Синхронизация



Предыдущая | Следующая

Синхронизация
Генератор синхронизации задает темп работы процессора. Он имеет фиксированную частоту, которую можно уподобить командам тренера, задающим ритм упражнений. Все схемы компьютера действуют в унисон с сигналами синхронизации.
Генератор синхронизации представляет собой генератор свободных колебаний с кварцевой стабилизацией частоты. В некоторых компьютерах генератор смонтирован из нескольких микросхем и дискретных элементов. В других компьютерах генератор размещен на кристалле процессора. Однако кварц всегда является внешним и подключается к двум контактам процессора, которые обычно обозначаются XI и Х2.
Генератор формирует конкретную для каждого компьютера фиксированную частоту, определяемую резонансной частотой кварца. Непрерывный выходной сигнал генератора управляет всеми уровнями в цифровых схемах.
Кварцевый генератор является аналоговой схемой и формирует непрерывное синусоидальное напряжение. Синусоида в цифровых схемах не нужна, так как она постепенно переходит от высокого уровня к нижнему. Такой синусоидальный сигнал необходимо преобразовать в прямоугольный, в котором переход от Н-уровня к L-уровню происходит практически мгновенно. Н-уровень и L-уровень четко определены.
Синусоидальный сигнал подается в схему преобразователя где постепенные переходы от одного уровня к другому превращаются в прямоугольные цифровые импульсы (рис. 13.1),. Прямоугольный сигнал имеет четко определенные уровни и крутые нарастающий фронт (фронт) и спадающий фронт (скат или спад), которые можно использовать для запуска разнообразных схем.

В компьютерах применяются различные частоты синхронизации. В небольших дешевых компьютерах типичная частота синхронизации составляет около 1 МГц, а в больших компьютерах она может доходить до 25 МГц и более. Чем выше частота синхронизации, тем быстрее обрабатываются данные. Рабочая частота компьютера образуется из частоты генератора синхронизации.
Например, в небольших персональных компьютерах базовая частота кварца составляет 14,31818 МГц (рис. 13.2). Это значение выбрано потому, что частота цветного телевизора равна 3,579545 МГц, а 14,31818/4 = 3,578545, т.е. частота генератора предопределена частотой цветного телевизора. Если вы захотите использовать персональный компьютер с цветным телевизором в качестве дисплея, частота обеспечивает их совместимость.

Остальные частоты в компьютере не столь ограничены и варьируются в широких пределах. Частоту • 14,31818 МГц можно разделить на 16 и получить около 1 МГц (точное значение равно 0,894886 МГц). Другие частоты в компьютере также имеют широкие допуски.
Для некоторых компьютерах генератор синхронизации можно построить из дискретных элементов (рис. 13.3). Собственно генератор состоит из кварца с резонансной частотой 12,288 МГц и нескольких резисторов и конденсаторов. Генератор начинает работать при подаче напряжения на схему и, следовательно, на кварц, а элементы стабилизирую частоту.
Параллельно кварцу включен инвертор. При включении схемы инвертор воспринимает формируемый синусоидальный сигнал и включается и выключается по пикам синусоиды. Выход инвертора подается на вход второго инвертора, который действует как ключ. При подаче уровней напряжения от первого инвертора второй включается и выключается, формируя на выходе прямоугольный сигнал.
Образованный прямоугольный сигнал 12,288 МГц подается в микросхему 7492, представляющую четырехбитовый счетчик. Он делит входную частоту на шесть, и на выходе получается прямоугольный сигнал с частотой 2,048 МГц. Этот сигнал поступает в процессор Z-80 как сигнал системной синхронизации.

В новых 16-битовых системах, например IBM PC, схемы синхронизации размещены на кристалле процессора или объединены в специальной микросхеме, например 8284 (рис. 13.4). Если схемы синхронизации находятся на кристалле процессора, вы найдете контакты XI и Х2 для подключения кварца. Микросхема генератора синхронизации при использовании часто формирует все необходимые частоты и распределяет их по компьютеру.

В микросхеме 8284 генератора синхронизации IBM PC кварц имеет частоту 14,31818 МГц. При включении питания напряжение воздействует на кварц и он начинает генерировать основную частоту. Внутри микросхемы она делится на три, и образуется системная частота синхронизации 4,772727 МГц. Она подается на процессор 8088 и разъемы расширения.
Внутри микросхемы генератора основная частота делится также на шесть и получается частота 2,386363 МГц. Этот сигнал подается на триггер (в микросхеме 74LS175), который делит частоту на два. В результате получается частота 1,1931817 МГц, которая подается в микросхему 8253 программируемого интервального таймера.
Генератор синхронизации имеет выход также основной частоты 14,31818 МГц. Этот сигнал поступает в цветную графическую плату. Его можно поделить для получения сигналов синхронизации вертикальной (кадровой) и горизонтальной (строчной) разверток, которые подаются в дисплей. Основная частота выведена также на разъемы расширения для подключения специальных плат.

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах