Signali

Mikroprocesor komunicira z zunanjim svetom preko signalov, s katerimi sprejema in oddaja podatke.

Pod izrazom vodilo (bus) razumemo pri mikroprocesorju skupino signalov, ki tvorijo neko celoto. Signali so dostopni preko mikroprocesorjevih nožic in tvorijo skupaj s povezovalnimi žicami pot, preko katere mikroprocesor dobiva in oddaja informacije. Fizično ni vodilo nič drugega kot skupina žic take ali drugačne vrste (najpogosteje v obliki tiskanega vezja). Zaradi razlik v pomenu signalov običajno razlikujemo podatkovno vodilo in naslovno vodilo, medtem ko kontrolnim signalom včasih pravimo tudi kontrolno (ali krmilno) vodilo. Kadar nas podrobnosti ne zanimajo in gledamo na mikroprocesor kot na celoto, govorimo pogosto kar o mikroprocesorskem ali sistemskem vodilu, pri čemer mislimo vse mikroprocesorjeve signale skupaj.

Eden od osnovnih problemov, ki ga morajo rešiti načrtovalci vsakega mikroprocesorja, je v izbiri števila in lastnosti signalov, ki so dostopni preko mikroprocesorjevih nožic:

navadne ali nemultipleksirane signale;
deljene ali multipleksirane signale.

V prvem primeru je neka nožica uporabljena za dostop do natanko enega signala. V drugem primeru pa je nožica uporabljena za dostop do dveh ali več signalov tako, da si ti signali časovno delijo nožico. Drugače povedano, v enem časovnem intervalu je na nožici en signal, v drugem drugi, v tretjem tretji itd., s posebnimi dodatnimi signali je v vsakem trenutku natanko določeno, kateri signal je trenutno na nožici.

Oba načina imata svoje slabosti in prednosti. Nemultipleksirani signali so preprostejši za uporabo, poleg tega pa je dostop do njih hitrejši. Multipleksirani signali zahtevajo manjše število nožic in s tem zmanjšujejo ceno in fizično velikost mikroprocesorjev. Pri mikroprocesorjih srečujemo oba načina in zato včasih govorimo o multipleksiranih in nemultipleksiranih vodilih. Kadar je uporabljeno multipleksiranje, se to običajno nanaša samo na nekatere nožice, tako da imamo pravzaprav opraviti s kombinacijo obeh načinov.

Če želimo razumeti delovanje mikroprocesorja in sistemov zgrajenih na njegovi osnovi, moramo dobro poznati njegove signale. Za vsak signal bi lahko rekli, da ga določajo tri lastnosti:pomen, smer in stanje:

Pomen: signala je običajno podan z besedami in/ali tabelami ter pove, kako signal vpliva na logično delovanje mikroprocesorja, ali kakega drugega elementa, oziroma kakšno vrsto informacije nosi. Tako razlikujemo naslovne, podatkovne, urine, prekinitvene, statusne in druge signale. Dejstvo, da se pomen signalov opisuje z besedami, in ne npr. z enačbami ali kakšnim drugim bolj strogim načinom, je značilno za današnje stanje na področju digitalnih sistemov. Lahko bi rekli, da je to posledica zelo hitrega razvoja tehnologije, ki ga teorija ne more dohajati. Formalne metode, ki so se uporabljale v 60-letih, so za današnjo kompleksnost elementov neuporabne. Ustreznih novih pa še ni. Tako smo priče paradoksalnemu stanju, kjer ob bolj kompleksni tehnologiji uporabljamo bolj primitivne metode.
Smer: signala je gledano s strani mikroprocesorja je lahko izhod (nosi informacijo iz mikroprocesorja), ali vhod (nosi informacijo v mikroprocesor). Poleg teh dveh možnosti poznamo tudi dvosmerne signale. To so tisti, ki so za mikroprocesor v nekem trenutku izhod, v drugem pa vhod. Za vsak mikroprocesor je v podatkih vedno povedano, v katero od teh treh možnosti sodi nek signal.
Stanje: je zato v vsakem trenutku v enem od dveh možnih stanj: nizkem ali visokem stanju, saj je mikroprocesor je digitalen sistem. Oznaka nizek/visok izhaja iz velikosti električne napetosti, s katero je signal fizikalno predstavljen. Visoko stanje pogosto enačimo z logičnim stanjem "1", nizko stanje pa z logičnim stanjem "0". Taki interpretaciji napetostnih nivojev pravimo pozitivna logika. Poleg pozitivne logike poznamo tudi negativno logiko, ki se uporablja redkeje in pri kateri je interpretacija napetostnih nivojev obratna. Označevanje nizko/visoko stanje je splošnejše, ker ne vodi do dvoumnosti glede pozitivnosti ali negativnosti uporabljene logike. Večina proizvajalcev zato uporablja skoraj izključno ta način opisovanja signalov. Visoko stanje označujejo s črko H (anlg. high), nizko pa s črko L (anlg. low).; Opomba: poleg opisanih dveh stanj poznamo pri nekaterih signalih še tretje stanje. To stanje imenujemo stanje visoke impedance, to je stanje, ki ni namenjeno prenosu informacije. V visokem impedančnem stanju je signal električno "odklopljen" od nožice, oziroma povezovalne žice in napetostni nivo nima logične interpretacije. Smisel tega na videz nesmiselnega stanja je v tem, da si eno povezovalno žico lahko deli več signalov, oziroma več vezij. Signale te vrste imenujemo trostanjske ali TS signale (anlg. tri-state).

Gor Sistemi Motorola 68XX Osebni Lastnosti

SERŠ Maribor, Strokovna gimnazija, leto: 2002, avtor: Rok Prejac