Методи та засоби комп’ютерних інформаційних технологій
(Губенко Н.Є.)
Функции контроллеров и их организация
Контроллер-процессор с шинной системой команд
Он определяет что именно должны делать устр-ва, приняв информацию через свой порт и каким образом они должны поставлять информацию через порт.
Контроллер может непосредственно управлять отдельным устр-вом, а может управлять несколькими устройствами одновременно, связываясь с ними посредством спец шин ввода-вывода.
обычно каждый контроллер имеет 4 внутр регистра: сост-я, управления, входных и выходных данных.
Для доступа к этим регистрам сис-ма может иметь 1 или неск. портов.
Регистр сост-я содержит биты, знач-е кот. опр-ся состоянием устройства ввода-вывода и кот. доступны только для чтения вычислит сис-мой. Эти биты индицируют:
-бит занятости(показ завершение вып-я текущей команды на устр-ве)
-бит гот-ти данных (показ наличие очередного данного в регистре выходных данных)
-бит ошибки (говорит о возникновении ошибки при вып-ии прогр).
Регистр управления получает данные, кот-е записываются вычислит. системой для инициализации устройства ввода-вывода или вып-я очередной команды а также изменения режима работы устр-ва. Часть битов в этом регистре может быть отведена под код выполнения команды,а часть будет кодировать режим работы устр-ва.
Бит гот-ти команды говорит о том, что можно ее выполнить.
Регистры входных и выходных данных служат для обмена данными и внешними устройствами.
Обычно емкость этих регистров не превышает ширины линии данных
Шинная организация комп-ра и особенности организации обмена с памятью
Шина-это не только набор проводников, но и набор жестко заданных протоколов, определяющих правила обмена и перечень сообщений, кот0й может быть передан с пом-ю электрических сигналов по этим проводникам.
|
|
В совр. комп-рах выделяют как мин. 3 шины:
1) данных, состоящая из линий данных и служащую для передачи инф-ии между процессором и памятью, проц-ром и устройствами ввода-вывода, памятью и внешн. устр-ми
2) адресная шина-состоит из линий адреса, служит для задания адреса ячейки памяти или указания устр-ва ввода-вывода. участвующих в обмене информации. Она определяет макс. объем оперативной памяти
3) управления. Состоит из линий управления локальной магистралью, и линий ее состояния, определяющих поведение локальной магистрали.
Схема работы в общ случ-е на примере команды чтения из памяти
-проц. устанавл на шине адреса адрес ячейки памяти
-на шину управления пост. сигнал готовности и чтения
-заметив сигнал гот-ти, все устр-ва проверяют не стоит ли на шине адреса их адрес
-память замечает, что выставлен ее адрес, читает этот адрес в свой регистр адреса
-память выставляет на шине данных требуемую информацию
-память выставляет на шине упр-я сигнал готовности
-проц читает данные с шины данных в свои регистры
Действия, кот-е должны быть выполнены для передачи инф из проц-ра в память
1)на адр шине выставим сигналы соотв. адресу ячейки памяти,в кот-ю будет записана инф-я
2) на шину данных выставить сигналы, соотв. инф, кот-я должна быть записана в память
3) после вып-я 1 и 2 на шину данных выставляют сигнал соотв. операции записи и работы с памятью
ПОНЯТИЕ ПОРТА. НАЗНАЧЕНИЕ ПОРТА. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОРТОВ, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ СОМ-ПОРТЫ. ХАРАКТЕРИСТИКА И СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ОБМЕНА.
|
|
Порт – совокупность средств, унифицирующих и упрощающих способ взаимодействия микропроцессора с внешним миром.
Порт обеспечивает единственную возможность приема/передачи информации любым объектам, кроме памяти.
Всем устройствам, с которыми должен взаимодействовать процессор выделяется собственный порт. Порт представляет собой гипотетический путь данных, которому присвоен номер и который может принимать/передавать данные по команде процессора.
Если микропроцессор передает данные в порт используется команда out, в которой указывается номер порта и передаваемые данные.
Команда in работает аналогично, обеспечивает ввод данных в процессор, которые считываются и порта с соответствующим номером.
Порты могут использоваться в сочетании с прерываниями.
Имеется несколько способов использования портов в IBM/PC.
1. Использование порта как пути данных
2. Передача через порты управляющей информации для внешних устройств, и получение от этих устройств информации о состоянии.
3. Считывание положений переключателей в системном блоке, указывающих конфигурацию системы.
Последовательные COM-порты
COM-порт (communication port) – самый старый из последовательных портов ПК. Последовательный означает то, что данные в таком интерфейсе передаются по одному проводнику. Последовательный интерфейс – асинхронный и синхронный.
Передача инф. на физ уровне – это изменение электрических сигналов. В зависимости от скорости передачи, в импульсах одинаковой длительности может быть разное количество единичек. Синхроимпульсы указывают, в какой момент времени нужно снимать информацию. Если они передаются от одного устройства другому, то такая передача называется синхронной. Асинхронной считается такая передача, когда с фиксированной скоростью пересылается только информация, а приемник и передатчик синхронизируют процесс обмена данными самостоятельно.
|
|
COM-порт является асинхронным. Основная задача – запуск синхронизатора. Максимальная длина кабеля соединителя – 15 метров. С помощью специальных кабелей можно увеличить длину до 150 метров. Для дополнительного увеличения используются репитеры.
COM-порт работает по стандарту RS-232C, который определяет электрические уровни сигналов и протокол обмена.
Порт содержит 2 линии для обмена информацией и 9 линий для управления обменом. Если для управления обменом задействованы эти линии, то обмен будет называться «аппаратным» (протокол RTS/CTS). Можно организовать обмен, используя линии приема/передачи. Тогда протокол будет называться «программным» (протокол XON/XOFF). В таком режиме посылается символ начала передачи XON, окончание передачи XOFF.
Начало работы отмечается старт битом, который всегда имеет значение 0, окончание стоп-битом.
Аппаратной основой COM-порта является микросхема UART.
5.ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ LPT-ПОРТ. ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПОВ SPP, EPP, ECP.
LPT предназначался для подключения к компьютерам «построчных» принтеров, поэтому его название LinePrinTer.
LPT-порт образует параллельный интерфейс. Он является 8-разрядным, т.е. за один цикл работы пересылает 1 байт.
Структура: 8 битов – шина данных, 5 битов – шина сигналов состояния, 4 бита – шина управляющих сигналов.
3 подвида LPT-портов: SPP, EPP, ECP.
SPP – стандартный параллельный порт. Однонаправленный, предназначен только для вывода информации в порт. Его программный интерфейс соответствует протоколу Centronics. По умолчанию на всех материнских платах LPT-порт работает в режиме SPP.
Если к LPT-порту подключается устройство ввода, например сканер, то режим функционирования порта изменяется. При этом можно использовать для ввода информации линии опроса состояния. По ним осуществляется симметричная двунаправленная связь в режиме полубайтового обмена. За один раз передается 4 бита инф., а значит скорость уменьшается.
Для программиста SPP-порт – это регистр данных, состояния и управления.
Порт EPP улучшенный параллельный порт, был разработан компанией Intel, Xircom и Zenith Data Systems. Порт стал двунаправленным и мог работать в 4-х режимах: запись/чтение данных, запись/чтение адреса. Начиная с этой модификации, протокол обмена начал организовываться аппаратно.
Максимальная скорость обмена по EPP-порту достигает 2 Мб/с. Стало возможным подключать к такому порту внешние приводы CD-ROM, сетевые адаптеры, устраивать прямое соединение с др. ПК.
Основное достоинство этого порта – работа в реальном режиме времени. Для этого порта появляется программный драйвер, который постоянно отслеживает состояние порта и подает команды в точно определенный моменты времени.
Широкий порт – ECP (Extended Capability Port), предложен компаниями Hewlett Packed и Microsoft.
Преимущества: аппаратная компрессия передаваемых данных, буферизация FIFO, работа в режиме DMA (прямой доступ к памяти).
Этот порт может работать совместно с более древними портами. Введение канальной адресации широкого порта позволило работать с устройствами, которые состоят из нескольких полуфункциональных частей.
В цикле передачи адреса компьютер выбирает устройство, с которым будет работать, а потом связывается с ним как с традиционным.
Компрессия данных идет по принципу RLE.