- •Электронный конспект лекций по курсу «Системы ввода - вывода и интерфейсы»
- •Глава 1. Основные принципы построения систем ввода-вывода и интерфейсов
- •1.1. Роль и место систем ввода-вывода и интерфейсов в компьютере
- •1.2. Основные принципы организации передачи информации в вычислительных системах
- •1.3. Компьютерные коммуникации и интерфейсы
- •1.4. Системные интерфейсы и шины расширения
- •1.5. Интерфейсы периферийных устройств
- •1.6. Структура систем ввода-вывода
- •1.7. Основные функции и принципы построения интерфейсов
- •1.8. Протоколы передачи данных в компьютерных интерфейсах
- •1.8.1. Алгоритмы протоколов передачи данных
- •1.8.2. Протокол параллельных интерфейсов
- •1.8.3. Протоколы последовательных интерфейсов
- •1.8.4. Принципы взаимодействия шин расширения и интерфейсов периферийных устройств
- •Глава 2. Шины расширения
- •2.1. Шина isa
- •2.1.1. Введение
- •2.1.1.1. Виды устройств, работающие на шине isa
- •2.1.1.1. Виды устройств, работающие на шине isa
- •2.1.2. Характеристики задатчиков на шине
- •2.1.2.2. Контроллер пдп
- •2.1.2.3. Внешняя плата
- •2.1.2.4. Режимы прямого доступа к памяти или к устройствам ввода/вывода
- •2.1.2.5. Режим сброса
- •2.1.2.6. Контроллер регенерации памяти
- •2.1.3. Общее описание шины isa
- •2.1.3.2. Адресное пространство для устройств ввода/вывода
- •2.1.3.3. Структура прерываний
- •2.1.3.4. Перестановщик байтов
- •2.1.4. Описание сигналов на шине isa
- •2.1.4.2. Командные сигналы
- •2.1.4.3. Центральные сигналы управления
- •2.1.4.4. Сигналы прерывания
- •2.1.4.5. Сигналы режима пдп
- •2.1.4.6. Питание
- •2.1.5. Циклы шины
- •2.1.5.1. Цикл Доступа к Ресурсу
- •2.1.5.1.1. Цикл Доступа к Ресурсу - 0 тактов ожидания
- •2.1.5.1.2. Цикл Доступа к Ресурсу - Нормальный цикл
- •2.1.5.1.3. Цикл Доступа к Ресурсу - Удлиненный цикл
- •2.1.5.2. Цикл Регенерации - Введение
- •2.1.5.2.1. Цикл Регенерации - Нормальный цикл
- •2.1.5.2.2. Цикл Регенерации - Удлиненный цикл
- •2.1.5.3. Цикл пдп
- •2.1.5.3.1. Цикл пдп - Нормальный цикл
- •2.1.5.3.2. Цикл пдп - Удлиненный цикл
- •2.1.5.4. Цикл Захвата Шины
- •2.2. Шина pci
- •2.2.1. Архитектура шины pci
- •2.2.2. Описание сигналов шины
- •2.2.3. Команды шины
- •2.2.4. Разновидности операций на шине
- •2.2.4.1. Начало и продолжение транзакции
- •2.2.4.2. Окончание транзакции
- •2.2.4.3. Способы завершения транзакций
- •2.2.4.4. Цикл чтения
- •2.2.4.5. Цикл записи
- •2.2.4.6. Арбитрация
- •2.2.4.7. Цикл конфигурации
- •2.3. Шина 3gio и Hyper Transport
- •2.3.1.1. Архитектура 3gio
- •2.3.2.1. Топологии
- •2.3.2.2. Совместимость с шиной pci
- •Глава 3. Интерфейсы периферийных устройств
- •3.1. Параллельный интерфейс: lpt-порт
- •3.1.1. Интерфейс Centronics
- •3.1.2. Традиционный lpt-порт
- •3.1.3. Функции bios для lpt-порта
- •3.1.4. Стандарт ieee 1284-1994
- •3.1.5. Физический и электрический интерфейс
- •3.1.6. Режим ерр
- •3.1.7. Режим еср
- •3.1.8. Конфигурирование lpt-портов
- •3.1.9. Использование параллельных портов
- •3.1.10. Параллельный порт и РпР
- •3.2. Последовательные интерфейсы: com-порт
- •3.2.1. Интерфейс rs-232с
- •3.2.2. Электрический интерфейс
- •3.2.3. Управление потоком передачи
- •3.2.4. Микросхемы асинхронных приемопередатчиков
- •3.3. Интерфейс scsi
- •3.3.1.2.1. Краткий обзор многочисленных разновидностей scsi.
- •3.3.1.2.2. Основные отличия scsi-2 от scsi-1
- •3.3.1.2.3. Быстрее, выше, сильнее
- •3.3.1.4. Совместимость устройств scsi
- •3.3.2. Описание сигналов
- •3.3.2.1. Физический интерфейс
- •3.3.2.2. Фазы шины
- •3.3.2.1. Физический интерфейс
- •3.3.2.2. Фазы шины
- •3.3.3. Описание сообщений и управление интерфейсом
- •3.3.4. Описание команд
- •3.3.4.1. Адресация и система команд
- •3.3.4.2. Выполнение команд
- •3.3.4.1. Адресация и система команд
- •3.3.4.2. Выполнение команд
- •3.3.5. Типы пу
- •3.3.5.1. Устройства прямого доступа (0)
- •3.3.5.2. Устройства последовательного доступа (1)
- •3.3.5.3. Принтеры (2)
- •3.3.5.4. Процессорными устройствами (3)
- •3.3.5.5. Устройства однократной записи (4)
- •3.3.5.6. Приводы cd-rom (5)
- •3.3.5.7. Сканеры (6)
- •3.3.5.8. Устройства оптической памяти (7)
- •3.3.5.9. Устройства смены носителей (8)
- •3.3.5.10. Коммуникационные устройства (9)
- •3.3.6. Конфигурирование устройств scsi
- •3.3.6.1. Хост-адаптер scsi
- •3.3.6.1. Хост-адаптер scsi
- •3.4. Интерфейс usb
- •3.4.1. Общая информация
- •3.4.2. Обзор архитектурыch2
- •3.4.2.1. Структура системы usb
- •3.4.2.1.1. Топология шины
- •3.4.2.2. Устройства usb
- •3.4.2.2.2. Функция
- •3.4.2.3. Физический интерфейс
- •3.4.2.3.1. Электрические характеристики
- •3.4.2.3.2. Механические характеристики
- •3.4.3. Модель передачи данныхch3
- •3.4.3.1. Конечные точки устройств usb
- •3.4.3.2. Каналы
- •3.4.3.2.1. Потоки
- •3.4.3.2.2. Сообщения
- •3.4.3.3. Типы передачи данных
- •3.4.4. Протоколch4
- •3.4.4.1. Форматы полей пакетов
- •3.4.4.1.1. Поле синхронизации
- •3.4.4.1.2. Поле идентификатора пакета
- •3.4.4.2.2. Маркер начала кадра (sof)
- •3.4.4.2.3. Пакет данных
- •3.4.4.2.4. Пакет подтверждения
- •3.4.4.3. Типы транзакций
- •3.4.4.3.1. Сплошные передачи
- •3.4.4.3.2. Управляющие посылки
- •3.4.4.3.3. Прерывания
- •3.4.4.3.4. Изохронные передачи
- •4.1.1.1.Структурная схема таймера
- •4.1.1.2. Назначение входов и выходов бис
- •4.1.1.3. Назначение блоков и сокращения, используемые в окне иммитационной модели таймера
- •4.1.2. Программирование таймера
- •4.1.3. Режимы работы таймера
- •4.1.3.1. Режим 0 - прерывание терминального счета
- •4.1.3.2. Режим 1 - программируемый ждущий мультивибратор
- •4.1.3.3. Режим 2 - импульсный генератор частоты
- •4.10. Функционирование таймера в режиме 2
- •4.1.3.4. Режим 3- генератор меандра
- •4.11. Функционирование таймера в режиме 3
- •4.1.3.5. Режим 4 - программно-формируемый строб
- •4.1.3.6. Режим 5 - аппаратно-формируемый строб
2.1.5.2.1. Цикл Регенерации - Нормальный цикл
в начало
Нормальный цикл регенерации контроллер регенерации начинает с разрешения сигнала -MEMR, в ответ ресурс должен разрешить сигнал I/O CH RDY в соответствующее время, так как иначе цикл будет завершен как удлиненный. Длину цикла фактически определяет только продолжительность сигнала -MEMR.
2.1.5.2.2. Цикл Регенерации - Удлиненный цикл
в начало
Удлиненный цикл контроллер регенерации выполняет в том случае, если хотя бы один ресурс доступа не разрешает сигнал I/O CH RDY в соответствующее время после разрешения сигнала -MEMR. Контроллер регенерации продолжает разрешать сигнал -MEMR до того, как сигнал I/O CH RDY будет разрешен всеми ресурсами на шине. Период времени удлиненного цикла также кратен SYSCLK, но не синхронизирован с ним.
2.1.5.3. Цикл пдп
в начало
Цикл ПДП подобен циклу доступа, который выполняет другой владелец шины. Циклы ПДП запускаются после разрешения сигнала -DACK контроллером ПДП. Размер передаваемых данных зависит от используемого канала ПДП: каналы с 0 по 3 определены для 8-разрядных пересылок данных, а каналы с 5 по 7 для 16-разрядных пересылок данных. Сигналы -MEM CS16 и -I/O CS16 игнорируются самим контроллером ПДП, но эти сигналы использует перестановщик байтов на материнской плате.
Циклы ПДП выполняются только между памятью и устройствами ввода/вывода. Сигналы адреса, вырабатываемые контроллером ПДП, содержат только адрес памяти и не содержат адрес УВВ. Процесс пересылки данных в цикле ПДП выполняется так: источник данных выставляет данные на шине, а приемник данных должен быть готов их принять в это же самое время. Команды записи и чтения также разрешаются одновременно для правильного выбора направления пересылки. При этом сигнал чтения обязательно разрешается раньше, чем сигнал записи во избежание столкновения между буферами данных в двух ресурсах.
УВВ, запрашивающее режим ПДП на шине, разрешает сигнал DRQ соответствующего канала. Если задатчиком на шине является центральный процессор, то он освобождает шину контроллеру ПДП, который, в свою очередь, извещает УВВ разрешением сигнала -DACK о том, что начинается цикл ПДП. Так как контроллер ПДП вырабатывает только адрес памяти, УВВ должно использовать сигналы -I/OR, -I/OW и -DACK для приема или передачи данных в режиме ПДП.
Цикл ПДП начинается с разрешения сигнала -DACK соответствующего канала, а также сигнала AEN. Разрешением сигнала AEN контроллер ПДП извещает все ресурсы на шине о том, что адреса и командные сигналы вырабатываются контроллером ПДП, а не центральным процессором, контроллером регенерации или внешней платой. После разрешения командных сигналов контроллер ПДП анализирует сигнал I/O CH RDY для определения длительности цикла.
Если цикл удлиняется, то период удлинения кратен удвоенному периоду SYSCLK, хотя и не синхронизирован с SYSCLK.
ПРИМЕЧАНИЕ: Данные, которые записываются в память или УВВ, должны быть истинны до разрешения команды записи и оставаться истинными до запрещения команды записи.