10.2. Организация программно-управляемого обмена Пространство ввода-вывода.

Подсистема ВВ — один из трех компонентов МС, ответственный за связь с периферийными устройствами (ПУ), а в некоторых случаях и за организацию самих ПУ. С точки зрения программиста, работающего на командном уровне, систему ВВ можно представить в виде пространства ВВ IOSEG и ряда команд ВВ, имеющих к нему доступ. Пространство IOSEG обычно организовано в виде набора n-разрядных ячеек — портов, каждый из которых может быть адресован независимо от других. Типичная разрядность порта для большинства МС равна восьми. В некоторых системах допускается объединение двух и более элементарных портов в многобайтовые, доступ к которым реализуется как к единому целому. Так, в МС на базе МП К1810ВМ86 допускаются и 8-, и 16-разрядные порты.

Подобно пространству памяти пространство ВВ, как правило, линейно упорядочено. Каждому элементарному порту поставлен в соответствие его адрес. Множество адресов занимает целочисленный диапазон от 0 до 2 — 1. Правила организации, и адресации многобайтовых портов могут соответствовать аналогичным правилам размещения и адресации многобайтовых объектов в памяти МС.

В качестве примера приведем систему ВВ для МС на базе МП ВМ80. Пространство IOSEG такой системы организовано в виде 256 8-разрядных портов ВВ с линейно упорядоченными адресами от 0 до 2 — 1. В распоряжение пользователя предоставляются две команды ВВ, содержащиеся в системе команд:

IN port	;A<- port
OUT port	;port<-A

Архитектура ВМ85А позволяет расширить данное пространство ВВ. К нему добавляется изолированный одноразрядный порт ввода SID и изолированный одноразрядный порт вывода SOD, доступ к которым осуществляется с помощью команд

RIM	;A7<-SID
SIM	;SOD<-A7

Здесь А7 — старший разряд аккумулятора А. Далее рассматриваются другие организации подсистемы.

[Вернутся к плану лекции]

10.3. Программно-управляемый обмен.

Между МС и ПУ происходит обмен информацией двух типов: служебной и собственно данных. Служебная информация от МС инициирует действия, связанные с обменом данных, и передается с помощью управляющих слов CW (Control Word). Служебные сообщения от ПУ, информирующие систему о его текущем состоянии, называются словами состояния SW (Status Word). В отличие от них данные передаются с помощью слов данных DW (Data Word).

Объем служебной информации, которой обмениваются ПУ и МС, а также ее интерпретация зависят от типа ПУ. Для наиболее простых устройств, таких как прямо управляемые клавишные матрицы или светодиодные линейки, служебная информация не нужна. В других случаях, например при взаимодействии с накопителем на гибких магнитных дисках, управляющая информация и данные о состоянии ПУ могут иметь значительный объем, В любом случае для связи с ПУ отводится ряд портов ВВ, через которые и проходит вся информация: сигналы управления, слова состояния или непосредственно данные. С точки зрения программиста множество портов ВВ образует пространство доступа к ПУ.

Отметим, что размер пространства доступа в общем случае не зависит от объема информации, которой обмениваются ПУ и МС. Распространена практика последовательной передачи массива информации через один и тот же порт. Это связано не только с экономией пространства IOSEG, но и с минимизацией ширины физического интерфейса ПУ, а также с его стандартизацией. Вместе с тем существует некоторая договоренность или правила обмена информацией между конкретным ПУ и МС, называемые протоколом обмена. Совокупность этих правил — основа для составления драйвера ПУ, представляющего набор подпрограмм, организующих взаимодействие с ним. В тех случаях, когда процедуры обмена информацией с ПУ инициируются и выполняются непосредственно программой, реализуемой ЦП, говорят о программно-управляемом обмене. Программно-управляемый обмен не является единственным типом обмена. Но судя по аппаратным затратам, это наиболее эффективный тип обмена, поэтому он находит самое широкое применение в разнообразных МС.

[Вернутся к плану лекции]