SM darbo režimai

SM darbo režimai

MPS SM gali dirbti dviem režimais:

sinchroniniu; 

asinchroniniu.

Sinchroninio darbo režimo metu pagrindiniai SM darbo ciklai (skaitymo, rašymo, specialūs) vykdomi sinchroniškai pagal valdymo signalus, kuriuos generuoja MP. Visų strobavimo signalų trukmes, jų tarpusavio sek¹ laike griežtai nustato MP. Šių signalų dažnis priklauso nuo MP taktinio dažnio, o visi MPS elementai turi spėti veikti šiuo dažniu.

Asinchroninio darbo režimo metu valdymo magistralėje yra naudojamas specialusis patvirtinimo (kvitavimo, afirmavimo) signalas, turintis pavadinim¹ XACK (angl. Exchange Acknowlegde). Šis signalas skirtas duomenų mainų tarp MP ir kito elemento proceso greičiui suderinti. XACK signalas dar vadinamas pasiruošimo duomenų mainams signalu. Signal¹ generuoja MPS elementas, su kuriuo vykdomi duomenų mainai. Kai elementas  nepasiruošźs mainams, jis perduoda signal¹ XACK = 0, o MP, priėmźs šį signal¹, pereina į laukimo būsen¹. Tokia būsena gali tźstis begalo ilgai tol, kol XACK = 0. Kai tik elementas pasiruošia duomenų mainams, jis perduoda signal¹ XACK = 1 ir MP baigia duomenų mainų cikl¹. XACK signalo kitimo logika MPS gali būti dvejopa:

1. XACK signalas prieš duomenų mainų pradži¹ ir pabaigoje lygus 0;
2. XACK signalas prieš ir po duomenų mainų lygus 1.

Pirmasis atvejas yra klasikinis asinchroninis SM darbo režimas būdingas didelėms MPS (pvz. asmeniniams kompiuteriams). Šio darbo režimo metu XACK = 1 išlieka tik duomenų mainų metu ir tokia magistralė dar vadinama pasyvi¹j¹. Laikinės funkcionavimo diagramos, paaiškinančios duomenų mainų proces¹, pateiktos 15 pav. Čia CLK  yra SM sinchronizacijos signalas.

Prasidėjus duomenų mainų procesui, kai skaitymo (RD strobavimo signalas) ar rašymo (WR strobavimo signalas) strobavimo signalai pasikeičia iš loginio 1 į 0, t₁ laiko momentu vykdomas pirmasis XACK signalo patikrinimas (testavimas). Jei šiuo laiko momentu XACK = 0, tai elementas, su kuriuo prasidėjo duomenų mainai, nepasiruošźs duomenų mainams, todėl MP pereina į laukimo būsen¹. Ši¹ būsen¹ simbolizuoja (parodo) WAIT = 1 signalas (t₂ laiko momentu WAIT tampa lygus 1).

Toliau, kintant CLK signalui iš loginio 1 į 0 (pagal užpakalinį front¹), nuolat tikrinamas (testuojamas) XACK signalas.

15 pav. SM klasikinio asinchroninio darbo režimo laikinės

funkcionavimo diagramos

Kol XACK = 0 (t₃, t₄ laiko momentai), tol tźsiasi MP laukimo būsena (WAIT = 1). Tačiau dažniausiai didelėse MPS ši laukimo būsena yra ribojama laike (nustatytas CLK signalo periodų skaičius), nes elemento gedimo atveju (XACK vis¹ laik¹ lygus 0 ) sutrinka sistemos darbas. t₅ laiko momentu elementas jau pasiruošźs duomenų mainams (XACK=1), todėl baigiamas duomenų mainų ciklas. t₆ laiko momentu duomenys skaitomi arba rašomi ir MP baigia laukimo būsen¹ (WAIT = 0). t₇ laiko momentu išorinis elementas gr¹žina XACK signal¹ į pradinź būsen¹ (XACK=0). Tokiu būdu XACK signalas prieš duomenų mainų pradži¹ ir pabaigoje išlieka lygus 0.

Antruoju atveju XACK signalo vertė prieš ir po duomenų mainų ciklo yra lygi loginiam 1. Ši signalo kitimo logika būdinga mažoms MPS ir leidžia maksimaliai supaprastinti XACK perdavimo loginź schem¹. Mažos MPS SM  asinchroninio darbo režimo laikinės funkcionavimo diagramos pateiktos 16 pav.

16 pav. Mažos MPS SM asinchroninio darbo režimo laikinės

funkcionavimo diagramos

Labai svarbu, kad prasidėjus duomenų mainų ciklui, pirmojo  XACK tikrinimo metu (t₂ laiko momentu), kai elementas nepasiruošźs duomenų mainams, XACK būtų lygus 0. Laikas, per kurį XACK signalas turi pakisti iš loginio 1 į 0 (t₁), prasidėjus duomenų mainų ciklui (RD, WR pasikeitimas iš loginio 1 į 0), griežtai reglamentuojamas, nes teisingai XACK = 0 atpažystamas tik, kai šis lygis išsilaiko tam tikr¹ laik¹. XACK signalo testavimas vyksta pagal CLK signalo užpakalinį front¹. t₂ laiko momentu XACK = 0, todėl MP pereina į laukimo (t₃ laiko momentu WAIT tampa lygus 1). t₄, t₅ laiko momentais išorinis elementas, su kuriuo prasidėjo duomenų mainai, dar nepasiruošźs (XACK = 0). t₆ laiko momentu elementas jau pasiruošźs (XACK = 1), todėl baigiamas duomenų mainų ciklas. t₇ laiko momentu duomenys skaitomi (RD strobavimo signalas) ar rašomi (WR strobavimo signalas) ir MP baigia laukimo būsen¹ (WAIT tampa lygus 0). Tokiu būdu XACK signalas prieš duomenų mainų pradži¹ ir pabaigoje išlieka lygus loginiam 1.

SM asinchroniniame darbo režime duomenų mainų strobavimo signalai (skaitymo, rašymo) paailginami, dėl to, kad, kai  XACK = 0 MP dirba laukimo būsenoje ir strobavimo signalai išlieka lygūs 0. Naudojant signal¹ XACK, galima užtikrinti patikimus duomenų mainus tarp greitaeigio MP ir lėtaeigių MPS elementų (pvz. elektromagnetinis įtaisas), praplečiant strobavimo signalų trukmes ir jas pritaikant prie konkretaus elemento greitaveikos.