Лекция №15 организация связи мпс с переферийными устройствами.
План лекции
1. Виды информации, которой обмениваются между собой МП и периферийные устройства.
2. Классификация способов обмена информацией в МПС.
3. Прямой ввод/вывод.
4. Условный ввод/вывод.
5. Режим прямого доступа к памяти.
15.1. Классификация способов обмена информацией в мпс.
В состав МПС, в зависимости от ее назначения, может входить различное число периферийных устройств (ПУ), таких как внешние ЗУ на магнитных дисках, разнообразные устройства ввода/вывода (печатающие устройства, терминалы, ЦАП, АЦП).
Информация, которой обмениваются МПС и ПУ, включает в себя служебную информацию и собственно данные.
Служебная информация от МПС передается с помощью управляющих слов СW (Control Word). Они инициируют действия связанные с обменом данными (определяют режим работы ПУ).
Служебные сообщения от ПУ, называемые словом состояния SW (Status Word), информируют МПС о состоянии ПУ.
Объем служебной информации зависит от типа ПУ. Для наиболее простых устройств, таких как прямо управляемые, светодиодные индикаторы, регистры, служебная информация не нужна. В других случаях, например, при взаимодействии с накопителями 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 передаются сигналы управления, слова состояния, собственно данные.
Классификация различных способов обмена информацией МПС с ПУ приведена на рис.15.1.
Рис.15.1.
В тех случаях, когда обмен данными с ПУ выполняется под управлением МП (программы), т.е. передача информации происходит через регистры МП и в результате выполнения соответствующих команд МП, говорят о программно управляемом обмене (ПУО). Обобщенная схема ПУО показана на рис.15.2.
Рис.15.2.
Программно управляемый обмен может инициироваться как МП, так и запросами прерывания от ПУ. И в первом и во втором случае возможны два варианта: прямой ввод/вывод и условный ввод/вывод.
Прямой ввод/ вывод
Прямой ввод вывод осуществляется независимо от состояния ПУ. В чистом виде он возможен только при управлении всегда готовым к обмену простейшим ПУ.
Реализация прямоуправляемого порта ввода/вывода, как правило, осуществляют с помощью шинного формирователя (или регистра), выходы которого могут переключаться в третье состояние. Выбор необходимого формирователя (регистра), при выполнении операции ввода/вывода, возлагается на специальную декодирующую схему, называемую логикой выборки кристаллов, которая в свою очередь, управляется сигналами шин адреса и управления.
Примеры простых схем, реализующих прямой ввод и вывод приведены на рис.15.3. Ввод/вывод данных стробируется низкими уровнями сигналов на линиях управления IОRС и IОWС. В случае прямого ВВ, МП перед началом обмена не анализирует готовность ПУ к обмену.
Рис.15.3.
При реализации прямого ВВ возможны два режима работы системной магистрали: синхронный и асинхронный. Определения указанных режимов работы и диаграммы сигналов при работе системной магистрали в синхронном и асинхронном режимах работы дано в 6.2.
Быстродействие шинных формирователей и регистровых схем обычно достаточно, чтобы поддерживать обмен со скоростью работы МП (синхронный режим). Если же быстродействие ПУ недостаточно высокое, реализуется асинхронный режим работы системной магистрали. При этом ПУ формирует сигнал ХАСК в момент начала обмена и удерживает его в течение всего цикла обмена.