Bevezetés a mechatronikába - MEK

A programozható vezérlők alkalmazása
Várakozás
A CPU tevékenységét egy kvarcoszcillátor vezérli. Egy mikroszámítógép-rendszert
úgy terveznek, hogy a CPU és a memóriák azonos sebességgel (frekvencián) működjenek.
Előfordul azonban, hogy ez nem áll fenn, pl. ha egy rendszerben a CPUt
gyorsabbra, vagy kényszerűségből a memória egy részét lassúbbra választják. Itt
arról az esetről van szó, ha a memóriának csak egy kisebb részének nagyobb a
hozzáférési ideje, mint a CPU gépi állapotának az ideje. Ugyanis, ha a teljes memóriatartomány
lassabban működik, akkor csökkenteni kell a CPU oszcillátorának
frekvenciáját. Előnytelen a rendszer sebességét csökkenteni, mert az az optimális,
ha csak akkor működik lassabban a rendszer, ha lassúbb memóriával (vagy I/Oval)
kommunikál. Erre dolgozták ki a READY-WAIT funkciót.
A READY-WAIT funkció lényege, hogy egy, a címsínre csatlakozó logika (dekódoló)
felismeri a címkombinációból annak a memóriablokknak a címét, amelyik egy
gépi állapotnál több időt igényel, és kimenete várakozást kér a processzor megfelelő
(pl. Ready) bemenetén. Ezt a kérést elfogadva a CPU ún. „wait" állapotba kerül,
amit a megfelelő kimeneten jelez. A „wait" állapot azt jelenti, hogy a CPU a címsínen,
az adatsínen és a vezérlősínen hagyja az előző információt egy (újabb kérés
esetén több) gépi állapot idejére. Ha a CPU gépi állapot ideje 500 ns és a memória-hozzáférés
650 ns, akkor egy Ready-kérés kétszer 500 ns hozzáférési időt biztosít
a memóriának, ami már bőségesen elegendő.
A címdekódoló logikára pedig azért van szükség, hogy ez a várakozás csak a lassú
memória esetén lépjen fel. A„wait" állapotot az ún. egylépésű üzemmód kialakítására
is felhasználhatjuk, amely a hibakeresésnél előnyös.
Tartás
A mikroszámítógépben a memória- és be/ki eszköz közötti adatforgalom csak két
lépésben történhet: memória és CPU, illetve CPU és be/ki eszköz, és viszont. Ez
nagy mennyiségű adat esetén megduplázza az adatátvitel idejét, amit a processzor
HOLD állapota csökkent.
A CPU rendelkezik egy tartáskérés-bemenettel (HOLD vagy BUSRQ). Amennyiben
ezen a bemeneten tartáskérés jelenik meg, azt a processzor egy belső folyamat
után a megfelelő kimeneten nyugtázza (HLDA vagy BUSACK), ami egyben azt
jelenti, hogy a sínrendszerét nagyimpedanciás (Z) állapotba helyezi. Ezután egy
külső eszköz rákapcsolódhat a sínrendszerre, és közvetlen adatforgalmat bonyolíthat
a memória és a be/ki egységek között. Az ilyen memória-hozzáférést direkt
memóriakezelésnek (Direct Memory Access, DMA) nevezik.
Azt az eszközt, amely az adatforgalom vezérlését végzi, DMA vezérlőnek nevezik
(DMA controller). DMA adatátvitelt alkalmaznak hajlékonylemez (floppy disc) keze-
146