Шины

 

Соединения между блоками, показанными на блок-схеме компьютерной системы, называются шинами. Шина — это набор проводников, которые несут информацию специфического типа. Компьютерная система имеет три шины: (1) шину адреса, (2) шину данных и (3) шину управления. Шина адреса несет адресную информацию, необходимую для выбора ячейки памяти или ячейки ввода-вывода, шина данных несет данные, которые передаются между памятью или устройствами ввода-вывода и микроконтроллером, а шина управления управляет чтением либо записью памяти или устройств ввода-вывода. Именно благодаря использовании названных трех шин, микроконтроллер становится способным выполнять программы, записанные в памяти системы, а также управлять устройствами ввода-вывода, подключенными к системе.

 

Шина адреса. Все компьютеры имеют шину адреса, сигнальные линии которой почти всегда обозначаются как А0, A1, А2 и т.д. Сигнал А0 — это позиция самого младшего разряда адреса, сигнал A1 это позиция следующего в сторону возрастания разряда адреса и так далее. Количество проводов шины адреса или сигналов изменяется от компьютера к компьютеру. Например, если компьютер имеет 16-ти разрядную адресную шину (проводники которой нумеруются от А0 до А15), то он может адресовать 64К памяти или 64 X 1024 (65536) ячеек памяти запоминающей системы. Используемый в компьютерной документации и литературе символ «К» означает 1024 или 2ю. мы можем определить количество адресуемых ячеек памяти, возведя число 2 в степень, равную количеству проводников шины адреса т.е. получив 2\’6 в случае 16-разрядной шины адреса. Это число определяет количество двоичных комбинаций (64К) для случая 16-разрядного адреса. Аналогичным образом, система, которая имеет 20-разрядную шину адреса, адресует 1М ячеек памяти (220). 1 М ячеек памяти означает 1К умноженное на 1К ячеек или 1048576 ячеек. Разрядность шины адреса колеблется от 12 разрядов (4К) в некоторых микроконтроллерах до 40 разрядов (1Т) в последних 64-разрядных микропроцессорах Pentium (ЕМТ-64) от фирмы Intel Corporation. 

Ячейки памяти нумеруются с использованием шестнадцатиричных чисел (основа системы счисления равна 16) от ячейки номер 0 до максимального номера ячейки для данной разрядности шины адреса. Например, ячейки памяти объемом 4К, которая имеет 12-разрядную адресную шину, нумеруются от ячейки памяти номер 000 до ячейки номер FFF в шестнадцатиричной системе счисления. Она содержит 1000 (шестнадцатиричное число) ячеек памяти. Аналогичным образом, ячейки памяти объемом 64К, которая имеет 16-разрядную адресную шину, нумеруются от 0000 до FFFF в шестнадцатиричной системе счисления. Эта память содержит 10000 (шестнадцатиричное число) ячеек памяти. Для представления каждого разряда шестнадцатиричного адреса требуется 4-разрядное двоичное число. Шестнадцатиричные числа часто записываются с использованием «Ох» перед числом или буквы Н после числа. Примерами такой записи могут быть ОхЗА и ЗАН.

 

Разрядность адреса и объемы памяти.

 

Разрядность  адресаОбъем памятиОбъем памяти в шестнадцатиричной нотации

10разрядов1К(1, 024) или 2iu400Кило

12разрядов4К (4096 или 212) .1000Киби

16разрядов64К (65, 536) или 2Л1 0000

20разрядов1 М (1,048,576) или 220100000Мег

30разрядов1 G (1,073, 741,824) или 2304000 0000Меби  Гиг

40разрядов1Т (1,099, 511, 627,766) или 24010000000000Гиби  Тера

50разрядов1Р(1К*1Т)или2э04 0000 0000 0000Теби  Пета

60разрядов1Е(1К*1Р)или2601000000000000000Пеби  Екса  Ексби

 

Примечание: Киби, Меби, Гиби, Теби, Пеби и Ексби являются предлагаемыми наименованиями единиц объема памяти

 

Шина данных. Шина данных компьютерной системы — это обычно двунаправленная шина, которая передает данные между ЦП и памятью, а также системой ввода-вывода. Ширина шины данных, линии которой нумеруются от DO до Dn, изменяется. Как и в случае с адресами памяти, нулевой разряд шины данных (DO) — это самый младший разряд шины данных. 8-разрядный компьютер обычно имеет 8-разрядную шину данных, 16-разрядный компьютер обычно имеет 16- разрядную шину данных и т.д. В некоторых компьютерах шина данных вдвое шире, чем разрядность машинного слова ЦП, что имеет целью увеличить скорость информационного обмена. Так, микропроцессор Pentium от фирмы Intel является 32-разрядным процессором, который использует 64-разрядную шину данных.

 

Шина управления. Память и устройства ввода-вывода, подключенные к микропроцессору, должны быть объектом управления. Шина управления выполняет эту задачу через считывание сигнала, который часто называется RB, и запись сигнала, который часто называется WR. Обратите внимание, что перечеркнутые символы (в печатном тексте -черта сверху) означают приставку “НЕ”, т.е. они указывают, что сигнал будет активным в нулевом состоянии. Например, сигнал R© (считывание) инициализирует считывание тогда, когда он находится в состоянии логического нуля. Иногда символ # используется для указания того, что сигнал является активным в нулевом состоянии, как, например, #RD. Когда микроконтроллер извлекает команду из памяти, он размещает адрес памяти на шине адреса, затем сигнал считывания переводится в нулевое состояние с тем, чтобы информировать ЗУ о необходимости выполнения операции чтения, затем данные переносятся из памяти в микропроцессор через шину данных. Подобным же образом аналогичные шаги выполняются при выполнении операции записи в память, задача исключением того, что вместо сигнала чтения микропроцессор выдает сигнал записи. Любые другие сигналы, передаваемые по шине управления, являются специфическими для каждого типа микропроцессора. Некоторые дополнительные сигналы, передаваемые по шине управления, обеспечивают ввод прерываний, а также выполняют различные другие функции управления, помимо управления памятью и прямого управления компьютерной системой.