Навигация
3.4 Порты ввода-вывода
Адресное пространство ввода-вывода организовано в виде портов. Порт представляет
собой группу линий ввода-вывода, по которым происходит параллельная передача
информации между ЦП и устройством ввода-вывода, обычно по одному биту на линию.
Число линий в порте чаще всего совпадает с размером слова, характерным для
данного процессора. Входной порт чаще всего организуется в виде совокупности
логических вентилей, через которые входные сигналы поступают на линии системной
шины данных. Выходной порт реализуется в виде совокупности триггеров, в которых
хранятся сигналы, снятые с шины данных.
Если в передаче информации участвует процессор, то направление потока входной и
выходной информации принято рассматривать относительно самого процессора.
Входной порт - это любой источник данных (например, регистр), который
избирательным образом подключается к шине данных процессора и посылает слово
данных в процессор. Наоборот, выходной порт представляет собой приемник данных (
например, регистр), который избирательным образом подключается к шине данных
процессора. Будучи выбран, выходной порт принимает слово данных из
микропроцессора.
Процессор должен иметь возможность координировать скорость своей работы со
скоростью работы внешнего устройства, с которым он обменивается информацией. В
противном случае может получиться, что входной порт начнет пересылать данные еще
до того как, процессор их затребует, и процесс пересылки данных наложится на
какой-то другой процесс в ЦП. Как уже отмечалось, эта координация работы двух
устройств носит название "рукопожатия", или квитирования.
Теперь подробнее остановимся на режимах работы портов ввода-вывода. Существуют
три вида взаимодействия процессора с портами ввода-вывода: программное
управление, режим прерываний и прямой доступ к памяти (ПДП).
Программно-управляемый ввод-вывод инициируется процессором, который выполняет
программу, управляющую работой внешнего устройства. Режим прерываний отличается
тем, что инициатором ввода-вывода является внешнее устройство. Устройство,
подключенное к выводу прерываний процессора, повышает уровень сигнала на этом
выводе (или в зависимости от типа процессора понижает его). В ответ процессор,
закончив выполнение текущей команды, сохраняет содержимое программного счетчика
в соответствующем стеке и переходит на выполнение программы, называемой
программой обработки прерываний, чтобы завершить передачу данных.
ПДП тоже инициируется устройством. Передача данных между памятью и устройством
ввода-вывода осуществляется без вмешательства процессора. Как правило, для
организации ПДП используются контроллеры ПДП, выполненные в виде интегральных
схем.
3.5 Униварсальный синхронно-асинхронный
приемопередатчик
Микропроцессор взаимодействует с перифирийными устройствами, принимающими и
передающими данные в последовательной форме. В процессе этого взаимодействия
процессор должен выполнять преобразование параллельного кода в последовательный,
а также последовательного в параллельный.
Чаще всего пересылка данных между процессором и периферийными устройствами
выполняются асинхронно. Другими словами, устройство может передавать данные в
любой момент времени. Если данные не передаются, устройство посылает просто биты
маркера, обычно высокий уровень сигнала, что дает возможность немедленно
обнаружить любой разрыв цепи передачи. Если устройство готово передавать данные,
передатчик посылает нулевой бит, обозначающий начало посылки. За этим нулевым
битом следуют данные, затем бит четности и , наконец, один или два стоп-бита.
Закончив передачу, отправитель продолжает посылать высокий уровень сигнала в
знак того, что данные отсутствуют.
Для удобства проектирования интерфейса процессора с устройствами
последовательного ввода-вывода (как синхронными, так и асинхронными) разработаны
микросхемы универсальных синхронно-асинхронных приемопередатчиков (УСАПП). В
состав УСАПП входят функционирующие независимо секции приемника-передатчика.
УСАПП заключен в корпус с 40 выводами и является дуплексным устройством (т. е.
может передавать и принимать одновременно). Он выполняет логическое
форматирование посылок. Для подключения УСАПП могут потребоваться дополнительные
схемы, однако нет необходимости в общем тактовом генераторе, синхронизирующем
УСАПП и то устройство, с которым установлена связь. В передатчике УСАПП
предусмотрена двойная буферизация, поэтому следующий байт данных может
приниматься из процессора, как только текущий байт подготовлен для передачи.
Выпускаются микросхемы УСАПП со скоростями передачи до 200 Кбод. Скорость работы
передатчика и приемника (не обязательно одинаковые) устанавливаются с помощью
внешних генераторов, частота которых должна в 16 раз превышать требуемую
скорость передачи. Сигналы от внешних генераторов поступают на раздельные
тактовые входы приемника и передатчика.
Обычно и микропроцессор, и устройства ввода-вывода подключаются к своим УСАПП
параллельно. Между УСАПП действует последовательная связь (например по стандарту
RS-232C).
Похожие работы
... современные микропроцессоры используют напряжение питания 3,3-4В, а на плату подается 5В, на системных платах монтируют преобразователи напряжение. Микропроцессоры Архитектура материнской платы напрямую зависит от внешней архитектуры микропроцессора. В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором 8086. Размер его регистров по сравнению с 8080 был увеличен в два раза, что ...
0 комментариев