105. Сопоставьте принципы печати лазерного и струйного принтеров, опишите и сравните их.
106. Приведите две схемы подключения клавиатуры к портам ввода\вывода. Приведите алгоритм опроса пассивной матричной клавиатуры
В основу ввода лежит принцип сканирования контактов, т.е. клавиатуры пассивны, имеют лишь контакты, поэтому для оживления матрицы кнопок нужен контроллер клавиатуры. Это самостоятельное устойство в стандартных системах либо тот же CPU в несложных контроллерах. Наиболее эффективный метод ввода – использования прерывания.
Буфер возбуждающего сигнал – циклический, выставляет на горизонтальные шины – строки низкий уровень сигнала. Выставив конкретную комбинацию через буфер чтения, информация со столбцов пересылается на CPU. Если не одна из клавиш не нажата, читается 3 единицы, и перемещаем возбуждающий сигнал (0) на вторую строку. Если нажата правая клавиша в этот момент с буффера появится код – 110. CPU по 2 адресам (101 и 110) поставит в соответсвие номер нажатой кнопки и из него через память – код символа. Если ни 1 из кнопок не нажата, то активного выходного сигнала нет, выводить нечего. Скорость опроса довольно высокая – до нескольких кГц и может меняться в зависимости от оператора. При увеличении скорости символы повторяются, если малая скорость – надо задерживать нажатие кнопки. Обычно максимальный размер матрицы – 8x8, но можно ввести кнопку “регистр” – при нажатии на 1одном из выходных разрядов появляется постоянная 1, показывает, что читаем символы с учетом регистра. Добавим еще разряд – и можно разделять алфавиты. Важная проблема в комутационных изделиях - дребезг контактов. Пока человек пальцем давит на кнопку, контролер клавиатуры несколько раз пробежит по этой строке. Большая скорость нужна, чтобы получить однозначность (защита от помех, дребезг при нажатии). В простейшем случае подобная матрица подключается к порту (ВВ55) и чтение буферов и сканирование делает сам CPU. Но он сканирует только если он выполняет эту процедуру, позтому все простые вычислители при включении питания переходят в режим сканирования. Только с приходом активного сигнала с клавиатуры, CPU переходит к другой активности. Такой подход считают не рациональным, сканированием занимается контроллер. В этом случае CPU не обращает внимания на клавиатуру, пока контроллер не пошлет специальное прерывание – клавиатурное, по которому CPU прочитает содержимое буфера контроллера. Преимущества контролерра в том, что контроллер преобразует № нажатой клавиши в соответствующий ASCII код. В первом случае задача CPU - после обнаружения нажатой кнопки преобразовать полученный код в ASCII. В ст. клавиатуре ролль контроллера играет схема ВЕ48. связь клавиатуры с ПЭВМ – по последовательному ИФ, т.е. ВЕ48 также формирует из ASCII кода – стандартный последовательный протокол обмена.
107. Выберите способ обмена данными между процессором и внешним устройством. Обоснуйте выбор. Напишите процедуру ввода или вывода данных в память эвм в мнемонике команд (уровень ассемблера).
Принято условно процедуру передачи данных между CPU и ОЗУ называть пересылка, а обмен данными между ОЗУ и ВУ (ввод/вывод). Проблема ввод/вывод данных стоит при разработке любого вычислителя поскольку без ВУ вычислителей не бывает. Поэтому разделяют эту процедуру ввод/вывод на 3 способа:
Программный ввод/вывод. Сама процедура ввод/вывод выполняется в 2 этапа. 1-ый информация из ВУ пересылается в регистр CPU. В общем случае регистр произвольный, но без него нельзя. 2-ой этап содержимое Рг. CPU пересылается в ОЗУ. Для выполнения это процедуры следует выполнить 2 команды. Способ адресации прямой или косвенный. Поскольку ввод/вывод программный ВУ имеют адреса в интервале 1 байта, их адресное пространство не входит в общее адресное пространство т.е. распределение адресов имеет вид и нам нужно составлять 2 таблицы. Пересылать содержимое между ВУ и CPU возможно с использованием 2-х команд прямой адресации IN ADR и OUT ADR (адресная часть 1 байт). Устройство управления CPU получив команду IN вырабатывает сигнал блокировки памяти (ОЗУ и ПЗУ отключается) и по ША по младшему ее байту мы обращаемся к портам ввода/вывода для доступа к ВУ. Такой подход существовал в системе IBM360. Надежный и удобный. Вместе с тем для реализации программного ввода/вывода обязательно наличие в системе команд указанных 2-х операций. Если у CPU нет таких команд, способ не подходит. Поскольку с ВУ мы вводим/выводим не один байт данных, а чаще массив, вторая пересылка CPU ОЗУ чаще выполняется с косвенной адресацией. Для ввода одного слова нам понадобится 5 тактов (20 циклов). Команды IN и OUT имеются у CPU в системе команд IBM, но их нет у CPU с системой команд DEC.
В
вод/вывод
с отображением в памяти.
Более универсальный способ, когда
адресное пространство ВУ внесено в
общее адресное пространство. Например:
процедура также требует 2-х команд, но
первая операция – это команда прямой
адресации к порту ввода/вывода c
полным адресом. Вторая команда пересылка
содержимого (А) в ячейку памяти (адресация
косвенная).
1-4 6 циклов (1 слово за 6 циклов)
2-2
Когда CPU выставляет адрес ему все равно с какой ячейкой работать, с ячейкой ОЗУ, ПЗУ или портом ВУ. Процесс однотипный. Способ с отображением в памяти не требует специальных команд. Используются типовые пересылки. Вместе с тем адресное пространство отнимается под порты ввода/вывода. Поэтому иногда жаль памяти. В последнее время разрядность ША возросла, поэтому экономить память нет нужды и этот способ используют чаще.
Способ прямого доступа к памяти. Поскольку первые два способа предусматривали минимум 2 пересылки – это длинно, и время затрачиваемое на ввод/вывод оказывается значительным. Поэтому предложили обойтись без CPU. Поскольку информация храниться во ВУ, а мы должны положить ее в память. CPU с регистрами выступают в качестве промежуточного элемента хранения. Прямой доступ к памяти подразумевает прямую связь ВУ и ОЗУ.
Передача информации между внутренними РОН называется пересылка, между процессором и памятью чтение/запись, а между памятью и внешними устройствами ввод/вывод информации. Наиболее длинными во времени процедурами считают операции ввода/вывода, поскольку внешние устройства в большинстве случаев имеют меньшее быстродействие, чем процессор или память. Доступ к внешним устройствам в большинстве случаев адресный, т. е. по структуре ввод/вывод не должен отличаться от чтения/записи. Но объем памяти значителен, значительна и шина адреса (минимум 16 разрядов). В тоже время число внешних устройств не может быть физически большим.