Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС (1987) (1092081), страница 23

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 23)

Универсальная временная диаграмма с временнйми меткамн считывания информации в ряд регистров показана на рис. 3.9. 11олное время задержки логической схемы можно определить, если сложить задержки отдельных элементов с учетом наихудшей возможной ситуации. Вычисленную таким образом задержку вводят во временную диаграмму, из которой затем определяется, какой именно временнбй параметр запускает регистр для приема информации с выхода соответствующей специальной логической схемы (рис. 3.8).

Глава о Тактовые и временные сигналы, а также передаваемые данные являются в действительности импульсами, в которых высокий и низкий уровни соответствуют передаче 1 и О, и на временнбй диаграмме сплошной горизонтальной линией отмечаются те из них, которые являются активными з данный момент времени кааабая нсаблиаи зсеаянзичнае щаич и сна.чиана Я о сгзсзогвомосгсзмм о с о с о с о с о с о с о с о о о с с о о с с о о ~ с о о о о о о с с ! с о о о о ! с с о ооооооосссссс (рис.

3.9). Эти линии обеспечивают достаточно наглядную временную интерпретацию сигналов. Проиллюстрируем на ряде примеров использование временийх диаграмм в некоторых цифровых схемах. На рис. 3.10 приведена таблица двоичных чисел от 0 до 15 включительно. Этот цифровой код используется в двоичном счетчике. При запуске тактовым сигналом счетчик пробегает последовательно все указанные в таблице состояния, а на выходах счетчика В, С, В и А возникают сигналы, показанные на рис.

3.10, б. В двоичной таблице подчеркнуты все комбинации, состоящие из единиц, а на временной диаграмме единицы и ну- в с сь о Рнс. 3.!О. Связь между числовым кодом и временной диаграммой для двоичного счетчика. 137 Диаграммся и коды ли заменены линиями и пробелами соответственно. При подчеркивании комбинаций, состоящих из единиц, в таблице автоматически возникает временнйя диаграмма, а подстановка нулей н единиц на временную диаграмму наглядно связывает ее с цифровым двоичным кодом соответствующих сигналов. Изображенная здесь временная диаграмма широко используется приописвнии двоичных счетчиков, которые обсуждаются в других томах настоящего курса. ИЕИ а 3 ь г а г 1 г Юмеееее' — ~ драдеео леееее уеедеео Г(И) ли4и)) T ! г ! Рис.

3.11. Сигналы А и В для управления скемамв И и ИЛИ. На временнбй диаграмме приведев результат обработки для функций г (И) н г" (ИЛИ). Другой пример временнбй диаграммы, связанный с цифровыми схемами, показан на рис. 3.11. На этом рисунке приведены схемы И и ИЛИ с входными переменными А и В, которые связаны между собой во времени, как показано на временнбй диаграмме. Сигнал высокого уровня появится на выходе схемы И только тогда, когда оба входных сигнала А и В будут иметь высокий уровень.

На временной диаграмме выходной сигнал схемы И обозначен через г' (И). Схема ИЛИ обеспечивает выходной сигнал высокого уровня в том случае, когда один или несколько входных сигналов имеют высокий уровень. Выходной сигнал для этой схемы обозначен через г' (ИЛИ). Временнйя диаграмма представляет собой временную организацию наиболее важных событий, происходящих в цифровой схеме, управляемой генератором тактовых сигналов (таймером).

Логическая схема выполняет свою программу так, как это делает человек в соответствии с каким-то планом, выполняя его 1ЗВ Глава 8 пункт за пунктом. При этом иногда может возникнуть необходимость приостановить выполнение некоторых действий вследствие каких-либо чрезвычайных обстоятельств, например отсутствия некоторых входных данных. В такой сложной логической системе, как ЭВМ иногда возникают отклонения от «нормального» плана, связанные с прерыванием, вмешательством извне, например со стороны какого-нибудь периферийного устройства, которому срочно потребовалось осуществить связь с центральным процессором.

В качестве примера можно привести дисковое ЗУ, которое должно передать содержимое своего регистра памяти в оперативную память ЭВМ, чтобы подготовить ЭВМ к приему новой информации с магнитного диска. О тактовых сигналах упоминалось в начале этого раздела, где шла речь о задержках, неизбежно возникающих по разным причинам в логических схемах.

Синхронность сигналов различных логических элементов должна восстанавливаться с помощью соответствующих временных сигналов. В ЭВМ, где большинство логических схем, таких, как арифметические устройства и внутренние регистры, работают последовательно, генератор тактовых импульсов просто необходим. На временнбй диаграмме такой сложной системы наглядно показывается, как выполняются различные операции, которые инициирует команда, находящаяся в командном регистре. Мы проиллюстрируем эту ситуацию с помощью рис. 3.12, где прнведена упрощенная схема арифметического устройства одноразрядного микропроцессора с несколькими регистрами и одним ЗУ.

Мы не анализируем здесь эту схему подробно, потому что такие функции, как ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и функция суммирования, будет еще рассматриваться более подробно ниже. Основные операции (такие, как прямая передача информации из Х- и У-регистров, функция И или ИЛИ, функция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и функция суммирования) можно выбрать с помощью управляющих сигналов (см. верхнюю часть рисунка). Этн сигналы поступают нз командного регистра и сообщают, какую операцию необходимо реализовать и какие регистры будут участвовать в ней.

Отдельные операции выполняются последовательно. При выполнении определенной команды, например при сложении двух чисел, требуется выполнить следующие действия: а) Заполнить регистр Х нз ЗУ. б) Заполнить регистр У из ЗУ. в) Активизировать сумматор и определить сумму. т) Передать результат в регистр Я. Заполнение регистров Х и У не может происходить одновременно, потому что информация передается по общей линии ввода и вывода данных (шнне данных), т. е.

передача данных 139 Диаграммы и иоды должна осуществляться последовательно. Этап обработки в) не требуется инициировать каким-либо временным сигналом. Следует учитывать, что вычисление суммы сопровождается некоторой задержкои во времени, однако эту трудность можно устранить, выбирая соответствующим образом момент запуска регистра Л.

Рис. 3.!2. Одноразрядное арифметическое устройство с регистрами Х, у, Е и ЗУ, Для всех последовательных этапов обработки, которые перечислены в пп. а) — г), можно получить временную диаграмму, показанную на рис. 3.9. На этой диаграмме считывание информации в регистр Х происходит под действием временнбго сигнала Т„а считывание в регистр У вЂ” под действием сигнала Тм Отметим, что между Т, и Т, имеется промежуток времени, в течение которого производится опрос новых ячеек ЗУ и подготавливается передача новой информации по шине данных. Сигнал Та инициирует операцию сложения и сохраняет сумму до момента Т, передачи ее в регистр Л.

Временная диаграмма имеет в данном случае несложную форму. .При последовательном вызове из ЗУ различных команд можно организовать работу регистров и арифметического устройства таким образом, чтобы порядок арифметических действий оп- !40 Глава 8 ределялся последовательно после каждой операции. В процессе синхронизации последовательной передачи данных широко используется понятие квитирования (рукопожатия). Если обмен данными происходит между различными системами, каждая из которых имеет свой тактовый генератор, то необходимо, чтобы синхронизация работы этих систем была согласованной. Напри.

мер, можно представить, что какая-то система должна передать определенный объем информации в другую систему в то время, когда последняя еще занята выполнением предыдущей операции. Возможно даже, что эта система находится в нерабочем состоянии и ее сначала нужно установить в рабочее состояние (например, магнитные диски, которые после включения сетевого напряжения нужно ввести в рабочий режим, прежде чем начнется реальная передача данных). В рассматриваемой ситуации передающая система посылает управляющий сигнал, являющийся запросом, в приемную систему на установление связи. Приемная система реагирует на этот сигнал, подготавливаясь к осуществлению связи.

Как только приемная система становится работоспособной и связь становится возможной, в передающую систему посылается сообщение, из которого следует, что можно начать передачу данных. В каждодневной жизни подобные ситуации возникают довольно часто. Например, если мы хотим навестить знакомого, мы звоним ему сначала по телефону и интересуемся, дома ли он и можно ли к нему приехать. Если приехать нельзя (отказ), визит, естественно, оказывается невозможным. Знакомый может оказаться дома, но заниматься каким-то делом и только после окончания дела он сможет встретить нас.

В такой ситуации нам придется подождать его ответного звонка. В режиме квитирования не используется какая-либо четко определенная временная шкала. Каждый последующий этап начинается только после того, как закончится предыдущий этап. На практике получается так, что конец каждого этапа инициирует следующий этап. Если какой-то этап выходит за пределы отведенных ему временных рамок, последующий этап автоматически начинается позже. В рассмотренном выше примере момент времени, а, возможно, и длительность визита определяются тем, чтб должен сделать хозяин до начала визита. В режиме квитирования можно использовать несколько различных процедур, и существует возможность их выбора.

Характеристики

Список файлов книги