Система приоритетного арбитража системной шины
В разрабатываемой ЭВМ используется схема параллельного разрешения приоритета доступа к системной шине. Структурная схема приоритетного арбитража системной шины представлена на рис. 3.6.1.
Рис. 3.6.3. Структурная схема приоритетного арбитража системной шины
Таймер
Таймер – устройство, выполняющее операции, связанные со временами, частотами и интервалами. В проектируемой ЭВМ используется трехканальный программируемый интервальный таймер. Каждый канал можно запрограммировать для выполнения определенных функций. Изначально один из каналов запрограммирован для генерации запроса на прерывание через определенные промежутки времени.
Система ввода-вывода
В разрабатываемой ЭВМ ввод-вывод может осуществляться как программно, так и с использованием сопроцессора ввода-вывода. Программно-управляемый ввод-вывод используется для устройств, не совершающих обмен с ОП большими объёмами данных. Устройства, осуществляющие интенсивный обмен данными с ОП, должны быть подключены к сопроцессору ввода-вывода.
В разрабатываемой ЭВМ устройствами с программно-управляемым вводом-выводом являются мышь и клавиатура. К шине сопроцессора ввода-вывода подключены контроллеры жёсткого диска, НГМД и монитора.
Программно-управляемый ввод-вывод инициируется установкой активного уровня сигнала IO#.
Сопроцессор ввода-вывода подробно обсуждается в п. 4.
Клавиатура
Клавиатура используется для ввода команд и данных пользователем ЭВМ.
Для клавиатуры используется программно-управляемый ввод-вывод. Клавиатура соединяется с системными шинами через специальный контроллер, в буфер которого поступают коды нажатых клавиш. По команде ЦП эти коды можно читать, а также задавать управляющую информацию для клавиатуры (например, изменить состояние светодиодов). Контроллер клавиатуры выставляет запрос на прерывание в случае нажатия клавиши.
Мышь
Мышь используется для управления ЭВМ со стороны пользователя.
Для мыши используется программно-управляемый ввод-вывод. Мышь, как и клавиатура, соединяется с системными шинами через контроллер, который выставляет запрос на прерывание в случае нажатия кнопки мыши или ее перемещения.
Блок синхронизации и сброса
Блок синхронизации и сброса предназначен для обеспечения синхронной работы всех узлов ЭВМ. В его задачи входит генерация синхросигналов и сигнала сброса для всех устройств, входящих в состав ЭВМ. Сигнал сброса формируется при включении или возобновлении питания. Кроме того генерацию сигнала сброса может инициировать ЦП.
Разработка сопроцессора ввода-вывода
В работе рассматривается сопроцессор ввода-вывода (СПВВ) в селекторном режиме.
Здесь и далее понятия сопроцессор ввода-вывода и канал ввода-вывода эквивалентны.
Сопроцессор разработан до уровня структурной схемы. Отдельно разработан блок, обеспечивающий чтение команд ввода-вывода (КВВ) и управляющих слов канала (УСК) и осуществляющий управление работой сопроцессора, до уровня функциональной схемы.
Структурная схема сопроцессора ввода-вывода
Структурная схема СПВВ представлена в приложении 3.
В состав разработанного СПВВ входят следующие блоки:
CONTROL– блок, осуществляющий чтение команд ввода-вывода и УСК и осуществляющий управление работой сопроцессора. Подробнее этот блок будет рассмотрен в п. 4.3.
BUSARB– арбитр системной шины. Совместно с арбитрами других ведущих устройств и схемой приоритетного арбитража осуществляет синхронизацию доступа к системной шине. Назначение выводов арбитра системной шины представлено в табл. 4.1.1.
Табл. 4.1.1. Выводы арбитра системной шины
Обозначение
Тип вывода
Функциональное назначение
REQ#
Вход
Запрос шины устройством
LOCK#
Вход
Запрет освобождения системной шины
BPRN#
Вход
Приоритетное разрешение доступа к шине
BUSY#
Вход/выход
Занятость шины
CBRQ#
Вход/выход
Общий запрос шины
BREQ#
Выход
Сигнал запроса шины
AEN#
Выход
Разрешение доступа к системной шине для устройства
DATA_CTRL– блок, обеспечивающий сборку данных для выдачи на системную шину и выдачу этих данных. К таким данным относится слово состояния канала (ССК).
INTERFACE– интерфейс связи с ПУ. В работе этот интерфейс не рассматривается, приведены только некоторые сигналы (см. п. 4.3).
РгСИ – регистр связи с интерфейсом, в который поступает информация, получаемая из ПУ при вводе и из которого в ПУ выдаётся выводимая информация. В РгСИ при вводе производится компоновка 32-разрядного слова из поступающих в канал байт, а при выводе – развёртка 32-разрядного слова в последовательность выдаваемых в ПУ байт.
СчБ – счётчик байт. Используется для определения конца компоновки или развёртки слова и указывает номер последнего обработанного байта в текущем слове данных.
РгД – буферный регистр данных. Обеспечивает возможность совмещения во времени обмена информацией канала с ПУ и ОП.
Обмен данными с ОП производится пословно.
Управление работой канала осуществляет блок CONTROL. Управление основано на принципе микропрограммного управления.