ГОСы - УИТС - Теория, шпоры, вопросы, ответы / ВМСС и МПУ СУ / МП / 12

12. Интерфейс ввода-вывода: определение и классификация. Системные магистрали (шины).

ИНТЕРФЕЙС ВВОДА-ВЫВОДА

Интерфейс - совокупность технических данных и провил, устанавливающих единые принципы взаимодействия устройств (interface - согласование).

Классификация.

1. по конфигурации

-радиальные

-магистральные

2. по способу передачи данных

- параллельные

- послед

-послед-паралл

3. по режиму передачи

- симплексные

-полудуплексные(передача возм в одном направл)

4. по способу обмена

-асинхронные

-синхронные

5. по обл применения

-межмодульные(внутренние или системные)

- межблочного обмена

Синхронный обмен

С приходом команды обмена, тут же выдается или принимается на соответствующее внешнее устройство информация.

Недостаток- Процессор работает быстро и может подряд выдавать или принимать данные, которые терминал не будет успевать обрабатывать (печатать или подготавливать для передачи в процессор).

Поэтому метод применяется либо для передачи разовых сигналов, либо таких , где это не портит данных - чтение таймера, вывод на цифровое табло и т.п.

Асинхронный обмен

Осуществляется также по команде обмена, но перед обменом анализируется состояние терминала, и если он еще не готов к обмену, ЭВМ переходит в режим ожидания. Ожидание длится до тех пор пока от терминала не придет сигнал 'готов'.

Недостаток - Хотя здесь сбоев информации быть не может, как при синхронном обмене, но процессор вынужден ждать пока терминал не освободиться, что приводит к большой потере времени при обмене.

Системные магистрали

Групповые линии связи одинакового назначения объединены в шины. В ВС присутствуют 3 шины: ША, ШД, ШУ. Совокупность всех шин принято называть системной шиной. В зависимости от способа подключения к периферии  процессоров различают минимальный и максимальный режимы работы. В минимальном режиме работы системной шиной управляет микропроцессор. В максимальном режиме системной шиной управляет специальное устройство, которое называют контролер шины по сигналу МП.

Основные тех характеристики шины разрядность и частота (пропускная способность).

Шину данных образует линия связи предназначенная для передачи данных (шина двунаправленная)

Шину адреса образует линия, по которой передаётся адрес доступа (однонаправленный от активного устройства к пассивному)

Шину управления образует линия связи, по которой передаётся специальный сигнал управления, обеспечивающий цикл обмена.

Шины бывают мультиплексированные и демультиплексированные.

В демультиплексированных – адреса данных передаются по разным линиям. В мультиплексированных – по отдельным физическим линиям в разные моменты времени.

Обмен со системными шинами может происходить в трёх режимах:

• в программном

• в режиме прерывания

• в режиме прямого доступа к памяти

Различают синхронный и асинхронный программный обмены:

В асинхронном режиме цикл обмена завершается только после получения сигнала готовности от периферийного устройства. Для этого в шинный цикл вставляются пустые такты(сигнал READY)

В режиме прерываний циклы обмена с периферией происходят асинхронно в моменты, когда периферийное устройство формирует запрос на прерывание – это режим обмена с периферийными устройствами. Этот сигнал транслируется на вход внешнего маскируемого прерывания процессора INTR. Для реализации режима прерываний имеется контролер прерываний.

Он выполняет 2 функции:

1. обслуживание большого количества запросов

2. формирование вектора (номер прерывания, определяющего адрес подпрограммы обслуживания)

Виды шин обмена данных:

ISA, MSA, PCI, VLB.

Режим ПДП-метод обмена данными между памятью и переферийным уст-вом без учитывания процессора. МП инициализирует контроллер ПДП, при этом задается 1. начальный адрес памяти, 2. счетчик и режим обмена.

СИСТЕМНАЯ ШИНА

На материнской (системной) плате размещены CPU, основное ОЗУ, контроллер клавиатуры, контроллер шины. Все остальные устройства устанавливаются на платах расширения - картах (Card - плата) через разъемы системной шины 'слоты'.

Обязательные платы расширения:

- видеоадаптер;

- мультиплата (контроллеры дисков и портов ввода/вывода).

Все слоты имеют одинаковые контакты, поэтому любая карта может быть вставлена в любой слот.

Системная шина - совокупность проводников для обмена информацией между блоками компьютера в соответствии с заданным интерфейсом. PC XT использовали 8-рарядную шину ХТ-bus. РС АТ 286..386 используют шину ISA (Industrial Standard Architecture) Это наиболее распространенный тип шины. Шины ISA совместимы с XT-bus. Для этого просто добавлен второй разъем. Каждый слот состоит из 62

контактного и 36 контактного разъемов. Таких слотов обычно - 6.

Платы процессоров 386 и 486 могут использовать шину ISA, но при этом сильно снижается быстродействие. Pentium принципиально не может использовать эту шину. Они используют системные шины EISA, VLB, PCI. Все эти шины более быстродействующие.

3. PCI (Peripheral Component Interconnection - межсоединение периферийных компонентов) разработана фирмой Intel. Это шина с временным мультиплексированием (данные и адреса передаются по общим линиям). Тактовая частота до 33 МГц - синхронно с процессором, далее частота делится. Скорость передачи данных до 120 Mb/s Шина соединяется с CPU через PCI-перемычку (Host-Bridge). Она же и управляет работой шины. Очень перспективна, совместима с ISA за счет установки 2..3 слотов ISA.

{ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА

Параллельный порт 'Centronics'

Операционная система поддерживает 3 параллельных порта ввода-вывода с именами LPT1..LPT3.

Параллельный 8-разрядный порт работает по интерфейсу 'Centronics', используемому для принтеров и плоттеров. По ГОСТ 27942-88 он называется ИРПР-М. Скорость обмена - до 150 кb/сек.

Обмен с портом осуществляется по команде OUT. Поскольку адрес порта больше чем 1 байт, нельзя писать: OUT 378h,AL

Cледует пользоваться косвенным выводом через регистр DX так:

MOV DX,378h

OUT DX,AL

Однако и это будет только засылка выводимого байта в порт. Для вывода на принтер надо еще выдать строб (pin 01). Кроме того, надо проверить готов ли принтер принять очередной байт. Для этого есть еще два регистра:

Регистр статуса порта (адреса: 279, 379, 3BD)

│7│6│5│4│3│2│1│0│

│ │ │ │ │ │ │ └─ 1 = time-out

│ │ │ │ │ └─┴─ unused

│ │ │ │ └ 1 = Принтер включен, pin 15

│ │ │ └─ 1 = Принтер готов к работе, pin 13

│ │ └ 1 = В принтере нет бумаги, pin 12

│ └ 0 = Готов к приему очередного байта, pin 10

└── 0 = Полная готовность, pin 11

Регистр управл. портом (адреса: 27A, 37A, 3BE)

│7│6│5│4│3│2│1│0│

│ │ │ │ │ │ │ └ 1 = Строб выдачи данных, (pin 1)

│ │ │ │ │ │ └ 0 = Движение бумаги на 1 строку, (pin 14)

│ │ │ │ │ └ 0 = Сброс принтера, (pin 16)

│ │ │ │ └ 1 = Разрешение работы принтера, (pin 17)

│ │ │ └ 0 = IRQ не вырабатывается, 1=IRQ есть

└─┴─┴ unused

Последовательный порт RS232C

Последовательный порт обеспечивает обмен данными последовательным кодом по интерфейсу RS232C (ГОСТ 18145-81 и ГОСТ 23675-79).

Обычно РС имеет в своем составе два последовательных порта СОМ1 и СОМ2, однако при установке дополнительного оборудования возможно увеличение числа последовательных портов до 16. Один из портов обычно используется для подключения мыши. Кроме мыши эти порты используются для организации компьютерных сетей и подключения разного рода модемов.

Например в DOS предусмотрена возможность связи двух компьютеров для взаимного обмена файлами с жестких дисков: F9, Left(Right), Link. Далее открывается окно, где предлагается выбрать порт для связи и назначить тип связи: Master(хозяин) - Slave(раб).

Принцип обмена

В порт командой OUT засылается передаваемое слово. Сразу после засылки данных в порт начинается его передача:

- в исходном состоянии по цепи данных передается "1" Это стоповая посылка, может быть неограниченно длинной;

- передача слова начинается со стартовой посылки '0' в течение одного такта;

- далее передаются биты кода слова из 5,6,7 или 8 разрядов (устанавливается в регистре статуса порта);

- в конце может передаваться контрольный бит четности (нечетности) (необходимость его устанавливается в регистре статуса порта);

- передача слова заканчивается стоповой посылкой. Минимальная длительность ее перед следующим словом 1, 1.5 или 2 такта.

Такты | | | | | | | | | | | |

нач.передачи нов. сл

──── ┐ ┌──┐ ┌ ┐ ┌ ┐ ┌───┐

└ ┘ └─┘ └── ┘ └ ┘ └─

Stop │ 1 1 0 1 0 0 1 │ Stop

└ Start └ бит контр.чет.=0

Скорость приема и передачи д.б. установлена одинаковой на приемном и передающем портах в пределах от 50 до 115000 бит/сек с точностью 2% (устанавливается в регистрах статуса портов).

Адреса последовательных портов: СОМ1=3F8h, COM2=2F8h. Кроме того используются еще 8 регистров - управляющих и статуса портов.

UART - Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

Обмен по интерфейсу RS232C осуществляется через 9 (или 25)контактный разъем.}