Чт. Мар 28th, 2024

ЭВМ осуществляет обмен информацией с периферийными устройствами — принтером (печатающее устройство), дисплеем (индикатор), видеомонитором (индикатор с клавиатурой ввода-вывода), накопителем на магнитных дисках и лентах, контроллерами управления электроавтоматическими устройствами объекта управления, пультами оператора и инженера, АЦП, ЦАП, вычислительными машинами высшего ранга и т. д. Однако к числу периферийных устройств относятся и более простые цифровые устройства, входящие в ЭВМ. Следовательно, все периферийные устройства требуют для функционирования определенный набор управляющих сигналов, несущих следующую информацию: протоколы дисциплины обмена, способы обмена и вид используемого кода при обмене. Поэтому устройства обмена информацией различного типа подключаются к периферийным и другим устройствам через интерфейс, структура и принцип работы которого в значительной степени отличаются друг от друга совместимостью сопрягаемых компонентов (устройств). Сложность интерфейса определяется типом периферийных устройств, особенностями их работы, принципом действия устройств и способами задания параметров обмена информацией. В ряде случаев компоненты интерфейса разбивают на две группы: одну группу относят к ЭВМ, другую — к периферийным устройствам, компоненты второй группы называются контроллерами (контроллером называют программный автомат, в котором программа управления может быть перепрограммирована).

Кроме аппаратной части, для организации интерфейса необходимо также программное обеспечение в виде:

  • программы идентификации, с помощью которой обеспечивается преобразование любой программы и преобразование форматов;
  • программы драйвера (системная УП микроЭВМ для организации обмена информацией между микропроцессором и конкретными внешними устройствами с соблюдением необходимых правил обмена), предназначенной для управления обменом информацией;
  • программы обработки запросов и прерываний и т. д.

Следовательно, под интерфейсом следует понимать совокупность программных и аппаратных средств, с помощью которых идет обмен информацией. За последнее время широкое распространение получили интерфейсы, в которых аппаратные и программные средства совмещены, т. е. те, которые созданы на базе ППЗУ.

Вследствие различного быстродействия ЭВМ и периферийных устройств требуется контроль состояния признаков готовности (флажков) периферийных и других устройств к обмену. Применяют буферные регистры, позволяющие временно хранить приостановленную информацию на отрезке ожидания. Интерфейсные связи с быстродействующими внешними устройствами организованы по мультиплексному принципу, с медленно действующими внешними устройствами – по селекторному принципу.

При обмене информацией большими пакетами применяются интерфейсы портового типа, которые осуществляют функции дешифрации адреса программного управления и кодов команд, формирование запросов на прерывание, согласование сигналов информации, развязку и синхронизацию. В некоторых микроЭВМ управление портами организовано так, что портовые интерфейсы используются как память адресов в ОЗУ и ПЗУ.

Микропрограммные контроллеры выполняют все функции внешнего интерфейса, включая преобразование форматов данных. Таким образом, независимо от МП программируемый микроконтроллер ведет первичную обработку информации. Непрограммируемые интерфейсные микроконтроллеры получили название адаптеров (микроконтроллеров с жесткой логикой, в которых выполняется аппаратная реализация алгоритма работы). Связь микропрограммных устройств с периферийными устройствами осуществляется путем передачи данных тремя способами: программно-управляемым способом, в режиме прерывания микропрограмм, через канал прямого доступа.

Обмен информацией между процессором, памятью и периферийными устройствами осуществляется по системе шин, у которых состав, назначение правила использования, функционирование при передаче данных, адресов и управляющих сигналов различны для различных ЭВМ и УЧПУ. Однако есть принципиально общая закономерность в организации обменного интерфейса — это процедура обмена информацией между двумя устройствами, одним из которых является источник информации, а другим — приемник информации.

Некоторые устройства могут быть одновременно источниками и приемниками информации, что требует наличия шин для приема и передачи информации. Передача данных между приемником и источником информации осуществляется управляющими сигналами, которые обеспечивают выдачу и прием информации кодов, проверку готовности устройств обмена, формирование сигналов для выбранного режима обмена. Если устройство обмена связано более чем с одним адресом, то дополнительно указывается адрес устройства для обмена. Таким образом, в интерфейсах, которые связывает микропроцессор (МП) с другими устройствами, можно выделить три следующих набора шин (рис. 94, а):

  • шина данных ввода и вывода, шина передачи адреса команды, шины установления режима обмена, чтения, записи, ввода, вывода;
  • шина готовности устройства для приема, шина ожидания, шина запоминания прерывания (по этой шине выдаются сведения по прерыванию, например, результат предыдущего действия (РПД), предыдущий адрес, на котором произошло прерывание и т. д.);
  • шина запроса на прямой доступ памяти, шина подтверждения прерывания (ПП) и шина подтверждения прямого доступа к памяти.

Несмотря на многообразие типов ЭВМ, в вычислительных машинах, на базе которых создаются универсальные УЧПУ, можно выделить организацию интерфейса двух типов: двухшинную и одношинную (соответственно интерфейс с изолированной и с общей шиной).

интерфейсы

В интерфейсах магистрали (ИМ) (рис. 94, б) с изолированной шиной обращение к памяти (ОЗУ) и периферийным устройствам (ПУ) идет по раздельным шинам, т. е. адреса памяти и периферийных устройств разделены, и для обращения используются отдельные группы команд — команды обращения МП к ОЗУ и другим запоминающим устройствам, команды обращения к периферийным устройствам. Для обмена информации с периферийными устройствами используются двухтактные команды вида input (ввод), output (вывод). Управление обменом осуществляется при помощи управляющих сигналов I/OR (ввод), I/OW (вывод). Обмен информацией МП с памятью производится путем команды MoVr (передача в регистр из ячейки памяти ОЗУ) или HoVr (передача из регистров МП в ячейки памяти ОЗУ).

В интерфейсах магистрали с общей шиной часть общего адресного пространства ОЗУ отводится для периферийных устройств, регистры периферийных устройств адресуются, как и ячейки памяти ОЗУ.

Интерфейсы с общей шиной имеют следующие достоинства:

  • расширен набор команд обращения, что повышает быстродействие и сокращает объем программ;
  • значительно увеличено число подключаемых внешних устройств;
  • возможен внепроцессорный обмен данными, а также обмен данными не только с аккумуляторами, но и с любым регистром МП и внешних устройств.

Работа мини-ЭВМ при использовании интерфейсов с общей шиной особенно эффективна в универсальных УЧПУ. Например, микроЭВМ «Электроника-60» имеет интерфейс с общей шиной, поэтому ее используют как базовую модель для создания универсальных УЧПУ. В УЧПУ обмен информацией с применением интерфейса с общей шиной повышает оперативность устройства, дает возможность обрабатывать информацию и отрабатывать ее на объекте с учетом сведений, полученных от объекта, в реальном масштабе времени.

Организация интерфейса магистрали с общей шиной показана на рис. 94, в. Команды обращения и записи объединены в общую группу: RD — сигнал чтения, WR — сигнал записи. Однако с помощью специальной схемы распределения (CR) чтение из ОЗУ организуется сигналом MEM RD (рис. 94, в), чтение из периферийных устройств — сигналом I/OW. Запись в оперативную память организуется сигналом MEM WR, а в периферийное устройство — сигналом I/OR.

От content

4 комментарий для “Организация интерфейсных модулей в универсальных УЧПУ”

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Обнаружен блокировщик рекламы! Пожалуйста, обратите внимание на эту информацию.

We\'ve detected that you are using AdBlock or some other adblocking software which is preventing the page from fully loading.

У нас нет баннеров, флэшей, анимации, отвратительных звуков или всплывающих объявлений. Мы не реализовываем эти типы надоедливых объявлений! Нам нужны деньги для обслуживания сайта, и почти все они приходят от нашей интернет-рекламы.

Пожалуйста, добавьте tehnar.info к вашему белому списку блокирования объявлений или отключите программное обеспечение, блокирующее рекламу.

Powered By
Best Wordpress Adblock Detecting Plugin | CHP Adblock