Контроллеры памяти и ввода-вывод

Контроллеры памяти и контроллеры ввода-вывода используются для реализации принципа адресации к соответствующим устройствам. Во всех микропроцессор­ных системах разрядность шины адреса всегда больше числа адресных входов любой БИС памяти. Поэтому для организации системы памяти адресные входы каждой БИС памяти подключаются к младшим разрядам шины адреса, а старшие разряды этой шины используются для выбора (селекции) отдельной микросхемы или группы микросхем, т. е. модуля. Контроллеры ввода-вывода действуют ана­логично и подключаются к младшим разрядам шины адреса.

В функциональном отношении схема селекции микро­схемы представляет собой дешифратор, на вход которого подаются сигналы с линий шины адреса, а на выходе образуются сигналы выбора. Эти сигналы имеют много разных наименований и обозначений. Довольно часто используется обозначение СS, которое происходит от английского Сhip Select, т. е. «выбор кристалла», поэтому иногда используется его русский эквивалент— ВК. Так же часто применяется обозначение ВМ, т. е. «Выбор микросхемы» (или «Выбор модуля»). Кроме того, сигналы селекции называют также линией

clip_image002

Рис. 1.9. Контроллеры памяти и ввода-вывода: а — дешифратор К155ИД4; б — дешифратор К555ИД7

разрешения или линией доступа (по-английски Chip Select—СЕ), так как какая-либо операция в данной микросхеме может выполняться только тогда, когда на вход доступа поступает сигнал соответствующего уровня, т. е. логической 1если вход ВМ прямой, и логи­ческого 0, если вход ВМ, т. е. инверсный (кстати сказать, чаще используется именно инверсный вход). Такой вход доступа (выбора) имеют все микросхемы памяти, шинные формирователи и буферные регистры.

Многие микросхемы имеют не один, а несколько входов ВМ, каждый из которых требует различных логических уровней разрешающих сигналов. Образно можно сказать, что микросхема имеет запирающий ее замок, ключом к которому является соответствующая кодовая комбина­ция на входах разрешения ВМ1, ВМ2 и т. д.

Схема селекции микросхемы может быть собрана из отдельных элементов, но обычно предпочитают исполь­зовать готовые дешифраторы, реализованные в виде микросхем среднего уровня интеграции. Можно при­менять, например, микросхемы К155ИД4 или К555ИД7, размещенные в корпусах с 16 выводами (рис. 1.9). Обе эти схемы имеют три адресных входа и 8 раздельных выходов. Адресные входы подключаются к соответствую­щим младшим разрядам шины адреса. Кроме того, имеется еще три входа доступа, аналогичные входам выбора микросхемы БИС памяти, так как они активи­зируют дешифратор только при соответствующей комби­нации сигналов. Это тот самый замок, ключом к которому является кодовая комбинация на входах доступа.

Для расширения системы может применяться каскад­ное включение дешифраторов, при котором адресные вхо­ды подключаются к старшим разрядам шины адреса, а каж­дый из восьми выходов — ко входам доступа таких же схем, чьи адресные входы подключены к трем следующим линиям шины адреса с меньшей разряд­ностью (рис. 1.10). Появ­ляется возможность выбо­ра сначала 64, а затем 512 микросхем (модулей), на­пример, получить в систе­ме 256 портов ввода и 256 портов вывода.

clip_image004

Рис. 1.10. Каскадное включение селекторов микросхем

При малом объеме системы управления вместо каскад­ного включения дешифраторов можно . использовать более простые схемные решения: декодирование самых старших разрядов адреса производить набором многовходовых логических схем И. Выход такой цепи использует­ся для открывания доступа к дешифратору младших раз­рядов адреса. На рис. 1.11 показан такой дешифратор, который выдает сигналы выбора портов ввода или вывода с адресами 3000, 3001, 3002, .., 3007 НЕХ. Изменение адреса происходит только в трех младших битах, поэтому там применен дешифратор, а 13 старших разрядов остают­ся неизменными, и там достаточно простой схемы И.

Чтобы облегчить эксплуатацию и обслуживание сис­темы, прибегают к следующему приему: адресное про­странство организуют таким образом, что некоторые старшие разряды адресного слова используются в качестве

clip_image006

Рис. 1.11. Упрощенная схема де­кодирования старших разрядов ши­ны адреса

признака, определяющего, к чему относится данный адрес (к памяти или устройствам ввода-выво­да), а младшие разряды адресного слова — для выбора конкретного устройства или нужной ячейки памяти.

Предлагаю ознакомиться с аналогичными статьями: