Периферийные устройства ПК / periph_lections_2005-06_1 / Лекции. Часть 1. 2005-06 / Несколько разработанных вопросов

6 Вопрос.

1. Пространство ячеек памяти

2. Пространство портов ввода\вывода

Адресное пространство – это массив упорядоченных элементов имеющих линейную адресацию , начиная с младшего адреса, и заканчивая старшим.

В массив ячеек памяти (или в адресное пространство памяти) входят сама оперативная память (РАМ), КЭШ память любого устройства, ПЗУ (Постоянные память) – РОМ, видеопамять.

Пространств портов ввода\вывода физически представляет собой регистры контроллеров устройств. В это адресное пространство входит в том числе регистры микросхемы УАРТ, в который записывается передаваемая через СОМ порты 8-ми разрядная информация.

Адресное пространство памяти можно представить в виде карты памяти, а адресное пространство портов ввдода\вывода картой портов ввода\вывода.

Оба эти адресные пространства зависимо имеют собственную адресацию и поэтому не пресекаются.

К некоторым устройствам (например видеокарты) можно обращаться и как к представителю карты памяти и как к представителю карты портов ввода\вывода.

К различным портам можно обращаться только как к портам ввода\вывода.

А к оперативной памяти и ПЗУ только как к ячейкам адресного пространства памяти.

АП память: РАМ,РОМ,Кэш, (Видео память\ видеокарта\ Регистры), Регистры контроллеров:Регистры контроллеров.

Разрядность адресного пространства памяти определяется разрядностью шины адреса, по которой передается адрес ячейки, к которой должно произойти обращение.

Максимальное количество ячеек, которое может адресовать 64 разрядную шину адреса – 2^64.

Разрядность пространства портов ввода\выдода определяется максимальной разрядностью регистра.

Например: микросхема УАРТ содержит 8-ми разрядные регистры, поэтому адресное пространство СОМ порта так же 8-ми разрядное.

Вопрос 8.

Портом ввода\вывода называется регистр контроллера устройства, которое имеет уникальный адрес в адресном пространстве портов ввода\вывода.

Всего в ПК 65384 однобайтных регистров, поэтому адресное пространство каждого их таких портов 8-ми разрядное. Для обращения к портам ввода\вывода используется 4 ассемблерные инструкции процессора

IN

OUT port – CPU reg

INS port – memory ceM

OUTS memory – port

Такой режим обмена называется программным ввода\вывода, либо PIO.

Вопрос 9.

4 4 метода передачи даных:

1. Программно-управляемый обмен.

2. PIO.

3. DMA.

4. Режим управления шиной (Bysmastering).

1. Состоит из следующих операций:

а. Чтение регистра состояния.

б. Ожидание готовности (цикл)

в. Обмен байтом или словом , с использованием инструкций ИН и ОУТ.

Минусы:

1. Средняя скорость передачи, не более 150 Кбайт\с

2. Сильная загрузка ЦПУ из-ха постоянной проверки статусного регистра (иои регистра состояния)

2. PIO.

Позволяет обмениваться как между регистрами, так и между ячейками памяти. Используется команда INH OUT INS OUTS. Есть возможность блочной пересылки по несколько байт или слов.

Управление передачи данных осуществляется с помощью прерываний, что значительно быстрее и меньше загружает ЦПУ. Определено 5 режимов скорости передачи для PIO.

Максимальный режим – mode 4-22,3 мегабайта\с.

3. DMA – Direct Memory Access.

ПДП – максимальная скорость 133 Мбайта.

Это способ обращения устройства к памяти без согласования этого обращения с процессором, т.е. устройство используется специально.

DMA контроллер может обращаться к оперативной памяти самостоятельно, и асинхронно по отношению к тем операцияv которые выполняет процессор.

3. Bysmastering.

Если шины поддерживает такую возможность, то устройство может стать хозяином шины, на определенный период времени, и управлять передачей данных по ней самостоятельно.

Плюсы:

1. Максимальная скорость передачи.

2. отсутствие нагрузки на ЦПУ.

Минусы:

1. не все устройства и шины поддерживают эту возможность, поэтому могут возникнуть несовместимости или задержки при передаче.

Вопрос 10.

3 метода управления передачей данных:

1. Обмен по опросу готовности (1 метод передачи данных – смотри выше, предыдущий билет)

2. Использование аппаратных программных прерываний

3. Polling(последовательный опрос)

2. Управление передачей данных с помощью прерывания состоит в том, что устройство желающее предавать или принимать данные или сообщить о своем состоянии генерирует прерывание, которое поступает на контроллер прерываний и затем на ЦПУ. ЦПУ анализирует поступивший запрос на прерывание и инициализирует 1 из 3-х выше перечисленных методов передачи данных,

3. Polling – это метод управления передачей данных когда производится последовательный опрос готовности устройств, но не с помощью регистра состояния, а с помощью прерываний.