Ввод - вывод.

Ввод и вывод данных может выполняться двумя способами: с использованием адресного пространства ввода-вывода (АПВВ) или с отображением на память. АПВВ содержит до 32К 16-битных портов. Данные между аккумулятором и адресуемым портом передаются специальными командами IN (ввод из порта) и OUT (вывод в порт). АПВВ не сегментируется.

Внутренние операции мп.

Большинство современных компьютеров выполняют команды последовательно. Для каждой команды реализуются следующие действия (цикл команды): команда выбирается из памяти, дешифрируется (преобразуется во внутренний микрокод ЦПУ), и выполняется ее микрокод. Для передачи данных и выборки команды МП инициирует т. н. цикл шины. Цикл шины состоит из нескольких тактов синхронизации (машинных тактов). Для 8086/88 это минимум 4 такта, для 286, 386, 486 - 2, Pentium ‘а - ?. В первом такте Т1 на шину адреса выдается адрес, во втором такте Т2 производится коммутация направления передачи (устанавливаются сигналы M/IO*, WR, RD), в тактах Т3 и Т4 выполняется передача данных. Если устройство не может передавать информацию со скоростью шины, то с помощью сигнала неготовности READY (RDY) между тактами Т3 и Т4 вводится несколько тактов ожидания TW. У МП 286 и выше объединены такты T1 и T2, T3 и T4 за счет разделения шин адреса и данных. Существует несколько типов циклов шины (разные варианты чтения и записи, подтверждения прерывания, индикации останова, пакетные (блочные) и т.п.). Если цикл шины не требуется, интерфейс реализует холостые состояния TI. Выполнение команды также требует одного или нескольких машинных тактов (не считая циклов шины для получения операндов из памяти или ВУ).

Машинные такты формируются МП из сигнала синхронизации, который подается на вход CLC от внешнего тактового генератора. Как правило МП может работать в широком диапазоне частот. В различных МП используется одно- или двухчастотная синхронизация (с делением или умножением).

Начальная установка и запуск МП производится сигналом высокого уровня на входе RESET. Это происходит при включении питания и перезагрузке. Сигнал сброса для МП должен быть синхронизирован с сигналом CLC и формируется генератором синхронизации. На время действия сигнала RESET все выходы становятся пассивными или переводятся в третье состояние. По этому сигналу МП прекращает все внутренние операции, обнуляет все регистры, кроме CS=FFFF и общих регистров, которые устанавливаются в начальное состояние программным путем. В некоторых случаях выполняется самопроверка МП. После сброса МП формирует адрес первой команды инициализации FFFF0 (т.е. переходит к ПЗУ BIOS).

Останов МП, выполняется командой HLT. При этом МП прекращает все действия, не выдает никаких управляющих сигналов (все тристабильные буфера отключены). Выйти из этого состояния можно только аппаратным сбросом или аппаратным прерыванием.

Организация обмена с ву.

Взаимодействие МП и его окружения может происходить через порты ввода-вывода или через память. Существуют четыре варианта организации обмена.

1. Программная передача информации под управлением МП. При этом процессор занят только выполнением программы обслуживания выбранного устройства. Обмен происходит байтами или словами при максимальной программной скорости.

2. Прерывание фоновой программы процессора. По специальному запросу управление на время обмена передается программе обработки прерывания, которая и выполняет обмен байтами или словами. Скорость ниже чем в первом случае, т.к. время обмена складывается из времени перехода на обслуживающую программу, времени ее выполнения и времени возврата в фоновую программу.

3. Передача данных между устройствами напрямую, без участия процессора (т. н. внепроцессорная передача), с использованием аппаратуры прямого доступа к памяти (ПДП, DMA). Обмен производится блоками данных (несколько байт или слов). Перед сеансом передачи производится начальная подготовка - в контроллер ПДП заносится начальный адрес массива информации и его длина.

4.Внепоцессорная передача под управлением аппаратуры задатчика, находящейся в устройстве - инициаторе обмена. Обеспечивается максимальная скорость передачи.

Основными средствами, позволяющими совместить операции обработки информации и обмена являются прерывания и приостановки.

Прерывание это изменение текущей последовательности команд. МП по внешнему сигналу, называемому запросом на прерывание, переключается с выполнения текущей программы на другую. При этом сохраняется информация, необходимая для последующего восстановления прерванной программы. Прерывания используются для реакции МП на внешние события (например нажатие клавиши на клавиатуре). Реакция состоит в выполнении специально предусмотренной для данного случая программы. Термин «прерывание» может использоваться в нескольких значениях: сигнал «запрос на прерывание» от ПУ; Изменение обычной последовательности команд, т. е. реакция на запрос.

Приостановка это процесс при котором средства управления, работающие автономно от ЦП, задерживают его работу на некоторое время, а интерфейс и оперативная память заняты обменом информацией с ПУ. Текущее состояние процессора не меняется, но выполнение программы задерживается до освобождения памяти и интерфейса. Приостановки используются при внепроцессорных передачах. Однако их возможности ограничены непосредственной передачей данных, поэтому для выполнения каких-либо действий по управлению ПУ со стороны ЦП необходимы прерывания.