Магистрально – модульный принцип построения МПС.

Подсистемы, составляющие МПС могут состоять из функционально законченных модулей. Модули в свою очередь могут делиться на подмодули по виду или объему функций. И модули, и подмодули могут подключаться или непосредственно к магистрали или через специализированные управляющие схемы (контроллеры).

Для каждой ячейки памяти есть в общем случае операции чтения и записи. Она в различное время является источником и приемником данных. Каждый из других модулей в свою очередь может иметь в своем составе регистры различного назначения, которые могут быть источниками и приемниками данных. При передаче цифровой информации по шине в каждый момент времени приемников может быть много, но источник в этот момент может быть только один. Для того чтобы на шине не было конфликта при работе двух или более источников необходимы специальные схемотехнические решения, позволяющие быстро подключать к шине любой из источников и отключать все остальные. Рис.2.7.

 

Рис. 2.7. Структура магистрально - модульной МПС.

 

Устройство с третьим (Z) состоянием. Есть два основных варианта решения этой проблемы. Это схема с общим коллектором (ОК) и схема с третьим (Z) состоянием. В большинстве случаев подключение микросхем памяти и регистров ввода-вывода и регистров в других модулях к системным шинам производится с помощью электронных схем с тремя состояниями. Понятие «три состояния» не должно вызывать недоразумений, так как не относится к системе кодирования и представления информации в микропроцессоре. Информация представляется и передается в бинарной форме, поэтому на выходе схемы информационный сигнал может иметь уровень либо логического 0, либо логической 1. В третьем состоянии выходной каскад схемы имеет очень высокое выходное сопротивление и потому как бы отключается от шины данных, т.е. не потребляет и не отдает ток в нагрузку и тем самым не способен принимать участие в функционировании шины. Вот этот режим, при котором данная схема не оказывает влияния на работу остальных элементов системы, и называют третьим, высокоомным, состоянием или состоянием с нулевым (Z – zero) потреблением тока.

Схемы с тремя выходными устойчивыми состояниями образуются посредством каскадного включения КМОП – транзисторов. Один из транзисторов является активным элементом, а второй выполняет пассивную роль нагрузочного резистора. Когда оба КМОП - транзистора этой пары дезактивированы, т.е. находятся в бездействующем состоянии, данная комбинация не проводит тока и выход находится в Z состоянии. Иными словами, схема имеет высокое входное сопротивление и, следовательно, не потребляет мощности от информационных сигналов, ни от 0, ни от 1.

На рисунке изображены: схема выходного Z каскада, таблица истинности и упрощенное условное графическое обозначение (УГО) цифровой микросхемы, имеющей такой выход. Рис.2.8.

 

 

А) Схема выходного каскада с z состоянием.

Б) Таблицы истинности.

В) Функция входа ОЕ (выход разрешен).

Г) УГО элемента с выходом в z состоянии.

 

Рис. 2.8. Устройство с третьим (Z) состоянием.