Структура МПС

Архитектура ЭВМ

Процессором называют программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и управление им. Первые процессоры строились с использованием элементной базы общего назначения. В настоящее время процессоры используют специализированные большие или сверхбольшие интегральные схемы (БИС/СБИС),

Микропроцессром (МП) называют построенное на одной или нескольких БИС/СБИС программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и управление им. МП появились, когда уровень интеграции ИС достиг значений, при которых необходимые для программной реализации алгоритмов блоки удалось разместить на одном или нескольких кристаллах. В настоящее время понятия процессор и МП эквивалентны.

МП система (МПС) – совокупность МП, памяти и устройства ввода/вывода (внешние устройства). Решаемая задача определяется реализуемой МП программой, структура МПС остается неизменной, что и определяет ее универсальность.

Совокупность БИС/СБИС, пригодных для совместного применения в МПС, называют МП комплектом (МПК). Понятие МПК задает номенклатуру микросхем с точки зрения возможностей их совместного применения (совместимость по архитектуре, электрическим параметрам, конструктивным признакам и др.). В состав МПК могут входить микросхемы различных серий и схемотехнологических типов при условии их совместимости.

Практически всегда структура МПС является магистрально-модульной. В такой структуре имеется группа магистралей (шин), к которым подключаются различные модули (блоки), обменивающиеся между собой информацией поочередно, в режиме разделения времени.

Термин "шины" относится к совокупности цепей (линий), число которых определяет разрядность шины.

Типична 3-шинная структура МПС с шинами адресов ША, данных ШД и управления ШУ. Наряду с русскими терминами применяются английские АВ (Address Bus), DB (Data Bus) и СВ (Control Bus).

Структура МПС с простым МП от Intel, который имеет мультиплексируемую шину адресов/данных.

Микропроцессор МП. Выполняя программу, МП обрабатывает команду за командой. Команда задает выполняемую операцию и содержит сведения об участвующих в ней операндах. После приема команды происходит ее расшифровка и выполнение, в ходе которого МП получает необходимые данные из памяти или внешних устройств. Ячейки памяти и внешние устройства (порты) имеют номера, называемые адресами, которыми они обозначаются в программе.

Генератор Г задает МП тактовые импульсы. По каждому МП выполняет команду.

Однонаправленная адресная шина ША. По ней МП посылает адреса, определяя объект, с которым будет обмен.

Двунаправленная шина данных ШД. По ней МП обменивается данными с модулями (блоками) системы.

Шина управления ШУ. По ней идет обмен управляющей информацией.

Постоянное запоминающее устройство - ПЗУ (ROM – Read Only Memory) хранит фиксированные программы и данные, оно является энергонезависимым и при выключении питания информацию не теряет.

Оперативное запоминающее устройство - ОЗУ (RAM - Random Access Memory) хранит оперативные данные (изменяемые программы, промежуточные результаты вычислений и др.), является энергозависимым и теряет информацию при выключении питания. Для приведения системы в работоспособное состояние после включения питания ОЗУ следует загрузить необходимой информацией.

Интерфейс управления ИУ. Осуществляет взаимодействие с устройствами ввода-вывода (УВВ) или внешними устройствами (ВУ) - техническими средствами для передачи данных извне в МП или память либо из МП или памяти во внешнюю среду. Для подключения ВУ необходимо привести их сигналы, форматы слов, скорость передачи и т. п. к стандартному виду, воспринимаемому данным МП. Это выполняется специальными блоками, называемыми адаптерами (интерфейсными блоками ввода-вывода). Интерфейсом называют совокупность аппаратных и программных средств, унифицирующих процессы обмена между модулями системы.

Кроме обозначенных блоков, в состав систем входят обычно и более сложные, чем адаптеры, блоки управления внешними устройствами - контроллеры. К их числу относятся контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти,оллеры клавиатуры, дисплея, дисковой памяти и т. д.

Контроллеры прерываний обеспечивают обмен с внешними устройствами в режиме прерывания (временной остановки) выполняемой программы для обслуживания запроса от внешнего устройства.

Контроллеры прямого доступа к памяти обслуживают режим прямой связи между внешними устройствами и памятью без участия МП. При управлении обменом со стороны МП пересылка данных между внешними устройствами и памятью происходит в два этапа — сначала данные принимаются МПом, а затем выдаются им на приемник данных. В режиме прямого доступа к памяти МП отключается от шин системы и передает управление ими контроллеру прямого доступа, а передачи данных осуществляются в один этап — непосредственно от источника к приемнику.

В состав МПС часто входят также программируемые таймеры, формирующие различные сигналы (интервалы, последовательности импульсов и т. д.) для проведения операций, связанных со временем.

В современных МП системах используются наборы микросхем (Chip sets), которые соединяют компонеты:

· Северный мост для связи МП с памятью.

· Южный мост для ввода-вывода.

Дата добавления: 2014-10-23