Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998) (529641), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Тем самым одни и те же адреса могут быть использованы для обращения как к ячейкам памяти, так и к ВУ Известны три основных метода управления вводом/выводом. Один из них — программныи ввод'вывод был описан выше. Он обеспечивает полное управление ситуацией, но оказывается менсе гибким и довольно медленным. Очевидным недостатком этого метода также является тот факт, что, пока МП занят обслуживанием одного нз ВУ, запросы других внешних устройств просто игнорируются. Более приспособленным к обслуживанию нескольких ВУ (и, конечно, более сложным) оказывается такой метод управления, когда по запросу ВУ допускается прерывание обычной работы МП.
Получив от внешнего устройства запрос на прерывание, МП приостанавливает выполнение текущей программы (сохранив в стеке все необходимые параметры и адрес возврата), а затем выполняет предусмотренную программой прерывания процедуру обслуживания данной ситуации, как это было описано ранее в ~ 7.3. Для упорядочивания обслуживания многих ВУ каждому из них назначается определенный уровень приоритета в обслуживании. При этом, как правило, наивысшим приоритетом пользуются самые быстродействующие ВУ. Наиболее эффективным, но, пожалуй, и самым сложным считается метод управления вводом/выводом, получивший название прямого доступа в память (ПДП), когда процедура ввода/вывода выполняется самим ВУ вообще без участия МП.
Прн этом ВУ должно быть снабжено дополнительными аппаратными средствами, которые самостоятельно обеспечивают соответствующую адресацию к ячейкам памяти, а МП в этн моменты времени отключается от шин адреса и данных. Как правило прн этом МП продолжает выполнение команд текущей программы, не требующих обращения к ЗУ. По количеству одновременно передаваемых бит данных различают параллельный н последовательный ввод(вывод, Ранее уже отмечалос~. что минимально адресуемой единицей данных в современных МП счита 338 ется байт. Это означает, что при одном обращении к ВУ или ячейке памяти МП считывает или передает не менее 8 бит. При параллельном вдаде~вываде за один цикл обращения к ВУ одновременно передаются все 8 бит (естественно, для этого к ВУ, помимо общего провода, должны, как минимум, подходить еще 8 проводов), Последовательный веодlвывад позволяет передать байт данных поочередно бит за битом всего по двум проводам.
В соответствии с этим и парл~ы называют последовательньаии, когда в них информационные биты передаются последовательно один за другим, и лараллельными, когда несколько бит данных передаются одновременно. Подключение к ПЭВМ таких стандартных периферийных устройств, как принтер, клавиатура, манипулятор типа "мышь", игровые джойстики и другие, всегда производится через специальные устройства сопряжения или адаптеры.
Совокупность линий связи, устройств сопряжения, программных и вспомогательных аппаратных средств, обеспечивающую обмен данными между МП и ВУ, обычно называют интерфейсом. Так, для подключения принтера в 1ВМ-совместимых ПЭВМ обычно используются параллельные порты, часто их называют принтер-портом. Каждый принтер-порт в адресном пространсгве имеет три адреса. Первый адрес соответствует регистру данных, посылаемых от МП к принтеру Физически чтение данных производится чсрез специальный буфер данных.
Следующий на единицу больший адрес применяется для чтения через буфер содержимого регистра состояния принтера (ошибка печати, наличие или отсутствие бумаги), который характеризует состояние принтера и процесса передачи данных. Третий порт используется для чтения состояния регистра управления принтером (начальная установка принтера, подтверждение его готовности и т.п. ). Ранние разработки параллельного интерфейса были выполнены на нескольких ТТЛ-микросхемах. На них выполнялось декодирование адреса, промежуточное хранение данных и формирование требуемых сигналов управления. По этой причине для стандартных параллельных интерфейсов требуется, чтобы все электрические сигналы имели ТТЛ- уровни (+5 В и О В).
Затем широкое распространение получили ИС параллельного ввода/вывода, в которых практически все функции отдельных ТТЛ-схем были объединены в одной СБИС, выполненной по а-МОП или КМОП технологии (например, отечественная ИС КР580ВВ55А: зарубежные б820: 8255; более совершенная 82С11 и другие). тем не менее, все они по-прежнему обеспечивают ТТЛ-уровни сигналов. Известны не- Программируемые и программируемые варианты таких ИС. ПрограммиРУмые ОС параллельпога ввода!вьиода (Р10 — Ргодгагп 1прц1 1 ОП1рцс) лопускают программное задание режимов работы (все порты работают 339 только на ввод или только на вывод, часть портов используется ддя и да, осгальные для вывода).
Современные ПЭВМ, как правило, мо~ работать с тремя параллельными портами, которые имеют назван„ (логические имена) ЬРТ1, 1 РТ2 и 1.РТ3. Заметим, что эффективи скорость передачи данных при использовании матричных принтеров „ превышает 150, в лучшем случае 300 кбайт/с. Это слишком неболыц скорость для новых моделей печатающих устройств, поэтому в последн время появилось несколько модификаций скоростных интерфейсов, обес. печиванлцих скорость передачи до 2 — 5 Мбайт/с. При передаче данных ТТЛ-уровнями максимальная длина кабеля свя. зи в стандартном параллельном интерфейсе не должна превышат~ 2 — 3 м. Увеличение длины кабеля до 10 м возможно только при исполь.
зовании специальных усилителей, поэтому для работы с более удаленнм ми принтерами лучше всего использовать последовательный интерфейс Стандартный последовательный интерфейс вначале разрабатывался для связи центральной ЭВМ с многочисленными удаленными терминалами но его простота и богатые возможности обеспечили ему более широкое применение. Основным его преимуществом является возможность передачи данных на большие расстояния, как правило, не менее 30 и. В современных МС последовательный интерфейс используется для большинства периферийных устройств, таких, как клавиатура, удаленный принтер, внешний модем (устройство для межкомпьютерного обмена по линиям телефонной связи) и др. В адресном пространстве стандартный последовательный адаптер занимает 8 последовательных портов. Для увеличения помехоустойчивости в нем по линии связи электрические сигналы передаются с более высокими уровнями (уровень логического нуля соответствует "+ 12 В", логической единице — "— 12 В"), но все ИС последовательного ввода/вывода обеспечивают ТТЛ-совместимые уровни электрических сигналов.
Основу последовательного интерфейса составляют СБИС иниверсального асинхронного приемопередатчика (11АБТ вЂ” 11п1чегиа1 Азупс(згопом Кесеюег/ Тгаыпйпсг). При передаче они принимают с шины данных МП параллельный код с ТТЛ-уровнем, преобразуют его в последовательный код, а затем с более высоким уровнем передают его по линии связи, дополняя в начале и в конце посылки необходимые служебные биты (старта, останова и контроля) При приеме же, наобо рот, они принимают последовательность битов с высоким уровнем, опус кают служебные символы, преобразуют последовательный код данных в параллельный и выдают его с ТТЛ-уровнем на шину данных МП.
В более ранних моделях 1ВМ вЂ” совместимых ПЭВМ для этих целей примеия лись такие ИС, как отечественная ИС КР580ВВ51А и зарубежные 825". 340 я256; 16450 и ее улучшенная версия 16550. В настоящее время все чаще ,|спользуют ее последнюю модификацию 11АКТ 16550А, которая дополнительно к описанным ранее возможностям может использовать нескольго каналов прямого доступа в память. 1ВМ вЂ” совместимые компьютеры |огут использоваться до четырех последовательных портов, имеющих логические имена СОМ1, СОМ2, СОМЗ и СОМ4.
Типичное значение скорости последовательной передачи данных — 9600 бит/с, но при специальном программировании можно достигнуть скорости обмена до 115200 бит/с. В современных ПЭВМ обычно на одной плате конструктивно выполняется сразу несколько адаптеров (например, последовательного и параллельного портов, приводов гибкш и жестких дисков и т.п.), обычно ее называют многофункциональной платой ввода/вывода. В некоторых моделях ПЭВМ, разработанных в последние годы, для связи с клавиатурой, лазерным принтером и другими ВУ все чаще сгач использоваться беспроводной последовательный интерфейс. Его принцип действия точно такой же, как у систем дистанционного управления современной бытовой аппаратурой (телевизоров, видеомагнитофонов, лазерных проигрывателей компакт-дисков и т.п.).
На передающей стороне такого интерфейса устанавливается инфракрасный светодиод, преобразующий электрические сигналы в световые импульсы, которые затем воспринимаются фотодиодом на приемной стороне и преобразуются нм опять в электрические сигналы. Такая связь обеспечивает дополнительные удобства в эксплуатации и отличается относительно невысокой ценой и малым потреблением энергии Обычно ее используют для передачи информации на расстояния порядка 1 м. При этом довольно легко достигаются скорости передачи от 9600 до 115200 бнт/с (последнее расширение этого стандарта предусматривает увеличение скорости передачи данных до 4,0 Мбит/с). Для создания полноценной МС, помимо рассмотренных ранее вспомогательных ИС, могут понадобиться и другие, такнс, как тактовый генератор, таймер и различные контроллеры.
Ранее уже говорилось о том, что некоторые МП вьптускаются с встроенной схемой генератора тактовых импульсов, к внешним выводам которого достаточно лишь подключить кварц. В подавлякпшем большинстве случаев для синхронизации работы внутренних элементов МП требуются так называемые двухфазные импульсные сигналы, представляющие собой сдвинутые во времени друг Относительно друга две неперекрывающиеся последовательности тактояых импульсов одинаковой частоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
