ГОСы - УИТС - Теория, шпоры, вопросы, ответы / ВМСС и МПУ СУ / МП / 15-16

15-16. Виды обмена с внешними устройствами.

Любой мк работает в 2-х режимах:

1. минимальной конфигурации- использует только внутреннюю периферию.

2. расширенной конфигурации- обмен с внешними уств-ми с пом ШИН.

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

Команды ввода-вывода носят общее название: 'команды обмена'. В ЭВМ используются 4 способа обмена (Режимы обмена шин.):

- синхронный обмен;(програмный)

- асинхронный обмен; (програмный)

- обмен по прерыванию;

- обмен по каналу прямого доступа к памяти.

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.

ОБМЕН ПО ПРЕРЫВАНИЮ

Этот вид обмена характерен тем, что процессор не обращается к терминалу до тех пор, пока тот сам не запросит об обмене сигналом INT - запрос прерывания. (От 'interrupt' - прерывание). Например, принтер, как только он отпечатает очередной символ, он сам выдает новый запрос INT для вывода следующего символа. Поэтому процессор не ждет когда принтер освободится, а все время выполняет свою основную программу. В системе команд процессора есть две специальные команды 'Разрешение прерывания' и 'Запрещение прерывания'. Для организации обмена по прерыванию процессор имеет специальный вход INTR. При поступлении сигнала запроса прерывания на этот вход (если прерывания разрешены) процессор делает следующее:

1. Доделывает до конца очередную операцию;

2. Заносит в стек адрес следующей команды для обеспечения возврата;

3. Организует переход к началу прерывающей программы.

В конце прерывающей программы должна быть записана команда RET. По этой команде из стека извлекается адрес возврата и организуется переход в основную программу.

Преимущества обмена по прерыванию:

Процессор не тратит времени на ожидание занятого терминала, а все время работает. 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.

Организация прерывающей программы

Прерывающая программа должна быть заранее написана программистом. Казалось бы эта процедура должна содержать только две команды OUT и RET. На самом деле надо:

1. Запомнить содержимое Ак и рег.Ф в стеке, чтобы их потом восстановить.

2. Прочитать очередную ячейку ОЗУ (очередное выводимое слово).

3. Выполнить команду Вывод на терминал (Ввод с терминала).

4. Сделать переадресацию выводимого слова.

5. Проверить окончание цикла и запретить прерывание, еслицикл окончен.

6. Восстановить содержимое Ак и рег.Ф из стека.

7. Возврат.

В основной программе, перед началом обмена надо:

1. Сформировать массив для вывода.

2. Разрешить прерывание.

Аппаратные прерывания

Если бы ПК имел только одно устройство вызывающее прерывание, то все делалось бы, как описано выше.

Всего в IBM PC предусмотрено 15 прерываний от внешних устройств: IRQ-0, IRQ-1... IRQ-15. Из них используется 10, остальные - резерв.

Чтобы разрешить или запретить аппаратные прерывания, надо заслать '1' или '0' в 9-й разряд регистра флагов командами:STI - разрешение прер.(IF=1)CLI - запрещение прер.(IF=0)

16.

Интерфейсы делят на:

-внутренние

-внешние

Внешние интерфейсы предназначены для подкл внешних функцион и конструктивно законченных уст-в.

LPT

Параллельный интерфейс – интерфейс управления принтером, он имеет 25 контактный разъём на задней стенке. Через этот разъём подключают внешние устройства. Максимальная длина не должна превышать 1,8м. Все внешние информационные сигналы передаются в ТТЛ уровнях.(0.4, 1.2).

Нагрузочная способность выхода 1,6 мА (стандартный ТТЛ вход). ПК может поддерживать до 3-х портов

Centronics, которые обозначают LPT1, LPT2, LPT3.

Базовые адреса параллельных портов в адресном пространстве устройства ввода-вывода: 3BCh, 378h, 278h.

Каждому устройству выделяется 3 адреса (ввода-вывода)

Адрес порта	Режим обработки	Назначение
Base Address (BA) BA+1 BA+2	Запись, чтение Чтение запись	Регистр данных Регистр состояния Регистр команд

Запись байта в регистр данных приводит к тому, что записанный байт появляется на контактах 2…9 (Д0…Д7) внешнего разъёма. Чтение байта по этому адресу это чтение внешних сигналов на линиях Д0…Д7 (чтобы читать данные из регистра данные нужно предварительно в нём записать код FFh (т.е. все единицы)

Регистр состояния обеспечивает чтение сигналов состояния, которые формируются внешним устройством.

Через регистр команд выдаются команды управления внешним устройством.

Скорость обмена по параллельному порту от 120 до 200 кб/с.

Достоинства: простота, отсутствие необходимости вскрывать системный блок.

Недостатки: низкое быстродействие, малая длина кабеля.

Последовательный интерфейс. (RS 232 C)

Ориентирован на выполнение следующих функций:

1. Применение ПК в качестве абонентского пункта в системах телеобработки данных.

2. Подключение к ПК различных внешних устройств ввода-вывода.

3. Организация обмена данными между компьютерами.

В составе интерфейса RS 232 C имеется внешний разъём 9-и или 25-и контактный. Для COM1 базовый адрес 3F8h(IRQ4). Для COM2 – 2F8h(IRQ3)

Расстояние между объектами не более 15м

Скорость передачи 10 кб/с

В состав мамочки входит контроллер последовательного обмена JAPP (универсальный асинхронный приемопередатчик)

Выполняет следующие функции:

1. Преобразование параллельного кода в последовательный при передаче и обратное преобразование при приёме.

2. Формирование кадра (одной информационной посылки). В кадр кроме информационного поля входят стартовый бит, контрольный бит и один или 2 стоповых бита.

3. Определение структуры кадра при приёме.

4. Обмен данными с заданной скоростью, которая программируется.

5. Формирование и контроль состояния сигналов интерфейса.

Для передачи информации по каналу связи используются биполярные сигналы в отрицательной логике.

От +12В до +3В - логический 0. От +3В до -3В – зона неопределённости. От –3В до –12В – логическая 1.

Обмен может осуществляться в асинхронном и синхронном режимах. Обмен осуществляется одно-тактовый в 2-х направления – дуплексный режим. При дуплексном обмене параметры обоих портов должны быть идентичными.

Длина информационного поля 5,6,7,8 бит.