←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7
_3+----------+
_3¦ ВВЕДЕНИЕ ¦
_3+----------+
Успехи новой технологии привели к широкому распространению
персональных компьютеров, позволяющих решать задачи, требующие
весьма больших вычислений. Типичным и наиболее распространенным
представителем таких мощных "персоналок" является компьютер
PC/AT производства фирмы IBM. Этот компьютер разработан на осно-
ве процессора 80286 фирмы INTEL, представляющего сейчас один из
наиболее мощных шестнадцатиразрядных микропроцессоров, хотя за
последнее время появились более производительные процессоры, и
80286 был снят с производства в ведущих странах. Но стоит оста-
новиться на рассмотрении этого процессора и построенных на его
основе системах, т.к. на их примере нагляднее всего получить
представление о новом классе машин - серии AT.
В данной работе рассмотрены основные данные и сравнительные
характеристики на примере самой ранней моделе компьютера- на от-
дельных логических ИМС и некоторых БИС, без применения микросхем
сверхвысокой степени интеграции и специальных ПЛИС и ПЛМ, на ос-
нове которых создаются компьютеры сегодня. Рассматривается цент-
ральный процессор с самой низкой тактовой частотой для 80286 чи-
пов- 6 Мгц.
.
- 2 -
_3+-----------------------------------+
_3¦ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ МИКРОКОМПЬЮТЕРОВ ¦
_3¦ С ШИННОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ¦
_3+-----------------------------------+
Шины микрокомпьютера образует группа линий передачи сигна-
лов с адресной информацией, данных, а также управляющих сигна-
лов. Фактически ее можно разделить на три части: адресную шину,
шину данных и шину управляющих сигналов.
Уровни этих сигналов в данный момент времени определяют
состояние системы в этот момент.
На рис. 1 изображены синхрогенератор 82284, микропроцессор
80286 и шинный контроллер 82288. Кроме того, показаны три шины:
адреса, данных и управляющих сигналов.
Синхрогенератор генерирует тактовый сигнал CLK для синхро-
низации внутреннего функционирования процессора и других микрос-
хем. Сигнал RESET производит сброс процессора в начальное состо-
яние. Это состояние показано на рисунке упрощенно. Сигнал -READY
также формируется с помощью синхрогенератора. Он предназначен
для удлинения циклов при работе с медленными периферийными уст-
ройствами.
На адресную шину, состоящую из 24 линий, микропроцессор
выставляет адрес байта или слова, который будет пересылаться по
шине данных в процессор или из него. Кроме того, шина адреса ис-
пользуется микропроцессором для указания адресов периферийных
портов, с которыми производится обмен данными.
Шина данных состоит из 16 линий. по которым возможна пере-
дача как отдельных байтов. так и двухбайтовых слов. При пересыл-
ке байтов возможна передача и по старшим 8 линиям, и по младшим.
Шина данных двунаправленна, так как передача байтов и слов может
производится как в микропроцессор, так и из него.
Шина управления формируется сигналами, поступающими непос-
редственно от микропроцессора, сигналами от шинного контроллера,
а также сигналами, идущими к микропроцессору от других микросхем
и периферийных адаптеров.
Микропроцессор использует шинный контроллер для формирова-
ния управляющих сигналов, определяющих перенос данных по шине.
Он выставляет три сигнала -SO, -SI, M/-IO, которые определяют
тип цикла шины (подтверждение прерывания, чтение порта ввода/вы-
вода, останов, чтение памяти, запись в память). На основании
значений этих сигналов шинный контроллер формирует управляющие
сигналы, контролирующие динамику данного типа шины.
Для того, чтобы понять динамику работы, разберем, каким об-
разом осуществляется процессором чтение слов из оперативной па-
мяти. Это происходит в течение 4 тактов CLK, или 2 состояний
процессора (т.е. каждое состояние процессора длится 2 такта
синхросигнала CLK). Во время первого состояния, обозначаемого,
как Т_4s_0, процессор выставляет на адресную шину значение адреса,
по которому будет читаться слово. Кроме того, он формирует на
шине совместно с шинным контроллером сооответствующие значения
управляющих сигналов. Эти сигналы и адрес обрабатываются схемой
управления памятью, в результате чего, начиная с середины второ-
го состояния процессора Т_4c_0 (т.е. в начале четвертого такта CLK),
на шине данных появляется значение содержимого соответствующего
слова из оперативной памяти. И наконец, процессор считывает зна-
чение этого слова с шины данных. На этом перенос (копирование)
значения слова из памяти в процессор заканчивается.
- 3 -
Таким образом, если частота кварцевого генератора, опреде-
ляющая частоту CLK, равна 20 МГц, то максимальная пропускная
способность шины данных равна (20/4) миллионов слов в секунду,
или 10 В/сек. Реальная пропускная способность существенно ниже.
_3+-----------------------------------+
_3¦ ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ШИН L,X,S и M ¦
_3¦ В КОМПЬЮТЕРЕ PC/AT ¦
_3+-----------------------------------+
На самом деле, в реальном компьютере имеется не одна, а
несколько шин (рис. 2). Основных шин всего три, а обозначаются
они как L- шина, S- шина, X- шина. Нами ране рассматривалась L-
шина. Можно ввести понятие удаленности шины от процессора, счи-
тая, что чем больше буферов отделяют шину, тем она более удалена
от процессора.
Основной шиной, связывающей компьютер в единое целое, явля-
ется S- шина. Именно она выведена на 8 специальных разъемов-
слотов. Эти слоты хорошо видны на системной плате компьютера. В
них стоят платы периферийных адаптеров.
Линии адреса, идущие от микропроцессора, образуют так назы-
ваемую L- шину. Для передачи этого адреса на S- шину имеются
специальные буферные регистры- защелки. Эти регистры- защелки не
только передают адрес с L- шины на S- шину, но так же разъединя-
ют их в случае необходимости. Такая необходимость возникает,
например, когда осуществляется прямой доступ к памяти. В ютом
случае на S- шину выставляют контроллер прямого доступа 8237А и
так называемые страничные регистры. Они подключены к X- шине,
которая так же через буферные регистры соединена с системной S-
шиной. Таким образом, наличие трех шин позволяет выставлять ад-
реса на системную шину различным микросхемам.
Все микросхемы на системной плате, кроме процессора и соп-
роцессора, подключены к X- шине, в которой имеется адресная
часть (XА- шина), линия данных (XD- шина) и управляющие
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7