Раздел 2. Организация ввода-вывода в базовой эвм
2.1 Устройства ввода-вывода базовой эвм
Рис. 2.1. Модель базовой ЭВМ с устройствами ввода-вывода
Между ВУ и процессором включены простейшие контроллеры, каждый из которых содержит: дешифратор адреса, позволяющий выделить обращение к данному ВУ среди всех обращений к устройствам ввода-вывода, подключенных к процессору; дешифратор приказов, декодирующий приказы от процессора на выполнение тех или иных операций; регистр состояния, в котором хранится информация о готовности ВУ к обмену данными с процессором. В контроллерах простейших ВУ обычно используются однобитовые регистры готовности, которые часто называют флагом или флажком. Это название используется и в контроллерах базовой ЭВМ. Контроллеры ВУ связаны с процессором шинами ввода и вывода информации, шиной адреса и шиной управления, по которым передаются приказы от процессора и сведения о состояния ВУ.
2.2 Программно-управляемая передача данных.
При использовании программно-управляемого обмена должна быть составлена программа, обеспечивающая пересылку данных из памяти ЭВМ в аккумулятор и далее в регистр памяти контроллера ВУ (вывод данных) или из регистра данных контроллера ВУ в аккумулятор и затем в память ЭВМ (ввод данных). В такое программе можно реализовать один из трех типов обмена: синхронный, асинхронный и по прерыванию. Синхронный обмен очень редко используется в ЭВМ и не будет рассматриваться в данном пособии, остальные виды обмена рассматриваются в п.п. 2.4 и 2.5.
Формат команд ввода-вывода приведен на рис. 1.2.в. Код операции (1110)2 служит для отличия этих команд от других команд ЭВМ. Между собой они отличаются кодом приказа: пересылка данных (IN В - ввод и OUT В - вывод), проверка готовности ВУ (TSF B) и сброс состояния готовности (CLF B), где В - адрес ВУ. Адрес позволяет связать процессор с одним из подключенных к нему ВУ (их может быть до 28=256).
Флажок - однобитовый регистр готовности ВУ, устанавливаемый в единичное состояние, когда ВУ готово к обмену информацией. Если флажок сброшен (установлен в ноль), ВУ занято: устройство вывода еще обрабатывает предыдущую команду, а устройство ввода готовит данные для передачи в процессор.
Команда CLF B (E0xx, где хх - две последние 16-ричные цифры адреса ВУ) служит для установки в нуль флажка ВУ с адресом В.
Команда TSF B (E1xx) служит для проверки готовности к обмену ВУ с адресом В. Если флажок этого ВУ сброшен (ВУ не готово к обмену), то выполняется команда, расположенная вслед за TSF В. В противном случае эта команда пропускается и выполняется команда, расположенная через одну за TSF В.
Команда IN B (E2хх) служит для пересылки содержимого регистра данных контроллера ВУ с адресом B в восемь младших разрядов аккумулятора.
Команда OUT B (E3хх) служит для пересылки содержимого восьми младших разрядов аккумулятора в регистр данных контроллера ВУ с адресов В.
Для организации обмена с ВУ в состав устройства управления базовой ЭВМ включены два устройства: регистр состояний внешних устройств (Ф) и контроллер прерываний. Связь контроллеров ВУ с этими устройствами осуществляется по линиям "Состояние флага" и "Запрос прерывания". Данные передаются по шинам ввода и вывода.