Интерфейсы периферийного уровня

1.Взаимодействие возможно только через контроллеры (адаптеры) устройств, соединенные с системной шиной.

2.Способы взаимодействия с устройствами определяются интерфейсом контроллера.

Взаимодействие программ, выполняемых cpu, с периферийными устройствами

Способы:

• программный обмен;

• прямой доступ к памяти;

• прерывания.

Программный обмен

Реализуется с помощью:

• инструкций ввода-вывода для _________ _______________;

• инструкций обращений к ____________ _________, находящейся в устройстве.

1.Указанные инструкции размещаются в прикладной программе или драйверах, которыми она пользуется.

2.Реальное физическое взаимодействие с устройством происходит в момент выполнения инструкций.

Свойства и виды программного обмена

Свойства:

• (+) максимально упрощенная интерфейсная часть периферийного устройства;

• (-) дополнительная нагрузка на центральный процессор.

Виды:

• программно-управляемый обмен;

• блочный обмен.

Программно-управляемый обмен

Перед передачей очередного байта программно анализируется (и ожидается) готовность устройства, для чего считывается его ___________ ______________.

Пример: драйвер параллельного порта в стандартном режиме (строб данных формируется двумя инструкциями OUT).

Недостатки:

• сильная загрузка процессора;

• невозможность достижения высоких скоростей передачи данных.

Блочный обмен

Программируемый ввод-вывод (PIO, Programmed Input/Output).

___________ байтов, слов или двойных слов между памятью и портом ввода-вывода пересылается с помощью одной инструкции _____ ____________.

Для инструкций задаются:

• начальный адрес памяти;

• длина блока;

• адрес порта;

• направление изменения адреса памяти (инкремент или декремент).

PIO и соответствующие инструкции блочной пересылки появились с процессорами 80286. Обеспечивают более быстрый обмен, чем стандартный контроллер DMA (8237А).

Готовность к обмену проверяется один раз перед ______________ ________. Готовое устройство обязано выдержать пересылку ________ ________. Управление потоком возможно с использованием ___________ _______________, притормаживающего шинные циклы обмена.

Пример: обмен с устройствами ATA (IDE) и LPT-портом (в режимах ЕРР и ЕСР). Для устройств ATA определен ряд режимов обмена PIO Mode х со скоростями от 3,3 (PIO Mode 0) до 22,2 Мбайт/с (PIO Mode 4).

Прямой доступ к памяти

Direct Memory Access (DMA).

Реализуется с использованием контроллера прямого доступа к памяти (КПДП, DMAC – DMA Controller).

В зависимости от того, кто является инициатором обмена, различают два варианта прямого доступа:

• по инициативе ________;

• по инициативе _______________.

Минимизирует участие процессора в обмене данными с устройством.

Прерывания (Interrupts)

Устройство (или его контроллер) сигнализирует центральному процессору (или процессорам в мультипроцессорных системах) о некоторых событиях*, требующих программных действий хоста.

1.Выполнение текущего потока инструкций ___________________________ (с сохранением состояния).

2.Запускается процедура обработки прерывания (Interrupt Service Routine, ISR).

ISR должна:

• идентифицировать источник прерывания (их может быть несколько);

• выполнить действия, связанные с реакцией на событие.

*События асинхронны по отношению к программному коду, исполняемому процессором.