1. Architektura systemu mikropocesorowego na przykładzie mikrokomutera z procesorem 80286.
Mikrokomputer IBM PC/AT ma strukturę modułową . Podstawowym modułem jest płyta główna ( ang. main board lub mother board ), zawierająca jednostkę centralną; 15-wejściowy sterownik przerwań ( 2 sterowniki 8259A w strukturze kaskadowej ); 7-kanałowy sterownik bezpośredniego dostępu do pamięci (2 terowniki 8237A w strukturze kaskadowej; programowalny układ czasowy ( 8254A) ; pamięć ROM ; pamięć RAM ( CMOS ) do definiowania konfiguracji systemu ; układ we-wy klawiatury; dekodery pamięci RAM , ROM i wewnętrznych układów we-wy; układ generowania przerwania niemaskowal-nego ; układ generowania dodatkowych sygnałów sterujących ; w tym sygnału braku gotowości WAIT; 8 gniazd krawędziowych ( 6 -podwójnych 62- i 36 - stykowych oraz 2 pojedyncze 6 2-stykowe).
Gniazda krawędziowe ,podobnie jak w PC/XT, umożliwiają rozszerzenie mikrokomputera IBM PC/AT o specjalizowane moduły we-wy i dodatkową pamięć RAM. W obecnie produkowanych mikrokomputerach płyta główna zawiera zwykle kilka układów o wielkim stopniu scalenia .
W mikrokomputerach AT i XT astosowano podobne rodzaje magistral. Złącza krawędziowe, służące do rozszerzenia struktury mikrokomputera , dołączono do magistrali systemowej. Wewnętrzne układy we-wy dołączono do dodatkowo buforowanej magistrali ( odpowiednik magistrali zewnętrznej w PC/XT). Pamięci ROM i RAM dołączono do magistrali systemowej przez dodatkowe bufory trójstanowe. Jednostka centralna jest rozwiązana typowo i zawiera 80286 , układ zegara 82284,sterownik magistrali 82288, rejestry adresowe, dwukierunkowe bufory trójstanowe- na liniach sterujących oraz pomocnicze układy logiczne , gwenerujące dodatkowe sygnały sterujące niezbędne do prawidłowej pracy mikrokomputera.
Układy pośredniczące między magistralą systemu mikroprocesorowego a szeroko pojętym jego otoczeniem przyjęło się nazywać układami we-wy lub układami sprzęgającymi ( ang. interface). Uwzględniając rodzaje występujących sygnalów , można wśród układów we-wy rozróżnić:
- układy wejść analogowych ;
- układy wyjść analogowych;
- układy wejść cyfrowych;
- układy wyjść cyfrowych;
Układy we-wy zrealizowane w określonym standardzie logicznym, elektrycznym i mechanicznym , są nazywane modułami we-wy.
Wzajemne przekazywane sygnałów analogowych i cyfrowych odbywa się przy zastosowaniu przetworników analogowych i cyfrowych odbywa się przy zastosowanie przetworników A/C i C/A. Dwukierunkowe przesyłanie sygnałów cyfrowych między systemami a otoczeniem , można zrealizować szeregowo lub równolegle , w sposób asynchroniczny lub synchroniczny , stosując typowe układy scalone np. 8250,8251,8252,8253,8254.
Specjalizowany mikroprocesor modułu spełnia funkcje sterownika , organizującego wymianę informacji między modułem a magistralą IBM PC,odciążając procesor główny mikrokomputera. Operacji we-wy można sterować za pomocą określonej liczby rejestrów , umieszczonych w przestrzeni adresowej mikroprocesora przeznaczonej dla we - wy. Rejestry te, w mikro-komputerze IBM PC , mogą mieć sąsiednie adresy w jego przestrzeni adresowej dla urządzeń we-wy, jeśli rejestry rozkazów i statusu są umiszczone pod tym samym adresem oraz rejestry danych wejściowych i danych wyjścio-wych są też pod wspólnym adresem. Adres ten ( dla modułu we-wy) można określić , ustawiając zworki ; pod adresem tym są „ widziane rejestry danych”.
Wpisaniem nowego bajtu do rejestru rozkazów uaktywnia się mikroprocesor modułu do rozpoczęcia wykonywania wskazanego rozkazu, sterującego działaniem elementów modułu. Kod operacji podstawowych jest zapisywany na pewnej liczbie rejestru rozkazów, pozostałe bity są wykorzystywane do modyfikacji operacji podstawowych. Zasadniczo , moduł wykonuje operacje pojedyncze lub blokowe. Instrukcje blokowe mogą być wykonywane w różnych trybach np. standardowym blokowym , ciągłym blokowym , blokowym z DMA, ciągłym blokowym z DMA.
Do taktowania pracy przetworników a-c i c-a stosuje się programowany układ czasowy.
Standardowy moduł we-wy zawiera :
- dekoder we-wy (DWW);
- układ programowania czasu (UPC);
-układ we-wy do transmisji szeregowej (UWWSZ);
-układ we-wy do transmisji równoległej (UWWR).
Dekoder we -wy generuje sygnały selekcji poszczególnych układów składowych modułu. Układ programowania czasu zrealizowano przy użyciu układu 8253 lub 8254, którego funkcje definiuje się w programie. Funkcje układu we -wy do transmisji szeregowej spełnia układ 8251, a układu we-wy do transmisji równoległej - układ 8255.