Oʼzbekiston respublikаsi oliy vа oʼrtа mаxsus tа’lim vаzirligi islom kаrimov nomidagi toshkent dаvlаt texnikа universiteti qo’qon filiali

5-amaliy mashg’ulot
Mikroprotsessrolarning adres, axborot va boshqarish shinalari.
Mikroprotsessorli tizimlarni ishlab chiquvchi bilishi kerak bo'lgan eng muhim narsa - bunday tizimlarning avtobuslari orqali ma'lumotlar almashinuvini tashkil etish tamoyillari. Busiz tizimning apparat qismini ishlab chiqish mumkin emas va apparatsiz hech qanday dasturiy ta'minot ishlamaydi.Birinchi mikroprotsessorlar paydo bo'lganidan beri o'tgan 30 yildan ortiq vaqt davomida ma'lum almashinuv qoidalari ishlab chiqilgan bo'lib, ularga yangi mikroprotsessor tizimlarini ishlab chiquvchilar amal qiladi. Ushbu qoidalar juda murakkab emas, lekin muvaffaqiyatli ishlash uchun ularni qat'iy bilish va qat'iy rioya qilish kerak. Amaliyot ko'rsatganidek, avtobuslar orqali ayirboshlashni tashkil etish tamoyillari muayyan mikroprotsessorlarning xususiyatlaridan ko'ra muhimroqdir. Standart tizim magistrallari ma'lum bir protsessorga qaraganda ancha uzoqroq yashaydi. Yangi protsessorlarni ishlab chiquvchilar mavjud magistral standartlarga amal qiladilar. Bundan tashqari, butunlay boshqa protsessorlarga asoslangan ba'zi tizimlar bir xil tizim magistralidan foydalanadi. Ya'ni, avtomagistral tizimni tashkil etuvchi eng muhim omil bo'lib chiqadi.
Protsessor axborotni yozadigan (chiqaradigan) yozish (chiqarish) sikli;
O'qish (kirish) sikli, bunda protsessor axborotni o'qiydi (kiradi).
Ayrim mikroprotsessorli tizimlarda o'qish-o'zgartirish-yozish yoki I-pauza-chiqish sikli ham mavjud. Ushbu tsikllarda protsessor avval xotiradan yoki kiritish-chiqarish qurilmasidan ma'lumotni o'qiydi, keyin uni qandaydir tarzda o'zgartiradi va xuddi shu manzilga yozadi. Misol uchun, protsessor xotira joyidan kodni o'qiy oladi, uni bittaga ko'paytiradi va yana bir xil xotira joyiga yozishi mumkin. Ushbu turdagi tsiklning mavjudligi yoki yo'qligi ishlatiladigan protsessorning xususiyatlari bilan bog'liq.To'g'ridan-to'g'ri xotiraga kirish davrlari (tizimda DMA rejimi ta'minlangan bo'lsa) va uzilish so'rovi va berish davrlari (tizimda uzilishlar mavjud bo'lsa) alohida o'rin egallaydi. Kelajakda bunday tsikllar haqida gap ketganda, bu alohida belgilab qo'yiladi.Har bir tsikl davomida ma'lumot almashishda ishtirok etuvchi qurilmalar bir-biriga uzatiladi. ma'lumot va nazorat signallarini do'stingizga qat'iy belgilangan tartibda yoki ular aytganidek, qabul qilingan ma'lumot almashish protokoliga muvofiq.
Tsikl vaqti doimiy yoki o'zgaruvchan bo'lishi mumkin, lekin u har doim tizim soati signalining bir necha davrlarini o'z ichiga oladi. Ya'ni, ideal holatda ham, protsessor tomonidan ma'lumotni o'qish chastotasi va ma'lumot yozish chastotasi tizimning taktli chastotasidan bir necha baravar kam.
Tizim xotirasidan buyruq kodlarini o'qish o'qish davrlari yordamida ham amalga oshiriladi. Shuning uchun, bitta avtobusli arxitekturada, o'qish buyruqlari va ma'lumotlarni uzatish (o'qish va yozish) sikllari tizim shinasida almashinadi, lekin almashinuv protokollari uzatiladigan narsadan - ma'lumotlar yoki buyruqlardan qat'iy nazar o'zgarishsiz qoladi. Ikki avtobusli arxitekturada o'qish buyruqlari va ma'lumotlarni yozish yoki o'qish sikllari turli avtobuslarda ajratiladi va bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin.
Ayirboshlash davrlarining o'ziga xos xususiyatlariga o'tishdan oldin, mikroprotsessor tizimining turli avtobuslarining tarkibi va maqsadi haqida batafsilroq to'xtalib o'tamiz.Yuqorida aytib o'tilganidek, mikroprotsessor tizimining tizim shinasi (tizimli shinasi) uchta asosiy ma'lumot avtobusini o'z ichiga oladi: manzillar, ma'lumotlar va boshqaruv.Ma'lumotlar shinasi butun tizim yaratilgan asosiy avtobusdir. Uning bitlari (aloqa liniyalari) soni axborot almashinuvining tezligi va samaradorligini, shuningdek, buyruqlarning maksimal mumkin bo'lgan sonini belgilaydi.
Ma'lumotlar shinasi har doim ikki tomonlama bo'ladi, chunki u har ikki yo'nalishda ham ma'lumot uzatishni o'z ichiga oladi. Ushbu avtobus liniyasi uchun chiqish bosqichining eng keng tarqalgan turi uch holatli chiqishdir.
Odatda ma'lumotlar shinasi kengligi 8, 16, 32 yoki 64 bitni tashkil qiladi. Ko'rinib turibdiki, bir almashuv siklida 64 bitli shina orqali 8 bayt, 8 bitli shina orqali esa faqat bir bayt axborot uzatilishi mumkin. Ma'lumotlar shinasining bit kengligi butun avtobusning bit kengligini ham aniqlaydi. Misol uchun, 32-bitli tizim magistrali haqida gapirganda, unda 32-bitli ma'lumotlar shinasi mavjud deb taxmin qilinadi.
Manzillar shinasi ikkinchi muhim shina bo'lib, mikroprotsessor tizimining maksimal mumkin bo'lgan murakkabligini, ya'ni ruxsat etilgan xotira hajmini va shuning uchun dasturning mumkin bo'lgan maksimal hajmini va saqlanadigan ma'lumotlarning maksimal hajmini belgilaydi. Manzil shinasi tomonidan taqdim etilgan manzillar soni 2N sifatida belgilanadi, bu erda N - bitlar soni. Masalan, 16-bitli manzil shinasi 65536 ta manzilni taqdim etadi. Manzil shinasi kengligi odatda 4 ga karrali boʻlib, 32 yoki hatto 64 ga yetishi mumkin. Manzil shinasi bir yoʻnalishli (protsessor har doim avtobusni boshqarayotganda) yoki ikki tomonlama (protsessor avtobus boshqaruvini vaqtincha boshqa qurilmaga oʻtkazishi mumkin boʻlganda) boʻlishi mumkin. masalan, DMA kontrolleri). Chiqarish bosqichlarining eng ko'p qo'llaniladigan turlari uch holat yoki an'anaviy TTL (ikki holat).
Ma'lumotlar shinasi ham, manzil shinasi ham ijobiy yoki salbiy mantiqdan foydalanishi mumkin. Ijobiy mantiq bilan yuqori kuchlanish darajasi mos keladigan aloqa liniyasidagi mantiqiy darajaga, past - mantiqiy nolga to'g'ri keladi. Salbiy mantiq bilan buning aksi to'g'ri. Ko'pgina hollarda avtobuslardagi signal darajalari TTL.Magistral aloqa liniyalarining umumiy sonini kamaytirish uchun ko'pincha manzillar va ma'lumotlar avtobuslarini multiplekslash qo'llaniladi. Ya'ni, bir xil aloqa liniyalari turli vaqtlarda ham manzilni, ham ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi (tsikl boshida - manzil, tsikl oxirida - ma'lumotlar). Ushbu momentlarni (gating) tuzatish uchun boshqaruv avtobusidagi maxsus signallar qo'llaniladi. Ko'rinib turibdiki, multiplekslangan manzil / ma'lumotlar avtobusi past almashuv kursini ta'minlaydi, uzoqroq almashinuv aylanishini talab qiladi (2.1-rasm). Manzil avtobusi va ma'lumotlar shinasi turiga ko'ra, barcha magistrallar ham multiplekslangan va multiplekslanmaganlarga bo'linadi.
Zamonaviy protsessorning quvvat avtobusi odatda bitta ta'minot kuchlanishiga (5V yoki 3,3V) va umumiy simga ("tuproq") ega. Dastlabki protsessorlar ko'pincha bir nechta ta'minot kuchlanishini talab qiladi. Ba'zi protsessorlarda kam quvvat rejimi mavjud. Umuman olganda, zamonaviy protsessor mikrosxemalari, ayniqsa yuqori soat tezligiga ega bo'lganlar, juda ko'p quvvat sarflaydi. Natijada, ishning normal ish haroratini saqlab qolish uchun ular ko'pincha radiatorlar, fanatlar yoki hatto maxsus mikro muzlatgichlarni o'rnatishlari kerak.
Protsessorni magistralga ulash uchun bufer mikrosxemalar qo'llaniladi, ular kerak bo'lganda signalni demultiplekslashni va magistral signallarni elektr buferlashni ta'minlaydi. Ba'zan tizim shinasi va protsessor shinalaridagi almashinuv protokollari bir-biriga to'g'ri kelmaydi, keyin bufer mikrosxemalari ham bu protokollarni bir-biri bilan muvofiqlashtiradi. Ba'zan mikroprotsessor tizimi bir nechta magistrallardan (tizimli va mahalliy) foydalanadi, keyin har bir magistral uchun alohida bufer tugunidan foydalaniladi. Bunday tuzilma, masalan, shaxsiy kompyuterlar uchun xosdir.
Quvvatni ishga tushirgandan so'ng, protsessor ishga tushirish dasturining birinchi manziliga o'tadi va ushbu dasturni bajaradi. Ushbu dastur doimiy xotirada oldindan yozib olingan. Bootstrap dasturi tugagandan so'ng, protsessor doimiy yoki tasodifiy kirish xotirasida joylashgan asosiy dasturni bajarishni boshlaydi, buning uchun u barcha buyruqlarni navbat bilan tanlaydi. Protsessorni ushbu dasturdan tashqi uzilishlar yoki DMA so'rovlari bilan chalg'itishi mumkin. Protsessor chiziq bo'ylab o'qish davrlari yordamida xotiradan ko'rsatmalarni tanlaydi. Agar kerak bo'lsa, protsessor yozish davrlari yordamida xotiraga yoki kiritish-chiqarish qurilmalariga ma'lumotlarni yozadi yoki o'qish davrlari yordamida xotiradan yoki kirish / chiqish qurilmalaridan ma'lumotlarni o'qiydi.
Shunday qilib, har qanday protsessorning asosiy funktsiyalari quyidagilardan iborat:
· Bajarilgan buyruqlarni tanlash (o'qish);
· Xotiradan yoki kiritish / chiqarish qurilmasidan ma'lumotlarni kiritish (o'qish);
· Ma'lumotlarni xotiraga yoki kiritish / chiqarish qurilmalariga chiqarish (yozish);
· Ma’lumotlarni qayta ishlash (operandlar), shu jumladan ular ustidagi arifmetik amallar;
· Xotirani adreslash, ya’ni almashish amalga oshiriladigan xotira manzilini belgilash;
· Uzilishlarni boshqarish va to'g'ridan-to'g'ri kirish rejimi.