В предыдущей главе я рассказывал про цифровую электронику и общее устройство микроконтроллера (МК). А также, что он состоит из процессора, устройств ввода-вывода (УВВ) и устройства памяти. Но я практически ничего не сказал о том, как они общаются между собой. А это весьма важная тема, в которую я и посвящу тебя в этот раз.
Видео:5.Микропроцессорные системы. Виды и классификация микроконтроллеровСкачать
Шины и разряды
Как ты уже знаешь, вся информация в цифровой технике стараниями инженеров и математиков представляется в виде двоичных чисел, которые записываются с помощью всего двух цифр: «0» и «1». Обычное десятичное число «3» в двоичной записи будет выглядеть как «11», т.е. 310 = 112. Нижние индексы указывают в какой системе счисления записано число, т.е. 10 – десятичная, а 2 – двоичная. Одна цифра в двоичном числе называется разрядом. У разрядов есть старшинство. Самый правый разряд называется младшим, а самый левый – старшим. Старшинство разряда растет справа налево:
Двоичное число, состоящее из 8 разрядов называется 8-ми разрядным, из 16 – шестнадцатиразрядным и т.д. Разрядность двоичного числа имеет самое прямое отношение к взаимодействию между процессором, памятью и устройствами ввода-вывода.
Дело в том, что в твоем МК бегают такие же двоичные числа. Они ходят от памяти к процессору, от процессора назад к памяти или УВВ, а от последних к процессору. Бегают они естественно по проводам (в МК эти шины спрятаны внутри микросхемы). Каждый провод в определённый момент времени может передавать только один разряд со значением «0» или «1». Поэтому, чтобы передать, к примеру, 8-ми разрядное число от процессора к памяти или назад понадобится минимум 8 таких поводов.
Несколько таких проводов, объединенных вместе называются шиной. Шины бывают нескольких видов: шина адреса, шина данных и шина управления. По шине адреса бегают числа, которые обозначают адрес ячейки памяти или устройства ввода-вывода, откуда ты хочешь получить или куда хочешь записать данные. А сами данные будут передаваться уже по шине данных. Это похоже на почтовую посылку. У посылки есть адрес и есть содержание. Так вот в микропроцессорной системе, каковой МК также является, адрес и данные передаются по разным путям, именуемым шинами.
Сколько проводов должно быть в шине?
Это напрямую зависит от конструкции процессора. Процессор может иметь 32-разрядную шину данных и 16-ти разрядное АЛУ. Такие случаи в истории процессоров и МК встречаются многократно. Поэтому разрядность процессора не определяет 100% разрядность шин данных и шин адреса. Всё зависит от конкретной конструкции.
На что влияет разрядность шины адреса
Самым главным, на что она влияет, является количество адресов, которые можно по ней передавать. Например, в 4-разрядной системе это будет всего 2 4 = 16 адресов, в 64-разрядной числов сдресов будет уже 2 64 =18 446 744 073 709 551 616. Таким образом, чем выше разрядность шины адреса, тем к больше объем памяти и больше устройств ввода-вывода, с которыми может работать процессор. Это важно.
На что влияет разрядность шины данных
Её разрядность определяет сколько данных процессор может считать за один раз. Чем выше разрядность, тем больше данных можно считывать за один раз. Её разрядность, как и разрядность шины адреса целиком определяется конструкцией конкретного процессора или МК. Но при этом всегда кратна восьми. Связано это с тем, что практически во всех устройствах памяти минимальной единицей информации является байт, т.е. двоичное число из 8-ми разрядов.
Зачем было нужно вводить ещё одно название: байт? Оно служит для обозначения количества информации. Если количество разрядов говорит просто о длине двоичного числа, то битность говорит о количестве информации, которую это число несет. Считается, что один разряд двоичного числа может передавать 1 бит информации. При этом биты группируются в байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т.д.
Кстати, 1 байт = 8 бит, 1 килобайт = 1024 байтам, 1 мегабайт = 1024 килобайтам и т.д. Почему именно 1024? Все это связано с тем, что размер памяти всегда кратен степени двойки: 2 3 = 8, 2 10 =1024. В свою очередь кратность двойке была выбрана благодаря тому, что она упрощает техническую реализацию устройств памяти. Устройство памяти представляет.
Видео:Системная шина процессораСкачать
Алгоритм работы микроконтроллера
Давай теперь попробуем посмотреть как взаимодействует процессор с памятью и разберёмся зачем нужна шина управления. Любой процессор помимо выполнения арифметических и логических команд умеет делать ещё несколько важных операций: чтение из ячейки памяти, запись в ячейку памяти, чтение из порта ВВ, запись в порт ВВ:
- чтение из ячейки памяти
- запись в ячейку памяти
- чтение из порта ВВ
- запись в порта ВВ
Для того, чтобы указывать какую из этих операций производить используется шина управления. По этой шине от процессора к памяти или портам ввода-вывода передаются сигналы:
| RD (read) | сигнал на чтение |
| WR (write) | сигнал на запись |
| MREQ (memory request) | запрос обращения к памяти |
| IORQ (input/output request) | запрос обращения к портам в/в |
| READY | сигнал готовности |
| RESET | сигнал сброса |
Читайте также: Камерные шины для скутера
Когда процессору требуется обратиться к памяти он выставляет на шине управления сигнал MREQ, при этом будет выставлен одновременно с ним сигнал RD/WR. Если процессор будет писать в память, то выставляется сигнал WR, если чтение – RD. Тоже самое происходит, если процессор обращается к портам ввода-вывода.
А вот сигнал READY нужен для того, чтобы сообщить процессору, что чтение/запись завершены. Всё довольно просто. Если тебя одолевают вопросы почему несмотря на то, что и память и порты ввода-вывода, через которые подключены внешние устройства, не конфликтуют, то разгадка будет довольно простой. В каждый момент времени процессор обращается только к одному конкретному устройству: либо памяти, либо через порты к портам ввода-вывода. И шина управления обеспечивает правильное разделение доступа.
Все описанное – упрощенная модель микропроцессорной системы, каковой является и персональный компьютер, и микроконтроллер.
Теперь вырисовывается уточнение к алгоритму работу микроконтроллера, который я описывал в прошлой главе. Когда ты подаёшь питание на МК, то он выставляет сигнал на шине управления MREQ, RD, а на шине адреса адрес, по которому в ячейке памяти программ должна находиться первая команда его программы (чаще всего это нулевой адрес памяти программ). Затем МК её выполнит и в зависимости от этой и последующих команд на шине управления, адреса и данных будут появляться соответствующие сигналы и данные.
Видео:03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]Скачать
![03. Основы устройства компьютера. Память и шина. [Универсальный программист]](https://i.ytimg.com/vi/mjiJutISb6U/0.jpg)
Подведу итоги:
- Процессор, память и порты ввода-вывода общаются между собой с помощью шин.
- Основные шины бывают нескольких видов: шина данных, шина адреса, шина управления
- Разрядность шины адреса и шины данных определяется конструкцией процессора
Теперь ты продвинулся ещё на шаг в понимании того, как работает цифровая техника и в частности микропроцессорные системы. В следующий раз мы продвинемся еще на шаг к нашей цели — пониманию как устроен мир электроники
Видео:Чем отличается МИКРОКОНТРОЛЛЕР и МИКРОПРОЦЕССОРСкачать
Общие принципы построения микропроцессорных систем.
Дата добавления: 2013-12-23 ; просмотров: 4825 ; Нарушение авторских прав
Разрядность какой шины прямо определяет быстродействие
1. В чем главное преимущество микропроцессорной системы?
2. Какой режим обмена предполагает отключение процессора?
· процессор никогда не отключается
· обмен по прямому доступу к памяти
3. Микропроцессорная система какого типа не обеспечивает управление внешними устройствами?
· все типы обеспечивают управление внешними устройствами
микропроцессорной системы?
5. Какой режим обмена обеспечивает наибольшую скорость передачи информации?
· обмен по прямому доступу к памяти
· все режимы одинаковы по быстродействию
6. Какая архитектура обеспечивает более высокое быстродействие?
· быстродействие не зависит от архитектуры
7. Структура какой шины влияет на разнообразие режимов обмена?
8. Какой режим обмена используется чаще всего?
· все режимы используются одинаково часто
· обмен по прямому доступу к памяти
9. Микропроцессорная система какого типа разрабатывается
чаще всего?
· разработка не требуется, используются готовые системы
1.1 Понятия об электронной системе обработки информации. Цифровая система на “жёсткой” и “гибкой” логике.
1.2 Микропроцессор. Микропроцессорная система.
Принципы построения МП – систем.
1.3 Шинная структура связей.
1.4 Режимы работы МП-систем.
В этой лекции рассматриваются — базовая терминология микропроцессорной техники, принципы организации микропроцессорных систем, структуры связей, режимы работы и основные типы микропроцессорных систем.
Ключевые слова:микропроцессор, микропроцессорная система, шина, архитектура, память, устройство ввода-вывода.
1.1 Понятия об электронной системе обработки информации. Цифровая система на “жёсткой” и “гибкой” логике.
Микропроцессорная техника сейчас все активнее входит в нашу жизнь, постепенно замещая и вытесняя традиционную цифровую технику на «жесткой логике». Универсальность, гибкость, простота проектирования аппаратуры, практически неограниченные возможности по усложнению алгоритмов обработки информации — все это обещает микропроцессорной технике большое будущее. На долю традиционной цифровой техники остаются только узлы и устройства, требующие максимального быстродействия, а также устройства с простейшими алгоритмами обработки информации. Обычная цифровая техника сегодня применяется для увеличения возможностей микропроцессорных систем, для их сопряжения с внешними устройствами, для увеличения их возможностей, то есть играет вспомогательную роль. Таким образом, традиционную цифровую технику в самом недалеком будущем, по-видимому, ждет участь аналоговой техники, область применения которой в своё время сильно сузилась с появлением цифровой.
Ведём несколько основных определений.
• Электронная система— в данном случае это любой электронный узел,
блок, прибор или комплекс, производящий обработку информации.
• Аналоговая система –это частный случай электронной системы, производящей обработку информации представленной в аналоговом виде (ток, напряжение и т.д.).
• Цифровая система –это частный случай электронной системы, производящей обработку информации представленной в цифровом виде.
Характерная особенность традиционной цифровой системы состоит в том, что алгоритмы обработки и хранения информации в ней жестко связаны со схемотехникой системы. То есть изменение этих алгоритмов возможно только путем изменения структуры системы, замены электронных узлов, входящих в систему, и/или связей между ними. Например, если нам нужна дополнительная операция суммирования, то необходимо добавить в структуру системы лишний сумматор. Или если нужна дополнительная функция хранения кода в течение одного такта, то мы должны добавить в структуру еще один регистр. Естественно, это практически невозможно сделать в процессе эксплуатации, обязательно нужен новый производственный цикл проектирования, изготовления, отладки всей системы. Именно поэтому традиционная цифровая система часто называется системой на «жесткой логике».
Читайте также: Летние шины для грунтовых дорог r15 195 65
Рис. 1.1.Электронная система.
Любая система на «жесткой логике» обязательно представляет собой специализированную систему, настроенную исключительно на одну задачу или (реже) на несколько близких, заранее известных задач. Это имеет свои бесспорные преимущества.
Во-первых, специализированная система (в отличие от универсальной) никогда не имеет аппаратурной избыточности, то есть каждый ее элемент обязательно работает в полную силу (конечно, если эта система грамотно спроектирована).
Во-вторых, именно специализированная система может обеспечить максимально высокое быстродействие, так как скорость выполнения алгоритмов обработки информации определяется в ней только быстродействием отдельных логических элементов и выбранной схемой путей прохождения информации. А именно логические элементы всегда обладают максимальным .на данный момент быстродействием.
Но в то же время большим недостатком цифровой системы на «жесткой логике» является то, что для каждой новой задачи ее надо проектировать и изготавливать заново.
Это процесс длительный, дорогостоящий, требующий высокой квалификации исполнителей. А если решаемая задача вдруг изменяется, то вся аппаратура должна быть полностью заменена. В нашем быстро меняющемся мире это довольно расточительно.
Путь преодоления этого недостатка довольно очевиден: надо построить такую систему, которая могла бы легко адаптироваться под любую задачу, перестраиваться с одного алгоритма работы на другой без изменения аппаратуры.
И задавать тот или иной алгоритм мы тогда могли бы путем ввода в систему некой дополнительной управляющей информации, программыработы системы (рис. 1.2). Тогда система станет универсальной, или программируемой, не жесткой, а гибкой. Именно это и обеспечивает микропроцессорная система.
Микропроцессорной системойназываютвычислительную, контрольно-измерительную или управляющую систему, в которой основным устройством обработки информации есть микропроцессор.
.
Видео:КАК работает ПРОЦЕССОР? ОБЪЯСНЯЕМСкачать
Разрядность шины прямо определяет быстродействие микропроцессорной системы
Тест на эрудицию: Ваш IQ высок, как Эверест, если вы сможете набрать 80%!
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 628 801 1 051 598 просмотров — 15 января 2019 Пройти тест
Тест на общие знания, который по зубам не каждому
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 455 124 723 767 просмотров — 22 февраля 2019 Пройти тест
Тест: Узнайте что говорит дата рождения о вашей Личности
HTML-кодНикитин Константин Количество прохождений: 1 135 578 2 233 966 просмотров — 26 декабря 2016 Пройти тест
Этот тест определит ваш кругозор
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 371 159 609 362 просмотров — 20 июня 2018 Пройти тест
Сможем ли мы угадать ваш возраст, задав вам 5 вопросов?
HTML-кодНикитин Константин Количество прохождений: 566 467 777 292 просмотров — 20 декабря 2016 Пройти тест
Вы гений, если пройдете этот тест.
HTML-кодНикитин Константин Количество прохождений: 293 490 474 299 просмотров — 15 января 2017 Пройти тест
Если закончите цитаты из советских фильмов на 14/14, то вы наверняка родились в СССР
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 312 925 481 172 просмотров — 13 марта 2019 Пройти тест
Вас можно назвать ходячей энциклопедией, если сможете набрать восемь правильных ответов
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 461 326 740 262 просмотров — 22 ноября 2018 Пройти тест
Какое имя подходит вам по знаку зодиака
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 345 131 477 103 просмотров — 14 августа 2019 Пройти тест
Непростой тест на общие знания: Пройдете его хотя бы на 7/10?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 706 240 1 191 301 просмотров — 31 января 2019 Пройти тест
Сможете ответить на вопросы на общие знания, в которых стыдно сделать ошибку?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 297 086 485 188 просмотров — 24 декабря 2018 Пройти тест
Если вы знаете, где находятся эти города, то ваши знания географии достойны аплодисментов!
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 365 792 613 654 просмотров — 14 февраля 2019 Пройти тест
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 550 402 889 518 просмотров — 26 сентября 2018 Пройти тест
Если вы родом из СССР, то точно сможете закончить фразы тех времен на все 10 из 10
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 551 999 803 328 просмотров — 08 февраля 2019 Пройти тест
Вы невероятно умны, если смогли пройти этот тест на 10 из 10
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 396 664 707 488 просмотров — 21 февраля 2019 Пройти тест
Элементарный тест на логику и интеллект, который заваливает большинство взрослых. А вы наберете 15 из 15?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 308 668 573 449 просмотров — 07 августа 2019 Пройти тест
Если вы ответите верно на все наши каверзные вопросы, то точно не зря получали высшее образование
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 281 991 437 605 просмотров — 22 марта 2019 Пройти тест
Хватит ли вам фоновых знаний, чтобы ответить на рандомные вопросы из разных областей?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 302 325 488 242 просмотров — 10 марта 2019 Пройти тест
Читайте также: Шины для грузовых внедорожников
Тест из одного вопроса, ответить на который правильно не может почти никто. Попробуете себя?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 376 526 550 076 просмотров — 22 января 2019 Пройти тест
Тест о животных: Угадай зверя по его носу
Подписывайтесь на наши странички! Обязательно делитесь с друзьями! Впереди много новых интересных тестов! Ежедневные добавления! Страницы: Яндекс Дзен, ВКонтакте, Одноклассники, Facebook
Популярные тесты
Тест на эрудицию: Ваш IQ высок, как Эверест, если вы сможете набрать 80%!
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 628 801 1 051 598 просмотров — 15 января 2019 Пройти тест
Тест на общие знания, который по зубам не каждому
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 455 124 723 767 просмотров — 22 февраля 2019 Пройти тест
Тест: Узнайте что говорит дата рождения о вашей Личности
HTML-кодНикитин Константин Количество прохождений: 1 135 578 2 233 966 просмотров — 26 декабря 2016 Пройти тест
Этот тест определит ваш кругозор
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 371 159 609 362 просмотров — 20 июня 2018 Пройти тест
Сможем ли мы угадать ваш возраст, задав вам 5 вопросов?
HTML-кодНикитин Константин Количество прохождений: 566 467 777 292 просмотров — 20 декабря 2016 Пройти тест
Вы гений, если пройдете этот тест.
HTML-кодНикитин Константин Количество прохождений: 293 490 474 299 просмотров — 15 января 2017 Пройти тест
Если закончите цитаты из советских фильмов на 14/14, то вы наверняка родились в СССР
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 312 925 481 172 просмотров — 13 марта 2019 Пройти тест
Вас можно назвать ходячей энциклопедией, если сможете набрать восемь правильных ответов
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 461 326 740 262 просмотров — 22 ноября 2018 Пройти тест
Какое имя подходит вам по знаку зодиака
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 345 131 477 103 просмотров — 14 августа 2019 Пройти тест
Непростой тест на общие знания: Пройдете его хотя бы на 7/10?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 706 240 1 191 301 просмотров — 31 января 2019 Пройти тест
Сможете ответить на вопросы на общие знания, в которых стыдно сделать ошибку?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 297 086 485 188 просмотров — 24 декабря 2018 Пройти тест
Если вы знаете, где находятся эти города, то ваши знания географии достойны аплодисментов!
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 365 792 613 654 просмотров — 14 февраля 2019 Пройти тест
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 550 402 889 518 просмотров — 26 сентября 2018 Пройти тест
Если вы родом из СССР, то точно сможете закончить фразы тех времен на все 10 из 10
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 551 999 803 328 просмотров — 08 февраля 2019 Пройти тест
Вы невероятно умны, если смогли пройти этот тест на 10 из 10
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 396 664 707 488 просмотров — 21 февраля 2019 Пройти тест
Элементарный тест на логику и интеллект, который заваливает большинство взрослых. А вы наберете 15 из 15?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 308 668 573 449 просмотров — 07 августа 2019 Пройти тест
Если вы ответите верно на все наши каверзные вопросы, то точно не зря получали высшее образование
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 281 991 437 605 просмотров — 22 марта 2019 Пройти тест
Хватит ли вам фоновых знаний, чтобы ответить на рандомные вопросы из разных областей?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 302 325 488 242 просмотров — 10 марта 2019 Пройти тест
Тест из одного вопроса, ответить на который правильно не может почти никто. Попробуете себя?
HTML-кодАндрей Количество прохождений: 376 526 550 076 просмотров — 22 января 2019 Пройти тест
Тест о животных: Угадай зверя по его носу
Преимущества
Можете встраивать тесты на Ваш сайт. Тест показывается нашем и других сайтах. Гибкие настройки результатов. Возможность поделиться тестом и результатами. Лавинообразный («вирусный») трафик на тест. Русскоязычная аудитория. Без рекламы!
Создавайте тесты онлайн, всё бесплатно. У нас можно бесплатно: создать тест онлайн для для учеников, друзей, сотрудников, для вашего сайта, с ответами и результатами — Все Бесплатно!
Пользователям
Вам захотелось отдохнуть? Или просто приятно провести время? Выбирайте и проходите онлайн-тесты, делитесь результатом с друзьями. Проверьте, смогут они пройти также как Вы, или может лучше?
Конструктор Тестов ру — это огромное количество интересных и бесплатных тестов на сообразительность, IQ, зрение, знания правил дорожного движения, программирования и многое другое. Если Вам понравилось, обязательно поделитесь со своими друзьями в социальных сетях или просто ссылкой. А еще Вы можете легко создать свой тест и его будут проходить десятки тысяч людей.
Внимание! Наши тесты не претендуют на достоверность – не стоит относиться к ним слишком серьезно!
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
🎦 Видео
Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать
Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать
Как работает микропроцессорСкачать
Микропроцессоры. Введение и архитектураСкачать
Лекция №1 "Микроконтроллеры" (Донов Г.И.)Скачать
Производная функции. 10 класс.Скачать
АПС Л14. ШиныСкачать
05. Основы устройства компьютера. Регистры и команды процессора. [Универсальный программист]Скачать
Шины ввода-выводаСкачать
Буфер, регистр, мультиплексор, дешифратор, счётчик, сдвиговый регистр, линия задержки.Скачать
МикропроцессорыСкачать
Как работает процессор, просто о сложном ✌Скачать
Микропроцессорные системы Виды и классификация микроконтроллеровСкачать
Цифровая электроника ч 1 Структура микропроцессорной системы mPСкачать
![05. Основы устройства компьютера. Регистры и команды процессора. [Универсальный программист]](https://i.ytimg.com/vi/ieT3JXSJYpA/0.jpg)
