Двухфазная синхронизация



Предыдущая | Следующая

Двухфазная синхронизация
Двухфазная синхронизация применяется в 8-битовых процессорах 6800 и 6502 (см. рис. 13.8). Основная частота в компьютере составляет 14,31818 МГц. Она делится на 16, и в процессор подается сигнал с частотой около 1 МГц (точное значение 0,894886 МГц). Продолжительность такта составляет около 1000 не.
Прямоугольный сигнал с частотой около 1 МГц пропускается через схему расщепителя фазы (рис. 13.9) и получаются два сигнала с частотой 1 МГц, причем один из них опережает другой. Первый сигнал называется Фаза-1, а второй — Фаза-2. Каждый сигнал выполняет отдельную функцию; сигнал Фаза-1 опережает сигнал Фаза-2, и они не мешают друг другу.

Каждый сигнал подается в отдельные схемы процессора и их нарастающие и спадающие фронты запускают соответствующие схемы. Сигнал Фаза-1 подается в схемы адресации, а сигнал Фаза-2 посылается в схемы, которые управляют вводом и выводом данных. Сигнал управления считыванием-записью R/W определяет вывод данных на шину данных или прием данных с шины данных.
В процессоре есть 16-битовый регистр программного счетчика, который подключен к 16 контактам адреса (подробнее о программном счетчике сказано в главе 14). Сигнал Фаза-1 работает с программным счетчиком. По нарастающему фронту сигнала Фаза-1 счетчик помещает свое содержимое на шину адреса, что инициирует адресацию. В начале программы на шину адреса выдается адрес LLLLLLLLLLLLLLLL или 0000000000000000 и выбирается регистр с этим адресом. Обычно адрес 0 является первым адресом в ЗУПВ.
Такт длится 1000 не, продолжительность Н-уровня составляет около 500 не, а затем происходит спад. Спад воздействует на счетчик, инкрементируя его на единицу. В программном счетчике образуется следующий по порядку адрес 0000000000000001. После этого сигнал Фаза-1 переходит на L-уровень.
Фактически в прямоугольном сигнале длительность Н- и L-уровня никогда не составляет точно 500 не, так как фронты имеют конечную длительность примерно в 25 не. Однако на практике можно считать, что продолжительность каждого уровня составляет 500 не. Но если посмотреть сигналы синхронизации на дорогом осциллографе, вы увидите их смещение относительно друг друга. Точные временные параметры приводятся в спецификациях микросхемы.
Н-уровень сигнала Фаза-2 начинается после Н-уровня сигнала Фаза-1. Примерно в момент начала спада сигнала Фаза-1 и инкремента программного счетчика появляется фронт сигнала Фаза-2. Сигнал Фаза-1 проводит адресацию, а фронт сигнала Фаза-2 с помощью линии R/*W подключает адресованный регистр к шине данных. В соответствии с логическим состоянием линии R/*W проводится считывание или запись: Н-уровень определяет считывание, а L-уровень — запись. В любой операции считывания-записи фронт сигнала Фаза-2 подключает адресованный регистр к шине данных через выходные контакты адресованной микросхемы.
При действии Н-уровня сигнала Фаза-2 данные передаются по шине данных. Спадающий фронт этого сигнала при считывании фиксирует данные в процессоре, а при записи — в памяти или регистре ввода-вывода.
В операции считывания процессор помещает данные во входной регистр и начинает их обрабатывать. В операции записи данные либо сохраняются в памяти, либо поступают во внешний мир через микросхему ввода-вывода. Сразу же после спадающего фронта сигнала Фаза-2 начинается следующий такт, и сигнал Фаза-1 адресует следующую ячейку.
Сигнал Фаза-1 определяет внутренние действия процессора. Он заставляет программный счетчик поместить нужный адрес на шину адреса и затем инкрементирует программный счетчик на единицу. С другой стороны, сигнал Фаза-2 действует вне процессора. Помимо занесения данных на шину данных и фиксации данных в получателе, он выполняет и другие функции синхронизации вне процессора.
Двухфазная синхронизация удобна тем, что одну фазу можно использовать для адресации, а вторую фазу — для передач данных. В однофазной синхронизации эти действия выполняет один сигнал.

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах