Тема 2.2 Шинная структура связей и режимы работы МПС

Состав типовой МПС.

Основными функциями процессора является обработка данных и управление. Обработка включает пересылку данных от одного узла к другому и выполнение операций, а управление определяет, как обрабатывать данные. Для того чтобы процессор выполнял свои функции необходимы дополнительные устройства:

А) Для хранения команд программы и констант необходимых при вычислении.

Б) Дополнительные регистры, в которых можно было бы размещать промежуточные результаты и другую сменяемую информацию.

В) Устройство для ввода данных в процессор и вывода результатов обработки.

Память – специализированное электронное устройство, предназначенное для записи, хранения и выдачи информации, представленной в виде цифровых кодов.

Порты ввода вывода – специализированные микросхемы, при помощи которых МПС может общаться с внешним миром.

Порт ввода – специальное электронное устройство, на которое из вне поступают какие-либо электрические сигналы для управления МПС.

Порт вывода выполняет обратную функцию – в них процессор записывает различные числа, которые затем поступают на внешние устройства в виде электрических сигналов для управления этими устройствами.

Все три части МПС связаны между собой шинами.

Организация шин.

Шина – информационный канал, который объединяет все функциональные блоки МПС и обеспечивает обмен данными в виде двоичных чисел. Конструктивно шина представляет n проводники и 1 общий проводник (земля). В параллельной шине в n бит информации передается по отдельным линиям одновременно, а в последовательной шине – по одной линии последовательно времени. Параллельные шины выполняют в виде плоского кабеля, а последовательные в виде коаксиального (на расстояние до 100 метров) или волоконно-оптического (на большие расстояния) кабеля.

Все основные блоки МПС соединены с единой параллельной шиной, которая называется системной шиной (системной магистралью).

Системная магистраль включает в себя 4 основные шины нижнего уровня:

1. ША (Address Bus)

2. ШД (Data Bus)

3. ШУ (Control Bus)

4. ШП (Power Bus)

Шина адреса служит для определения адреса (номера) устройства, с которым процессор обменивается информацией в данный момент. Каждому устройству (кроме процессора), каждой ячейке памяти в МПС присваивается собственный адрес. Когда код какого-то адреса выставляется процессором на шине адреса, устройство, которому этот адрес приписан понимает, что ему предстоит обмен информацией. Шина адреса может быть однонаправленной или двунаправленной.

Шина данных – основная шина, которая используется для передачи информационных кодов между всеми устройствами МПС. Обычно в пересылке информации участвует процессор, который передает код данных в какое-то устройство или ячейку памяти или же принимает код данных из какого-то устройства или ячейки памяти, но возможна так же передача информации между устройствами без участия процессора. Шина данных всегда двунаправленная.

Шина управления предназначена для передачи управляющих сигналов. Хотя направление управляющих сигналов может быть разным, но шина управления не является двунаправленной так как для сигналов разного направления используются отдельные линии.

Шина питания предназначена для питания системы. Она состоит из линии питания и общего профиля. В МПС может быть несколько источников питания. Каждому источнику питания соответствует своя линия связи. Все устройства подключены к линиям параллельно.

Режимы работы МПС.

Практически любая развитая МПС поддерживает три основных режима обмена по магистрали:

1. Программный обмен – в этом режиме процессор является единоличным хозяином системной магистрали. Все операции обмена информацией в данном случае инициируются только процессом. Все они выполняются строго в порядке, предписанном исполняемой программой. Ни на какие внешние события, не связан с программной процессор не реагирует.

2. Обмен по прерываниям используется тогда, когда необходима реакция МПС на какое-то внешнее событие. Внешним событием может быть, например нажатие на клавишу клавиатуры или приход по локальной сети пакета данных. Компьютер должен реагировать на это соответственно выводом символа на экран или же чтением и обработкой принятого по сети пакета. Организовать реакцию на внешнее событие можно с помощью прерывания, то есть насильственного перевода процессора с выполнения текущей программы на выполнение экстренно необходимой программы. После выполнения экстренно необходимой программы процессор вновь возвращается к прерванной программе, продолжая ее с той точки, где его прервали.

3. Прямой доступ к памяти – режим, при котором обмен по системной шине идет без участия процессора. Внешние устройства, требующие обслуживания, сигнализируют процессору, что режим ПДП необходим. В ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от всех шин, сигнализируя запросившему устройству, что обмен в режиме ПДП можно начинать. В этом случае требуется введение в систему дополнительного устройства (контроллера ПДП), который будет осуществлять полноценный обмен по системной магистрали без всякого участия процессора, причем процессор предварительно должен сообщить контроллеру ПДП откуда ему следует брать информацию и куда ее следует помещать. Когда пересылка информации будет закончена процессор вновь подключается к шинам.

Поиск по сайту: