Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) ( 37 ) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (37)

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА В МИКРО- И МИНИ-ЭВМ

4-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТРЕБОВАНИЯ К ИНТЕРФЕЙСУ

ЭВМ осуществляют обмен информацией с внещним миром посредством таких периферийных устройств, как телетайпы, электрические пищущие мащинки, дисплеи, магнитные диски, ленты, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи и др. Однако необходимо иметь в виду, что к числу периферийных устройств относятся также и более простые цифровые устройства: триггеры, регистры и т. п. Все периферийные устройства требуют для функционирования определенного набора управляющих сигналов, протокола обмена и способа обмена с ЭВМ, вида используемого кода, и поэтому шины обмена информацией подключаются не непосредственно к периферийному устройству, а через интерфейс, структура и принцип работы которого а сильной степени определяется совместимостью сопрягаемых компонентов. Для подключения периферийных устройств к ЭВМ используют специальные электронные схемы, называемые интерфейсными модулями. Сложность интерфейса определяется типом периферийных устройств, их числом, расстоянием между ЭВМ и периферийными устройствами, физической природой устройств (электронные, электромеханические) и их архитектурой. В ряде случаев компоненты интерфейса разбивают на две группы и одну относят к интерфейсу ЭВМ, а другую - к периферийным устройствам и называют контроллером. Вообще термины «интерфейс» и «контроллер» строго не определены и их иногда используют как синонимы.

Кроме аппаратной части для организации интерфейса необходимо разрабатывать некоторое программное обеспечение, которое включает в себя программы идентификации типа информации (данные, управляющие символы и т. п.), программы преобразования форматов, программы-драйверы для управления обменом информацией, программы обработки запросов прерываний и др. Следует отметить, что при использовании специальных модулей программируемых периферийных интерфейсов, например типа КР580ИК55, их требуется предварительно программировать с целью определения режима и направления обмена по каждому из каналов, необходимости использовать прерывания и т. д.



Под интерфейсом будем понимать совокупность программных и аппаратных средств, с помощью которых компоненты системы объединяются таким образом, Чтобы она могла решать требуемую задачу. Сложность интерфейса в значительной мере определяется степенью совместимости ЭВМ и периферийных устройств, т. е. сложностью необходимых преобразований. Под совместимостью будем понимать возможность объединения отдельных компонентов системы в единую операционную сеть посредством программных и аппаратных средств. При решении данной задачи почти всегда необходимо принимать компромиссные сложные решения при выборе аппаратных или программных средств, так как часто желание минимизировать аппаратную часть интерфейса приводит к существенному увеличению стоимости и сроков разработки программного обеспечения интерфейса.

Совместимость определяется четырьмя основными признаками: быстродействием, кодами, используемыми для обмена, архитектурой процессора, электрическими характеристиками. Если объединяемые компоненты несоответствуют друг другу по одному или нескольким признакам, то они не могут быть объединены без интерфейсных модулей. Остановимся на рассмотрении этих признаков совместимости. Различное быстродействие ЭВМ и периферийных устройств требует контроля над состоянием признаков готовности (флажков) периферийных устройств к обмену и введения буферных регистров для временного хранения передаваемых кодов с целью согласования работы ЭВМ и периферийных устройств по быстродействию. Для передачи данных используются специальные стандартные коды обмена информацией, содержащие алфавитно-цифровые символы, специальные символы и управляющие символы, которые должны интерпретироваться компонентами системы одинаковым образом с точки зрения их семантики. Например, если необходимо некоторое перекодирование, то эта функция выполняется программными или аппаратными средствами интерфейса. Архитектура процессора с точки зрения набора и организации шин для приема и передачи данных, адресных шин, набора управляющих сигналов определяет протокол или метод синхронизации процессора и периферийных устройств, и все передачи данных, кодов признакрв состояния, управляющих сигналов должны подчиняться этому протоколу обмена. Электрические характеристики процессора должны быть совместимы с характеристиками логических схем интерфейса, которые, в свою



очередь, должны быть согласованы с периферийными устройствами.

Решение проблемы разработки интерфейса зависит от конкретных применений и требований к нему и, хотя в настоящее время не существует формализованной процедуры для проектирования интерфейса, в общем случае можно выделить определенный набор и последовательность действий:

1. Изучение структуры шин процессора, используемых для обмена информацией, и характеристик периферийного устройства.

2. Выбор способа адресации периферийных устройств.

3. Анализ необходимости буферирования передаваемых кодов и требований к процедуре управления приемом и выдачей кодов.

4. Определение функций, предписываемых интерфейсному модулю помимо передачи кодов, например анализ готовности к приему или передаче, дополнительные функции в периферийном устройстве (сброс, перемотка, инициирование и др.), генерация временных задержек.

5. Анализ целесообразности обслуживания периферийных устройств в режиме с прерыванием.

6. Выбор готовых модулей программируемого периферийного интерфейса или разработка специализированных модулей.

Некоторые вспомогательные этапы проектирования в данной последовательности не выделены в силу их специфичности для конкретных разработок, и, кроме того, разбиение на этапы имеет несколько условный характер, так как часто между нимитрудно провести четкую границу.

В соответствии с выделенными двумя наиболее распространенными типами архитектуры ЭВМ рассмотрим особенности организации интерфейса процессора с памятью и периферийными устройствами.

4-2. ИНТЕРФЕЙС С ИЗОЛИРОВАННОЙ И ОБЩЕЙ СИСТЕМОЙ ШИН

Обмен информацией между процессором, памятью и периферийными устройствами осуществляется по системе шин, состав и назначение которых, правила использования, функциональное и физическое разделение при передаче данных, адресов, управляющих сигналов различны для разных ЭВМ. Однако есть принципиально общие закономерности в организации интерфейса, процедуре обмена



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) ( 37 ) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124)