4.3. Ввод-вывод с отображением на память

32-разрядные процессоры позволяют адресовать до 64 Кбайт однобайтных реги­стров (портов ввода/вывода) в отдельном от памяти пространстве. Процессоры могут обращаться к портам разрядностью в байт или слово, причем разрядность слова (16 или 32 байт) определяется текущим режимом адресации и может изме­няться с помощью префикса инструкций. При операциях ввода/вывода линии А[16:31] не используются. Адрес устройства задается либо в команде (только младший байт, старший – нулевой), либо берется из регистра DX (полный 16-бит­ный адрес).

В защищенном режиме инструкции ввода/вывода являются привилегированными. Это означает, что они могут исполняться задачами только с определенным уров­нем привилегий. Несанкционированная попытка выполнения этих инструкций вызо­вет исключение 13 (#GP) – нарушение защиты (сообщение General Protection Error).

Все операции с портами ввода/вывода выполняются без какого-либо кэширова­ния и строго в порядке, предписанном программным кодом. Это естественно, поскольку порты ввода/вывода используются для управления различными аппа­ратными средствами, и после­довательность управляющих воздействий и считы­ваний состояния не должна нарушаться. Для этих целей можно ис­пользовать и область пространства памяти – так называемое отображение ввода/ вывода на память. Тогда для этой области памяти должно быть запрещено кэши­рование и установлен строгий порядок записей. Процессоры Р6 позволяют этого добиться с помощью формирования атрибутов страниц памяти. Процессоры 4-5 поколения позволяют аппаратно запрещать кэширо­вание. Порядок операций у этих процессоров всегда строгий. Процессоры младших поколений кэширование не поддерживают, так что отображение ввода/вывода на память у них проблем не вызывает.

4.4. Порты ввода-вывода

Подсоединение периферийных устройств, таких как манипу­лятор типа мышь, внешний модем или принтер, к персонально­му компьютеру производится через так называемые устройства сопряжения, или адаптеры, на которых реализованы стандарт­ные или специальные интерфейсы. До недавнего времени подоб­ные адаптеры были выполнены в виде отдельных плат ввода-вывода – Input-Output (I/O) Card, вставляемых в разъемы рас­ширения на системной плате. Современные системные платы, как правило, интегрируют все необходимые адаптеры.

Итак, взаимодействие периферийного устройства с адаптером происходит через один (возможно, один из двух) интерфейс, оп­ределяющий, в частности, тип и «род» (розетка или вилка, female или male) соединителя, уровни и длительность электрических сигналов, протоколы обмена.

На практике стандартные последовательный и параллель­ный интерфейсы часто называют портами ввода-вывода.

Порт – электронная схема, использующаяся для передачи сигналов на другие устройства.

Собст­венно, до последнего времени в качестве последовательного стан­дартного интерфейса используется разновидность RS-232C (Rec­ommended Standard), а в качестве параллельного – Centronics.

Порт называют после­довательным, когда информационные биты передаются последо­вательно один за другим и параллельным, когда несколько бит данных передаются одновременно. Если несколько адаптеров (последовательного и параллельного портов, приводов флоппи- и жестких дисков) конструктивно выполнены на отдельной плате, она называется, как правило, многофункциональной платой ввода-вывода (Multi I/O Card).

Через порт процессор получает данные с устройств ввода и посылает данные на устройства вывода. В большинстве случаев к параллельному интерфейсу подключается принтер. Однако имеются еще и другие периферийные устройства, управление которы­ми осу­ществляется через этот интерфейс, в ряде случаев это плоттер или сканер. Иногда это внешние дисководы, но чаще внешние стриммеры. При этом возможна передача данных с максималь­ной скоростью 1 Мбайт/с. Также параллельные интерфейсы используются для обмена информа­цией между двумя PC.