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) (53)

6. Какие функции выполняет блок приоритетных прерываний?

7. Каким образом осуществляется увеличение числа входов запроса прерываний в блоке К589ИК14?

8. Каково назначение шинных формирователей?

9. Какую информацию необходимо передавать в системный контроллер из процессорв?

10. Какие функции выполняет программируемый адаптер последовательного и параллельного интерфейса?

11. Каким образом программируется адаптер на различные режимы работы?

12. На какие режимы обмена информацией можно запрограммировать параллельный адаптер?

13. Чем отличается асинхронный режим работы от синхронного в последовательном адаптере?

14. Как организовать интерфейс между адаптером н процессором?

ГЛАВА ПЯТАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ ВВОДА-ВЫВОДА

5-4. РЕЖИМЫ И СТРУКТУРА КОМАНД ВВОДА-ВЫВОДА

Вводом-выводом (ВВ) называются передачи данных между ядром ЭВМ, включающим в себя процессор и основную память, и периферийными устройствами. Он представляет собой единственное средство взаимодействия ЭВМ с «внешним миром», и архитектура ВВ (режимы работы, форматы команд, особенности прерываний, скорость обмена и др.)" непосредственно влияет на эффективность всей системы. За время эволюции ЭВМ подсистема ВВ претерпела наибольшие изменения благодаря расширению сферы применения ЭВМ и появлению новых периферийных устройств. Особенно важную роль средства ВВ играют в управляющих ЭВМ. Разработка аппаратных средств и программного обеспечения ВВ является наиболее сложным этапом проектирования новых систем на базе ЭВМ, а возможности ВВ серийных машин представляют собой один из важных параметров, определяющих выбор машины для конкретного применения.

Несмотря на разнообразие периферийных устройств, разработано несколько стандартных способов подключения их к ЭВМ и программирования ВВ. Основные из них рассматриваются в настоящей главе,

В ЭВМ применяются три режима ВВ: программный ВВ (называемый также программно-управляемым или нефор-



сированным BB), BB по прерываниям (форсированный ВВ) и прямой доступ к памяти. Первый из них характеризуется тем, что инициирование и управление ВВ осуществляются процессором, а периферийные устройства играют сравнительно пассивную роль и сигнализируют только о своем состоянии, в частности о готовности к операциям ВВ. Во втором режиме ВВ инициируется не процессором, а периферийным устройством, генерирующим специальный сигнал прерывания. Реагируя на этот сигнал готовности устройства к передаче данных, процессор переключается на подпрограмму обслуживания устройства, вызвавшего прерывание. Действия, выполняемые этой подпрограммой, определяются пользователем, а непосредственными операциями ВВ управляет процессор. Наконец, в режиме прямого доступа к памяти, когда пропускной способности процессора недостаточно, действия процессора приостанавливаются, он отключается от системной шины и совершенно не участвует в передачах данных между основной памятью и быстродействующим периферийным устройством.

Рассмотрение В В усложняется тем, что в каждой ЭВМ применяются особенные способы ВВ, различные конфигурации схем и типы устройств. Но можно выделить следующие общие принципы, характерные для большинства машин:

передача ВВ осуществляется отдельными битами (последовательный интерфейс) либо полными словами (параллельный интерфейс);

при наличии нескольких периферийных устройств необходимо генерировать специальный сигнал выбора, идентифицирующий активное устройство;

ВВ в медленнодействующих устройствах обычно организуется по прерываниям, а в быстродействующих - на основе прямого доступа к памяти;

операции ВВ инициируются только в том случае, если периферийное устройство готово к ним;

управляющие сигналы ВВ от процессора синхронизируются с сигналами генератора тактовых сигналов.

Собственно передача данных осуществляется либо по общей системной шине, либо по специальной шине ВВ. Первый вариант характерен для большинства микро-ЭВМ и мини-ЭВМ младщих моделей, а второй - для мини-ЭВМ старших моделей и больших ЭВМ. Иногда отдельная быстродействующая шина В В выделяется только для передач с прямым доступом к памяти.

Подключение периферийных устройств к системной ши-



Системная шина

1NREG

Регистр Ввода

STREC

Регистр состояния

OUTREG

Регистр Вывода

□Г"

CREB

Регистр управления

Устройство Ввода -Вывода

Рис. 5-1. Общая программная модель периферийного устройства

не осуществляется посредством электронных схем, называемых интерфейсами ВВ." Они согласуют уровни электрических сигналов, а также преобразуют мащинные данные в любой формат, необходимый устройству, и наоборот. Обычно интерфейсы ВВ конструктивно оформляются вместе с процессором и основной памятью в виде интерфейсных плат (карт).

В процессе ВВ передается информация двух видов: управляющие данные (слова) и собственно данные, или данные-сообщения. Управляющие данные от процессора, называемые также командными словами или приказами, инициируют действия, не связанные непосредственно с передачей данных, например запуск устройства, запрещение прерываний и т. п. Управляющие данные от периферийных устройств называются словами состояния; они содержат информацию об определенных признаках, например о готовности устройства к передаче данных, о наличии ошибок при обмене и т. п. Состояние обычно представляется в декодированной форме - один бит для каждого признака.

Группа бит, к которым процессор обращается в операциях ВВ, образует регистр (порт) ВВ. Таким образом, наиболее общая программная модель периферийного устройства, которое может выполнять ввод и вывод, содержит четыре регистра ВВ: регистр выводимых данных (выходной порт), регистр вводимых данных (входной порт), регистр управления и регистр состояния (рис. 5-1). Каждый из этих регистров должен иметь однозначный адрес, который идентифицируется дешифраторо-м адреса. На рис. 5-1 показаны



(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)