Организация системы ввода вывода
Логическая организация СВВ, аппаратная организация СВВ, контроллеры:
параллельного В-В, последовательного В- В, ПДП. Микросхемы UART, PIO.
Задачи системы вводы вывода
|
Системная шина |
|
|
||
|
|
400/533 МГц |
|
|
|
|
|
ЦП Р4 |
|
|
|
Универсальная шина |
|
Поддержка до 3 модулей, |
|||
AGP 3.0/2.0 |
|
|
|
до 1 Гбайт на модуль |
|
Main |
AGP 8x/4x |
SIS-648 |
|
DDR DIM |
|
Board |
|
|
(без буферизации) |
||
|
|
|
|||
ATA 133/100/66 |
|
|
|
3 порта |
|
|
|
|
|
||
HDD, |
|
|
|
IEEE |
|
CD-ROM |
|
|
|
1394a |
|
USB 2.0/1.1 |
|
|
|
|
PHY |
|
|
SIS-963 |
|
|
|
6 PCI Master |
|
|
АС`97 |
|
PHY |
|
|
|
|
|
PHY |
Клавиатура, |
|
|
|
|
|
мышь |
|
|
|
A |
Модем |
|
LPC |
|
|
||
|
|
|
|
||
|
MII |
|
C |
|
|
|
ROM |
|
|
||
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
Телефон |
|
|
|
|
|
|
|
FDD, джостик, |
LPC |
BIOS |
|
|
|
|
MIDI |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
6-канальный звук
Глобальные задачи СВВ
•Обеспечение максимальной производительности вычислительной системы.
•Возможность изменения конфигурации периферийных устройств (ПУ).
•Возможность модифицировать ПУ , не изменяя ядро системы.
Элементы системы ввода -вывода
Каналы |
|
|
|
Контроллеры |
|
|
|
|
Интерфейсы |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Физическая |
||
Порты |
|
|
|
Драйверы |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
организация |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструктивы |
||
BIOS |
|
|
Способы обмена |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Логическая |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
организация |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Программный |
|
Прямой доступ |
|
|
Через систему |
|
||||||||
|
|
К памяти |
|
|
прерываний |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Типы ввода – вывода процессора
• Изолированный ввод-вывод.
Используются специальные команды МП: ввод, вывод, чтение состояния.
Передача данных производится между регистрами МП и ПУ.
•Ввод – вывод с отображением на память.
Обращение ПУ как ячейке ОЗУ. В памяти резервируется
ячейки для ПУ, имеющие регистр адреса, регистр состояния и регистр данных устройства.
Уровни обслуживания ввода-вывода
Программа
Система ввода-вывода
|
|
|
Блок |
|
Системная таблица |
|
||
|
||
управления |
|
|
|
Буфер данных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Драйвер1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Драйвер N |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уровень ОС
Логический
уровень
Физический
уровень
Порт |
Контроллер 1 |
Порт |
Контроллер N |
Аппаратура |
|
|
|
|
|
|
ПУ 1 |
|
ПУ N |
СВВ |
|
|
|
Функции драйверов
•Проверка готовности контроллера и ПУ к обмену;
•Формирование управляющих сигналов и данных для ПУ;
•Определение действий при обнаружении ошибок;
•Формирование сообщения о завершении операции с указанием успешности или неуспешности;
•Передача управления на логический уровень.
Способы организации СВВ
•Программный.
•На основе системы прерываний.
•Прямой доступ к памяти.
•Коммутаторный.
•Без адресный «точка –точка».
Они могут комбинироваться при конкретной реализации системы.
Алгоритм программного ввода-вывода под управлением процессора
•1. Сформировать начальный адрес области обмена ОЗУ.
•2. Занести длину передаваемого массива данных в регистр МП (Счетчик данных).
•3. Выдать команду чтения из ВУ (Адрес ВУ, сигнал чтения на шину управления, данные записать в регистр МП).
•4. Выдать команду записи данных в ОЗУ ( Адрес ячейки ОЗУ, сигнал записи в ОЗУ, Данные передать из регистра МП в ячейку памяти).
•5. Модифицировать регистр, содержащий адрес ОЗУ.
•6. Уменьшить счетчик данных на единицу.
•7. Повторить все предыдущие шаги пока счетчик данных не обнулится.
Система прерываний
•Обработка прерывания.
•Организация системы приоритетов через систему арбитража.