Meloci.ru

Какое количество шин входят в системную магистраль типовой мпс

ТИПОВАЯ СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ.
РЕЖИМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Применение МП позволило создать новый класс вычислительной техники – микропроцессорные системы, обобщенная логическая структура которых приведена на рисунке 1.

Центральное место в этой структуре занимает микропроцессор, который выполняет арифметические и логические операции над данными, осуществляет программное управление процессом обработки информации, организует взаимодействие всех устройств, входящих в систему. Работа МП происходит под воздействием сигналов схемы синхронизации и начальной установки, часто выполняемой в виде отдельного кристалла.

Показанный на рисунке 1 МП может представлять собой или однокристальный МП с фиксированной системой команд или многокристальный МП с микропрограммным управлением.

Представленная на рисунке 1 структура отражает магистрально-модульный принцип организации микропроцессорных устройств и систем. Отдельные блоки являются функционально законченными модулями со своими встроенными схемами управления, выполненными в виде одного или нескольких кристаллов БИС или СБИС. Межмодульные связи и обмен информацией между модулями осуществляются посредством коллективных шин (магистралей), к которым имеют доступ все основные модули системы. В каждый данный момент времени возможен обмен информацией только между двумя модулями системы.

Магистральный принцип построения сопряжения модулей (интерфейс ЭВМ) предполагает наличие информационно-логической совместимости модулей, которая реализуется путем использования единых способов представления информации, алгоритма управления обменом, форматов команд и способа синхронизации.

Для большинства микропроцессоров характерна трехшинная структура, содержащая шину адреса (ША), двунаправленную шину данных (ШД) и шину управления (ШУ). Как видно из рисунка 1, типовая структура МП-системы предполагает наличие общего сопряжения для модулей памяти (постоянных и оперативных запоминающих устройств) и периферийных устройств (устройств ввода-вывода).

В качестве периферийных устройств в МП-системах используются устройства ввода с клавиатуры и различных датчиков, вывода на дисплеи, ввода-вывода на сетевые карты, модемы, диски и т.п.

Периферийное устройство подсоединяется к шинам МП не непосредственно, а через программируемый периферийный адаптер (ППА) или программируемый связной адаптер (ПСА), обслуживающие периферийные устройства соответственно с передачей информации параллельным или последовательным кодом. Наличие программно настраиваемых адаптеров делает весьма гибкой и функционально богатой систему ввода-вывода информации в МП-системе.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) хранит системные программы, необходимые для управления процессом обработки. В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) хранятся прикладные программы, данные и результаты вычислений.

Работа МП синхронизируется тактовыми сигналами CLK, поступающими на его входы от генератора синхронизации. Схема начальной установки вырабатывает сигнал RESET (сброса) микропроцессора на основе анализа напряжений на выходе блока питания или при принудительной остановке работы МПС с ее клавиатуры.

В состав этих МПС, как правило, входят:

– шинный контролер для сопряжения устройств с системной шиной по параллельному интерфейсу;

– адаптер последовательного интерфейса для построения многопроцессорных систем или сопряжения источников и приемников сигналов, не увеличивающих нагрузку на системный интерфейс;

– специализированный процессор арифметической обработки сигналов (сопроцессор);

– ПЗУ команд и констант;

Для обеспечения работы МПС к их системному интерфейсу можно подключать устройства специализированной обработки арифметических алгоритмов, таких как быстрое преобразование Фурье, и устройства обработки аналоговых сигналов.

В состав таких устройств обработки аналоговых сигналов входят:

-аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи, обеспечивающие непосредственное сопряжение цифрового устройства обработки с аналоговыми сигналами датчиков и приемников;

– система памяти ПЗУ и ОЗУ;

– буферы данных, используемые для временного хранения (буферизации) данных при передаче между устройствами;

– МП, предназначенный для цифровой обработки аналоговых сигналов.

В рассматриваемых структурах МПС реализуются три способа организации (обслуживания) передачи информации:

1) программно-управляемая передача, инициируемая процессором;

2) программно-управляющая передача, инициируемая запросом прерывания от периферийного устройства;

3) прямой доступ к памяти (ПДП).

При первом способе передача инициируется самим процессором, а при втором – запросом прерывания от периферийного устройства.

При программно-управляемой передаче данных МП на все время этой операции отвлекается от выполнения основной программы, что ведет к снижению производительности МП-системы. Кроме того, скорость передачи данных через МП может оказаться недостаточной для работы с высокоскоростными внешними устройствами.

Прямым доступом к памяти называется способ обмена данными, обеспечиваюший автономно от МП установление связи и передачу данных между ОЗУ и внешним устройством.

Прямой доступ к памяти, повышая предельную скорость ввода-вывода информации и общую производительность МП-системы, делает ее более приспособленной для работы в системах реального времени. Прямым доступом к памяти управляет контролер ПДП, выполяющий следующие функции:

– управление инициируемой процессором или ПУ передачей данных между ОЗУ и ПУ;

– задание размера блока данных, который подлежит передаче, и области памяти, используемой при передаче;

– формирование адресов ячеек ОЗУ, участвующих в передаче;

– подсчет числа байт, передаваемых через интерфейс, и определение момента завершения заданной операции ввода-вывода.

Какое количество основных информационных шин входит в системную магистраль микропроцессорной системы?

Название Какое количество основных информационных шин входит в системную магистраль микропроцессорной системы?
Дата публикации 04.06.2013
Размер 57.13 Kb.
Тип Вопрос

shkolnie.ru > Информатика > Вопрос

Контрольно-измерительные материалы. 10 класс. 2011-2012 г.
Вариант I

  1. Какое количество основных информационных шин входит в системную магистраль микропроцессорной системы?
    1. Три шины
    2. Две шины
    3. Четыре шины
  1. Что значит магистрально-модульный принцип?
    1. Построение компьютера из функциональных блоков, взаимодействующих посредством общего канала – шины
    2. Описание набора устройств ввода-вывода
    3. Описание программного обеспечения необходимого для работы ЭВМ.
  2. Принцип «открытой архитектуры» необходим для того, чтобы:
    1. Обеспечивать большое разнообразие внешних устройств и отдельных модулей ПК, но все они совместимы друг с другом
    2. Пользователь мог изменять комплектность ПК путем замены, удаления или добавления блоков–модулей
    3. Повышать производительности компьютера.
  3. Что такое КЭШ-память?
    1. Память, в которой обрабатывается программа в данный момент времени
    2. Память, в которой хранится информация после выключения ПК
    3. Сверхоперативная память для хранения часто используемых данных ОЗУ
    4. Память, в которой хранятся системные файлы операционной системы.
  4. Драйвер – это
    1. Устройство длительного хранения информации
    2. Программа, управляющая конкретным внешним устройством
    3. Устройство ввода
    4. Устройство, позволяющее подсоединить к компьютеру новое внешнее устройство
    5. Устройство вывода.
  5. “Программа, хранящаяся во внешней памяти, после вызова на выполнение попадает в ….. и обрабатывается ….”. Вместо многоточия вставить соответствующие высказывания:
    1. устройство ввода; процессором
    2. процессор; регистрами процессора
    3. процессор; процессором
    4. оперативная память; процессором
    5. файл; процессором.
  1. Чему равно значение переменной z после выполнения операторов:

x := 4; y := 1;

z := sqrt (2 * x + y);

    1. 81;
    2. 9;
    3. 3;
    4. -3.
  1. Определите значение переменной с после выполнения следующего фрагмента программы:
a := – 5;

else c := a – b;

    1. 14;
    2. 4;
    3. -14;
    4. -4.
  1. Сколько единиц в двоичной записи десятичного числа 206?
    1. 5;
    2. 2;
    3. 3;
    4. 4.

  1. Дано , . Какое из чисел c, записанных в двоичной системе, отвечает условию a
    1) 11111001;

  1. Вычислите сумму чисел x и y, при x = 2718, y = 111101002. Результат представьте в шестнадцатеричной системе счисления.
    1. 15116;
    2. 1AD16;
    3. 41216;
    4. 10B16.
  1. Сколько килобайтов составит сообщение из 3072 символов 16-символьного алфавита?
    1. 1536 Кбайт;
    2. 12 Кбайт;
    3. 48 Кбайт;
    4. 1,5 Кбайт.
  1. Сколько информации несёт сообщение о том, что было угадано число в диапазоне целых чисел от 784 до 911?
    1. 127 бит;
    2. 63,5 бита;
    3. 127 байт;
    4. 7 бит.
  1. В некоторой стране автомобильный номер длиной 5 символов составляется из заглавных букв (всего используется 30 букв) и десятичных цифр в любом порядке. Каждый символ кодируется одинаковым и минимально возможным количеством бит, а каждый номер – одинаковым и минимально возможным количеством байт. Определите объем памяти, необходимый для хранения 50 автомобильных номеров.
    1. 100 байт;
    2. 150 байт;
    3. 200 байт;
    4. 250 байт.
  1. Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в 8-битном коде, в 16-битную кодировку Unicode. При этом информационное сообщение увеличилось на 2048 байт. Каков был информационный объем сообщения до перекодировки?
    1. 1024 байт;
    2. 2048 бит;
    3. 2 кбайта;
    4. 2 Мбайта.
  1. Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11 соответственно). Если таким способом закодировать последовательность символов ГБАВ и записать результат в шестнадцатеричной системе счисления, то получится:
    1. 13216;
    2. D216;
    3. 310216;
    4. 2D16.
  1. Для какого имени истинно высказывание:

¬ (Первая буква согласнаяПоследняябуква согласная) Вторая буква согласная?

    1. ИРИНА;
    2. СТЕПАН;
    3. МАРИЯ;
    4. КСЕНИЯ.
  1. Укажите, какое логическое выражение равносильно выражению ¬(A  ¬B  C) ?
    1. ¬A  B  ¬C;
    2. A  ¬B  C;
    3. ¬A  ¬B  ¬C;
    4. ¬A  B  ¬C.
  1. X Y Z F
    1
    1 1 1
    1 1

    Символом F обозначено одно из указанных ниже логических выражений от трех аргументов: X, Y, Z. Дан фрагмент таблицы истинности выражения F (см. таблицу справа). Какое выражение соответствует F?

    1. X  ¬Y  Z;
    2. X  Y  Z;
    3. X  Y  ¬Z;
    4. ¬X  Y  ¬Z.

Часть 2

  1. В системе счисления с некоторым основанием число 12 записывается в виде 110. Укажите это основание.
  2. Сколько различных решений имеет уравнение

(K  L  M)  (¬L  ¬M  N) = 1

где K, L, M, N – логические переменные? В ответе не нужно перечислять все различные наборы значений K, L, M и N, при которых выполнено данное равенство. В качестве ответа вам нужно указать только количество таких наборов.

  1. На судне рядом расположены 4 каюты, в которых живут 4 матроса: Виталий, Степан, Федот и Игнат. Известно, что каждый из них владеет ровно одной из следующих морских профессий: моторист, рулевой, врач и кок, но неизвестно, кто какой и неизвестно, кто в какой каюте живет. Однако, известно, что:

(1) Врач живет рядом с коком.

(2) Кок живет правее рулевого.

(3) Моторист живет рядом с врачом и рулевым.

(4) Виталий живет рядом с мотористом.

(5) Степан не живет рядом с врачом.

(6) Игнат живет левее Виталия.

Var k, s : integer;

END.

  1. Определите значение переменной а после выполнения фрагмента алгоритма:

  1. На рисунке изображена блок-схема алгоритма. Чему равно значение переменной b после исполнения этого алгоритма?

  1. Рассмотрите алгоритм, записанный в Паскале. Получив на вход число x, этот алгоритм печатает два числа L и M. Укажите наибольшее из таких чисел x, при вводе которых алгоритм печатает сначала 3, а потом 7.

Принципы построения и структура МПС (Лекция)

1. Принципы построения МПС

2. Обобщенная структурная схема МПС

3. Организация шин

1. Принципы построения МПС

В основу построения МПС-систем положено три принципа:

Принцип магистральности определяет характер связей между функциональ­ными блоками МПС – все блоки соединяются с единой системной шиной.

Принцип модульности состоит в том, что система строится на основе огра­ниченного количества типов конструктивно и функционально законченных модулей.

Каждый модуль МПС имеет вход управления третьим (высокоимпедансным) состоянием. Этот вход называется CS ( Chip Select ) – выбор кристалла, или ОЕ ( Output Enable ) – разрешение выхода. Действие сигнала CS для триггера показано на рисунке ниже. Выходной сигнал триггера Q появится на выходе лишь при активном (в данном случае – ну­левом) уровне сигнала CS . Если CS = 1, триггер переводится в высокоимпедансное состояние. Выход триггера является трехстабильным, т. е. может находиться в одном из трех состояний: логической единицы, логического нуля или высокоимпедансном.

Рис. 1. Действие сигнала CS для триггера

В каждый момент времени к системной шине МПС подсоединено лишь два модуля – передающий и принимающий ин­формацию. Остальные модули находятся в высокоимпедансном состоянии.

SHAPE * MERGEFORMAT

Рис. 2. Подключение модулей к системной шине

Это объясняется тем, что для построения МПС используются высокоскоростные и маломощные БИС, выводы которых не рассчитаны на большой ток, который возможен при подключении нескольких приёмников, кроме того это приводит к увеличению помех наводимых в проводниках схемы и соответственно уменьшается надёжность устройства. Наличие нескольких передатчиков не допускается, очевидно, по причине возможных конфликтов и, соответственно, искажения информации или выходу БИС из строя.

Принципы магистральности и модульности позволяют наращивать управ­ляющие и вычислительные возможности МП путем подсоединения других модулей к системной шине.

Принцип микропрограммного управления состоит в возможности осуществле­ния элементарных операций – микрокоманд (сдвигов, пересылок инфор­мации, логических операций). Используя определенные комбинации мик­рокоманд, можно создать технологический язык, т. е. набор команд, который максимально соответствует назначению системы.

2. Обобщенная структурная схема МПС

Обобщенная структурная схема МПС показана на рисунке 3.

В состав МПС входят: центральный процессор (ЦП), ПЗУ, ОЗУ, система прерываний, таймер, устройства ввода/вывода (УВВ).

Рис. 3. Обобщенная структурная схема МПС

Постоянное и оперативное запоминающие устройства (ПЗУ, ОЗУ) образуют систему памяти, предназначенную для хранения информации в виде двоичных чи­сел. Память организована в виде массива ячеек, каждая из которых имеет свой адрес и содержит байт или слово. Байтом называется группа из 8 бит, а сло­во может иметь любую длину в битах. Наиболее часто под словом понима­ют двоичное число длиной два байта. Для обращения к ячейке памяти необ­ходимо выдать ее адрес на шину адреса

Модуль центрального процессора осуществляет обработку данных и управ­ляет всеми остальными модулями системы. Центральный процессор, кроме БИС МП, содержит схемы синхронизации и интерфейса с системной шиной. Он осуществляет выборку кодов команд из памяти, дешифрует их и выпол­няет.

Устройства ввода/вывода или внешние устройства – это устройства, пред­назначенные для ввода информации в МП или вывода информации из него Примерами УВВ являются дисплеи, печатающие устройства, клавиатура, цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователи, реле, коммутато­ры. Для соединения УВВ с системной шиной их сигналы должны соответст­вовать определенным стандартам, что реализуется с помощью интерфейсов ввода/вывода.

Система прерываний позволяет МПС реагировать на внешние сигналы – запросы прерываний, источниками которых могут быть: сигналы готовно­сти от внешних устройств, сигналы от генераторов, сигналы с выходов дат­чиков. При появлении запроса на прерывание ЦП прекращает выполнение основной программы и переходит к выполнению подпрограммы обслужи­вания запроса прерывания. Для построения системы прерываний МПК со­держат БИС специальных программируемых контроллеров прерываний.

Таймер предназначен для реализации функций, связанных с отсчетом вре­мени. После того как МП загружает в таймер число, задающее частоту, задержку или коэффициент деления, таймер реализует необходимую функцию.

3. Организация шин

Шина – это информационный канал, который объединяет все функцио­нальные блоки МПС и обеспечивает обмен данными .

Конструктивно шина представляет собой n проводников и один общий проводник (земля). Данные по шине передаются в виде слов, которые явля­ются группами бит.

В параллельной шине п бит информации передаются по отдельным линиям одновременно, в последовательной шипе – по одной линии последовательно во времени.

Все основные блоки МПС соединены с единой параллельной шиной, кото­рая называется системной шиной SB ( System Bus ). Системная шина содержит три шины: адреса, данных и управления.

Шина адреса АВ ( Address Bus ) является однонаправленной. Она предназна­чена для передачи адреса ячейки памяти или устройства ввода/вывода. На­правление передачи по шине адреса – от МП к внешним устройствам. Ва­рианты условных обозначений однонаправленной параллельной шины показаны на рисунке 4, где стрелка указывает направление передачи.

Рис. 4. Варианты условных обозначений однонаправленной параллельной 16-разрядной шины

Шина данных DB ( Data Bus ) является двунаправленной. Она предназначена для передачи данных между блоками МПС. Информация по одним и тем же линиям DB может передаваться в двух направлениях – как к МП, так и от него. Варианты условных обозначений двунаправленной шины показаны на рисунке 5.

Рис. 5. Варианты условных обозначений двунаправленной параллельной 8-разрядной шины

Шина управления СВ ( Control Bus ) предназначена для передачи управляю­щих сигналов. Хотя направление управляющих сигналов может быть раз­ным, однако шина управления не является двунаправленной, поскольку для сигналов разного направления используются отдельные линии.

Принципы организации магистралей и интерфейсов

Магистраль должна обеспечивать: простое и быстрое соединение данного устройства с любым другим, имеющим такой же интерфейс; совместную работу устройств без ухудшения их технических характеристик; высокую надежность.

Сокращение времени и средств, необходимых на разработку новых и модернизацию существующих МПС, невозможно без унификации функциональных блоков (модулей) МПС, средств их сопряжения и взаимодействия. Объединение модулей в единую систему происходит посредством унифицированной системы сопряжения, называемой стандартным интерфейсом. Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для организации взаимодействия различных компонентов в системах при условии удовлетворения требований стандарта и электрической, информационной и конструктивной совместимости компонентов.

Основными компонентами интерфейса являются: совокупность правил обмена информацией; аппаратная часть интерфейса (физическая реализация) и программное обеспечение.

Совокупность правил обмена информацией – один из основных компонентов интерфейса, который устанавливает формат сообщения и единицу обмена, набор сигналов обмена данными, алгоритм обмена данными, способ кодирования сигналов.

Формат сообщения определяет состав, назначение, размеры и взаимное расположение отдельных элементов сообщения. В качестве единицы обмена обычно используют слово или его часть (бит, байт).

Набор сигналов обмена и взаимодействия состоит из перечня сигналов информационного и управляющего потоков, сигналов сопровождения и вспомогательных сигналов.

Алгоритм обмена данными устанавливает последовательность процесса обмена, режим обмена, способ синхронизации, правила адресации и т.д.

Аппаратная часть интерфейса (физическая реализация) – один из основных компонентов интерфейса, который образуется из узлов, входящих в модули ЭВМ, или из конструктивно обособленных блоков, а также из соединителей (кабелей, разъемов).

Программное обеспечение интерфейса – один из основных компонентов интерфейса, который состоит из программ, осуществляющих инициализацию программируемых БИС, входящих в аппаратную часть интерфейса, а также обеспечивающих выполнение алгоритма обмена информацией.

Интерфейсы можно классифицировать по различным ключевым признакам. Одна из возможных классификаций интерфейсов приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Классификация интерфейсов

В зависимости от способа соединения компонентовЭВМ различают магистральные, радиальные и цепочные интерфейсы.

В системе, выполненной по цепочной структуре (рис. 1.2), каждая пара устройств объединена линиями связи, и обмен данными происходит непосредственно между устройствами (обычно без адресации).

Рис. 1.2. Система, выполненная по цепочной структуре

В системах с радиальной структурой (рис. 1.3) выделено центральное устройство – контроллер, с которым каждое из функциональных устройств (источников и приемников сигнала) связано с помощью индивидуальной группы шин.

Рис. 1.3. Система с радиальной структурой

В системах с магистральной структурой (рис. 1.4) вместо группы индивидуальных шин имеются коллективные шины, к которым подсоединяются все источники, приемники сигналов и контроллер.

Рис. 1.4. Система с магистральной структурой

По способу адресации выделяют интерфейсы с логической, групповой и географической адресацией.

В случае адресации модуля независимо от его номера позиции в устройстве (расположения) говорят о логической (кодовой) адресации. Для выбора таких устройств используют адресные линии и дешифраторы.

Групповая адресация – адресация, при которой одновременно адресуется несколько модулей в одном или нескольких устройствах.

Географическая (или позиционная) адресация – адресация, при которой выбирается не адрес, предварительно установленный внутри модуля и не зависимый от места модуля в посадочной корзине (крейте), а модуль в целом – по его месту положения.

Интерфейсы также классифицируют в зависимости от реализуемого ими уровня сопряжения модулей ЭВМ. В качестве примера рассмотрим структурную схему типовой ЭВМ, предназначенной для управления процессами в реальном времени (рис. 1.5). В приведенной структурной схеме выделяют 5 уровней сопряжения.

Рис. 1.5. Структурная схема типовой ЭВМ, предназначенной
для управления процессами в реальном времени

1-й уровень обеспечивается с помощью системного магистрального интерфейса, по которому осуществляется обмен информацией между всеми основными модулями ЭВМ.

Ко 2-му уровню сопряжения относятся малые интерфейсы периферийных устройств (ПУ) и устройств связи с объектом (УСО). Малые интерфейсы используются только в тех случаях, когда ПУ и УСО не имеют встроенного системного интерфейса и не могут подключаться непосредственно к системной магистрали. Наиболее широко используются радиальные интерфейсы для подключения устройств с последовательной передачей информации ИРПС (стык С2, RS-232-C) и параллельной передачи информации ИРПР (Centronics). При помощи этих интерфейсов подключаются практически все периферийные устройства (терминалы, печатающие устройства, клавиатура и т.д.). Сопряжение малого интерфейса с системной магистралью осуществляется контроллером (К).

К 3-му уровню сопряжения относятся интерфейсы датчиков (Д) и исполнительных устройств (ИУ), предназначенные для их согласования с УСО.

К 4-му уровню сопряжения относятся интерфейсы устройств передачи данных (УПД), т.е. интерфейсы телефонных, оптоволоконных и других каналов для передачи данных на большие расстояния, в том числе интерфейсы, применяемые для построения локальных,perистровыхи других типов сетейЭВМ.

К 5-му уровню сопряжения относятся внешние относительно ЭВМ интерфейсы, например, системный интерфейс старшейЭВМ многомашинной системы. Соединения внешнего интерфейса с системным осуществляется при помощи адаптера (А) интерфейса.

Далее рассмотрена магистраль «общая шина» как одна из наиболее простых и «логичных».

Читать еще:  Летние шины для калины какие лучше
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector