Состав периферийного оборудования МПС

В качестве устройств ввода-вывода (УВВ) для МПС могут быть ис­пользованы любые из известных устройств, связывающих ЭВМ с внешним миром: телетайпы, модемы, принтеры, дисплей, клавиатура, серийные нако­пители и др.

Чаще всего используются специализированные УВВ: аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи, специальные пульты управления, индикаторы, преобразователи формы информации и др. В качестве специализированных УВВ могут выступать спецпроцессоры, а также вычислительные устройства на основе однокристальных микроЭВМ.

1.2. Представление информации между МПС и УВВ

Информация между ядром МПС (МП и память) и УВВ (рис. 1.1) пред­ставляется сигналами трех типов:

Рис. 1.1. Представление информации между МПС и УВВ

1. Сигналы (слова) состояния УВВ.

Они сообщают МПС о состоянии УВВ. Например, УВВ готово к об­мену, строб готовности, запрос на прерывание и др.

2. Сигналы (слова) управления УВВ.

Они посылаются МПС в УВВ для их управления. Например, сброс, подтверждение приема, запись, чтение и др.

3. Сигналы данных.

С их помощью происходит передача содержательной части информа­ции. По шине данных МПС могут передаваться также слова состояния и управления. Передача данных производится в параллельном формате (за 1 такт передается порция бит) или в последовательном формате (за 1 такт - 1 бит).

Структурная организация интерфейса ввода-вывода МПС с единой системной шиной

Под вводом-выводом понимается любой обмен словами данных ме­жду МПС и УВВ. Этот обмен осуществляется с помощью интерфейса ВВ.

Интерфейс ввода-вывода - это совокупность аппаратных (регистры, шинные формирователи, интерфейсные БИС) и программных средств (про­токолы обмена, программы - драйверы ВВ), под управлением которых осу­ществляется этот обмен.

Для физической организации ввода-вывода каждое УВВ подключается к системной шине МПС или ПК через контроллеры (или адаптеры) УВВ (рис. 1.2). Через эти адаптеры УВВ взаимодействуют с центральным процес­сором (ЦП) или памятью МПС.

Рис. 1.2. Структурная организация интерфейса ввода-вывода

Каждый контроллер (адаптер) строится на основе шинных формиро­вателей, буферных регистров, интерфейсных БИС, например программи­руемого периферийного адаптера (ППА) К580ВВ55 (аналог i8255), про­граммируемого связного адаптера (ПСА) К580ВВ51 (i8251). С точки зрения программиста, интерфейсная БИС, а следовательно и контроллер УВВ, представляет собой набор 8-, 16-, 32-битных регистров ВВ (портов ВВ). Че­рез эти порты УВВ взаимодействует с ЦП и памятью.

По функциональному назначению в каждой интерфейсной БИС можно выделить три вида портов:

- порты для буферирования данных;

- порты для хранения слов состояния УВВ, которые может проверять ЦП;

- порты для хранения управляющих слов, поступающих в УВВ от ЦП.

Каждый из этих портов, входящий в состав контроллера, имеет свой неповторимый адрес. Множество этих портов образует интерфейсную карту или адресное пространство портов МПС. Например, при обращении к пор­там ВВ с помощью команд ввода IN или OUT с прямой адресацией это про­странство содержит 2⁸ = 256 портов ввода и 256 портов вывода с адресами в диапазоне [ОО-FFh], изолированном от основной памяти (это - изолирован­ный ввод-вывод)

Адреса портов могут включаться в адресное пространство основной памяти, если к этим портам обращаются с помощью команд обращения к памяти, например MOV AX,[0200h]. Такое обращение к портам называют вводом-выводом, отображаемым на память.

В МПС на основе МП семейства i80X86 могут использоваться оба ме­тода обращения к портам.

 

1.7. Три основных метода организации ВВ. Их сравнительная ха­рактеристика

Различают три основных метода ввода-вывода, широко используемые в МПС и ПК. Это - программно-управляемый. ВВ по прерываниям и ввод-вывод с прямым доступом к памяти (ПДП). Эти методы отличаются тем, ка­кое устройство инициирует ввод-вывод (МП или УВВ) и какое устройство управляет обменом (МП или контроллер ПДП). Сравнительная характери­стика методов приведена в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Три основных метода ввода-вывода и их характеристика

 

№ пп	Метод В В	Устройство, инициирую­щее ВВ	Устройство, управляющее ВВ	Достоинства и Недостатки метода
	Программно-управляемый ВВ	МП	МП (путем выпол­нения про­граммы)	Д: простота схемы ин­терфейса и программ Н: простои МП для медленных УВВ
	ВВ по прерыванию	УВВ	МП (путем выпол­нения про­граммы)	Д: отсутствие просто­ев МП для медленных УВВ Н: усложнение аппа­ратуры и программ интерфейса ВВ
	ВВ с прямым доступом к памяти (ПДП)	УВВ	Контроллер ПДП (УВВ)	Д: большая произво­дительность ВВ для массивов данных Н: усложнение аппа­ратуры и программ интерфейса ВВ