マイコン・システムの構成と機能

アドレス・バス

　メモリ番地，I/O番地を指示するバスです．

　8080，Z80などはA15〜A0の16本のアドレス・バス・ラインをもち，64Kバイトのアドレス空間を指示します．

　アドレス・バス・ラインが20本で1Mバイト，24本で16Mバイト，32本で4Gバイトのアドレス空間となります．

　TLCS-900は，24本のアドレス・バスで16Mバイトのアドレス空間をもっています．

データ・バス

　メモリ，I/Oへのデータ書き込み，またはメモリ，I/Oからのデータ読み出しを行う双方向性バスです．

　アドレス・バスで指示した番地が対象となり，そのメモリまたはI/Oデータの読み書きを行います．

　8080，Z80などは8ビットのデータ・バスですが，一般的にいわれるCPUのビット幅とデータ・バス幅は一致しません．

　特に最近のCPUでは，ダイナミック・バス・サイジングといわれる可変データ・バス幅が採用されています．これはチップ・セレクトごとにバス幅が選択可能で，これによりCPU内部は32ビット幅でもメモリは16ビット幅，I/Oは8ビット幅など自由に設定し，効率の良いハードおよびソフト設計ができます．

コントロール・バス

　データ・バス，アドレス・バス以外の制御線です．すべてCPUコントローラから入出力されます．

　コントロール・バスには，次に示す信号が入出力されます

（1）RD，WR：データ・バスの方向を指定する

（2）WAIT：バス・サイクルの時間調整を行う　

（3）NMI，INT：割り込み要求を受け付ける　

（4）BUSRQ，BUSAK：バス制御を行う　

（5）RESET，HALT：システム制御を行う　

　このほかに，DRAMの制御信号などを出力するものもあります．

クロック・コントローラ

　コンピュータは，クロックと呼ばれる交流(矩形波)信号に同期して動作します．この原発振は，水晶発振子などによって得られます．

　この発振が停止すれば，CPUも停止してしまいます．まさに「心臓」ですから，ハード設計においては十分な注意が必要です．

　また，最近のCPUでは原発振をCPU内部で逓倍し，処理速度を向上させています．

メモリ・アクセスとI/Oアクセス

　CPUが行う仕事の半分は，メモリ・アクセスです．

　CPUは，メモリからのプログラムの読み込み，データの読み書き，割り込みやサブルーチン・コールに伴うスタック操作など，絶え間なくメモリをアクセスしています．ここでは，ハード構成も含めたメモリ・アクセスの具体例を説明します．

　図1-5にROM，RAMおよびメモリ・マップドI/Oの接続例を示します．

<図1-5>メモリ，I/O接続例 (約12Kバイト)

　アドレス・バスのA14，A15をデコードしてチップ・セレクトを行っていますから，各領域は16Kバイトで，アドレス・マップは次のようになります．

（1）ROM：0000H〜3FFFH

（2）RAM：4000H〜7FFFH

（3）I/O：8000H〜BFFFH（8000H〜8003H）

　I/Oには，アドレス・バスのA0とA1しか接続していまん．8004Hをアクセスしても8000Hと同じチャネルが現れます．つまり4番地おきに同じチャネルが現れるのです．

Copyright　2000　武下　博彦

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