1.15 Организация интерфейса в мп и мп-системах.
Интерфейс – совокупность программных и аппаратных средств, с помощью которых компоненты системы объединяются так, чтобы она могла решать определенную задачу. Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, эл.схем, связывающие данные устройства, и алгоритмы (протоколы) процедур, обеспечивающие обмен информации между устройствами системы.
Для подключения ПУ к МП используют спец. электронные схемы, называемыми интерфейсными модулями. Кроме аппаратных средств для организации интерфейса необходимо ПО, которое включает в себя программы идентификации типа информации (данные, управляющие символы и т.п.), программы преобразования форматов, программы-драйверы для управления обменом информации, программы обработки запросов прерываний и др.
Сложность интерфейса определяется: 1) типом ПУ; 2) их числом; 3) расстоянием между МП и ПУ; 4) физической природой; 5) их архитектурой.
Совместимость интерфейса определяется: 1) быстродействием ЭВМ и ПУ; 2) кодами, использ. для обмена; 3) архитектурой процессора; 4) электрич. параметрами.
Можно выделить две основные организации интерфейса между МП, памятью и ПУ:
1) ДВУХШИННУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ, или интерфейс с изолированной системой шин. Особенностью данного интерфейса является раздельная адресация памяти и периферийных устройств при обмене информацией. Это осуществляется путем использования отдельных групп команд для обмена информацией с ПУ и памятью. В качестве примера рассмотрена организация обмена в МПС на базе КР580. Для обмена с ПУ используются двухбайтовые команды ввода IN port и вывода OUT port, формат которых приведен на рис.б.
Число выполняемых тактов у этих команд равно 10. Число циклов равно 3 (4+3+3) Данные команды позволяют адресовать 256 портов ввода и 256 портов вывода. Управление обменом выполняется под действием управляющих сигналов ввода I/OR и I/OW, которые формируются системным контроллером при выполнении этих команд. МП передает адрес порта по 8 младшим и 8 старшим линиям шины адреса. Передача осуществляется между аккумулятором А и буферным регистром интерфейсного модуля ПУ.
Недостатками при организации интерфейса с изолированной шиной являются: 1. Обмен с ПУ осуществляется только через аккумулятор и приводит к удлинению программ обработки слов от ПУ. 2. Число подключаемых периферийных устройств ограничено. Это ограничение определяется размерами поля адреса в командах ввода-вывода и в нашем случае-256 ПУ ввода и вывода. 3. Для обработки содержимого буферного регистра ПУ, например, для анализа готовности к обмену, его код необходимо передать в МП.
2) ОДНОШИННУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ интерфейса, или интерфейс с общей шиной. При данной организации интерфейса часть общего адресного пространства отводится для периферийных устройств, регистры которого адресуются, как и ячейки памяти. Обращение к ПУ осуществляется посредством набора команд, используемых для передачи данных в память.
При этом команда ввода-вывода не используется, а в некоторых МП вовсе отсутствует. Под ПУ можно выделить любое адресное пространство, но при этом, если нет аппаратного разделения этих адресных пространств, необходимо разделить их программно.
Достоинства этого интерфейса: 1) расширение набора команд для обращения к ПУ, что позволяет сократить объем программ и повысить быстродействие; 2) значительное увеличение числа подключаемых к МП периферийных устройств; 3) возможность внепроцессорного обмена информацией между ПУ, если в системе команд имеются команды передачи между ячейками памяти; 4) возможность обмена информацией не только с аккумулятором, но и с любым регистром МП.
Недостатки данной организации интерфейса: 1) сокращение объема памяти; 2) усложнение дешифрирующих схем (при аппаратном разделении адр. пространства).