6 Организация интерфейса ввода-вывода
Интерфейс – совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем, алгоритмов (протоколов) процедур, обеспечивающих обмен информацией между устройствами системы.
Способы организации передачи информации:
программно-управляемая передача, инициируемая процессором
программно-управляемая передача, инициируемая запросом прерывания от перефирийного устройства
прямой доступ к памяти (ПДП)
интерфейса внутри МП: 1) Внутренний 2) Интерфейс микроЭВМ (памяти и др.) 3) Интерфейс ввода-вывода
Интерфейс ввода-вывода в самом общем случае выполняет следующие 4 функции:
1. Буферирование - для синхронизации обмена данными между МП и ВУ. 2.Дешифрирование адреса - для выбора конкретного УВВ в системах, использующих несколько периферийных устройств. 3.Дешифрирование команды - необходимо для устройств, которые кроме передачи данных выполняют и другие действия. 4.Синхронизация и управление.
Передача данных по способу организации может быть классифицирована:
Программно-управляемая (через процессор): синхронная, асинхронная и по прерыванию
В режиме ПДП (минуя процессор, под управлением КПДП)
Синхронный - характерен для ВУ, для которых точно известны временные соотношения (например, время печати одного символа и т.д.). Программа обмена должна быть составлена так, чтобы команды на обмен шли интервалами, не меньшими, чем время выполнения одной операции обмена. Готовность ВУ к обмену при этом не проверяется. Это самый простой вид обмена по аппаратным и программным затратам. Недостаток – неэффективная загрузка ЭВМ, т.к. ВУ являются медленными устройствами и МП вынужден простаивать длительное время.
Асинхронный обмен – Интервал между командами передачи данных задается самим ВУ. Его контролер снабжается регистром состояния, который информирует МП о готовности к обмену. Инициатором обмена служит МП.
Обмен по прерыванию - инициатором выступает ВУ. Его готовность не проверяется программно (чтение состояния), а фиксируется аппаратно с помощью запроса на прерывание.
Прерыванием – режим работы МП, при котором он приостанавливает (прерывает) выполнение основной программы и передает управление подпрограмме, организующей нужный вид обмена данными (подпрограмме обслуживания прерываний). Когда выполнение подпрограммы завершается, возобновляется работа микропроцессора по основной программе.
Прерывания могут быть:
Внутренними: а)прерывания, вызываемые программой; б)прерывания, вызываемые некорректной работой микропроцессора(деление на 0 и т.д.); в)прерывания аппаратного характера.
Внешними (ВУ выдает запрос на прерывание)
Организация прерываний в НПС может быть выполнена в общем случае двумя методами: 1.Методом последовательного опроса: а)программного; б)аппаратного; 2.Векторным прерыванием.
Программируемый параллельный адаптер (ппа) ик 55
Информация идет по 3-м каналам: А, В и С. Канал С разбит на тетрады, имеет индивидуальное управление. Каналы А и В имеют групповое управление.
Низкий уровень на входе ВК разрешает информационную связь между ППА и МП.
3 режима работы:
Режим 0 |
Основной режим ввода-вывода информации Синхронный режим. Информация идет по 3-м независимым каналам синхронно с командами чтения и записи. Самый простой режим. Каналы могут быть запрограммированы независимо друг от друга. Недостаток – может произойти потеря информации из-за того, что МП не проверяет информацию, а внешнее устройство снова посылает информацию. Происходит затирание информации и потеря байта. Данный режим используется для работы с медленно действующими устройствами |
Режим 1 |
Режим стробируемого ввода-вывода информации. Асинхронный режим. Передача информации идет по А и В. Канал С – служебный. Потери информации не происходит. Служебные сигналы для внутренних целей. Со стороны внешнего устройства имеется запрос. МП работает в режиме обработки внешних прерываний |
Режим 2 |
Режим двунаправленной шины. Информация идет по каналу А в 2-х направлениях. Т.о. как бы продляется ШД и передается внешнему устройству. Канал В работает в синхронном режиме, канал С – в асинхронном. Потери информации не происходит, т.к. существуют обратные цепи в канале С. Со стороны внешнего устройства имеется запрос |
Сигналы на А0 и А1 производят выбор одного из портов или УС.
-
А0
А1
0
0
- адрес канала А
0
1
- адрес канала В
1
0
- адрес канала С
1
1
- управляющее слово режима работы (УСРР)
Управляющее слово режима работы (УСРР) состоит из 8 байт
-
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
|
D7 = 1
D0 – D2 – управление группой В D3 – D6 – управление группой А
УСРР для режима 0 – 80 Н = 1000 0000 все каналы на вывод
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Управляющее слово манипуляции с байтами (УСМБ)
-
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
X
X
X
№ разряда
1
Установка разряда
0
Сброс разряда
УСМБ служит для управления портом С (его отдельными разрядами).
Для режима 0 УСРР – 80Н – 1000 0000.
ТГТ служит для управления УСМБ. За счет УСМБ есть индивидуальное управление канала С: каждым байтом можно управлять – считывать или записывать информацию. Для каналов А и В это невозможно – считывание и запись идет всех байтов сразу.
Режим 1 ввод информации
|
ГТВ – сигнал готовности. Идет на вход ЗПР. К МП. ППР – подтверждение приема. К внешнему устройству. СТР – от внешнего устройства. ТГТ1 и ТГТ2 устанавливаются сигналом УСМБ.
Передача информации:
По переднему фронту сигнала строба (СТР) внешнее устройство записывает байт в порт А. По заднему фронту адаптер формирует сигнал подтверждение приема. Он блокирует цепь выработки СТР, т.е. внешнее устройство не передает следующий байт, пока сигнал не сменится. |
Сигнал ГТВ идет к МП на вход запроса прерывания. МП входит в режим обработки запросов прерывания.
По заднему фронту сигнала чтения снимается сигнал строба, происходит разблокировка цепи и внешнее устройство может вновь передавать информацию. Байт не будет потерян.
Режим 1 вывод информации
|
КГТ – канал готов. ППРД – подтверждение передачи
МП по переднему фронту сигнала Записи размещает байт информации в соответствующий регистр А или В. По заднему фронту ППА выставляет «КГТ», т.е. логическая схема И заблокируется этим сигналом. КГТ показывает, что байт информации размещен в регистре и его можно считывать. Внешнее устройство обращается к этому регистру и считывает информацию. ППРД показывает, что информация принята. По этому сигналу сигнал КГТ по заднему фронту снимается. ТГТ1 готов, появляется сигнал ГТВ1, который поступает на МП. МП опять выдает байт информации. Потеря информации исключена, т.к. постоянно контролируется передача.
|
Режим 2
|
Ввод и вывод информации идет по каналу А. Канал А назначаем на режим 2, канал В – на режим 0, т.к. не хватит управляющих линий. Сигнал ГТВ находят по схеме ИЛИ, поэтому ТГТ1 и ТГТ2 не могут находиться оба в состоянии «1», но могут в «0» Переключая триггеры, меняем направление передачи информации программным путем – ввод или вывод информации.
|
