27. Построение программных каналов ввода и вывода по прерыванию. Алгоритм взаимодействия мп и каналов по прерыванию.

Периферийные устройства и внешняя память подключаются к системной шине через интерфейсы. Каждый интерфейс имеет набор регистров, называемых портами ввода-вывода, через которые ЦП и память взаимодействуют с внешними устройствами. Все взаимодействия с устройствами осуществляются через порты ввода-вывода в интерфейсе. В ЦП есть средства для передачи информации в порт и из него. Процессор может обращаться 2^16 (64К) 8 – битным портам, примерно также, как и к байтам памяти. Каждому порту назначен уникальный адрес.

Режим работы с периферией: опрос и по прерываниям. При опросе программа проверяет биты готовности, когда ей это нужно. При вводе-выводе по прерываниям интерфейс посылает в ЦП внешнее прерывание. Программное взаимодействие с портами осуществляется командами: IN AX, PORT, где PORT – константа от 0 до 255; и OUT PORT, AX.

В порт или из порта можно выдать байт или слово или последовательность байт – прямой доступ к памяти (ПДП), есть контроллер ПДП. В I8086 два адресных пространства: памяти и ввода-вывода. Для этого в шине управления предусмотрены линии, указывающие к какому пространству относится адрес на шине адреса.

Вывод из ЦП в управляющий или буферный порт осуществляется выдачей адреса на шину адреса и соответствующих сигналов на шину управления с последующей выдачей данных на шину данных.

Ввод из входного порта реализуется выдачей адреса и управляющих сигналов на соответствующие шины и ожиданием реакции интерфейса путем выдачи содержимого адресованного порта на шину данных. Адреса ассоциируются с портами а не с интерфейсами.

Прерыванием называется временное прекращение выполнения текущей программы, которое вызвал внешний сигнал. Микропроцессор при этом переходит к выполнению специальной подпрограммы обработки прерывания. Использование прерываний позволяет сократить время реакции ЭВМ на внешнее событие и увеличить гибкость ее работы, особенно это проявляется в случаях, когда требуется обеспечить обмен информации с большим числом асинхронно работающих внешних устройств.

Существуют два способа организации прерываний от нескольких источников:

• прерывание с опросом - сигнал от любого из источников прерываний вызывает переход к одной единственной подпрограмме обработки прерывания, которая определяет источник прерывания и формирует реакцию на него;

• векторное прерывание - прерывание от каждого источника вызывает переход к своей подпрограмме, этот способ быстрее, но сложнее реализуется.

Часто требуется иметь возможность игнорировать запросы на прерывание - маскировать их, например, когда запрос на прерывание может приходить одновременно от нескольких источников, необходимо устанавливать приоритеты прерываний и обеспечивать маскирование прерываний с низшим приоритетом.

В программном канале с обслуживанием по прерыванию обмен осуществляется по инициативе внешнего устройства. Сигнал готовности данных используется для формирования запроса прерываний ЦП. Запрос прерыва­ния обрабатывается системой прерываний ЦП и, если прерывания разрешены, осуществляется прерывание программы, выполняемой ЦП, и переход к подпрограмме ввода/вывода. Интерфейс ввода/вывода с обслуживанием по прерыванию

содержит порты данных и триггер запросов прерываний, который принимает и хранит сигнал готовности данных. Выход триггера непосредственно подключается к соответствующему входу средств обработки запросов прерываний, и поэтому не требуются средства сопряжения триггера прерываний с системной шиной подобно тем, которые используются при подключении порта состояния к системной шине при программном обмене с обслуживанием по программе. Интерфейс в этом случае упрощается, а функции обмена возлагаются на систему прерываний. Управление выполняет подпрограмма обслуживания прерывания по вводу/выводу. Обмен по прерыванию позволяет исключить потери времени процессором, затрачиваемые на программный опрос состояния внешнего устройства и, таким образом, повы­сить производительность микропроцессорной системы. Пропускная способность канала обмена в целом такая же, как и при программном обмене.