Способы организации обмена данными

1. Программно управляемый – наиболее простой способ организации обмена данными. Передачей данных отвечает процессор, который выполняет программу управления. Внешние устройства играют пассивную роль и сигнализируют только о своём состоянии (готов или не готов к приёму информации, занят или не занят, ошибка). Существуют два режима программно управляемого обмена данными:

1. Синхронный – используется только для всегда готовых устройств (индикатор)

2. Асинхронный (рукопожатие) – перед обменом данными микропроцессор проверяет флаг «Готовность внешнего устройства (ВУ)» контроллера состояния и управления. Если флаг установлен, то устройство готово к обмену данными. Если флаг не установлен, то микропроцессор будет проверять флаг до тех пор, пока он не установится.

Недостаток способа: потери времени в цикле ожидания.

Достоинство: простота реализации.

2. По прерываниям – обмен данными инициируется внешним устройством (ВУ), которое генерирует запрос на прерывание. Процессор разрешает прерывание, приостанавливает выполнение основной программы и загружает обработчик прерывания.

Формирование сигналов запроса происходит в контроллере соответствующего внешнего устройства. Микропроцессор может разрешить или запретить прерывание.

В микроЭВМ используется одноуровневая система прерываний, т.е. запросы на прерывания поступают на один вход микропроцессора. В этом случае возникает необходимость идентификации внешнего устройства запросившего прерывание. Существуют несколько способов идентификации.

1. Программный опрос контроллеров всех внешних устройств (ВУ).

2. По векторам прерывания – внешнее устройство само определяет себя при помощи вектора прерывания – адрес ячейки памяти, в которой хранится первая команда программы обработчика данного прерывания.

3. Прямой доступ к памяти (ПДП) – в этом режиме обмен данными между ВУ и памятью МП системы осуществляется без участия микропроцессора. Обменом данными в этом случае управляет специальный контроллер, который берёт на время передачи данных функции микропроцессора.

Общие правила организации обмена данными:

1. В процессе взаимодействия двух систем одна из них играет активную управляющую роль (ведущую), а вторая пассивную управляющую роль (ведомую)

2. Всегда соблюдается принцип квитирования (принцип запроса ответа) – каждый управляющий сигнал посланный ведущим устройством подтверждается сигналом ведомого устройства. При отсутствии сигнала подтверждения в течение заданного времени вызывает генерирование сообщения об ошибке.

Недостаток способа: потери времени в цикле ожидания.

Достоинство: простота реализации.

Схема организации прямого доступа к памяти:

Контроллер пдп

ВУ

Память

МП

ША

ШД

ШУ

Выделяют два основных способа организации обмена данными:

1. «Захват шины» - для реализации данного режима системный интерфейс дополняется двумя шинами: «Требование прямого доступа к памяти» «Предоставление прямого доступа к памяти». Запрос на обмен данными поступает на контроллер прямого доступа к памяти по шине управления. Контроллер ПДП формирует сигнал «Требование ПДП» и отправляет его процессору. Процессор принимает решение и отправляет контроллеру сигнал «Предоставление ПДП», после чего отключается от шин системного интерфейса, не принимая никакого участия в обмене данными. Обмен данными происходит между памятью и внешним устройством (ВУ) под управлением контроллера ПДП. В режиме «Захват шины» процессор отключается от шин на время передачи одного байта информации. Если требуется передать следующий байт информации – процесс повторяется заново.

2. Блокировка микропроцессора – данный режим аналогичен режиму «Захват шины», но микропроцессор отключается от шин системного интерфейса на время передачи всего блока данных.

Структура и принцип действия контроллера ВВОДа\ВЫВОДа Внешнего устройства

Интерфейс ввода\вывода

МПС

Регистры данных

ШД К регистру

ВУ

Устройство управления

&

*

*

1/0

1/0

Регистр состояния и управления

WR

RD

ЗНП

ГтВУ

1. 1/0 запрос на прерывание

2. 1/0 Готовность ВУ

3. ЗНП - запрос на прерывание

4. ГтВУ - Готовность ВУ

Регистр состояния и управления – хранит информацию о готовности внешнего устройства принимать (передавать) данные, а так же информацию о запрете или разрешении прерывания микропроцессора.

Регистры данных – буферная память, предназначенная для временного хранения данных.

Устройство Управления (УУ) – вырабатывает управляющие сигналы на основании содержимого регистра состояния и управления, а так же сигналов WR&RD (Вывод\Ввод данных).