Принцип действия микропроцессорной системы

Теперь, когда мы изучили все элементы микропроцессорной системы, настало время разобраться, как же она работает. Обратимся к рис.2.1. Как уже говорилось выше, основным элементом системы является цен­тральный процессор (CPU).

По отношению к любым периферийным устройствам процессор может выполнять в каждый момент времени одну из четырех основных опера­ций:чтение из ячейки памяти; запись в ячейку памяти; чтение из порта; запись в порт. При работе с памятью процессор активизирует сигнал на выходе MREQ. Сигнал на выходе IORQ остается неактивным. При работе с портами ввода-вывода наоборот: сигнал IORQ активный, а сигнал MREQ — неактивный. Активным уровнем обычно является логический ноль.

Теперь рассмотрим подробнее, как происходят процессы записи и чте­ния памяти. Для того, чтобы прочитать байт из ячейки памяти, процессор сначала выставляет на шине адреса адрес нужной ячейки. Затем процессор переводит в активное состояние (логический ноль) сигнал RD. Этот сигнал поступает как на устройства памяти, так и на порты ввода-вывода.

Однако порты не реагируют на него, так как они отключены высо­ким уровнем сигнала IORQ. Устройство памяти, напротив, получив сиг­налы RD и MREQ, выдает на шину данных байт информации из ячейки памяти, адрес которой присутствует на шине адреса.

Процесс записи данных в память происходит в следующей последова­тельности. Сначала, как и при чтении, центральный процессор выстав­ляет на адресную шину адрес нужной ячейки памяти. Затем на шину данных он выставляет байт, предназначенный для записи в эту ячейку. После этого процессор переводит в ноль сигнал WR. Получив все эти сигналы, ОЗУ производит запись байта в выбранную ячейку.

При работе с системами памяти часто используется еще один сигнал. Это сигнал готовности. Он необходим в том случае, если модули памяти имеют низкое быстродействие. Такая память может не успеть выдать информацию или произвести ее запись так же быстро, как это способен сделать центральный процессор.

Для согласования работы медленных устройств памяти с быстрыми процессорами существует сигнал READY (готовность). Сразу после того, как процессор установит сигнал чтения или записи в активное состояние, устройство памяти выдает сигнал «не готов». То есть переводит линию READY в пассивное нулевое состояние.

Сигнал READY поступает на процессор. Процессор приостанавливает свою работу и переходит в режим ожидания. Когда устройство памяти закончит выполнение процесса чтения (записи), оно устанавливает сиг­нал READY в единицу (состояние «Готов»). Получив этот сигнал, процес­сор возобновляет свою работу.

Операции чтенияиз порта и записив порт происходят аналогично операциям чтения/записи ОЗУ. Различие лишь в том, что вместо сиг­нала MREQ в активное состояние переходит сигнал IORQ, разрешаю­щий работу портов. Для работы с медленными внешними устройствами также используется сигнал READY