Виды обменов в микроЭвм.
Все виды обменов в микроЭВМ можно свести к следующим 4-м классам:
Обмен с устройствами всегда готовыми к обмену.
Обмен по готовности.
Обмен по прерыванию.
Обмен по прямому доступу к памяти. (ПДП, DMA).
Обмен с устройствами всегда готовыми к обмену.
Происходит в тот момент, когда процессор готов к обмену (считается, что устройство всегда готово). К таким устройствам относятся всевозможные датчики и исполнительные устройства. Пример: датчик температуры.
Обмен по готовности.
Этот обмен можно произвести только в тот момент, когда оба устройства готовы к обмену. Этот момент определяется вспомогательными сигналами, которыми обмениваются устройства. Обычно таких сигналов 2. При передачи информации от активного устройства к пассивному первым формирует сигнал готовности пассивное устройство.
В тот момент, когда у активного устройства есть данные для передачи, оно выдаёт эти данные и сопровождает их сигналом строба. Отметив сигнал строба пассивное устройство принимает информацию и убирает сигнал готовности. Заметив отсутствие сигнала готовности активное устройство убирает строб и данные. После обработки этих данных тогда, когда пассивное устройство готово к приёму следующих данных, оно выставляет сигнал готовности и цикл повторяется.
При приёму информации активным устройством пассивное устройство выдаёт данный и сопровождает их сигналом готовности. Заметив сигнал готовности активное устройство вырабатывает строб и считывает данные во внутренний регистр. Пассивное устройство заметив сигнал строба убирает сигнал готовности и данные. Активное устройство заметив отсутствие сигнала готовности убирает строб. При таком обмене жёстко определена последовательность выдачи сигналов, что гарантирует принятие одним устройством всех данных, которые выдаёт другое устройство. Кроме того ни одна порция информации не может быть принята дважды.
Обмен по прерыванию.
В развитых вычислительных системах микропроцессор выдаёт и принимает информацию от многих внешних устройств, поэтому ему приходится проверять готовность каждого их этих устройств к обмену. Программно это можно произвести циклическим опросом. Недостатком этого метода является медленная реакция процессоров если опрос производится редко или потеря производительности системы, если опрос производится часто. Чтобы освободить процессор от выполнения излишних операций вводится механизм обработки прерываний. Суть его заключается в том, что процессор выполняет основную программу не прерываясь на опрос внешних устройств. Если внешнее устройство готово произвести обмен оно специальным сигналом запроса прерывания вызывает прерывания выполнения процессором основной программы и заставляет его произвести обмен. Данный подход требует дополнительных узлов, а также может быть реализован несколькими различными способами. Смотри следующую тему.
Обмен по прямому доступу в память.
Обмен по прямому доступу в память происходит без участия процессора. Он используется внешними устройствами для обмена с памятью большими массивами информации. Кроме требования большого размера массива информации режим прямого доступа в память необходим при обмене с большой скоростью. ВУ, которое производит обмен, запрашивает у процессора магистраль. Далее процессор на границе циклов обмена освобождает магистраль и устройства ввода вывода начинает обмен. При этом схема ПДП формирует такие же сигналы на магистрали, как и сам процессор. Подобная схема обладает достаточной сложностью, поэтому её наличие должно быть обосновано. Обычно обмен в режиме ПДП осуществляет специальное устройство, называемое контроллер ПДП. Первоначально микропроцессор программно записывает в контроллер ПДП адрес первой ячейки ЗУ, где хранятся массив информации, количество ячеек и особенности режима обмена. К особенностям относятся: направление обмена (из ЗУ или в ЗУ), режим обмена и др. Различают монопольный и мультиплексный режимы. В монопольном режиме контроллер ПДП захватывает магистраль и не отпускает её, пока не передаст весь массив информации. Достоинство: быстрый обмен. Недостатки: другие устройства не могут выйти на магистраль. В монопольном режиме работают те устройства, которые обмениваются данными на больших скоростях.
В мультиплексном режиме магистраль освобождается после каждого цикла обмена. Такой обмен применяется с медленными устройствами.
Например ПДП может также использоваться для перекачки массивов информации с одного места памяти в другое. (но в этом случае необходимо 2 контроллера).