Програмно керований обмін інформацією

Між ядром машини і периферією реалізуються наступні види програмно керованого обміну інформацією:

· синхронний і асинхронний обміни в послідовних і паралельних двійкових кодах, що виконуються за схемою, зображеною на рис. 7.4а;

· з перериванням програми за запитом ПП.

Рис. 7.4. Синхронний обмін: а – схема, б – алгоритм; в, г – послідовний обмін без стробування; д, е – паралельний обмін із стробуванням

При синхронній передачі джерело інформації ДІ завжди готове до обміну відповідно до алгоритму (рис. 7.4б). Джерело інформації виставляє і утримує значення даних на лінії послідовного обміну Л_об протягом часу τ, який складається з тривалості затримки розповсюдження сигналу на лінії, його розпізнавання і фіксації в регістрі приймача ПІ (рис. 7.4в, г)

При синхронному паралельному обміні часто використовують сигнал квитування, який передається і приймається по окремій лінії Л_К і визначає інтервал часу надійного приймання даних приймачем (рис. 7.4д, е).

Асинхронний обмін виконується при готовності (Ready) зовнішнього пристрою до обміну даними відповідно до алгоритму (рис. 7.5а). При асинхронній передачі паралельного коду по ШД використовують метод квитування, в якому поєднуються спільна дія сигналу квитування Л_к від джерела ДІ та сигналу підтвердження приймання Л_П від приймача ПІ (рис. 7.5б, в).

Рис. 7.5. Асинхронний обмін: а – алгоритм; б – схема; в – тимчасові діаграми роботи з квантуванням

Основним недоліком синхронного і асинхронного обміну є значне завантаження процесора операціями введення-виведення, що призводить до суттєвого зниження продуктивності комп'ютера. Тому синхронний і асинхронний обміни використовують при передачі одиночних байтів або слів. Обмін в режимі переривання здійснюють апаратно за ініціативою зовнішнього пристрою або програмно - командою переривання INT. Процесор, отримавши апаратний запит на переривання, закінчує поточну команду, пересилає до ОП вміст своїх регістрів і переходить на підпрограму обслуговування переривання. Після її закінчення процесор відновлює вміст своїх регістрів і продовжує виконання перерваної програми (рис. 7.6а).

Апаратно режим переривання забезпечується контролером переривань (КПР), до якого підключаються ПП. Вихід INT контролера подається на відповідний вхід ЦП, а на ШД пересилається початкова адреса підпрограми обслуговування (рис. 7.6б). При програмному перериванні адреса підпрограми подається в самій команді переривання INT.

	а		в

Рис. 7.6. Обмін за перериванням: а - алгоритм; б - схема підключення контролера КПР

Для швидкого обміну масивами інформації між основною пам'яттю і периферією використовують прямий доступ до пам'яті (ПДП). При цьому процесор (мікропроцесор) звільняється від безпосереднього керування операціями введення-виведення.

ПДП реалізується відповідно до алгоритму (рис. 7.7а).

в

б

а

Рис. 7.7. Режим ПДП: а – алгоритм; б, в – схеми підключення контролерів КПДП

В міні- і мікрокомп'ютерах прямим доступом керує контролер прямого доступу до пам'яті (КПДП). Перед початком обміну процесор пересилає до КПДП таку інформацію (програмування контролера):

· початкову адресу області пам'яті, яка бере участь в обміні;

· напрямок операції обміну-введення або виведення;

· кількість байтів, що підлягають передачі.

Особливістю режиму ПДП є така обставина, що обмін даними може відбуватися між машинними циклами в команді ("Захват циклу"), а також після закінчення команди.

Контролер ПДП керує обміном даних між ОП і ПП без участі процесора (рис. 7.7б). При необхідності в комп'ютері використовують програмно-керований обмін окремими байтами, який не вимагає програмування КПДП, і обмін масивами у режимі ПДП (рис. 7.7в).

В універсальних комп'ютерах обмін інформацією між ОП і ПП забезпечують спеціальні пристрої, так звані канали введення-виведення (КВВ) або

просто канали (рис. 7.8).

Рис. 7.8. Структура комп'ютера

В каналах використовують два режими обміну інформацією: монопольний і режим розподілу за часом. Монопольний режим реалізують селекторним каналом, а розподіл за часом – мультиплексним каналом. Засоби каналу, які призначені для обслуговування одного ПП, називаються підканалом.

Селекторні канали обслуговують швидкодіючі пристрої, в першу чергу ЗЗП (накопичувачі на дисках і магнітних стрічках.). Селекторний канал має один підканал. Після встановлення зв'язку він монопольно обслуговує тільки одне ПП: інші пристрої чекають закінчення даної програми обміну. В малих комп'ютерах використовують один селекторний канал, у великих – до шести.

Комп'ютер містить один мультиплексний канал, який паралельно обслуговує сотні повільно діючих ПП в режимі розподілу часу (клавіатура, принтери, перфоратори тощо.).

Дата добавления: 2015-10-24