Методы дешифрации адресов

Адресное пространство МПС

Если адресная шина содержит всего три сигнальные линии, то по ней можно передать 2³= 8 различных адресов: 000, 001, 010, 01l, 100, 101, 110, 111. При четырех линиях число возможных состояний шины составляет 2⁴=16: 0000, 0001,..., 1111; при 16 линиях число возможных состояний составляет 2¹⁶=65536=64К, где К=2¹⁰=1024.

Адресное пространство представляет собой упорядоченное мно­жество кодов 0, 1, 2,..., (2ⁿ—1); где n—число адресных линий. Это множество для наглядности представляют в виде отрезка числовой оси либо в виде таблицы, как показано на рис.1 (n=16). Нумерация точек, или «ячеек», адресного пространства при его графическом представлении производится снизу вверх или сверху вниз (что удобнее) в десятичной, восьмеричной или шестнадцатеричной форме.

Адресное пространство определяет число возможных отличимых друг от друга кодовых комбинаций (адресов), которые может выдать на адресную шину активное устройство. Это, конечно, не означает, что каждой такой комбинации соответствует программно-доступный элемент. Адресное пространство определяет лишь потенциальные возможности системы—максимальное число программно-доступных элементов, которые могут присутствовать в ней. Поэтому адресное пространство можно сравнить с пустым или частично заполненным помещением библиотеки, в котором можно разместить, например, не более 64К книг.

Старший двоичный разряд адреса делит адресное пространство на две равные части (рис.6.2, а), два старших разряда делят его на четыре равные части (рис.6.2,б), три старших разряда—на восемь равных частей (рис. 6.2, в) и т.д. Шестнадцать разрядов адреса делят адресное пространство емкостью 64К на 64К частей по одной ячейке.

Предположим, что, подключив двухлучевой осциллограф к двум старшим разрядам адресной шины, мы в некоторый момент обнаружили на них кодовую комбинацию 10₂. Это означает, что в данный момент процессор обращается к некоторому программно-доступному элементу, лежащему в третьей четверти (считая от единицы, сверху) адресного пространства. Эта зона на рис.6.2 помечена знаком *. Для уточнения позиции адресуемого процессором элемента необходимо было бы анализировать один или несколько более младших разрядов и в предельном случае для абсолютно точного определения «цели» необходимо анализировать все без исключения оставшиеся разряды.

Понятие адресного пространства позволяет наглядно представлять размещение в нем различных программно-доступных объектов. Пример распределения адресного пространства микроЭВМ показан на рис.6.3. В адресном пространстве, размещены адреса, принадлежащие ОЗУ и ПЗУ. Последние 8К ячеек отведены для адресации регистров контроллеров, входящих в микроЭВМ, и, возможно, регистров самого процессора. Эта зона в основном свободна. Зона Е000 — FFFF отведена для расширения адресного пространства методом окна. Зона 6000 — BFFF не занята.

Если процессор обратится в любую незанятую ячейку адресного пространства, то он не получит ответного сигнала (в «общей шине»— сигнала SSYN) и «зависнет». Чтобы состояние зависания не длилось слишком долго, в процессоре обычно предусматривается схема формирования искусственного ответа, которая по истечении, например, 10 мкс принудительно завершает цикл обмена по магистрали и заставляет процессор перейти к специальной программе реакции на зависание. В ходе выполнения этой программы оператору может быть выдано сообщение в виде печатного текста либо выполнены любые другие действия, определяемые программой.

Методы дешифрации адресов

Предположим, что в нашем распоряжении имеется микроЭВМ с распределением адресного пространства, показанным на рис. 6.3, и мы хотим подключить к внешней магистрали этой микроЭВМ некоторый программно-доступный элемент, например D-триггер. Для определенности предположим, что внешняя магистраль микроЭВМ выполнена в виде «обшей шины».

Для решения задачи подключения триггера нужно, во-первых, определить, его «положение» в адресном пространстве и, во-вторых, предусмотреть схему адресного дешифратора, который срабатывает при обращении процессора к триггеру. Положение адреса триггера в адресном пространстве микроЭВМ можно выбрать в любой свободной области, т. е. либо в оставшейся незанятой части зоны Е000—FFFF, либо в области 6000—BFFF. Остановимся, например, на последней: 6000—BFFF. Структура дешифратора зависит от используемой элементной базы и, что особенно важно, от выбранного метода дешифрации.