Система синхронизации цифровых устройств

Синхронизация основана на обеспечении совпадения сигналов управления с периодическим сигналом и его тактовой последовательностью [8]. Система синхронизации цифровых устройств обеспечивает правильную передачу информации от одной регистровой структуры к другой непосредственно или через комбинационную схему.

При однофазной синхронизации информационные входы регистровых структур, посылающих и принимающих информацию, стробируются в течение такта в один и тот же момент времени, а при двух- и многофазной синхронизации — в разные моменты времени в течение такта.

Синхронизация работы микроЭВМ — это точное временное согласование работы всех ее частей для обеспечения выполнения заданных операций. Продолжительность тактовых сигналов соответствует времени выполнения одной микрооперации, определяет быстродействие цифровых устройств.

Частота, число фаз и их распределение зависят от используемых логических и запоминающих элементов, порядка выполнения операций в цифровой системе.

Система синхронизации показана на рис. 6.7. Основой является генератор синхросигнала ГСС. Блок управления генератором БУ ГСС обеспечивает его останов по соответствующему разряду слова микрокоманды, осуществление синхронного и внешнего пуска с пульта оператора или с блока наладки.

В качестве ГСС используются самовозбуждающие генераторы, обычно с кварцевой стабилизацией частоты, а также генераторы на логических вентилях и линиях задержки с отводами.

Рис. 6.7. Система синхронизации цифровых устройств

Рис. 6.8. Синхросигналы системы синхронизации

Частота тактовых сигналов определяется быстродействием, при котором отдельные части микропроцессора (МП) способны надежно выполнять заданные функции.

Внутренний цикл процессора может иметь переменную частоту, длительность тактовых сигналов, для чего применяется управление модификацией синхросигналами СС.

Синхросигналы с ГСС поступают на блок разрешения БР FCC, управляемый соответствующими разрядами микрокоманды. Выходные сигналы генератора используются либо непосредственно, либо при наличии разрешающих сигналов, поступающих с соответствующих разрядов микрокоманды.

На рис. 6.8, a показан пример однофазной последовательности синхросигналов с активным положительным перепадом, а на рис. 6.8, б — однофазной последовательности, которая, по существу, двухфазная, так как у нее активными являются и положительный, и отрицательный перепады. Например, в ИС К589ИК01 по отрицательному фронту синхросигнала результат операции АЛУ либо помещается в аккумулятор, либо записывается в выбранный регистр СОЗУ. С положительным фронтом синхросигнала подается новая микрокоманда. На рис. 6.8, в, г соответственно показаны двух- и четырехфазные последовательности СС. В микропроцессорах обычно предусматривается выход синхросигнала СС (рис. 6.7, д) для синхронизации работы периферийных устройств с работой МП, дающего информацию о начале нового машинного цикла.

Машинный такт — интервал времени, в течение которого выполняется элементарная часть операции, т. е. время, необходимое для передачи информации от одного регистрового узла к другому, а при необходимости выполнение некоторой операции над данными в процессе передачи. В многофазной системе синхронизации такты разбиваются на несколько микротактов.

Машинный цикл — интервал времени, в течение которого выполняется операция в целом. Машинный цикл содержит от одного до нескольких тактов.

Командный цикл — интервал времени, в течение которого выполняется команда. Он содержит от одного до нескольких машинных циклов.

Требования к параметрам синхросигналов зависят от конкретной конфигурации цифровой системы, построенной на основе комплекта БИС микропроцессорного набора.

Для обеспечения правильной работы микроЭВМ необходимо после включения питания произвести ее начальную установку, для чего в систему синхронизации встраиваются специальные схемы предварительной установки, в частности часы и

таймер.

Таймер предназначен для деления машинного времени на временные интервалы для более эффективного использования

процессора при работе с периферийными устройствами. Таймер обеспечивает совместную работу МП и периферийных устройств в реальном масштабе времени, осуществляет разбиение машинного времени на интервалы (например, 20 мс соответствуют 50 Гц). В состав таймера входят схемы, необходимые для запроса и получения канала формирования вектора прерывания, регистр состояния, благодаря которому анализируется режим работы таймера.

Узлы системы синхронизации выполняются либо в виде отдельных микросхем, либо в виде составных частей БИС управления.

В серии К536 БИС К536ГГ1 формирует синхросигналы для микропроцессора, устройств ввода-вывода, запоминающих устройств.

Таймер К536ИК5 служит для формирования различных временных сигналов, используется в функции делителя, распределителя, задержки, широтно-импульсного модулятора, интерполятора, преобразующего 8-разрядный параллельный двоичный код в последовательный код.

В серии К1800 имеется схема синхронизации К1800ВБ2. Синхронизирующее устройство К589ХЛ4 служит для деления частоты, задержки сигналов, формирования пачки сигналов, сигналов заданной последовательности.

Дата добавления: 2015-08-27