MPS tipinės struktūros

MPS tipinės struktūros

Pagal apibendrint¹ MPS funkcinź schem¹ (žr. 1 pav.) pagrindiniai elementai (CP, AĮ, Iv. – Iš.Į) yra atskiros sistemos, žemesnio lygio posistemės, turinčios savo struktūr¹ ir organizacij¹. Šiuolaikiškos MPS projektuojamos taip, kad šios posistemės sudarytų atskirus modulius: CP modulį (CPM), AĮ modulį (AĮM), Iv. – Iš.Į modulį (Iv. – Iš.ĮM), jungiamus prie SM. Modulis yra savarankiškas MPS elementas, fiziniame lygmenyje – atskira spausdintinė plokštė, turinti standartinius matmenis bei jungtis. Moduliai jungiami tarpusavyje, naudojant SM. SM yra atvira, t.y. prie jos be standartinių modulių gali būti prijungiami ir kiti naujai sukurti moduliai. SM yra standartizuotos ir jų linijų rinkinys yra apibrėžtas standartais. Projektuojant MPS yra naudojamas universalus magistralinis modulinis principas. Sistem¹ sudaro atskiri savarankiški moduliai jungiami prie bendros SM. MPS magistralinės struktūros apibendrinta funkcinė schema pateikta 17 pav. Apibendrintoje magistralinės struktūros funkcinėje schemoje pagrindinis yra CP modulis, kuris valdo ir koordinuoja visos sistemos darb¹.

17 pav. Apibendrinta magistralinės struktūros funkcinė schema: CPM – centrinio procesoriaus

modulis; PA0, PA1 PAn – periferiniai adapteriai.

AĮ posistemėje (AĮ modulyje), galima išskirti dviejų tipų atmintis:

pastovi¹j¹ atmintį (PA);

operatyvi¹j¹ atmintį (OA).

PA (nuo energijos šaltinio nepriklausoma atmintis) saugoma informacija, kuri išjungus maitinimo įtampa neišsitrina. Programuojamuose valdikliuose (mažose MPS) PA yra saugomos darbo programos, konstantos ir ji yra pakankamai didelės talpos.

OA (nuo energijos šaltinio priklausoma atmintis) informacija, išjungus maitinimo įtamp¹, išsitrina. Programuojamuose valdikliuose OA yra saugomi kintamieji bei objektiniai kodai, įrašomi darbo metu ir jos talpa nedidelė. Didelėse MPS (pvz. asmeniniuose kompiuteriuose) atvirkščiai PA talpa nedidelė, o OA – didelė.

Iv. – Iš.Į posistemėje galima išskirti šiuos pagrindinius elementus:

1. Paprasčiausiu atveju Iv. – Iš.ĮM gali sudaryti atskiri adresuojami registrai kartu su buferinėmis schemomis. Tokie registrai vadinami įvedimo ir išvedimo portais;
2. Sudėtingesniais atvejais portai yra sujungiami į blokus ir sudaro periferinius adapterius. Jie projektuojami kaip atskiri dideli integriniai grandynai, kurie visiškai programiškai valdomi. Tokie adapteriai turi tam tikra skaičių darbo režimų, kuriuos galima programuoti;
3. Sudėtingais atvejais, kai valdomi specialieji išoriniai įrenginiai, realizuojantis speciali¹sias įvedimo ir išvedimo funkcijas, kai duomenų mainai vyksta pagal sudėtingus protokolus, įvairiose ryšių komunikacinėse priemonėse naudojami įtaisai sudaryti iš keleto periferinių adapterių ir vadinami periferiniais valdikliais. Dažniausiai periferiniai valdikliai turi nuosav¹ MP, kuris vadinamas koprocesoriumi. Jis veikia pagal savarankišk¹ program¹ ir užtikrina duomenų mainus pagal programuojamus algoritmus. Iš esmės, tai savarankiška MPS su visais jos komponentais.

Prie SM gali būti jungiami ir papildomi moduliai, atliekantys tam tikras specifines vartotojui reikalingas funkcijas. Daugeliui duomenų mainų funkcijų yra sukurti dideli integriniai grandynai ir tik lieka pasirinkti tinkamiausi¹.

Lygiagretiesiems skaitmeninių duomenų mainams sukurtas lygiagretusis programuojamasis duomenų įvedimo ir išvedimo adapteris (angl. PIO – Programable Input / Output). Nuosekliesiems duomenų mainams – nuosekliojo ryšio adapteris (angl. USART – Universal Sinchronous/Asynchronous Reciver/Transmitter). Realaus laiko įvairioms funkcijoms realizuoti –programuojamasis intervalinis laikmatis (angl. PIT – Programable Interval Timmer). Duomenų mainus, naudojant pagrindinės programos pertrauktis, organizuoja programuojamasis pertraukčių adapteris. Tiesioginius duomenų mainus valdo tiesioginių duomenų mainų adapteris.

Magistralinė struktūra pagal modulių prijungim¹ prie SM gali būti:

1. Magistralinė kaskadinė;
2. Magistralinė radialinė.

Magistralinės kaskadinės struktūros MPS funkcinė schema pateikta 18 pav. Šioje struktūroje SMV dažniausiai turi savo MP, kuris skirtas duomenų mainams tarp SM ir SMV suderinti. Duomenų mainai derinami, atsižvelgiant į portų reikšmingumo (prioritetinź) eilź. SMV duomenų mainų sraut¹ valdo priklausomai nuo porto reikšmingumo ir užtikrina duomenų perdavim¹ tarp CPM ir atskirų portų.

18 pav. Magistralinės kaskadinės struktūros funkcinė schema: SMV – sistemos magistralės

valdiklis; VSM – vidinė sistemos magistralė; P0, P1 Pn – portai.

Magistralinės radialinės struktūros MPS funkcinė schema pateikta 19 pav. Šioje struktūroje įvedimo ir išvedimo valdiklis (Iv. – Iš. V) atlieka tas pačias funkcijas, kaip ir SMV magistralinėje kaskadinėje struktūroje, tačiau portai prijungti prie jo tiesiogiai (be VSM).

Nepriklausomai nuo struktūros, duomenų mainai vyksta tik tarp dviejų sistemos elementų. Sistemos elementai, tarp kurių vyksta duomenų mainai yra vadinami aktyviais elementais. Paprasčiausiu atveju aktyvus yra CP ir vienas adresuotas sistemos elementas.

Sudėtingais atvejais, kai prie SM prijungta daug įvairiausių modulių (lygiagrečiai dirbantis MP, aritmetinis, periferinis MP, tiesioginių duomenų mainų adapteris ir panaš.), kurie turi savo MP ir sudaro atskiras žemesnio lygio posistemes, bendra SM turi būti paskirstyta tarp atskirų modulių.

19 pav. Magistralinės radialinės struktūros funkcinė schema

SM paskirstoma pagal šiuos principus:

1. SM užėmimo reikalavimų nuoseklum¹ (eilź);
2. Atskirų modulių reikšmingumo (prioritetinź) eilź.

Sudėtingais atvejais duomenų mainus (SM paskirstym¹) organizuoja specialus įtaisas vadinamas SM arbitru. Vidutinio sudėtingumo MPS šis įtaisas dažniausiai turi MP, kuris pagal tam tikr¹ algoritm¹ paskirsto duomenų mainus tarp atskirų sistemos modulių.