Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Марта 2013 в 18:31, реферат
Обычно выделяют три класса компьютеров:
а) большие компьютеры, которые обслуживают значительное число терминалов пользователей и периферийных устройств. Они применяются в больших системах обработки данных, например при бухгалтерских расчетах;
Асинхронная передача. При асинхронной передаче, прежде чем производить обмен данными, микропроцессор выясняет готовность ПУ к такому обмену. Приведенная на рис. 2.22 схема алгоритма иллюстрирует этот процесс. Микропроцессор получает из ПУ информацию о состоянии; анализируя ее, он выясняет готовность ПУ к обмену; если ПУ не готово к обмену, то микропроцессор повторяет чтение состояния ПУ; если ПУ готово к обмену, то осуществляется передача данных между микропроцессором и ПУ.
На рис. 2.21 штриховой линией показан триггер состояния ПУ. Если в дешифратор с шины адреса поступает номер, присвоенный этому триггеру, то с приходом сигнала ввода (поступающего из шины управления) управляемый вентиль, подключенный к выходу триггера, выводится из третьего (закрытого) состояния, содержимое триггера передается в цепь одного из разрядов шины данных и принимается в аккумулятор микропроцессора. Здесь принятая информация анализируется для выяснения факта готовности ПУ.
Передача данных с прерыванием программы. В рассмотренных случаях обмен данными инициировался микропроцессором. Встречаются задачи, в которых обмен должен осуществляться в произвольных точках программы в моменты, определяемые периферийным устройством. При выполнении такого вида обмена данными по запросу, поступающему из ПУ, осуществляется прерывание выполняемой микропроцессором программы и переход к выполнению специальной программы обмена. В МПК КР580 имеются микросхемы, предназначенные для построения интерфейса ПУ: КР580ВВ55 — программируемый параллельный интерфейс и КР580ВВ51—программируемый последовательный интерфейс. Описание этих устройств приводится ниже.
Программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55.
На рис. 2.23 приведена упрощенная структурная схема программируемого параллельного интерфейса (ППИ).
С помощью ППИ осуществляется обмен данными (рис. 2.24) между микропроцессором (МП) и различными ПУ. Для подключения ППИ к шине данных (ШД) МПУ в ППИ предусмотрен 8-разрядный канал КД. Периферийные устройства могут подключаться к 8-разрядным каналам ППИ КА, KB, КС. Канал КС состоит из двух 4-разрядных каналов КС1 и КС2. Каналы КА, KB, КС снабжены регистрами. В канале КА предусмотрено два регистра, один из них используется для приема данных, поступающих из ШД МПУ, и выдачи их к ПУ, другой — для приема данных, поступающих от ПУ, и выдачи их на 1Щ МПУ. В каналах KB, KC1 и КС2 имеется по одному регистру, которые обеспечивает передачу данных между МП и ПУ в требуемом направлении. Все каналы снабжены буферными устройствами (входными и выходными формирователями с тремя состояниями), через которые осуществляется связь ППИ с внешними шинами.
Таким образом, обмен между МП и ПУ распадается на две фазы обмена: обмен между регистром выбранного канала ППИ (каналов КА, KB и КС) и ШД МПУ и обмен между регистрами каналов ППИ и ПУ. Рассмотрим, как организуется каждая из этих фаз обмена.
Обмен между ШДМПУ и регистром ППИ организуется под управлением сигналов, подаваемых на входы устройства управления (УУ) ППИ. А0, А1 — содержимого двух младших разрядов шины адреса (ША) МПУ, ВК — сигнала выборки микросхемы. В качестве последнего сигнала в системах с малым числом интерфейсных устройств может быть выбрано содержимое одного из шести старших разрядов шины адреса, в системах с большим числом интерфейсных устройств этот сигнал формируется дешифратором шести старших разрядов адреса. Вв и Выв — сигналы, формируемые в цепях управления МПУ. В табл. 2.6 показаны виды обмена данными между ШДМП и регистрами ППИ и соответствующие им наборы значений сигналов выборки.
По командам микропроцессора IN (ввод данных) и OUT (вывод данных) буферы канала КД обеспечивают обмен данными между ШД МПУ и внутренней магистралью данных ППИ. Принятая с ШД МПУ на внутреннюю магистраль данных ППИ информация либо представляет собой данные, которые через внутреннюю магистраль принимаются в регистр одного из каналов для дальнейшей их выдачи к ПУ, подключенному к этому каналу, либо представляет собой так называемое управляющее слово. Управляющее слово (УС) принимается в регистр управляющего слова (РУС) и организует обмен данными между регистрами каналов ППИ и ПУ.
Таблица 2.6
Входы |
Ввод |
Вывод | |||||
КА®КД |
КВ®КД |
КС®КД |
КД®КА |
КД®КВ |
КД®КС |
КД®РУС | |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 | |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 | |
А1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
А0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
С помощью УС производится установка ППИ в один из режимов работы (называемых режимами 0, 1,2) для выполнения каналами определенных функций и задается направление передачи.
На рис. 2.25 представлен формат управляющего слова. При поступлении из шины управления МПУ сигнала Сброс все канальные регистры сбрасываются в состояние лог. 0, а в РУС заносится информация, при которой все каналы устанавливаются на прием в режиме 0 (при этом выходные формирователи каналов оказываются в третьем — выключенном — состоянии).
Опишем функционирование каналов в отдельных режимах работы.
Режим 0. В этом режиме любой из каналов КА, KB, KC1 и КС2 может быть установлен на ввод или вывод информации. При этом, если производится ввод информации, то регистр канала (в канале КА— входной регистр) непрерывно следит за всеми изменениями информации на входе канала; если осуществляется вывод информации, то содержимое регистра канала (в канале КА—выходного регистра) непрерывно передается на выход, канала. Сигналы управления (квитирования) в этом режиме не формируются.
В табл. 2.7 показаны состояния каналов в зависимости от значения разрядов управляющего слова.
Таблица 2.7.
Значение разрядов УС |
Состояние каналов | ||||||
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
КА |
КС2 (4…7 разряды КС) |
КВ |
КС1 (0…3 разряды КС) |
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 |
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 |
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 |
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 |
Вывод Вывод Вывод Вывод Вывод Вывод Вывод Вывод Ввод Ввод Ввод Ввод Ввод Ввод Ввод Ввод |
Вывод Вывод Вывод Вывод Ввод Ввод Ввод Ввод Вывод Вывод Вывод Вывод Ввод Ввод Ввод Ввод |
Вывод Вывод Ввод Ввод Вывод Вывод Ввод Ввод Вывод Вывод Ввод Ввод Вывод Вывод Ввод Ввод |
Вывод Ввод Вывод Ввод Вывод Ввод Вывод Ввод Вывод Ввод Вывод Ввод Вывод Ввод Вывод Ввод |
На рис. 2.26 показаны временные диаграммы для режима 0.
Режим 1. В этом режиме передача данных осуществляется через каналы КА и KB, а канал КС используется в основном для приема и выдачи сигналов управления.
На рис. 2.27 показано функционирование канала КС, когда канал КА либо канал KB установлен в режим 1.
Если канал КА установлен на ввод информации в режиме 1 (рис. 2.27, а), то одновременно с подачей на вход КА данных периферийное устройство подает в цепь Строб приема КА уровень лог. О, сигнализируя о выдаче информации. ППИ выдачей сигнала Подтверждение приема сигнализирует о том, что в регистр канала приняты данные из периферийного устройства. При этом, если в разряде Разрешение прерывания по вводу КА регистра КС установлена лог. 1, то выдается сигнал Запрос прерывания КА.
На рис. 2.27, б показано функционирование канала КС при работе канала KB на ввод информации в режиме 1.
При выводе данных (рис. 2.27, в и г) лог. 0 на выходе сигнализирует о том, что МП произвел запись данных в регистр канала (КА или KB); лог. 0 на входе сигнализирует о том, что ПУ приняло выдаваемую информацию.
Каналы КА и KB путем записи в РУС соответствующего управляющего слова независимо друг от друга могут быть запрограммированы для работы на ввод или вывод данных в режиме 1. Вводом в МП содержимого регистра канала КС обеспечивается возможность проверки состояния каждого из подключенных к ППИ периферийных устройств и выбора в зависимости от него процесса выполнения программы.
Режим 2. В режимах 0 и 1 направление передачи между каналами ППИ и подключенными к ним периферийными устройствами задается управляющим словом, предварительно засылаемым из МП в ППИ. Следовательно, в указанных режимах всякое изменение направления передачи между ППИ и ПУ требует предварительной посылки в ППИ соответствующего управляющего слова. Особенность режима 2 состоит в том, что сигналами и , посылаемыми в ППИ, не только устанавливается направление передачи между МП и ППИ, но эти сигналы задают также направление передачи между ППИ и подключенным к нему ПУ. Таким образом, обеспечивается возможность быстрого переключения направления передачи информации в целом между МП и ПУ без необходимости предварительной засылки управляющего слова в ППИ при каждом изменении направления обмена.
В режиме 2 может работать только канал КА. Для передачи управляющих сигналов в этом режиме используются пять линий канала КС, как показано на рис. 2.28.
Запись информации в разряд регистра канала КС. В режимах 1 и 2 по соответствующим линиям канала КС выдается сигнал Запрос прерывания, который предназначен для подачи на соответствующий вход МП. Как видно из рис. 2.27 и 2.28, одним из условий, при которых формируется этот сигнал, является наличие лог. 1 в соответствующем разряде регистра канала КС. Устанавливая в этом разряде значение лог. 0 либо лог. 1, программист имеет возможность соответственно запрещать либо разрешать прерывание исполняемой программы для перехода на выполнение программы ПУ.
Таким образом, возникает необходимость записи информации в дельные разряды регистра канала КС. Для записи необходимо путём обмена вида ШД ® РУС передать из МП в ППИ управляющее слово установки-сброса разряда регистра канала КС. Формат этого слова приведен на рис. 2.29. Его особенность в том, что в старшем разряде содержится лог.0. По этому признаку выявляется, что это слово не предназначено для помещения в РУС и служит для записи информации разряд регистра канала КС. В управляющем слове записи указывается номер разряда регистра КС и значение, которое должно быть в этот разряд записано.
Программируемый последовательный интерфейс КР580ВВ51. Микросхема КР580ВВ51 представляет собой универсальное синхронно-асинхронное программируемое приемно-передающее устройство(УСАПП).
Микропроцессор через шину данных способен осуществлять обмен байтами данных в параллельной форме (одновременно всеми разрядами). Передача данных по линии связи может осуществляться в последовательной форме (разряд за разрядом). Для сопряжения ШД МП с линией связи может использоваться УСАПП. Это устройство преобразует снимаемые с ШД данные из параллельной формы в последовательную, пригодную для передачи их в линию связи; принимаемые из линии связи (в последовательной форме) данные преобразуются в пар дельную форму, пригодную для выдачи на ШД МП.
На рис. 2.30 приведена укрупненная структурная схема УСАПП. Приведем краткое описание основных узлов устройства.
Принимаемый с ШД МП байт данных фиксируется во входном регистре РгВх, откуда он через внутреннюю шину передается в регистр передатчика РгПд. Путем серии сдвигов содержимое этого регистра выдвигается в последовательной форме на выход передатчика ВыхПд. При вводе данных в МП поступающие на вход приемника ВхПр в последовательной форме данные фиксируются в регистре РгД, откуда они через внутреннюю шину передаются в выходной регистр РгВых. Отсюда данные в параллельной форме выдаются на ШД МП. В синхронном режиме данные между УСАПП и ПУ (линией связи) сопровождаются одним либо двумя синхронизирующими словами. Для хранения кодовых комбинаций синхронизирующих слов в блоке приема предусмотрены регистры РгСС. Состояние устройства, формируемое в регистре состояния РгС в виде слова состояния, может быть запрошено в МП. Устройство управления содержит регистр режима РгР, предназначенный для хранения передаваемой из МП информации о режиме, в котором предусматривается обмен данными, и регистр команд РгК для хранения принимаемой из МП команды на обмен данными.
Подробное описание функционирования устройства и назначения сигналов на его выходах будет дано ниже.
В табл. 2.8 показаны сигналы управления, определяющие направление передачи и вид передаваемой информации.