1.2 Устройства ввода- вывода

Устройство ввода-вывода осуществляет передачу данных, а также сигналов состояния и управляющих сигналов между ЦП и внешним или периферийными устройствами.

Процесс передачи включает в себя обмен сигналами состояния и управления и вслед за тем собственно пересылку данных.

Устройство ввода-вывода должно регулировать временные различия между ЭВМ и периферийными устройствами, формировать должным образом формат данных, управлять сигналами состояния и управления и обеспечивать требуемый уровень тока и напряжения.

Нерегулярные подачи могут управляться сигналами прерывания, которые сразу привлекают внимание ЦП и вызывают приостановку его нормальной работы.

Сама передача данных между ЭВМ и периферийными устройствами происходит быстро, но обеспечение правильной передачи занимает намного больше времени. Типичная операция ввода происходит следующим образом:

1. Периферийное устройство сигнализирует ЦП о том, что имеются новые данные. Устройство ввода-вывода должно соответствующим образом сформировать сигнал и держать его до тех пор. пока ЦП его не примет;

2. Периферийное устройство посылает данные в ЦП. Устройство ввода-вывода должно хранить их до тех пор, пока ЦП не будет готов их считать;

3. Центральный процессор считывает данные. Устройство ввода-вывода должно иметь блок дешифрирования, который выбирает определенную часть УВВ (или порт). Считывание данных должно снять сигнал, свидетельствующий о том, что данные имеются; результатом этого может быть также подтверждение, посланное периферийному устройству, о том что оно может посылать новые данные.

Операции вывода во многом похожи на операции ввода.

- периферийное устройство оповещает ЦП, что оно готово принять данные.

- ЦП направляет данные вместе с сигналом (стробом), который указывает периферийному устройству, что данные имеются.

Устройство ввода-вывода формирует соответствующим образом данные и сигналы управления и сохраняет данные в течение времени, необходимого для их использования периферийным устройством.

Данные вывода должны храниться намного дольше, чем данные ввода. так как механические устройства, отображающие их, реагируют намного медленнее, чем ЭВМ.

Устройство ввода-вывода должно выполнять множество задач простого интерфейса. Оно должно придать сигналам подходящий формат, как для управляющего, так и для периферийного устройства.

Центральному процессору требуются сигналы с определенными уровнями напряжения. Периферийные устройства могут использовать много различных типов сигналов, включая непрерывные (аналоговые) сигналы различного тока и напряжения. Для сигналов, идущих на большие расстояния или работающих на большие нагрузки, требуются усилители.

Устройство ввода-вывода может также выполнять некоторые функции, которые выполняет ЦП. Эти функции включают в себя преобразование данных из последовательного кода в параллельный, включение или исключение специальных символов, отмечающих начало или конец передачи данных, а также преобразование кодов обнаружения ошибок, таких как проверка на четность.

Устройство ввода-вывода может выполнить эти задачи аппаратными средствами быстрее, чем ЦП может выполнить их программными методами.

Устройство ввода-вывода компьютера может быть программируемым и даже содержать процессор для реализации его некоторых задач (такое устройство называется - КОНТРОЛЛЕР).