратура (аппаратное обеспечение, hardware) остается неизменной при любой задаче. Записывая в память системы программу, можно заставить микропроцессорную систему выполнять любую задачу, поддерживаемую данной аппаратурой. К тому же шинная организация связей микропроцессорной системы позволяет легко заменять аппаратные модули (заменять память на новую большего объема или более высокого быстродействия, добавлять или модернизировать устройства ввода/вывода, заменять процессор на более мощный). Также настраиваться на задачу помогает выбор режима работы системы (режима обмена информацией по системной магистрали (шине)).

Структура МПС

Основа МПС - микропроцессор. Связь устройств ЭВМ между собой осуществляется с помощью интерфейсов (совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для передачи информации между компонентами ЭВМ и включающих в себя электронные схемы, линии, шины и сигналы адресов, данных и управления, алгоритмы передачи сигналов и правила интерпретации сигналов устройствами). Основным способом организации МПС является магистрально-модульный: все устройства, включая и микропроцессор, представляются в виде модулей, которые соединяются между собой общей магистралью. Каждый модуль подключается к магистрали посредством специальных интерфейсных схем (контроллеров).

Три основных режима обмена по магистрали:

1.Программный обмен информацией - является основным в любой микропроцессорной системе. Все сигналы на магистрали контролируются процессором. Все операции (циклы) обмена информацией инициируются только процессором, и выполняются строго в порядке, предписанном исполняемой программой. Ни на какие внешние события, не связанные с программой, процессор не реагирует.

2.Обмен с использованием прерываний (Interrupts) – используется, когда необходима реакция микропроцессорной системы на какое-то внешнее событие, на приход внешнего сигнала.

3.Обмен с использованием прямого доступа к памяти (ПДП, DMA — Direct Memory Access) — обмен по системной шине идет без участия процессора. Операция ПДП сводится к пересылке информации из устройства ввода/вывода в память или же из памяти в устройство ввода/вывода. Когда пересылка информации будет закончена, процессор вновь возвращается к прерванной программе, продолжая ее с той точки, где его прервали. Происходит при участии контроллера ПДП.

Взаимодействие микропроцессора с оперативной памятью (ОП) и внешними устройствами (ВУ).

Микропроцессор формирует адрес внешнего устройства или ячейки оперативной памяти и вырабатывает управляющие сигналы - либо IOR/IOW при обращении на чтение/запись из внешнего устройства, либо MR/MW для чтения/записи из оперативной памяти.

Возможны два основных способа организации адресного пространства микропроцессорной системы:

1. с общим адресным пространством внешних устройств и оперативной памяти (к портам ввода/вывода можно обращаться как к ячейкам оперативной памяти);

2. с независимыми адресными пространствами.