Методы адресации портов ввода-вывода

Сем_Л1_Ввод-вывод в микро-ЭВМ

Основные устройства ввода и вывода

Можно выделить четыре класса устройств ввода и вывода, широко используемых в микро-ЭВМ, это:

1 устройства, обеспечивающие взаимодействие пользователя и микро-ЭВМ (клавиатуры, переключатели, светодиодные индикаторы и табло, дисплеи, печатающие и звуковоспроизводящие устройства);

2 устройства массовой памяти, обеспечивающие хранение, ввод и вывод программ и данных, используемых в микро-ЭВМ (накопители информации на магнитных и оптических дисках);

3 устройства сопряжения с объектами. Этот класс устройств крайне разнообразен, как разнообразны и сами объекты. Сюда могут входить разного рода регистры, в том числе и релейные, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, модуляторы и демодуляторы, усилители, фильтры и так далее;

4 сетевое оборудование, обеспечивающее включение микро-ЭВМ в информационно-вычислительную сеть.

Ни одно из перечисленных устройств не может быть непосредственно подключено к шинам адреса, данных и управления микро-ЭВМ. Здесь необходимы специальные устройства сопряжения, которые называют иначе контроллерами, адаптерами или интерфейсами. С точки зрения микроЭВМ любой контроллер независимо от его сложности, рассматривается как один или несколько портов ввода или вывода со своими конкретными, вполне определенными адресами.

Методы адресации портов ввода-вывода

Не следует путать методы адресации портов с методами адресации данных, используемыми в системе команд микропроцессора.

Микро-ЭВМ, построенные на основе учебного микропроцессора, могут использовать два метода адресации портов ввода-вывода — изолированный и отображенный на память.

При изолированном методе адресации порты ввода-вывода располагаются в своем собственном адресном пространстве, не совпадающем с адресным пространством памяти. Здесь действует своя собственная нумерация адресов, которая допускает использование до 256 портов ввода и до 256 портов вывода. Адрес порта N представляет собой двухразрядное шестнадцатеричное число (байтовое двоичное) в диапазоне 00Н…0FFH. Управление записью и чтением со стороны процессора осуществляется с помощью сигналов управления I/OW – «запись в порт вывода» и I/OR – «чтение из порта ввода». Существенно, что запись и чтение памяти управляются при изолированной адресации другой парой сигналов (MEMW и MEMR). Связь портов с программой осуществляется двумя командами ввода-вывода IN N и OUT N.

При адресации портов, отображенной на память, порты рассматриваются как некоторые ячейки памяти, имеющие свои адреса в адресном пространстве памяти. Такая адресация позволяет:

1 упростить системный контроллер т.к. отпадает необходимость формирования сигналов I/OW и I/OR;

2 использовать при обращении к портам все множество команд, обеспечивающих взаимодействие с памятью;

3 Иметь практически любое нужное количество портов. Это количество ограничено только размером адресного пространства памяти микропроцессора.

Перечисленные достоинства покупаются усложнением дешифратора выбора портов и сокращением адресного пространства отводимого под собственно память.

Если микро-ЭВМ не требует большой памяти и использует лишь несколько портов ввода-вывода удобно организовать ввод-вывод отображенный на память с помощью так называемой линейной выборки. При такой выборке одному порту соответствует большая группа адресов, имеющих единицу в одном из старших разрядов адреса. Поясним принцип линейной выборки схемой цепей выбора памяти и портов простой микро-ЭВМ, имеющей 4 порта и 4 К памяти (рис.1).

Рис.1.Схема цепей выбора памяти и портов, использующая линейную выборку

Таблица 4.1 Карта памяти простой микро-ЭВМ

Адреса Назначение

0000H…0FFFH Память

1000H…1FFFH Порт 4

2000H…2FFFH Порт 3

3000H…3FFFH Запрещены

4000H…4FFFH Порт 2

5000H…7FFFH Запрещены

8000H…8FFFH Порт 1

9000H…0FFFFH Запрещены

Логическая единица, появившаяся в одном из старших разрядов шины адреса (ША12…ША15), выбирает здесь один из портов, отключая одновременно модуль памяти. Карта памяти рассматриваемой микро-ЭВМ представлена в табл.4.1. Адреса, отмеченные в карте памяти как запрещенные, осуществляют одновременную выборку нескольких портов, что, естественно, недопустимо.

Дата добавления: 2015-07-11