2.5. Организация ввода-вывода.
Ни один компьютер не может быть представлен без определенного набора подключенных к нему внешних, или периферийных устройств. Назначение этих устройств – обеспечить ввод в в ЭВМ и вывод из нее информации в виде, наиболее подходящем для использующего компьютер человека. Внешние, или периферийные устройства выполняют определенные функции по приему и обработке информации, передаваемой в них из ЭВМ и по формированию информации, передаваемой из них в ЭВМ.
Особую роль среди внешних устройств ЭВМ занимают внешние запоминающие устройства (ВЗУ), предназначенные для долговременного хранения больших объемов информации. Большая часть ВЗУ использует магнитный способ записи информации. Это так называемые накопители на магнитных дисках (НМД) и магнитных лентах (НМЛ).
При реализации в ЭВМ системы ввода-вывода информации приходится решать сложные технические проблемы, которые в основном обусловлены следующими факторами:
- необходимо обеспечение возможности совместного использования различных ЭВМ с переменным составом различного внешнего оборудования, отвечающего решением конкретных задач пользователя.
- должна быть обеспечена унификация программирования операций ввода-вывода для максимальной независимости разрабатываемого обеспечения от конкретной аппаратуры, на которой оно может быть использовано.
Для реализации обмена информацией между ЭВМ и внешними устройствами предназначена подсистема ввода-вывода ЭВМ.
Шина ввода-вывода, через которую внешние устройства подключаются к процессору, включает в себя адресные линии, линии ввода-вывода данных и линии управления. Обычно шина ввода-вывода и шина памяти логически независимы, хотя в некоторых ЭВМ они могут быть совмещены.
К ЭВМ внешние устройства подключаются через так называемые порты ввода-вывода. Для сопряжения конкретного внешнего устройства в конкретной ЭВМ служат так называемые интерферийные устройства. Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин сигналов, электронных схем и алгоритмов, обеспечивающих унификацию и стандартизацию передачи данных между ЭВМ и внешними устройствами.
Для выполняемой процессором программы, точнее для программиста программирующего операцию ввода-вывода, порт ввода-вывода представляет собой регистр или набор регистров, содержимое которых программно доступно для чтения или записи во время операций ввода-вывода. Передача числа или кода из ЭВМ во внешнее устройство фактически реализуется их передачей из регистра процессора или ячейки памяти ЭВМ в регистр данных интерфейса внешнего устройства.
Основные режимы обмена информацией:
Программный обмен данными по флагу готовности устройства – это передача или прием данных по инициативе и под управлением программы, выполняемой центральным процессором ЭВМ.
Программный обмен данными в режиме прерывания программы – инициатива принадлежит внешнему устройству, оно и осуществляет прерывание программы.
Обмен данными в режиме прямого доступа к памяти (ПДП) – управление обменом берет на себя внешнее устройство.