Архитектура микропроцессорных систем

Под архитектурой МП-систем понимается абстрактное представление о системе, определяющее ее возможности по аппаратурной и программной реализации необходимых функций. Архитектура объединяет аппаратурные, микропрограммные и программные средства микропроцессорной техники и позволяет четко выделять функции, реализуемые пользователем аппаратурно и программно.

Микропроцессорная система (рисунок 47) или микроЭВМ включает один или несколько микропроцессоров, БИС постоянной и оперативной памяти, БИС управления вводом и выводом информации и некоторые другие схемы. Эти устройства связаны между собой посредством системы шин. Шина – это совокупность проводников, каждый из которых предназначен для передачи соответствующего бита информации. Обрабатываемая в МП-системе информация вводится или выводится с помощью специальных устройств ввода и вывода информации, называемых периферийными устройствами (ПУ). Информация, необходимая в ходе функционирования МП-системы (программа и данные), хранится в ОЗУ и ПЗУ.

Рисунок 47 – Структурная схема микропроцессорной системы

По принципу организации шин МП-системы подразделяются на системы с многошинной структурой и с общей шиной (см. рисунок 47).

В микропроцессорных системах, организованных по принципу общей шины, обмен информацией между микропроцессором, периферийными устройствами и памятью выполняется по единому правилу. Это позволяет повысить гибкость и эффективность МП-систем, так как весь набор команд обращения к памяти может использоваться и для передачи, и для обработки содержимого регистра периферийных устройств.

Рассмотрим назначение отдельных функциональных устройств. Микропроцессор реализует функции обработки информации и управления в соответствии с заданной программой. Обмен информацией между устройствами МП-системы осуществляется по общей шине (см. рисунок 47), которая включает шину данных (ШД) – двунаправленную шину, которая в нашем примере состоит из восьми линий (D 0 – D 7). По ней данные могут следовать либо в микропроцессор, либо из него. Эта особенность ШД на рисунке 47 показана стрелкой с двумя остриями. Передача данных в определенный момент возможна только в одном направлении: по шине адреса (ША) – однонаправленная (от микропроцессора к устройствам памяти или ввода – вывода); по шине управления (ШУ), которая выполняет функции, аналогичные внутренней шине управления микропроцессора.

Использование таких буферов позволяет микропроцессору отключаться

от внешних шин (шин данных и адреса), представляя, например, их в полное распоряжение внешних устройств, а также позволяет использовать одну и ту же шину данных как для приема данных (т. е. в качестве входной шины), так и для их выдачи (т. е. в качестве выходной шины). Такое двунаправленное использование шины данных позволяет сократить число выводов микросхемы.