Раздел: Документация
0 1 2 3 4 5 6 7 ... 39 Процессор представляет собой большую интегральную схему, размещенную в корпусе с 40 выводами (симметрично расположенными по обеим сторонам), каждый из которых имеет определенное назначение. Ниже мы дадим пояснения, касающиеся функционального назначения выводов процессора Z80. Если при чтении этой главы вы встретите некоторые незнакомые вам слова и обозначения, не заостряйте на этом внимание - постарайтесь усвоить основные понятия. Из 40 выводов интегральной схемы 16 относятся к адресной шине, 8 выводов - к шине данных; 6 выводов имеет устройство управления; 5 выводов связаны с процессором; 2 вывода относятся к контроллеру шины процессора. Остается еще 3 вывода: общий вывод (GND), вывод питания +5 В и вывод генератора тактовой частоты. Теперь рассмотрим функции выводов процессора более подробно. Как было сказано выше, под адресную шину отводится 16 выводов. Каждый из них предназначен для одного разряда двоичного числа, обозначающего номер ячейки памяти. Этот номер обычно называют «адресом». Рассчитаем максимальное количество ячеек памяти, к которым можно получить доступ по адресной шине процессора Z80. При наличии 16 выводов, каждый из которых соответствует одному разряду двоичного числа, общее число комбинаций составляет 216 = 65536. Итак, по адресной шине осуществляется доступ к информации, хранящейся в ЗУ. Шина данных - это совокупность выводов, предназначенных для перемещения данных во время операций, выполняемых процессором. Процессор использует шину данных, когда считывает информацию из ЗУ, а результат вычислений возвращает в ЗУ или выводит на внешние устройства. Поскольку в нашем случае шина данных имеет 8 выводов, Z80 представляет собой 8-разрядный процессор. Кроме того, шина данных используется при обмене данными между внешним устройством и процессором. Из 6 выводов, связанных с устройством управления, 4 выполняют наиболее важные функции. Для их обозначения приняты следующие сокращения (по названию соответствующих сигналов): MREQ IORQ, RD, WR.  j Сигнал MREQ (Memory REQuest) предназначен для запроса данных из устройства памяти и вырабатывается в момент обраще-ния процессора к запоминающему устройству. IORQ (I/O ReQuest) - сигнал обращения процессора к портам ввода-вывода. Сигнал RD (ReaD) генерируется в момент считывания процессором данных из портов ввода-вывода или ЗУ. Сигнал WR(WRite) вырабатывается при записи данных из про-, цессора в порты ввода-вывода или в ЗУ. По сигналам устройства управления мы можем узнать, какое действие производит процессор в настоящее время. Например, если на выводах процессора одновременно активизируются сигналы MREQ и WR, это означает, что в данный момент процессор собирается записать данные в запоминающее устройство. Сигналы, которые можно обнаружить на выводах контроллера процессора, выполняют функции управления работой процессора. Так, по сигналу RESET («сброс» или «перезапуск») осуществляется перезапуск процессора, то есть переход к началу управляющей программы. Два других сигнала - INT и NMI - служат для прерывания программы, выполняемой процессором в настоящий момент, и перехода к выполнению другой программы. Одним из основных сигналов, необходимых для работы процессора, является сигнал тактовой частоты, представляющий собой периодическую последовательность импульсов. Максимальная тактовая частота процессоров Z80 базовой модификации составляет 2.5 МГц (2.5-106 Гц). Помимо базовой модификации процессора, существует модификация Z80A, тактовый генератор которой работает с повышенной тактовой частотой 4 МГц. Питание процессора Z80 осуществляется от источника постоянного напряжения +5 В (относительно общего вывода, называемого также землей). Отклонение напряжения от номинального значения не должно превышать ±5%. Из 40 выводов процессора Z80 мы рассказали о назначении основных выводов. Не уяснив функций сигналов, проходящих по этим выводам, невозможно понять взаимосвязь отдельных блоков процессора между собой и с внешними устройствами. На Рис. 2.46 эти выводы отмечены кружками. Управление Управление Управление системой ЦПУ шиной ЦПУ Шина данных D0...D7 Шина адреса Ао...А,5  Рис. 2.5. Функциональная схема процессора Z80 Процессор состоит из АЛУ, группы регистров процессора, регистра команд, а также устройства управления. Регистр - это устройство для временного хранения данных. Например, регистр команд хранит коды команд (например, сложение) до выполнения этой команды процессором. В регистр А, часто называемый «аккумулятором», помещается результат вычислений, произведенных АЛУ. Процессор Z80 имеет целый ряд других регистров, предназначенных для временного хранения данных в ходе выполнения программы. Дешифратор команд определяет, какое действие должен выполнить процессор по команде, код которой помещен в регистр команд. Устройство управления процессором представляет собой схему, которая синхронизирует выполнение команд с помощью импульсов тактового генератора и передает сигналы управления в процессор или из процессора на внешние устройства. В пятой главе будет дано более подробное описание особенностей работы каждого из перечисленных блоков при выполнении конкретных команд программы, загруженной в память процессора. Здесь же вполне достаточно приведенных кратких сведений об основных функциональных блоках процессора. 2 gНазначение запоминающего устрой- ЗАПОМИНАЮЩЕЕ ства или ПР0СТ0 «памяти» - хранить УСТРОЙСТВОданные и программы, определяющие порядок работы микрокомпьютера. Запоминающее устройство, используемое в управляющем микрокомпьютере, выполнено в виде полупроводниковых интегральных схем. Существуют различные виды устройств памяти. Классификация таких устройств, используемых в микрокомпьютерах, представлена на Рис. 2.6. Технология приборов, способных хранить информацию, насчитывает несколько десятков лет. За это время появилось огромное количество разнообразных устройств, различающихся по принципу действия, применяемым материалам и конструкции. Каждое из них имеет свои преимущества и недостатки. Начнем с того, что проведем линию разграничения между запоминающими устройствами, в которые можно записывать данные, и устройствами, которые этим свойством не обладают. Для устройств первого типа (1а) принято обозначение RWM (Read/Write Memory), что в переводе на русский язык означает считывающее и записывающее запоминающее устройство. Устройства второго типа (16), работающие только на считывание данных, по-английски обозначаются как ROM (Read Only Memory). По-русски они называются постоянными (содержание которых не изменяется) запоминающими устройствами (ПЗУ). Теперь давайте «заглянем» под крышку корпуса процессора и узнаем, что находится внутри. Для этого обратимся к функциональной схеме процессора Z80, представленной на Рис. 2.5. Функциональная схема - это схема, которая поясняет взаимодействие отдельных частей какой-либо системы.  Считывание и запись Одно направление ffy потока V данных а) ЗУ, работающее только на считывание ж Данные . S [передаются в обоих направлениях б) зу с функцией перезаписи  Время запроса данных постоянно  Время запроса зависит от адреса О о ячейки памяти  Магнитная лента а) ЗУ с произвольной выборкой <>;зус последовательным доступом Информация сохраняется после отключения от источника питания +5 В -oJl>-l-o"Lo- OFF ON а) ПЗУ Информация теряется после отключения от источника питания б) ОЗУ Рис. 2.6. Классификация устройств памяти В качестве второго признака, разделяющего ЗУ на две другие группы, следует упомянуть способ обращения к содержимому запоминающего устройства. В первую группу (2а) попадают устройства памяти с произвольной выборкой (ЗУПВ), чаще называемые оперативными запоминающими устройствами (ОЗУ). Английское обозначение - RAM (Random Access Memory). ОЗУ устроено таким образом, чтобы процессор мог непосредственно обратиться к любой ячейке памяти по ее адресу. ЗУ, выполненные на интегральных схемах и используемые в микрокомпьютерах в качестве основной памяти, почти всегда относятся к устройствам с произвольной выборкой. Напротив, ЗУ на магнитных лентах применяются в качестве вспомогательных уст- ройств памяти, так как характеризуются низким быстродействием. Они относятся ко второй группе (26) - запоминающим устройствам с последовательным доступом SAM (Sequential Access Memory). В отличие от ОЗУ обращению к какой-либо определенной ячейке памяти предшествует поиск этой ячейки на диске или ленте. При этом продолжительность запроса зависит от удаленности ячейки от считывающей головки. Очень важной характеристикой ЗУ, определяющей специфику их применения, является способность сохранять данные после отключения от источника питания. По этому признаку устройства памяти разделяются на: (За) энергонезависимые (Non-Volatile Memory, NVM) и (36) энергозависимые (Volatile Memory, VM) запоминающие устройства. Итак, мы произвели общую классификацию запоминающих устройств по трем признакам. Если ограничиться устройствами памяти в интегральном исполнении для микропроцессоров, то достаточно разделить их всего на две группы: 1.ОЗУ (RWM, RAM, VM). 2.ПЗУ (ROM, RAM, NVM). Итак, ОЗУ - это запоминающее устройство, обладающее следу- , ющими свойствами: возможность считывать и записывать данные; время поиска ячейки памяти постоянно и не зависит от ее адреса; данные, хранящиеся в ЗУ, не сохраняются при отключении от источника питания. ПЗУ не позволяет записывать данные, а только считывает данные; время поиска ячейки памяти не зависит от ее адреса; информация сохраняется после отключения ЗУ от источника питания. В свою очередь, в группе ПЗУ можно выделить самостоятельный класс устройства памяти - перепрограммируемое (или репрограм-мируемое) ПЗУ (ППЗУ). Английское обозначение - EPROM (Erasable Programmable ROM). Пользователь может при необходимости изменить содержимое памяти ППЗУ. Однако в отличие от запоминающего устройства типа RWM, предназначенного для многократной оперативной перезаписи данных, перепрограммирование ППЗУ осуществляется посредством специального прибора, называемого «программатором». Прежде чем изменить содержимое запоминающего устройства типа перепрограммируемого ПЗУ (ППЗУ), 0 1 2 3 4 5 6 7 ... 39
|
