Циклограммы сигналов на шине «Магистраль».

Работа шин «Магистраль», PCI, ISA.

1.1. Состав сигналов в шине:

В приведенной таблице уменьшено число необходимых сигнальных линий за счет отказа от избыточности (уменьшено число прерываний, удалены команды, связанные с работой схем прямого доступа ПДП и т.д.), а также произведено совмещение сигнальных линий шин адреса и шины данных за счет разделения их функций во времени. В составе сигналов шины есть два специальных сигнала PHB и PSB, позволяющие повысить надежность работы при кратковременном прерывании сетевого питания. В данном случае формируется сигнал PHB, который вызывает процесс прерывания, во время которого процессор отправляет в стек свое словосостояние и адрес очередной команды. Эта операция выполняется за счет энергии, накопленной на конденсаторах блока питания. Если в короткое время сетевое питание будет восстановлено, то процессор выбирает из стека данные и продолжает работу по прерваннгой программе. В случае возникновения сигнала PSB, работа процессора прекращается. Данный процесс весьма эффективен при действии импульсных помех, которых большое количество в производственных электрических сетях.

На рис. 1,2. и 3 показаны циклограммы сигналов, действующих на сигнальных линиях магистрали МС2101.

Циклограммы приведены для трех операций: запись информации в память или во внешнее устройство, чтение информации из памяти или внешнего устройства, обслуживание запросов на прерывание от внешних устройств.

Циклограммы сигналов на шине «Магистраль».

Работу любой шины целесообразно изучать с использованием циклограмм на основных линиях. На рис. 1, 2. и 3 показаны циклограммы для трех операций: запись информации в память или во внешнее устройство, чтение информации из памяти или внешнего устройства, обслуживание запросов на прерывание от внешних устройств.

AD0...AD15 Aдрес Данные

MSA

MSW

ASW

Рис. 1. Циклограмма сигналов на «Магистрали» при записи

AD0...AD15 Aдрес Данные

MSA

MSW

ASW

Рис. 2. Циклограмма сигналов на «Магистрали» при чтении

Алгоритм работы канала при выполнении операции записи состоит из следующих переходов:

- установка на магистрали ведущим устройством (линии AD0...AD15) кода адреса того устройства, с которым будет производиться обмен информацией (это может быть адрес ячейки памяти или адрес любого периферийного устройства).

- установка на магистрали ведущим устройством сигнала синхронизации адреса (линия MSA),

- дешифрация (опознание) вызываемым устройством кода адреса и запоминание этого факта по переднему фронту сигнала MSA,

- снятие с магистрали кода адреса,

- установка на магистрали ведущим устройством (линии AD0...AD15) кода передаваемой информации,

- установка на магистрали ведущим устройством (процессором) сигнала записи MSW,

- запись установленной на магистрали ведомым устройством информации в память или во внутренние регистры по переднему фронту сигнала MSW,

- ответ ведомого устройства об окончании операции записи путем установки на магистрали сигнала ASW,

- снятие с магистрали ведущим устройством сигнала MSW,

- снятие с магистрали ведомым устройством сигнала ASW,

- снятие с магистрали ведущим устройством сигнала MSA.

Данный цикл повторяется при записи каждой дискреты передаваемой информации (байта или слова).

При чтении информации из памяти или внешнего регистра циклограмма сигналов аналогична за исключением нескольких переходов. Так после выдачи в магистраль сигнала MSA, ведущее устройство не устанавливает на магистрали код информации, а выдает на магистраль сигнал чтения MSR, в ответ на который ведомое устройство устанавливает на линиях AD код информации и сообщает об этом ведущему устройству сигналом ASW. Получив этот сигнал, ведущее устройство по переднему фронту считывает с магистрали код информации и заканчивает цикл так же, как и при записи.

INT

INTO

MSR

AD вектор прерывания

ASW

Рис. 3. Циклограмма сигналов на магистрали при обслуживании прерывания.

Операция обслуживания прерывания предназначена для того, чтобы осуществить обмен информацией по инициативе внешнего устройства. Для этого внешнее устройство должно не только сообщить ведущему устройству о необходимости обмена, но и передать ведущему устройству свой идентификационный код для опознания. Эти операции выполняются в цикле обслуживания прерывания от внешнего устройства. В магистрали УЧПУ МС2101 используется принцип векторного прерывания, заключающийся в том, что каждому внешнему устройству присваивается идентификационный код, называемый вектором прерывания. В момент необходимости обмена информацией внешнее устройство устанавливает на сигнальной линии запрос на прерывание - INT. Получив этот сигнал, ведущее устройство (процессор) заканчивает выполнение текущей операции, записывает в стек (особая область оперативной памяти) и устанавливает на магистрали выходной сигнал предоставления прерывания INTO, одновременно с ним ведущее устройство устанавливает на шине сигнал чтения MSR. Приняв эти два сигнала, внешнее устройство, запросившее прерывание, выполняет две операции: во-первых запрещает распространение сигнала INTO на последующие устройства, во-вторых устанавливает на шине данных код вектора прерывания и сообщает об этом ведущему устройству установкой сигнала ASW. Таким образом, внешнее устройство переходит в ранг ведомого и обслуживается ведущим в соответствии с вышеприведенными циклограммами. Если в момент работы процессора с вызвавшим прерывание устройством сформирует запрос на прерывание другое устройство, физически расположенное ближе к процессору, то не закончив работу с первым устройством процессор по той же циклограмме начнет обмен с последним устройством. Работа с первым устройством будет продолжена после окончания работы со вторым. Если же во время работы с первым устройством сформирует запрос на прерывание устройство физически расположенное дальше обслуживаемого, то оно не будет восприниматься процессором, т.к. на него не проходит сигнал INTO. Последнее устройство будет обслужено после окончания работы со всеми «ближними» устройствами. Подобная организация цикла обслуживания прерываний реализует принцип «геометрического» приоритета всех внешних устройств, т.е. чем ближе физически к ведущему устройству подключено внешнее устройство, тем выше его приоритет.

1.3. Состав сигналов на шине ISA. Таблица 1.