Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


»нтерфейсы микропроцессорных систем




8.3.1. ќбща€ характеристика интерфейсов

 

—овременные ћѕ— имеют магистрально-модульную организацию, основанную на принципах агрегировани€ и унификации. ћодульность (агрегирование) Ц это разделение ћѕ— на простые функционально и конструктивно законченные блоки, называемые модул€ми, например: модуль микропроцессора, модуль пам€ти и т.д.

”нификаци€ состоит в оптимизации состава модулей, св€зей между ними и в их конструктивных оформлени€х.

—в€зь устройств ћѕ— одного с другим осуществл€ют с помощью сопр€жений, называемых интерфейсами.

»нтерфейс Ц это совокупность информационно ≠ логических, электрических и конструктивных средств и требований (правил), которые обеспечивают оптимальный алгоритм взаимодействи€ всех модулей ћѕ—.

»нформационно-логические требовани€ определ€ют структуру и состав линий и сигналов, способы кодировани€ и форматы данных, адресов и команд, протоколов обмена дл€ разных режимов и фаз работы. ќни непосредственно вли€ют на пропускную способность, надежность обмена и аппаратурные расходы.

Ёлектрические требовани€ задают необходимые статические и динамические параметры сигналов на сигнальных лини€х интерфейса: уровни напр€жений, дли≠ельность фронтов, нагрузочна€ способность, помехоустойчивость и др.

 онструктивные требовани€ указывают на тип соединительных элементов и распределение линий по их контактам, геометрические размеры плат, каркаса и другие признаки.

—игнальна€ лини€ Ц это проводник (электрическа€ цепь), который физически соедин€ет источник и приемник информации. —овокупность сигнальных линий, по которым передают сигналы одинакового функционального назначени€, называют шиной. –азличают шины данных, адреса и управлени€.

»нтерфейс должен обеспечивать:

Ц построение машин с переменным составом оборудовани€ (переменной конфигурацией, открытостью архитектуры);

Ц параллельное во времени выполнение программ и процедур ввода-вывода;

Ц увеличение скорости обмена информацией;

Ц упрощение и стандартизацию программировани€ операций ввода-вывода и их независимость от особенностей периферийных устройств,

Ц автоматическое распознавание и реакцию ÷ѕ на разнообразные ситуации в ѕ” (готовность устройства, отсутствие носител€ данных, нарушение нор≠мальной работы).

ќсобенно актуальным €вл€етс€ решение этих задач дл€ машин большой про≠изводительности, которые содержат сотни различных внешних устройств.

ѕериферийные устройства соедин€ютс€ с интерфейсом ћѕ— при помощи контроллеров периферийных устройств ( ѕ”), которые обеспечивают выполнение каждым ѕ” своих специфических функций.

“ермин УинтерфейсФ примен€ют как к аппаратуре ћѕ—, так и к ее программно≠му обеспечению.

8.3.2.  лассификаци€ интерфейсов

 

»нтерфейсы классифицируют по следующим основным признакам.

ѕо функциональному назначению интерфейсы подраздел€ютс€ на такие типы:

Ц внутренние Ц внутриплатные, межплатные и системные;

Ц внешние Ц дл€ периферийных устройств, дл€ локальных сетей, дл€ рас≠пределенных систем управлени€ (рисунок 8.3.2.1.).

 

 

–исунок 8.3.2.1.  лассификаций интерфейсов по функциональному назначению

 

ѕо направлению обмена информацией различают следующие интерфейсы:

Ј симплексные Ц обмен в одном направлении (рисунок 8.3.2.2, а);

Ј полудуплексные Ц поочередный обмен в двух направлени€х (рисунок 8.3.2.2, б);

Ј дуплексные Ц одновременный обмен в двух направлени€х (рисунок 8.3.2.2, в);

Ј мультиплексные Ц обмен реализуетс€ с помощью общей магистрали (ши≠ны), в которой в каждый момент времени взаимодействуют источник и при≠емник информации (рисунок 8.3.2.2,, г).

 

 

 

 

–исунок 8.3.2.2. Ќаправлени€ обмена информацией: а Ц симплексное; б Ц полудуплексное; в Ц дуплексное; г Ц мультиплексное

¬се устройства (модули), подключаемые к каналу передачи данных, называютс€ абонентами (јЅ).

ѕо структуре св€зей между абонентами ћѕ— различают интерфейсы с ради≠альным, кольцевым, каскадным и магистральным подключени€ми (рисунок 8.3.2.3).

¬ ра≠диальных интерфейсах (рисунок 8.3.2.3, а) к ÷ѕ с помощью двунаправленных шин и заданного приоритета подключаютс€ абоненты (рабочие станции, удаленные периферийные устройства, схемы промышленной автоматики). —ообщени€ между абонентами передаютс€ через ÷ѕ, который выполн€ет функции концентратора и обеспечивает независимость и параллельность работы абонентов. –адиальный интерфейс Ц логически простой, однако требует больших аппаратных затрат.  роме этого, его живучесть зависит от надежности ÷ѕ.

 

 

 

 

–исунок 8.3.2.3. —труктура соединений абонентов: а Ц радиальна€; б Ц кольцева€; в Ц каскадна€; г Ц магистральна€

¬ кольцевом интерфейсе (рисунок 8.3.2.3, б) каждый абонент св€зан с двум€ соседними. ¬ кольце могут одновременно циркулировать несколько сообщений от источников к приемникам на основе заданных способов адресации и управлени€. ѕри расширении ћѕ— дополнительные модули включаютс€ в кольцо системы. Ќедостатком кольцевых интерфейсов €вл€етс€ сложность взаимодействи€ абонентов.

¬ каскадных интерфейсах (рисунок 8.3.2.3, в) абоненты соединены по цепочке и обслуживаютс€ в пор€дке их подключени€ к лини€м интерфейса.  аскадные интерфейсы характеризуютс€ малым числом линий и ограничением по скорости.

¬ магистральных интерфейсах (рисунок 8.3.2.3, г) используетс€ коллективна€ шина, которую также называют магистралью. »нформаци€, передаваема€ по магистрали, доступна всем абонентам, которые к ней подключены. ќбычно в каждый момент времени только один абонент может быть источником информации. ѕриоритет абонентов определ€етс€ арбитром шины (јЎ). ћагистральный интерфейс €вл€етс€ гибким, экономичным и используетс€ в большинстве системных интерфейсов ћѕ—.

ѕо способу передачи информации во времени различают следующие интер≠фейсы:

Ј синхронные Ц с фиксированной длительностью операций обмена;

Ј асинхронные Ц с переменной длительностью операций обмена;

Ј синхронно-асинхронные Ц с комбинированным соединением двух спосо≠бов.

ѕо разр€дности передаваемых данных различают интерфейсы с параллельным (словами), последовательным (битами) и параллельно-последовательным обменами.

  классификационным признакам интерфейсов ћѕ— также относ€т:

Ј организацию прерываний (векторный или последовательный опрос) и пр€мого доступа к пам€ти;

Ј способ арбитража доступа модулей к шинам (параллельный, последовательный, циклический);

Ј число линий адресации данных, управлени€, синхронизации;

Ј длину и тип линий св€зи (проводники, радиоканал, волоконно-оптический тип);

Ј максимальное число абонентов, которые могут одновременно подключатьс€ к шине;

Ј способ адресации устройств периферии Ц с собственным адресным про≠странством (характерно дл€ изделий фирмы Intel) или с отображением на адресное пространство пам€ти (используетс€ в издели€х фирмы DEC).

8.3.3. —истемные интерфейсы

¬ ћѕ— широко используютс€ параллельные системные стандартные интер≠фейсы, в которых унифицируютс€: форматы команд и данных и процедуры обмена; алгоритм функционировани€; состав и типы линий св€зи; быстродействие передачи; конструктивные требовани€; допустимые рассто€ни€ между модул€ми системы; возможность расширени€ и совместимость с предыдущими интерфейсами.

ƒл€ обеспечени€ высоких скоростей обмена информацией используют асин≠хронные мультиплексные интерфейсы с параллельным способом передачи инфор≠мации.   ним относ€тс€: восьмиразр€дные Ц Microbus; 16-разр€дные Ц Unibus; Q-bus; Multibus I; 32-разр€дные Ц Vercabus. ќсновные технические характеристики этих интерфейсов представлены в таблице 8.3.3.1.

“аблица 8.3.3.1.

 

»нтерфейс Multibus I (стандарт российский Ц »41, зарубежный Ц IEEE- 796) предназначен дл€ построени€ микро-Ё¬ћ, ѕЁ¬ћ и сосредоточенных многопроцессорных ћѕ—. ќн обеспечивает:

Ј четыре операции обмена Ц запись в пам€ть или порт, чтение пам€ти или порта;

Ј пр€мой доступ к пам€ти и обработки прерываний программы;

Ј использование двух независимых адресных пространств дл€ адресации €чеек пам€ти и внешних устройств (их портов);

Ј функционирование на основе принципа Ц ведущий (задатчик) и ведомый (исполнитель).

—игналы на лини€х интерфейса активны при низких уровн€х напр€жений, назначени€ линий и сигналов на них совпадают.

ћагистраль содержит следующие основные функциональные группы линий и сигналов на них (цифры даны в шестнадцатеричной системе счислени€):

Ј передачи адреса: - с возможностью расширени€ до - на дополнительном разъединителе. —игнал позвол€ет считывание старшего байта данных, а сигнал разрешает запись адреса во внешний регистр-фиксатор;

Ј передачи данных: - обеспечивает двунаправленную передачу слов или байтов данных. »нформаци€ на Ўƒ может выдаватьс€ только задатчиком. Ћинии и предназначены дл€ передачи сигналов четности младшего и старшего байтов данных. Ќа линии , подают сигналы запрета обращени€ к ќ«” или ѕ«” соответственно;

Ј управление передачей данных: , Ц запись в пам€ть или порт; , Ц чтение пам€ти или порта, Ц подтверждение передачи;

Ј синхронизации и арбитража приоритетов: , Ц синхронизаци€ шины и системных модулей; Ц шина зан€та; , Ц запрос и совместный запрос шины; , Ц вход и выход разрешени€ приоритета;

Ј управлени€ состо€ни€ми системы; Ц начальна€ установка; Ц останов; - дополнительный сброс; Ц ожидание;

Ј управление электропитанием и его контроль: Ц снижение напр€же≠ни€ в сети или ее неисправность; Ц прерывание при неисправности электропитани€; Ц защита пам€ти.

Ёлектропитание: плюс 5 ¬ Ц дев€ть линий питани€; плюс 12 ¬ Ц три линии дополнительного питани€; плюс 12¬, минус 12¬ Ц по две линии дополнительного питани€; GND Ц 23 линии заземлени€.

  интерфейсам Multibus I относ€т системную магистраль персонального компьютера IBM PC/AT-bus.

»нтерфейс Multibus II используют в многопроцессорных 16- и 32-разр€дных ћѕ—. ќн содержит три основные и три дополнительные магистрали.

ќсновна€ магистраль системы Ц параллельна€ система iPSB (Parallel System Bus), предназначенна€ дл€ организации обмена данными с производительностью до 40 ћбайт/с. ћагистраль имеет п€ть групп линий, возможен обмен восьми-, 16-, 24- и 32-разр€дными данными. јдреса передаютс€ по 32-разр€дной мультиплексной Ўјƒ.

ћагистраль iLBX обеспечивает быстродействующий локальный обмен данными с пам€тью. јсинхронна€ немультиплексна€ шина iLBX предназначена дл€ расширени€ Ў¬¬. јсинхронна€ мультиплексна€ магистраль MDMA обеспечивает пр€мой доступ к отдаленной пам€ти.

ћагистраль iSSB предназначена дл€ создани€ последовательной системной шины. Ћокальна€ шина св€зи с модул€ми промышленной телеуправл€емой системы использует магистраль BitBus.

¬ наше врем€ большинство стандартных системных интерфейсов ћѕ— опти≠мизированы дл€ конкретных типов микропроцессоров.

8.3.4. »нтерфейсные микросхемы

 

¬ ћѕ— широко используют интерфейсные микросхемы, реализующие типовые функции, а именно: генерацию тактовых импульсов, запоминание адресов, обеспечение двунаправленного обмена данными между модул€ми системы, выработку сигналов управлени€ записью-считыванием пам€ти или в портах, арбитража, приоритетного доступа к системной шине многих микропроцессоров и т.д.

¬ составе ћѕ   –580 и  1810 имеетс€ большой набор интерфейсных микро≠схем (аналогов изделий фирмы Intel). –ассмотрим некоторые из них.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 3105 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—туденческа€ общага - это место, где мен€ научили готовить 20 блюд из макарон и 40 из доширака. ј майонез - это вообще десерт. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

785 - | 723 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.025 с.