Алгоритм взаимодействия МП с функциональными узлами ЭВМ.

1. Управляющая работой ЭВМ программа перед началом выполне­ния загружается в основную память (ОП). Адрес первой выполняе­мой команды передается микропроцессору и запоминается в счетчи­ке команд.

2. Начало работы процессора заключается в том, что адрес из счет­чика команд (СК)(в котором всегда хранится адрес очередной команды) выставляется на шину адреса системной магистрали.

3. Одновременно на шину управления выдается команда «Выборка из ОП», которая воспринимается основной памятью.

4. Получив с шины управления сис­темной магистрали команду, основная память считывает адрес с шины адреса, находит ячейку с этим номером и ее содержимое выставляет на шину данных, а на шину управления выставляет сигнал о выпол­нении команды.

5. Процессор, получив по шине управления сигнал об окончании работы ОП, вводит число с шины данных на внутреннюю магистраль МП и через нее пересылает введенную информацию в регистр команд.

6. В регистре команд полученная команда разделяется на кодовую и адресную части.

6.1. Код команды поступает в блок управления для вы­работки сигналов, настраивающих МП на выполнение заданной опе­рации и для определения адреса следующей команды (который сразу заносится в счетчик команд).

6.2. Адресная часть команды выставляется на шину адреса системной магистрали (СМ) и сопровождается сигна­лом «Выборка из ОП» на шине управления.

7. Выбранная из ОП информация через шину данных поступает на внутреннюю магистраль МП и долее вводится в арифметическое устройство (АУ). На этом за­канчивается подготовка МП к выполнению операции и начинается ее выполнение в АУ.

8. Результат выполнения операции выставляется микропроцессором на шину данных, на шину адреса выставляется адрес ОП, по которому этот результат необходимо записать, а на шину управления выставля­ется команда «Запись в ОП».

9. Получив с шины управления команду, ОП считывает адрес и данные с системной магистрали, организует за­пись данных по указанному адресу и после выполнения команды выс­тавляет на шину управления сигнал, обозначающий, что число записа­но.

10. Процессор, получив этот сигнал, начинает выборку очередной ко­манды: выставляет адрес из счетчика команд на шину адреса, формирует команду «Выборка из ОП» на шине управления и т.д.

В каждом цикле, получив команду в регистр команд и выделив код операции, процессор определяет, к какому устройству она отно­сится. Если команда должна выполняться процессором, организуется ее выполнение по описанному циклу. Если же команда предназначена для выполнения в другом устройстве ЭВМ, ЦП передает ее соответ­ствующему устройству.

Процесс передачи команды другому устрой­ству предусматривает следующие действия:

1. ЦП выставляет на шину адреса СМ адрес интересующего его устройства;

2. По шинам управления передается сигнал «Поиск устройства»;

3. Все устройства, подключенные к системной магистрали, получив этот сигнал, читают номер устройства с шины адреса и сравнива­ют его со своим номером. Устройства, для которых эти номера не совпадают, на эту команду не реагируют. Устройство с совпавшим номером, вырабатывает сигнал отклика по шине управле­ния;

4. ЦП, получив сигнал отклика, в простейшем случае выставляет имеющуюся у него команду на шину данных и сопровождает ее по шине управления сигналом «Передаю команду»;

5. Получив сигнал о приеме команды, ЦП переходит к выполнению очередной своей команды, выставляя на шину адреса содержимое счетчика команд.

В более сложных случаях, получив сигнал, что устройство отклик­нулось, прежде чем передавать команду, ЦП запрашивает устройство о его состоянии. Текущее состояние устройства закодировано в бай­те состояния, который откликнувшееся устройство передает процес­сору через ШД системной магистрали. Если устройство включено и готово к работе, то байт состояния - нулевой. Наличие в нем единиц свидетельствует о нештатной ситуации, которую ЦП пытается про­анализировать и в необходимых случаях извещает оператора о сло­жившейся ситуации.

Взаимодействие МП с внешними устройствами предусматривает выполнение логической последовательности действий, связанных с поиском устройства, определением его технического состояния, об­меном командами и информацией. Эта логическая последовательность действий вместе с устройствами, реализующими ее, получила назва­ние интерфейс ввода-вывода.

Для различных устройств могут использоваться разные логичес­кие последовательности действий, поэтому интерфейсов ввода-выво­да может в одной и той же ЭВМ использоваться несколько. Если их удается свести к одному, универсальному, то такой интерфейс назы­вается стандартным. В IBM PC есть два стандартных интерфейса для связи ЦП с внешними устройствами:

· параллельный (типа Centronics)

· последовательный (типа RS-232).

Интерфейсы постоянно совершенствуются, поэтому с появлени­ем новых ЭВМ, новых внешних устройств и даже нового программ­ного обеспечения появляются и новые интерфейсы. Так, в программ­ном обеспечении, разработанном ведущими фирмами (в том числе фирмой Microsoft), все шире используется новый интерфейс «Plug and Play» (Включи и играй), который предназначен для облегчения си­стемной настройки ЭВМ при подключении новых устройств к маши­не. Этот интерфейс позволяет подключить с помощью кабеля новое устройство, а после включения ЭВМ ее программное обеспечение автоматически определяет состав подключенных устройств, их типы и настраивает машину на работу с ними без вмешательства систем­ного оператора.

Если при обращении ЦП к внешнему устройству продолжение выполнения основной программы центральным процессором возмож­но только после завершения операции ввода-вывода, то ЦП, запус­тив внешнее устройство, переходит в состояние ожидания и находит­ся в нем до тех пор, пока внешнее устройство не сообщит ему об окон­чании обмена данными. Это приводит к простою большинства устройств ЭВМ, так как в каждый момент времени может работать только одно из них. Такой режим работы получил название однопрограммного - в каждый момент времени все устройства находятся в состоянии ожидания, и только одно устройство выполняет основную (и единственную) программу.

Для ликвидации таких простоев и повышения эффективности ра­боты оборудования внешние устройства сделаны автономными: по­лучив от ЦП необходимую информацию, они самостоятельно орга­низуют свою работу по обмену данными. Процессор же, запустив внешнее устройство, пытается продолжить выполнение программы. При необходимости (если встретятся соответствующие команды) он может запустить в работу несколько других устройств (так как вне­шние устройства работают значительно медленнее процессора). Если же ему приходится переходить в режим ожидания, то, пользуясь тем, что в ОП может одновременно находиться не одна, а несколько про­грамм, ЦП переходит к выполнению очередной программы. При этом создается ситуация, когда в один и тот же момент времени различные устройства ЭВМ выполняют либо разные программы, либо разные части одной и той же программы. Такой режим работы ЭВМ называ­ется многопрограммным.

Вариант значений прерываний компьютера IBM

Чтобы определить, какие значения прерываний установлены по умолчанию в системе, необходимо воспользоваться диагностическими программными утилитами, например Microsoft Diagnostic (MSD).