Слово состояния МП и системная шина управления

Для нормального функционирования МПС недостаточно управляющих сигналов, генерируемых МП (п. 3.1). МПС в каждом машинном цикле должна получать более полную информацию о состоянии МП. Из соображений чисто технологического характера в рассматриваем МП оказалось весьма затруднительно увеличение числа информационных выводов. Поэтому задача получения дополнительной информации решается с использованием специального приема мультиплексирования шины данных и представления внутреннего состояния МП (слова состояния МП), во внешнем по отношению к МП регистре слова состояния РгСС (рис. 2.2). Суть приема мультиплексирования заключается в совместном использовании шины данных МП для передачи как слова состояния МП, так и самих данных. Для этого использование ШД МП разделяется во времени. МП в первом такте каждого машинного цикла генерирует на ШД слово состояния, информирующее МПС о процессах, происходящих в МП.

МП в первом такте каждого машинного цикла генерирует на ШД слово состояния PSW (processor status word), информирующее МПС о типе машинного цикла, который в данный момент выполняет МП. Так как сигнал синхронизации SYNC (п. 3.1) вырабатывается МП в начале каждого машинного цикла, то он используется в качестве сигнала, показывающего, что в данный момент времени на ШД МП присутствует именно PSW, а не данные. Этот же сигнал используется и для записи PSW в РгСС.

Сигналы, появляющиеся на выходах РгСС после записи в него PSW, используются для дальнейшего формирования основных управляющих сигналов, образующих системную шину управления. Всего МП КР 580 ВМ80 А имеет десять типов машинных циклов и, соответственно, десять кодов слова состояния PSW, определяющих эти циклы (табл. 3.1). Каждый разряд слова состояния PSW имеет свое символьное имя, указывающее на ту основную функцию, которую он выполняет в данном машинном цикле. Эти функции указаны в таблице 3.2. В таблице также даны русские аналоги обозначения разрядов слова состояния.

Таблица 3.1

№ цикла	Тип цикла	Разряды регистра слова состояния
D7 MEMR	D6 INP	D5 M1	D4 OUT	D3 HLTA	D2 STACK	D1	D0 INTA
M1	Выбор команды
M2	Чтение памяти
M3	Запись в память
M4	Чтение стека
M5	Запись в стек
M6	Ввод
M7	Вывод
M8	Прерывание
M9	Останов
M10	Прерывание в останове

Таблица 3.2

Разряды слова состояния	Функциональное назначение разряда
Память	MEMR	Указывает, что ШД МП будет использоваться для чтения данных из памяти
Ввод	INP	Указывает, что на ША находится адрес ВУ, и вводимые в МП данные должны быть помещены на ШД
М1	M1	Указывает на выполнение цикла извлечения кода команды
Вывод	OUT	Указывает, что на ША находится адрес ВУ и ШД содержит выводимые из МП данные
Об.ост.	HLTA	Указывает на выполнение команды "Останов" (HLT)
Стек	STACK	Указывает, что на ША находится адрес, взятый из указателя стека
Запись		Указывает, что выполняется запись данных в память или ВУ ( =0)
Об.пр.	INTA	Подтверждение запроса прерывания

Примечание: черта над сигналом, в частности , указывает, что активным состоянием сигнала является логический нуль ("0").

Таким образом, управление работой МПС осуществляется посредством сигналов системной шины управления, которые формируются в два этапа:

1) установление на выводах МП сигналов управления 3П, П, Р.Пр, П.3х, ОЖД, СИНХР (п.3.1);

2) генерация слова состояния в каждом машинном цикле и его запись в РгСС.

Из этих двух наборов сигналов формируются сигналы системной шины управления МПС. Минимальное количество таких сигналов управления четыре, а именно:

MRDC (4.ЗУ) - сигнал, указывающий, что в данном машинном цикле будет производиться чтение памяти;

MWTC(3.ЗУ) - сигнал, указывающий, что в данной машинном цикле будет производиться запись в память;

IORC(4.ВВ) - сигнал, указывающий, что в данном машинном цикле будет производиться чтение из порта ВУ;

IOWC(3.ВB) – сигнал, указывающий, что в данном машинном цикле будет производиться запись в порт ВУ.

Возможны несколько способов формирования сигналов системной ШУ. Способ получения сигналов обычно описывают с помощью логических уравнений. В лабораторной МПС сигналы описываются уравнениями:

(3.1)

или в русских обозначениях:

(3.1а)

В этих уравнениях нижние индексы П и СС указывают на источник сигнала (логической переменной): П - сигнал берется из МП, СС -сигнал берется из P.CС. Черта сверху обозначает отрицание сигнала с данным названием, а также совокупности сигналов под чертой.

Для установления зависимости между логическими переменными, соответствующими сигналам системы и физическими уровнями напряжений этих сигналов, необходимо установить соответствие между логическими "0" и "1" и соответствующими уровнями напряжений.

Возможны два способа установления такого соответствия - с использованием положительной и отрицательной логик.

Для случая положительной логики высокий уровень напряжения соответствует состоянию логической "1" (ИСТИНА), низкий - состоянию "0" (ЛОЖЬ).

Для случая отрицательной логики состоянию "1" соответствует низкий уровень напряжения, состоянию "0'' - высокий уровень.

В частности, все перечисленные сигналы в левых частях уравнений 3.1 и 3.1а использует отрицательную логику, на что указывает черта над их обозначениями.

Это следует понимать как то, что требуемое действие (ИСТИНА), например, запись в память (3.ЗУ), будет осуществлено этим сигналом тогда, когда он примет нулевое физическое значение. Это произойдет тогда, когда одновременно примут нулевое значение сигналы ВЫВОД_СС и 3П_п (OUT_CC и WR_П).

Описанные выше уравнения реализуются в МПС комбинационными схемами на логических интегральных микросхемах.

Дата добавления: 2015-07-20