Назначение выводов

, , - входы сигналов состояния МП ВМ86/ВМ87/ВМ89.

Контроллер шины декодирует эти сигналы и формирует командные сигналы и сигналы управления.

CLK - входные сигналы генератора тактовых импульсов ГФ84, синхрони­зирующие работу контроллера шины.

- сигнал управления выдачей командных сигналов контроллера, которая осуществляется через 115 нс после поступления сигнала . В режи­ме работы с шиной ввода - вывода (IOВ = 1) сигнал не влияет на выдачу командных сигналов, управляющих вводом - выводом.

CEN - сигнал управления выдачей командных сигналов и сигналов управ­ления DEN и . При CEN = 0 выходные командные сигналы находятся в пассивном состоянии (сигнал высокого уровня).

IOВ - сигнал управления режимом работы контроллера. При IOB = 1 за­дается режим работы с шиной ввода - вывода, а при IOВ = 0 - с системной шиной.

- сигнал чтения из памяти. Разрешает выставить информацию на шину данных из ячейки, адрес которой установлен на шине адреса.

- командный сигнал записи в память. Разрешает записать информацию с шины данных по адресу, установленному на шине адреса.

- опережающий командный сигнал записи в память. Указы­вает о начале машинного цикла записи и позволяет своевременно подготовить­ся к записи информации.

- командный сигнал ввода из УВВ. Разрешает УВВ, адрес которого установлен на шине адреса, выставить информацию на шину данных.

- командный сигнал вывода в УВВ. Разрешает УВВ, адрес которого установлен на шине адреса, считать информацию с шины данных.

- опережающий командный сигнал вывода в УВВ. Указывает УВВ о начале машинного цикла вывода и позволяет ему своевременно под­готовиться к выводу информации.

- сигнал управления работой шинных формирователей. = 1 переключает шинные формирователи на передачу данных с локальной шины на шину ввода - вывода или системную шину, = 0 переключает шинные формирователи на считывание данных с шины ввода - вывода или системной шины на локальную.

DEN - сигнал управления состоянием»включено» шинных формировате­лей, включенных между локальной и системной или резидентной шиной.

MCE/PDEN - сигнал управления выполняет две функции в зависимости от режима. В режиме работы с шиной ввода - вывода (IOВ = 1) используется сигнал PDEN управления состоянием»включено» шинных формирователей, включенных между локальной шиной и шиной ввода - вывода. В режиме работы с системной шиной (IOВ = 0) используется сигнал МСЕ управления считыванием номера ведомого контроллера прерываний, подлежащего обслу­живанию.

ALE - сигнал управления моментом стробирования (фиксации) адреса в адресном регистре с локальной шины МП. Запись адреса осуществляется в момент перехода сигнала ALE с высокого уровня на низкий.

Функционирование. Основной информацией для формирования командных сигналов и сигналов управления контроллером системной шины является код состояния МП, поступающий на входы , , . Дешифратор состояния МП производит декодирование поступившего кода в соответствии с табл. 18.

Таблица 18

Код состояния МП	Состояние МП BM86	Командный сигнал контроллера ВГ88
	Подтверждение прерывания
	Ввод из УВВ
	Вывод из УБВ
	Останов	-
	Выборка команды
	Чтение из памяти
	Запись в память
	Пассивное

Выходные командные сигналы и сигналы управления вырабатываются кон­троллером под управлением входных сигналов IOВ, CEN и , определяю­щих режим работы контроллера, активность командных сигналов и возмож­ность доступа к системной шине. Контроллер работает в двух режимах: с системной шиной и с шиной ввода - вывода.

Режим работы с системной шиной устанавливается путем подачи на вход IOВ напряжения низкого уровня (IOВ = 0). В этом режиме КШ формирует командные сигналы и сигналы ALE, DEN, управления фиксаторами адреса и шинными формирователями. В однопроцессорных системах, использу­ющих МП ВМ86 в максимальном режиме, типовая схема включения КШ ВГ88 представлена на рис. 50. На входах формируются постоянные значения = 0 и CEN = 1, разрешающие выдачу командных сигналов и сигналов управления. На выходе при таком включении формируется сигнал МСЕ, который используется в системах с каскадированием контроллеров пре­рывания для определения момента передачи номера ведомого контроллера, запрашивающего прерывание. Сигнал ALE служит для определения момента фиксации адреса, установленного на ЛШ в фиксаторах ИР81. Выходные сигна­лы и DEN используются для управления работой шинных формировате­лей. Сигнал DEN имеет высокий активный уровень, поэтому его следует инвер­тировать перед подачей на вход шинных формирователей. На схеме рис. 49 сигнал DEN используется совместно с выходным сигналом контроллера прерываний, который запрещает работу шинных формирователей, когда данные передаются из контроллера прерываний в МП.

Режим работы с СШ применяется в многопроцессорных системах, когда несколько МП требуют доступа к устройствам ввода - вывода и памяти, подключенных к системной шине. В этом случае каждый МП обслуживается своим контроллером и доступ к СШ имеет тот из них, контроллер которого получает сигнал разрешения доступа от арбитра шин (рис. 51). В случае пре­доставления доступа к СШ микропроцессору контроллер шины формирует ко­мандные сигналы по истечении 115 не после поступления сигнала , а так­же сигналы ALE, DEN, управления фиксаторами адреса и шинными формирователями.

Рисунок 50 - Типовая схема подключения ВГ88 к ЦП

Наряду с входом для управления выдачей командных сигналов, а также сигналов управления используется вход СЕN. Обычно он применяется в тех случаях, когда МП имеет доступ к двум шинам: системной и резидентной, причем каждой из них соответствует свое адресное пространство. Для форми­рования сигнала CEN в таких случаях используется дешифратор адресов, разделяющих адресное пространство между СШ и РШ, выход этого дешифра­тора (прямой и инверсный) служит в качестве сигнала CEN. Описанное вклю­чение КШ представлено на рис. 63.

Режим работы с шиной ввода - вывода устанавливается путем формиро­вания сигнала IOВ = 1. Этот режим используется в тех случаях, когда кон­троллер управляет доступом к двум шинам: резидентной шине ввода - вывода и системной шине. Командные сигналы , , и в этом режиме всегда разрешены, т.е. их появление не зависит от входного сигнала . Как только микропроцессор начинает выполнять команду ввода - выво­да, формируется соответствующий командный сигнал, а также сигналы и управления моментом и направлением передачи данных по резидент­ной шине ввода - вывода. Системная шина в этом случае может работать только с памятью (или с устройствами ввода - вывода, отображенными на память), и МП получает доступ к СШ только по сигналу от арбитра шин.

Рисунок 51 - Схема включения ВГ88 в режиме системной шины

Командные сигналы , , и для работы с СШ не исполь­зуются. В соответствии с выполняемой микропроцессором командой, требую­щей обращения к памяти, контроллер формирует нужный командный сигнал или , , а также сигналы управления моментами фикса­ции адреса ALE, передачи данных DEN и игнорированием передачи данных по системной шине . Особенности включения системного контроллера, а так­же использования командных сигналов и сигналов управления в этом режиме иллюстрирует рис. 60.

Выходной сигнал МСЕ совместно с сигналом INTA используется в цикле подтверждения прерывания в системах с каскадированными контроллерами прерываний. Сигнал МСЕ формируется в режиме работы с системной шиной (IOВ≠0). Когда МП отвечает на запрос прерывания, он выставляет код со­стояния = 000, по которому системный контроллер формирует два отрицательных импульса на выходе INTA. В ответ на первый импульс по ША и ШД не передается никакой информации. Перед началом второго импульса сигнал МСЕ заставляет ведущий контроллер прерываний выдать на ЛШ про­цессора код ведомого контроллера, запросившего прерывание. Этот код по сигналу ALE записывается в фиксатор адреса. По фронту второго импульса INTA ведомый контроллер, запросивший прерывание, выставляет вектор пре­рывания на системную шину данных, откуда он считывается ЦП.

В системах, использующих один контроллер прерываний, сигнал МСЕ не используется. В этом случае контроллер прерываний по второму импульсу INTA выставляет вектор на ЛШ процессора.

Выходной сигнал ALE формируется в каждом машинном цикле и служит для записи текущего адреса в фиксаторы адреса. Этот сигнал используется также для фиксации кода состояния МП в фиксаторах для распознавания состояния останова, а также кода ведомого контроллера прерываний в системах с программируемым контроллером прерываний.

Входной сигнал управления CEN действует как определитель возможности использования командных сигналов, формируемых контроллером системной шины. При CEN = 1 КШ функционирует нормально, а при CEN = 0 все команд­ные сигналы удерживаются в неактивном состоянии. Эти особенности использу­ются для разделения адресного пространства и устранения адресных»кон­фликтов» между внешними устройствами, подключенными к системной и рези­дентной шине.

На рис. 52 приведены временные диаграммы работы КШ при активных

сигналах на входах , CEN. Для систем, использующих сигналы и CEN для управления выдачей командных сигналов, временные соотношения приведены на рис. 53.

Рисунок 52 - Временные диаграммы работы ВГ88

Рисунок 53 - Временные соотношения сигналов ВГ88

8 Шинный арбитр ВБ 89

Арбитр шин К1810ВБ89 используется в многопроцессорных системах в ка­честве устройства, осуществляющего синхронизацию доступа множества МП к системной шине.

Структурная схема арбитра шин (АШ) приведена на рис. 54.

Дешифра­тор состояний в зависимости от кода состояния МП (ВМ86, ВМ87 или ВМ89) запускает схему приоритетного арбитража, интерфейсы Multibus и местной шины на выполнение действий по захвату или освобождению системной шины.

Схема приоритетного арбитража производит арбитраж микропроцессоров, за­прашивающих управление системной шиной, и по тактовому сигналу МП, занимающего шину, осуществляет действия по ее освобождению

Интерфейс Multibus осуществляет процедуру взаимодействия арбитров шины многопро­цессорной системы и синхронизирует действия по захвату системной шины.

Интерфейс местной шины формирует сигнал разрешения доступа к системной шине для шинного интерфейса МП (контроллеру шины ВГ88, фиксаторам адреса ИР82/ИР83 и шинным формирователям ВА88/ВА87).

Устройство управления осуществляет синхронизацию и управление режимами работы арбит­ра шин со стороны МП.

Рисунок 54 - Структурная схема АШ ВБ89

Назначение выводов (рис. 55).

- входы сигналов состояния микропроцессора ВМ86/ВМ87 или ВМ89. Арбитр шин фиксирует эти сигналы и начинает действия по захвату, удержанию или освобождению системной шины.

CLK - входные сигналы от генератора тактовых импульсов ГФ84 синхро­низирует действие арбитра шин с действиями микропроцессора.

- сигнал запрета освобождения системной шины. Микропро­цессор вырабатывает этот сигнал, запрещая арбитру освобождать системную шину для любого другого арбитра, запрашивающего управление шиной, независимо от его приоритета.

- сигнал запрета освобождения системной шины при ее запросе по входу .

ANYRQST - вход разрешения освобождения системной шины при любом запросе.

Активный сигнал ANYRQST = 1 позволяет арбитру освободить систем­ную шину при запросе управления шиной арбитром с более низким приорите­том. Запрашивающий арбитр осуществляет захват шины в этом случае так, как если бы он был арбитром с более высоким приоритетом. Активный сигнал на входе ANYRQST в сочетании с активным сигналом на входе = 0 за­ставляет арбитр освобождать системную шину после каждого цикла передачи. RESВ - вход выбора режима работы с резидентной шиной. Обеспечивает работу арбитра шин в многопроцессорных системах, имеющих как системную, так и резидентную шину. При входном сигнале RESB = 1 системная шина запрашивается или освобождается как функция входного сигнала SYSB/ . При RESB = 0 входной сигнал SYSB/ не влияет на работу арбитра.

Рисунок 55 - Условное графическое обозна­чение АШ ВБВ9

SYSB/ - вход разрешения доступа к системной шине для арбитра, установленного в режим работы с системной и резидентной шиной. Сигнал SYSB/ обычно формируется дополнительным дешифратором, подключен­ным к резидентной шине адреса. Смена значения сигнала SYSB/ разре­шена в период времени от четвертого такта текущего цикла до начала второго такта следующего цикла МП. В период от второго такта до начала четвертого такта цикла МП изменение сигнала SYSB/ приводит к неопределенности по захвату и освобождению системной шины. При SYSB/ = 1 арбитр запрашивает системную шину, при SYSB/ = 0 он освобождает системную шину другому арбитру, запрашивающему управление ею.

- вход выбора режима работы с периферийной шиной ввода - вывода. Обеспечивает работу арбитра шины в многопроцессорных системах, имеющих как системную шину, так и периферийную шину ввода - вывода.

При = 0 арбитр запрашивает и освобождает системную шину в зависимо­сти от значения сигнала : при выполнении микропроцессором команд вво­да - вывода ( = 0) арбитр освобождает системную шину, а при выполнении команд обращения к памяти ( = 1) он захватывает управление системной шиной.

- выход разрешения доступа к системной шине. Сигнал = 0 переводит фиксаторы адреса, шинные формирователи и тактовый генератор МП в активное состояние и позволяет ему управлять системной шиной. Сигнал = 1 снимает сигнал готовности со входа МП и переводит выходы фиксато­ров адреса и шинных формирователей в высокоомное состояние.

- начальная установка. Используется для начальной установки всех шинных арбитров, связанных с системной шиной. После начальной уста­новки никакой арбитр не имеет доступа к управлению системной шиной. Длительность импульса должна быть не менее суммы трех периодов CLK и трех периодов .

- вход синхронизации системной шины. На него подаются тактовые импульсы от шинного тактового генератора, осуществляющего синхронизацию действий всех арбитров шин по захвату системной шины. В качестве шинного тактового генератора может служить генератор тактовых импульсов одного из МП многопроцессорной системы.

- сигнал запроса шины. Используется в схемах параллельного и циклического разрешения приоритета для запроса управления системной шиной.

- вход приоритетного разрешения доступа к шине. Сигнал = 0 указывает арбитру шины, что в системе нет другого арбитра с более высоким приоритетом, который запрашивал бы управление шиной. Сигнал = 1 указывает арбитру на то, что он потерял приоритет по отношению к другому арбитру. В дальнейшем появление сигнала = 0 разрешает арбитру вновь захватить системную шину при переходе сигнала , от высо­кого уровня к низкому.

- выход приоритетного разрешения доступа к шине использу­ется в системах со схемой последовательного арбитража, в которых выход соединен со входом неBPRN арбитра с более низким приоритетом. Сигнал = 0 выдается арбитром, получившим сигнал = 0, но не запрашива­ющим управление шиной, и подается на вход следующего арбитра с бо­лее низким приоритетом.

- вход/выход занятости шины. Сигнал = 0 выдается арбит­ром, получившим управление системной шиной, и служит для указания другим арбитрам, что системная шина занята. Выводы всех шинных арбитров системы имеют выход с открытым коллектором и объединены по линии . Когда какой-либо арбитр захватывает управление шиной, он выдает сигнал = 0 и запрещает доступ к управлению шиной другим арбитрам системы. По оконча­нии работы с шиной арбитр выдает сигнал = 1, разрешая тем самым другим арбитрам захватить шину.

- вход/выход общего запроса шины. В качестве входного сигнал = 0 сообщает арбитру шин о том, что в системе имеются другие арбитры с более низким приоритетом, запрашивающие управление системной шиной. Сигнал = 1 сообщает, что таких арбитров нет и, следовательно, арбитр может продолжать управление, что исключает процедуру захвата ши­ны. В качестве выходного сигнал = 0 выдается арбитром, который в дан­ный момент не управляет шиной, но хочет получить доступ к управлению.

Выводы всех арбитров системы, аналогично выводам , имеют выход с открытым коллектором и объединены по линии .

Функционирование. В многопроцессорных системах, содержащих как сис­темную, так и резидентную шину, каждый МП может подключиться к одной или более шинам. В то же время два или более МП могут подключаться к одной шине. В первом случае требуется определить, к какой шине должен быть под­ключен МП, во втором - какой МП обладает большим приоритетом и, следовательно, какому МП должен быть обеспечен доступ к шине. Решение подобных вопросов осуществляется арбитрами шин.

На рис. 56 изображены два МП (ведущий и ведомый), подключенные к локальной шине. Наличие связи микропроцессоров по линии обеспе­чивает выход на ЛШ только одного МП (выходы другого переходят в высокоомное состояние). Схема шинного интерфейса (СШИ) подключает локаль­ную шину к внешней, причем одна ЛШ может подключаться к любому числу внешних и для каждого такого подключения требуется своя СШИ. На рис. 56 показаны две СШИ: одна подключает ЛШ к резидентной шине, ис­пользуемой только данной парой МП, другая - к системной шине, используе­мой другими МП многопроцессорной системы. СШИ состоит из фиксаторов адреса ИР82/ИР83, шинных формирователей ВА86/ВА87 и системного кон­троллера К1810ВГ88. Арбитр шин использует входы для определе­ния того, что МП требуется системная шина и он разрешает доступ к ней, если этому не препятствует схема приоритетного арбитража, т.е. если в систе­ме нет других МП с более высоким приоритетом, использующих СШ. Когда АШ, выдавая сигнал = 0, разрешает доступ своему микропроцессору к СШ, он становится активным. Если СШИ системной шины отключена, то АЩ пассивен, и в это время микропроцессор не имеет доступа к СШ и может использовать только РШ.

Из пассивного состояния в активное АШ переходит всякий раз, когда того потребует МП (кодом состояния ), и СШ оказывается свободна, т.е. нет запроса на нее от другого АШ, обслуживающего МП с более высоким приоритетом. Эта же схема приоритетного арбитража заставляет АШ освобо­дить СШ при поступлении запроса с более высоким приоритетом. В общем случае можно считать, что АШ осуществляет связь СШ с одним ведущим и его ведомым (если он есть) МП. При этом МП»не знает» о существовании АШ и выполняемая им программа»не заботится» о доступе к шинам. АШ становит­ся активным и начинает управление СШ, как только начнется цикл обращения МП к шине, требующий доступа. В этот цикл вводятся такты ожидания, чтобы предоставить арбитру необходимое время для захвата шины. После этого АШ разрешает доступ к СШ своему МП, пока для этого существуют условия. Таким образом, МП выполняет один длинный цикл обращения к шине с внесе­нием тактов ожидания TW каждый раз при захвате СШ арбитром и обычные циклы, пока АШ удерживает системную шину.

Рисунок 56 - Типовая схема включения АШ ВВ89

Рисунок 57 - Активное и пассивное состояние общей линии занятости

Арбитр шин считает СШ занятой или свободной в зависимости от значения сигнала . Выводы всех АШ многопроцессорной системы объединя­ются в общую линию занятости (рис. 57). Сигнал = 0 выставляется на выходе активного АШ и на входах всех других арбитров, находящихся в пас­сивном состоянии (рис. 57, а). Это означает, что системная шина занята. Если ни одному МП системы не требуется доступ к СШ, то все арбитры становятся пассивными и общий сигнал = 1 означает, что СШ свободна (рис. 57,б). Свободный или пассивный АШ может анализировать входной сигнал для определения занятости системной шины.

Захватив управление шиной, АШ сохраняет его до наступления условий освобождения. Обычно условие освобождения наступает, когда МП выполняет команду HALT или NOP ( равно 011 или 111) или когда = 1, что указывает на наличие запроса с более высоким приоритетом. Однако если АШ получает входной сигнал = 0, то он сохраняет управление шиной на все время действия этого сигнала, что блокирует все условия освобождения шины. Продолжая удерживать выходной сигнал = 0, АШ заставляет схему приоритетного арбитража не реагировать на запросы от других АШ с бо­лее высоким приоритетом. Сигнал действует подобно сигналу , но его действие ограничено только сигналом запроса шины . Если АШ по­пытается освободить шину по запросу CBRQ = 0, то активный сигнал = 0 воспрепятствует этому. Сигнал ANYRQST заставляет арбитр освободить шину при появлении любого условия освобождения. Полные сведения об условиях освобождения и удержания СШ сведены в табл. 18.

Таблица 19

Входной сигнал	Реакция арбитра шин
				ANYRQST
	Х	Х	X	Х	Удержание шины
				X	Тоже
				X	<<
					Условное освобождение шины
					Безусловное освобождение шины
				X	Удержание шины
		X	Х	X	Безусловное освобождение шины
АШ освобождает шину только в том случае когда его МП находиться в состоянии S2S1S0 = 011 или 111

В зависимости от конфигурации многопроцессорной системы может быть задано четыре различных режима работы АШ. Для задания режимов работы арбитра служат два входа: и RESB. Сигнал на входе SYSB/ играет вспомогательную роль и служит для определения условий доступа к СШ.

Рисунок 58 - Схема подключения АШ к системной шине

Режим работы с системной шиной задается установкой сигналов = 1 и RESB = 0 (вход SYSB/ игнорируется). Эта комбинация сигналов соответствует подключению МП только к одной системной шине, как показано на рис. 58. Как только МП потребуется выполнить цикл обращения к СШ, он выставляет соответствующий код состояния на входах арбитра. Если внешняя схема приоритетного арбитража разрешает арбитру захват СШ ( = 0), он, получив доступ, будет его удерживать до возникновения условий освобождения. Пока АШ имеет доступ к СШ, он формирует сигнал = 0, разрешая МП использовать СШ. Поскольку часто в подобных конфигурациях отдельные МП синхронизируются от своих генераторов тактовых импульсов, общая синхронизация работы СШ осуществляется отдельным тактовым генера­тором шины. Исходя из этого переход сигнала в активное состояние (1 0) синхронизируется импульсами , а обратный переход (0 1) - импульсами CLK (рис. 59).

Рисунок 59 - Временные диаграммы сигналов CLK, BCLK и AEN

Режим работы с системной шиной памяти и резидентной шиной ввода - вывода задается установкой сигналов = RESB = 0 и SYSB/ = 0. Эта комбинация сигналов соответствует подключению МП к системной шине, к которой подключена только память, и к резидентной шине, обслуживающей только устройства ввода - вывода (рис. 60). В этом режиме сигнал = 0 вырабатывается арбитром только в тех случаях, когда микропроцессору требу­ется осуществить доступ к памяти (при наличии сигнала разрешения от внеш­ней схемы приоритетного арбитража = 0). Доступ к резидентной шине ввода - вывода предоставлен микропроцессору всегда при выполнении команд ввода - вывода (IN и OUT) сигналом = 0. Схема шинного интерфейса, обеспечивающего связь ЛШ с РШ ввода - вывода, в этом случае обычно не содержит системного контроллера ВГ88. Его функции выполняет системный контроллер СШИ1, осуществляющий связь ЛШ и СШ и установленный в ре­жим = 1. При этом командные сигналы управления памятью (, ) поступают на СШ, а командные сигналы управления вводом - выводом (, ), а также сигнал - на РШ. Полная схема включения арбитра шин и схем шинного интерфейса в данном режиме приведена на рис 61.

Рисунок 60 - Схема подключения AШ к резидентной шине

Рисунок 61 - Схема включения АШ для режима с системной и резидентной шинами

Подключая внешний дешифратор к адресным линиям ЛШ, можно перенести часть пространства адресов памяти на устройства ввода - вывода резидентной шины (рис. 62). При этом можно использовать проекцию адресов для разделения адресного пространства устройства ввода - вывода между СШ и РШ и подключить его к СШ с отображением на память.

Рисунок 62 Схема разделения адресного пространства УВВ между СШ и РШ

Режим работы с системной шиной и резидентной шиной задается уста­новка сигналов = RESB = 1. Эта комбинация сигналов используется в системах, где имеются как системная, так и резидентная шины, причем каж­дая из них обеспечивает доступ к памяти и УВВ (рис. 63). Сигнал = 0, обеспечивающий доступ к СШ, вырабатывается, когда SYSB/ = 1 (если арбитр шин активен, т.е. в системе нет арбитров с более высоким приоритетом, которые используют СШ). Для формирования сигнала, обеспечивающего разрешение доступа к СШ SYSB/ = 1 либо к РШ SYSB/ = 0, можно использовать любой дешифратор адресов, подключенный к ЛШ. Полная схема включения АШ и СШИ в этом режиме приведена на рис. 64.

Режим работы с системной шиной памяти, резидентной шиной и резидент­ной шиной ввода - вывода задается установкой сигналов = 0 и RESB = 1. Эту комбинацию сигналов можно использовать в системах, где наряду с системной шиной, обеспечивающей доступ только к памяти, имеются две резидентные шины. Одна РШ осуществляет доступ как к памяти, так и к УВВ, другая - только к УВВ. Если учесть, что все пространство адресов ЛШ разби­то на две части (адресное пространство памяти и адресное пространство УВВ), то использование РШ только для связи с УВВ нецелесообразно, так как через нее был бы обеспечен доступ к тем же внешним устройствам, что и через пер­вую РШ. Поэтому данный режим редко используется на практике.

При функционировании арбитра шин в любом режиме важны только два процесса: захват шины и ее освобождение. Чередование пассивных («-») и активных («+») состояний АШ происходит в соответствии с табл. 20 и не представляет особого интереса.

Рисунок 63 - Схема использования арбитра шин с СШ и РИ

Рисунок 64 - Схема включения AШ и СШИ

Таблица 20

Состояние МП	Состояние АШ
К1810ВМ86	К1810ВМ89				a	b	с
Подтверждение прерывания	Выборка команды по ЛШ				+	-	-
Чтение из УВВ	Чтение по ЛШ				+	-	-
Запись в УВВ	Запись по ЛШ				+	-	-
Останов	Пассивное состояние				-	-	-
Выборка команды	Выборка команды по СШ				+	-	+
чтение из ЗУ	Чтение по СШ				+	-	+
Запись в ЗУ	Запись по СШ				+	-	+
Пассивное состояние	Нет отрицаний				_	-	-
Примечание»+» означает активное состояние АШ;»-“ - пассивное сос­тояние AШ; a - режим AШ, соответствующий (IOB RESB SYSB/RESB) = (111), или (100), или (101); b - (110) или (010); с - (000), или (001), или (011).

Захват шины арбитром осуществляется при наличии условия доступа к СШ (табл. 20). Последовательность захвата шины начинается, когда МП, который не управляет шиной, выполняет команду, требующую доступа к СШ. К этому моменту АШ пассивен и, как только он получит код соответствующего состояния , переходит в активное состояние. В зависимости от состояния других арбитров системы данный АШ может начать захват немедленно или после некоторой временной задержки. В любом случае первый цикл обра­щения к СШ должен обеспечить АШ время для захвата шины. Поэтому сюда добавляются такты ожидания TW между периодами Т3 и Т4 первого цикла. На рис. 65 представлены временные диаграммы последовательности захвата в зависимости от режима работы АШ. На этих трех диаграммах дей­ствительная смена состояния МП, происходит в точке А. Считывание кода состояния в АШ синхронизируется шинным тактовым генератором следующим образом. Когда RESB = 0 (рис. 65, а, б) синхронизация с шин­ным тактовым генератором осуществляется в точке В по первому срезу после установления сигнала CLK = 1 в такте Т1. Когда RESB = 1 (рис. 69, в), синхронизация в точке В происходит во время первого среза при CLK = 1 в такте Т1. По истечении одного периода сигнала ар­битр считывает состояние МП и переводит выходные сигналы и в активное состояние (точка С). Далее, если системная шина свободна ( = 1) и сигнал = 0 не вносит временной задержки, то через один период устанавливается выходной сигнал = 0 и одновременно выходной сигнал становится равным единице (точка D). В ряде случаев возникает не­определенная ситуация, связанная с взаимным расположением фронтов такто­вых импульсов CLK и , что иллюстрируется рис. 65, б, где срез сигнала формируется приблизительно по срезу сигнала CLK = 1 в такте Т1. В этом случае состояние МП может быть записано в АШ немедленно (сплош­ные линии) либо через один период сигнала штриховые линии. Соответственно появляется зависящая от режима максимальная и минимальная за­держка между действительной сменой состояния МП (точка А) и выдачей сигнала запроса шины (точка С). Эти задержки приведены в табл. 21 для различных режимов работы АШ.

Рисунок 65 - Временные диаграммы АШ в режиме захвата

Освобождение шины арбитром осуществляется в зависимости от условий (см. табл. 19), определенных входными сигналами , , , , ANYRQST и состоянием МП. Последовательность освобождения шины иллюстрирует рис. 66.

Таблица 21

Режим работы АШ	Задержка в тактах
IOB	RESB	max	min

Рисунок 66 - Временная диаграмма освобождения шины арбитром

Организация приоритетного арбитража. Было показано, что процессы захвата, удержания и освобождения шины арбитром включают анализ соответ­ствующих условий. Каждый АШ многопроцессорной системы обладает по отношению к другим арбитрам определенным приоритетом, который может быть установлен путем реализации различных методов приоритетного арбитра­жа. Арбитр шины ВБ89 обеспечивает реализацию трех методов: параллельного, последовательного и циклического разрешения приоритетов. Каждый метод реализуется с помощью определенной схемы объединения арбитров.

Схема параллельного разрешения приоритетов (рис. 67) обладает наи­более широкими возможностями. Для ее реализации необходимо использовать контроллер, состоящий из шифратора приорите­тов и дешифратора. Сигналы с выхода запроса шины каждого АШ пода­ются на входы шифратора приоритетов, который формирует двоичный код запроса с наибольшим приоритетом. Этот код дешифруется, и на вход выбранного АШ подается сигнал разрешения доступа к шине. Этот сигнал по­зволяет арбитру осуществлять операции по захвату системной шины.

Рисунок 67- Схема параллельного разрешения приоритетов

Схема циклического разрешения приоритетов аналогична схеме рис. 67 с той разницей, что в ней усложняется приоритетный контроллер. Шифратор контроллера заменяется на более сложную логическую схему, кото­рая циклически переназначает приоритеты между запрашивающими арбитра­ми, позволяя тем самым каждому АШ использовать системную шину в порядке очередности.

Рисунок 68 - Схема последовательного разрешения приоритетов

Схема последовательного разрешения приоритетов (рис. 68) является наиболее простой и исключает необходимость в приоритетном контроллере. В этом случае АШ соединяются между собой последовательно. Выход приори­тетного разрешения доступа арбитра с более высоким приоритетом соединяется со входом приоритетного разрешения доступа арбитра с более низким приоритетом. У арбитра шин с высшим приоритетом (АШ1) вход «заземляется». Если микропроцессор арбитра с более высоким приоритетом не использует СШ, то он передает полученный приоритет следую­щему за ним АШ. При таком соединении приоритет к последнему арбитру приходит с задержкой, связанной с процессом передачи приоритета от арбитра к арбитру. Так как распределение СШ должно производиться за один период сигнала , то при тактовой частоте до 10 МГц возможно последовательное соединение не более трех арбитров.

Взаимодействие АШ, включенных по схеме последовательного разрешения приоритетов, поясняется временными диаграммами (рис. 69). Положим ар­битр АШ1 удерживает шину и формирует сигнал = 0. Арбитр АШ2 за­прашивает доступ к шине, формируя сигнал запроса шины = 0. По­скольку в этот момент времени = 1, арбитр АШ2 выдает выходной сигнал общего запроса , сообщая арбитру АШ1 по входу , что арбитр с более низким приоритетом запрашивает доступ к шине. Когда арбитр АШ1 освободит шину, он формирует сигнал = 0, связанный со входом арбитра АШ2, и выходной сигнал = 1. Арбитр АШ2, получив сигнал входного приоритета = 0, формирует сигнал = 1 и зани­мает шину по отрицательному фронту , формируя выходной сигнал = 0.

Арбитру с более высоким приоритетом при запросе доступа к шине приори­тет возвращается быстрее, чем другой АШ успеет захватить системную шину, запрашивая ее сигналом .

Рисунок 69 - Временные диаграммы основных сигналов АШ

9 Особенности функционирования КПП ВН 59 А

Микросхема КР1810ВН59А - программи­руемый контроллер прерывания (ПКП), пред­назначен для реализации прерываний в систе­мах с приоритетами многих уровней. Она мо­жет применяться совместно с микросхемами серий КР580 или КМ1810.

Микросхема обслуживает до восьми запро­сов на прерывание микропроцессора, поступив­ших от внешних устройств, и позволяет расши­рять число обслуживаемых запросов до 64 пу­тем каскадного соединения микросхем ПКП.

Микросхема может работать в нескольких режимах, которые устанавливаются программ­ным путем.

Уровни приоритета входов запросов уста­навливаются программным путем. Приорите­ты, закрепленные за внешними устройствами, могут быть изменены в процессе выполнения программы.

Условное графическое обозначение микро­схемы приведено на рис. 70, назначение вы­водов - в табл. 22, структурная схема по­казана на рис. 71.

Назначение узлов микросхемы KP1810BH59A аналогично назначению соответствующих уз­лов КР580ВН59.

Принцип работы ПКП КР1810ВН59А зави­сит от типа используемого микропроцессора. При работе с микропроцессором серии КР580 после получения от него сигнала ПКП вырабатывает вектор прерывания, т.е. началь­ный адрес подпрограммы обслуживания того устройства, которое вызвало прерывание. Про­исходит это следующим образом. При получе­нии сигнала микросхема KPI810BH59A посылает кодовую комбинацию 11001101 (т.е. код команды CALL) на 8-разрядную шину данных. Код команды CALL инициирует два сигнала , которые поступают на ПКП со стороны микропроцессора. Последние два сигнала позволяют микросхеме КР1810ВН59А выдать сформированный двухбайтовый адрес подпрограммы на шину данных: сначала млад­шие восемь разрядов адреса, затем старшие восемь разрядов адреса. Так завершается вы­дача трехбайтовой команды CALL микросхе­мой KPI810BH59A на шину данных системы.

При работе с микропроцессором серия K1810 старший по уровню приоритета запрос, определяемый ПКП, инициирует сигнал INT, поступающий на микропроцессор. Процессор выдает два сигнала . В ответ на сигнал ПКП не выдает данных в микропро­цессор, и буферная схема шины данных остается в высокоомном состоянии. По сигналу ПКП посылает байт данных в процес­сор с кодом подтверждения запроса на преры­вание. Чтобы запрос обслуживался, он должен сохраняться до прихода сигнала , иначе ПКП выдает вектор прерывания как бы для седьмого запроса, независимо от наличия это­го запроса. Одна микросхема KPI810BH59A управляет восемью уровнями прерывания и имеет внутренние возможности для расшире­ния их до 64 путем соединения аналогичных микросхем с помощью специальной шины CAS2 - CAS0.

Таблица 22

Вывод	Обозначение	Тип вывода	Функциональное на значение выводов
	CS	Вход	Выбор микросхемы
	WR	Вход	Запись
	RD	Вход	Чтение
4-11	D7 - D0	Вход/выход	Канал данных
12, 13, 15	CAS2 - CAS0	Вход/выход	Шина каскадирования
	GND		Общий
		Вход/выход	Выбор ведомой микросхемы (разрешение данных)
	INT	Выход	Прерывание
18-25	IRQ7-IRQ0	Вход	Запрос прерывания
		Вход	подтверждение прерывания
	А0	Вход	Адресный вход
	Ucc	-	Напряжение питания

При работе ПКП с микропроцессором се­рии KP580 назначение микросхемы ведущей или ведомой осуществляется подачей на вы­вод напряжения высокого или низкого уровня соответственно. При работе ПКП с микропроцессором серии К1810 назначение микросхемы ведущей или ведомой осущест­вляется программным путем.

Предварительно каждой ведомой микросхе­ме присваивается ее код (путем записи соответствующего командного слова), равный но­меру входа IRQ ведущей микросхемы, с кото­рым соединен вывод INT ведомой микросхемы. Если сигнал INТ, поступивший на микропро­цессор, выработан сигналом IRQ, поступившим на вход ведущей микросхемы, то формирова­ние адреса подпрограммы обслуживания осу­ществляется этой же микросхемой аналогично тому, как это происходит при работе с одной микросхемой. Если же прерывание МП проис­ходит по сигналу IRQ, поступившему на вход ведомой микросхемы, то формирование адре­са подпрограммы обслуживания осуществля­ется следующим образом. При поступлении первого сигнала ведущая микросхема выдает на шину данных код команды CALL только при работе с микропроцессором серии КР580, а на шину CAS2 - CAS0 - код номера ведомой микросхемы. Поэтому с приходом остальных сигналов код адреса под­программы обслуживания выдается на шину данных той ведомой микросхемой, запрограм­мированный номер которой совпал с кодом на шине CAS2 - CAS0. Получая запросы от пери­ферийных устройств, ПКП определяет, какое из них обладает наивысшим уровнем приори­тета. При этом уровни приоритета входов IRQ7 - IRQ0 микросхемы заранее заданы и на­ходятся всегда в строго определенном соотно­шении (статус уровней приоритета). Самым высоким уровнем приоритета обладает вход IRQ с обозначением 0 приоритетного кольца, а самым низким - вход IRQ с обозначением 7, называемым дном приоритетного кольца. Та­ким образом, задавая положение дна, можно однозначно определять уровень приоритета каждого входа микросхемы. Все возможные варианты статусов приведены в табл. 23.

Рисунок 70 - Условное графическое обозначение КР1810ВН59А

Рисунок 71 - Структурная схема КР1810ВН59А

Таблица 23

Микросхема имеет несколько программных способов задания дна приоритетного кольца, применяемых в зависимости от системных тре­бований.

Микросхема имеет регистр запросов (РЗПР) и регистр обслуженных запросов (РОЗПР). В РЗПР хранятся запросы от ожи­дающих обслуживания периферийных устройств. После выработки сигнала INT и получения последовательности сигналов разряд РЗПР, соответствующий обслуживае­мому запросу, устанавливается в нулевое со­стояние, а соответствующий разряд РОЗПР - в единичное состояние. Этот разряд РОЗПР блокирует обслуживание всех запросов, имею­щих равный или более низкий по сравнению с ним уровень приоритета Кроме того, запре­тить обслуживание запросов можно примене­нием маскирования, что позволяет заблокиро­вать любой из входов микросхемы, на кото­рый поступает IRQ. Однако устранить блоки­рующее влияние разрядов РОЗПР на обслу­живание поступившего запроса можно либо путем сброса соответствующего запроса в РОЗПР, либо путем специального маскирова­ния.

При обслуживании прерываний по опросу микропроцессор блокирует свой вход INT, так как в этом случае инициатором обслужи­вания является микропроцессор. Поэтому по сигналу , поступившему после подачи ко­манды»Обслуживание по результатам опроса», при наличии запросов на шину данных считывается код номера запроса, имеющий наивысший в данный момент уровень приори­тета.

Установка микросхемы и исходное состоя­ние и установка алгоритма обслуживания пре­рываний осуществляются с помощью двух ти­пов слов команд, записываемых в ПКП слов команд инициализации (СКИ) и слов команд операций (СКО).

Микросхема может выполнять следующий набор операций:

- операции индивидуального маскирова­ния - индивидуальное маскирование запро­сов, специальное маскирование обслуженных запросов;

- операции установки статуса уровней прио­ритета - по установке исходного состояния, по обслуженному запросу, по указанию;

- операции конца прерываний - обычный ко­нец прерывания, специальный коней прерыва­ния, автоматический конец прерывания;

Поиск по сайту: