Шинная организация IBM PC

Общая структура МПС

Процессор - центральная часть хоть какой микропроцессорной системы (МПС) - содержит в себе АЛУ и ЦУУ, реализующее командный цикл. МП может работать исключительно в составе МПС, включающей в себя, не считая МП, память, устройства ввода/вывода, вспомогательные схемы (тактовый генератор, контроллеры прерываний и ПДП, шинные формирователи, регистры-защелки и Шинная организация IBM PC др.).

В хоть какой МПС можно выделить последующие главные части (подсистемы) :

- процессорный модуль;

- память;

- наружные устройства (наружные ЗУ + устройства ввода/вывода);

- подсистему прерываний;

- подсистему прямого доступа в память.

Связь меж микропроцессором и другими устройствами МПС может осуществляться по принципам круговых связей, общей шины либо комбинированным методом. В однопроцессорных МПС, в особенности Шинная организация IBM PC 8- и 16-разрядных, наибольшее распространение получил принцип связи "Общая шина", при котором все устройства подключаются к интерфейсу схожим образом (Рис.1.1).

Рис.1.1. Структура МПС с интерфейсом "Общая шина"

Все сигналы интерфейса делятся на три главные группы - данных, адреса и управления. Бессчетные разновидности интерфейсов "Общая шина" обеспечивают передачу по раздельным Шинная организация IBM PC либо мультиплексированным линиям (шинам). К примеру, интерфейс Microbus, с которым работают большая часть 8-разрядных МПС на базе i8080, передает адресок и данные по раздельным шинам, но некие управляющие сигналы передаются по шине данных. Интерфейс Q-bus, применяемый в микро-ЭВМ компании DEC (российский аналог - процессоры серии К1801) имеет мультиплексированную шину адреса Шинная организация IBM PC/данных, по которой эта информация передается с разделением во времени. Естественно, что при наличии мультиплексированной шины в состав линий управления нужно включать особый сигнал, идентифицирующий тип инфы на шине.

Обмен информацией по интерфейсу делается меж 2-мя устройствами, одно из которых является активным, а другое - пассивным. Активное устройство Шинная организация IBM PC сформировывает адреса пассивных устройств и управляющие сигналы. Активным устройством выступает, обычно, микропроцессор, а пассивным - всегда память и некие ВУ. Но, время от времени быстродействующие ВУ могут выступать в качестве задатчика (активного устройства) на интерфейсе, управляя обменом с памятью (т.н. режим прямого доступа в память - см. раздел 8).

Концепция "Общей шины Шинная организация IBM PC" подразумевает, что воззвания ко всем устройствам МПС делается в едином адресном пространстве, но, в целях расширения числа адресуемых объектов, в неких системах искусственно делят адресные места памяти и ВУ, а время от времени даже и памяти программ и памяти данных.

Как понятно, микропроцессор является главным вычислительным блоком компьютера, в большей степени Шинная организация IBM PC определяющим его мощь. Микропроцессор является устройством, исполняющим программку - последовательность команд (инструкций), задуманную программером и оформленную в виде модуля программного кода. Чтоб осознать, что делает микропроцессор, разглядим его в окружении системных компонент IBM PC-совместимого компьютера. Этой компьютерной архитектурой, естественно, не ограничивается сфера внедрения микропроцессоров.

Всем узнаваемый IBM Шинная организация IBM PC PC-совместимый компьютер представляет собой реализацию так именуемой фон-неймановской архитектуры вычислительных машин. Эта архитектура была представлена Джоном фон-Нейманом еще в 1945 году и имеет последующие главные признаки. Машина состоит из блока управления, арифметико-логического устройства (АЛУ), памяти и устройств ввода/вывода. В ней реализуется концепция хранимой программки Шинная организация IBM PC: программки и данные хранятся в одной и той же памяти.

Рис. 1.1 Архитектура фон-Неймана

Если поделить память на: память программ и память данных мы получим Гарвардскую архитектуру.

Рис. 1.2 Гарвардская архитектура

Выполняемые деяния определяются блоком управления и АЛУ, которые совместно являются основой центрального микропроцессора. Центральный микропроцессор выбирает и исполняет команды из памяти поочередно, адресок очередной Шинная организация IBM PC команды задается "счетчиком адреса" в блоке управления. Этот принцип выполнения именуется поочередной передачей управления. Данные, с которыми работает программка, могут включать переменные - именованные области памяти, в каких сохраняются значения с целью предстоящего использования в программке.

Фон-неймановская архитектура - не единственный вариант построения ЭВМ, есть и другие, которые Шинная организация IBM PC не соответствуют обозначенным принципам (к примеру, потоковые машины). Но подавляющее большая часть современных компов основано конкретно на этих принципах, включая и сложные многопроцессорные комплексы, которые можно рассматривать как объединение фон-неймановских машин. Конечно, за более чем полувековую историю ЭВМ традиционная архитектура прошла длиннющий путь развития.

Прерывание – 1-ое отличие Шинная организация IBM PC современных архитектур от машин фон-Неймана. Работа прерывания состоит в том, что при поступлении сигнала прерывания микропроцессор должен закончить выполнение текущей программки и немедля начать обработку процедуры прерывания.

Рис. 1.3 Архитектура фон-Неймана с прерыванием

ПДП (Прямой Доступ к Памяти) – 2-ое отличие современных архитектур от машин фон-Неймана. ПДП позволяет уменьшить расходы на пересылку Шинная организация IBM PC единицы инфы.

Рис. 1.4 Архитектура фон-Неймана с каналом ПДП

Принципы устройства современных МПС

Шинная организация IBM PC

В базу архитектуры IBM PC вначале был положен принцип открытости, который стал ее отличительной чертой. Главные соперники IBM в области индивидуальных машин пришли к этому только через пару лет после того, как обозначенный принцип позволил Шинная организация IBM PC индивидуальным компьютерам компании IBM фактически захватить компьютерный рынок.

Принцип открытости, строго говоря, основывается во-1-х, на очень развитой в IBM PC системе прерываний, которая позволяет “подключать” программки юзера ко всем ресурсам системы на любом уровне, доступном юзеру, а во-2-х, на системе шин, организующей информационные потоки таким макаром, чтоб Шинная организация IBM PC не только лишь позволить юзеру подключать к ресурсам микропроцессора свои аппаратные средства (может быть, неординарные), да и дать возможность самой архитектуре совершенствоваться и развиваться за счет введения дополнительных либо новых компонент без каких-то принципных конфигураций в организации информационных потоков.

Принципы организации открытой системы прерываний подвергнутся рассмотрению Шинная организация IBM PC ниже в отдельном разделе, а тут остановимся на шинной организации информационных потоков, которая берет свое начало с первой модели IBM PC и эволюционирует сейчас. Как Вам понятно из курса "Организации ЭВМ", шину микрокомпьютера образует группа линий передачи сигналов с адресной информацией, информацией о передаваемых данных, также управляющих сигналов Шинная организация IBM PC. Практически ее можно поделить на три части: адресную шину, шину данных и шину управления.

Уровни этих сигналов в каждый момент времени определяют состояние всей вычислительной системы в этот момент. Дальше мы привяжем обсуждение этих принципов функционирования к определенной архитектуре ЭВМ, совместимых с IBM PC AT-286 и 386. На рис.2.1 изображено ядро гипотетичной вычислительной Шинная организация IBM PC системы, включающей, к примеру, синхрогенератор i82284, процессор i80286 и математический сопроцессор i80287, также шинный контроллер i82288.

Рис 2.1. Шины компьютера.

Не считая того, показаны три шины: адреса, данных и управляющих сигналов. Синхрогенератор генерирует тактовый сигнал CLK для синхронизации внутреннего функционирования микропроцессора и других микросхем. Сигнал RESET производит сброс Шинная организация IBM PC микропроцессора в изначальное состояние. Сигнал READY, также формируется при помощи синхрогенератора, предназначен для удлинения циклов шины при работе с неспешными периферийными устройствами. На адресную шину, состоящую из 24 линий, процессор i80286 выставляет адресок б либо слова, которые будут пересылаться по шине данных в микропроцессор либо из него. Не считая того, шина адреса Шинная организация IBM PC употребляется процессором для указания адресов (номеров) периферийных портов, с которыми делается обмен данными.

Шина данных состоит из 16 линий, по которым вероятна передача как отдельных байтов, так и двухбайтовых слов. При пересылке байтов вероятна передача раздельно как по старшим 8 линиям, так и по младшим. Шина данных двунаправленна, т Шинная организация IBM PC.к. передача байтов и слов может выполняться как в процессор, так и из него. Шина управления формируется сигналами, во-1-х, поступающими конкретно от процессора, во-2-х, сигналами, сформированными системным контроллером, и, в-3-х, сигналами, идущими к процессору от других микросхем и периферийных адаптеров. Процессор употребляет системный контроллер для Шинная организация IBM PC формирования управляющих сигналов, определяющих правила переноса данных по шине. Он выставляет три сигнала S0, S1, M/IO (выводы 5, 4 и 65), которые определяют тип цикла шины (доказательство прерывания, чтение порта ввода/вывода, запись в порт ввода/вывода, останов, чтение памяти, запись в память). На основании значений этих сигналов системный контроллер сформировывает управляющие сигналы, определяющие Шинная организация IBM PC последовательность процессов данного типа цикла шины.

Для того чтоб осознать динамику работы шины, разберем, каким образом микропроцессор производит чтение слова из оперативки. Это происходит в течение 4 тактов CLK (тактовых импульсов на входе 31 процессора), либо 2-ух внутренних состояний микропроцессора (т.е. каждое состояние микропроцессора продолжается 2 такта синхросигнала CLK Шинная организация IBM PC). Во время первого состояния, обозначаемого как Ts, микропроцессор выставляет на адресную шину значение адреса, по которому будет читаться слово. Не считая того, он сформировывает на шине вместе с шинным контроллером надлежащие значения управляющих сигналов. Эти сигналы и адресок обрабатываются схемой управления памятью, в итоге чего, начиная с середины второго состояния Шинная организация IBM PC микропроцессора Ts (т.е. сначала 4-ого такта CLK) на шине данных возникает значение содержимого соответственного слова из оперативки. И, в конце концов, микропроцессор считывает значение этого слова с шины данных. На этом перенос (копирование) значения слова из памяти в микропроцессор завершается.


shest-ranenih-pri-krushenii-tu-134-budut-dostavleni-v-moskvu-transportirovka-rebenka-pod-voprosom-informacionnoe-agentstvo-itar-tass-21062011.html
shest-sigm-zdravogo-smisla.html
shest-stadij-potencializacii.html