Ukady wejciawyjcia Magistrala Procesor Pami Ukady IO Ukady

Układy wejścia/wyjścia

Magistrala Procesor Pamięć Układy I/O

Układy wejścia/wyjścia - układy elektroniczne pośredniczące w wymianie informacji między systemem komputerowym a urządzeniami peryferyjnymi Driver - Program umożliwiający wykorzystanie urządzenia we/wy Interfejs - Połączenie układu we/wy z urządzeniem zewnętrznym Zadaniem interfejsu jest przekazywanie danych obejmuje: • fizyczne przewody i złącza • specyfikacja styków i sygnałów • poziomy sygnałów • zależności czasowe sygnałów

Organizacje normalizujące sprzęt komputerowy Organizacje międzynarodowe Organizacje krajowe Zrzeszenia producentów Producenci ISO - International Organization for Standarization (od gr. isos - równy) Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna http: //www. iso. org/ ISO jest pozarządową organizacją non-profit. Jej członkami mogą być wyłącznie agencje rządowe zajmujące się standaryzacją lub podobne do samego ISO pozarządowe organizacje standaryzacyjne, po jednej z każdego kraju. ISO nie posiada żadnej "mocy prawnej" do egzekwowania swoich norm.

ITU - International Telecommunications Union Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna http: //www. itu. int/ IEC - International Electrotechnical Commision Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna przygotowuje i publikuje standardy związane z elektrotechniką i elektroniką http: //www. iec. ch/ IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników http: //www. ieee. org/ ANSI - American National Standards Intitute - instytucja ustalająca normy http: //www. ansi. org/ VESA - Video Electronics Standards Association http: //www. vesa. org/ PN - Polskie Normy http: //www. pkn. pl/

Dlaczego stosowane są układy we/wy ? • różnice w szybkości działania • różnice w parametrach elektrycznych • różnice w formacie danych Układy we/wy mogą być przeznaczone do współpracy z : konkretnym urządzeniem CPU wieloma urządzeniami 10111100 11110101 Urządzenie A 10111100 Urządzenie B 10111100 11110101 Urządzenie C

W zależności od sposobu komunikowania się z systemem układy we/wy dzielimy na : • układy współadresowalne z pamięcią operacyjną sterowanie Urządzenie pamięć CPU magistrala adresowa Urządzenie • układy izolowane pamięć sterowanie CPU magistrala adresowa I/O

Operacje wejścia/wyjścia Operacjami we-wyj nazywamy całokształt działań potrzebnych do realizacji wymiany informacji pomiędzy procesorem i pamięcią z jednej strony a układem wej/wyj z drugiej. Mogą być realizowane: • całkowicie przez procesor (operacje bezpośrednie) PIO - Programmed Input/Output • inicjowane przez procesor a wykonywane przez inny układ (operacje pośrednie) DMA - Direct Memory Access Operacje wejścia/wyjścia z bezpośrednim sterowaniem przez procesor • Bezwarunkowe operacje we/wy Bezwarunkową operacją we/wyj nazywamy taką operację, przy realizacji której procesor nie sprawdza gotowości układu we/wyj do tej wymiany. Zakłada się ciągłą gotowość urządzenia

• Operacje z testowaniem układu we/wy Procesor sprawdza sygnał gotowości układu wej/wyj do wymiany I/O CPU Bit gotowości układu Urządzenie dane Wadą tego typu operacji jest konieczność wykonywania przez procesor pętli przepytywania w celu stwierdzenia gotowości tego układu do wymiany informacji.

• Operacje we/wy z przerwaniem programu CPU Linia zgłoszenia przerwania I/O Aktualnie działający program Program obsługi urządzenia Urządzenie

Obsługa wielu układów wejścia/wyjścia CPU sterownik przerwań pamięć I/O Urządzenie Tablica wektorów przerwań karta sieciowa myszka drukarka klawiatura Programy obsługi urządzenia 0 1 2 3 4 5 6 7 . .

Rodzaje linii transmisyjnych Linia niesymetryczna Przewód sygnałowy nadajnik odbiornik Przewód powrotny (masa) Zakłócenia • skręcanie przewodów • ekranowanie

Linia symetryczna D+ D- Rodzaje transmisji + - Bajt

Transmisja szeregowa rejestr przesuwny multiplekser nadajnik odbiornik

Układ we / wyj TD TD RD RD Urządzenie Czas trwania bitu TD - Dane nadawane RD - Dane odbierane Transmisja asynchroniczna nadajnik 0 Bit startu 1 odbiornik 0 1 0 0 1 Bity właściwej informacji 0 0 1 1 Bit stopu Bit parzystości

Przed rozpoczęciem transmisji należy ustalić parametry komunikacji odbiornika i nadajnika: • Szybkość transmisji (liczba bitów na sekundę) • Długość słowa (liczba bitów w słowie 4 -8) • Bit parzystości (parzyste, nieparzyste, brak) • Bity stopu (1 -2) Transmisja synchroniczna synchronizacja nadajnik odbiornik Ramka 1 Bajty synchronizacji Bajty nagłówka Ramka 2 Ramka 3 Bajty informacji Ramka 4 Bajty kontrolne i korekcyjne

Transmisja pseudosynchroniczna Sygnał zegarowy Dane Układ we / wyj Urządzenie Transmisja równoległa 0 0 1 1 1 nadajnik 1 0 1 odbiornik

Transmisja z potwierdzeniem ( handshaking ) Dane Układ we / wyj STB Urządzenie ACK STB - Strobe (sygnał nadajnika) ACK - Acknowledge (zezwolenie na transmisję) sygnał odbiornika Dane Układ we / wyj STB ACK Urządzenie

Transmisja z potwierdzeniem ( handshaking ) CPU we/wyj urządzenie Adres Dane INTA RD WR Układ we / wyj Dane STB ACK Urządzenie

Transmisja z potwierdzeniem ( handshaking ) CPU we/wyj urządzenie Adres Dane INTA RD WR Układ we / wyj Dane STB ACK Urządzenie

Transmisja z potwierdzeniem ( handshaking ) CPU Adres we/wyj urządzenie Adres komórki Dane Numer urządzenia INTA RD WR Układ we / wyj Dane STB ACK Urządzenie

Transmisja z potwierdzeniem ( handshaking ) CPU Adres we/wyj urządzenie Adres komórki Dane INTA RD WR Układ we / wyj Dane STB ACK Urządzenie

Przerwanie (ang. interrupt) lub żądanie przerwania (IRQ Interrupt Re. Quest) Przerwanie (ang. interrupt) lub żądanie przerwania (IRQ - Interrupt Re. Quest) – sygnał powodujący zmianę przepływu sterowania, niezależnie od aktualnie wykonywanego programu. Pojawienie się przerwania powoduje wstrzymanie aktualnie wykonywanego programu i wykonanie przez procesor kodu procedury obsługi przerwania (ang. interrupt handler).

Sprzętowe: 1. Zewnętrzne – sygnał przerwania pochodzi z zewnętrznego układu obsługującego przerwania sprzętowe; przerwania te służą do komunikacji z urządzeniami zewnętrznymi, np. z klawiaturą, napędami dysków itp. 2. Wewnętrzne, nazywane wyjątkami (ang. exceptions) – zgłaszane przez procesor dla sygnalizowania sytuacji wyjątkowych (np. dzielenie przez zero); dzielą się na trzy grupy:

dzielą się na trzy grupy: 1. faults (niepowodzenie) – sytuacje, w których aktualnie wykonywana instrukcja powoduje błąd; gdy procesor powraca do wykonywania przerwanego kodu wykonuje następną, po tej która wywołała wyjątek, instrukcję; 2. traps (pułapki) – sytuacja, która nie jest błędem, jej wystąpienie ma na celu wykonanie określonego kodu; wykorzystywane przede wszystkim w debugerach; gdy procesor powraca do wykonywania przerwanego kodu tę samą instrukcję która wywołała wyjątek; 3. aborts – błędy, których nie można naprawić.

Programowe – z kodu programu wywoływana jest procedura obsługi przerwania; najczęściej wykorzystywane do komunikacji z systemem operacyjnym, który w procedurze obsługi przerwania (np. w DOS 21 h, 2 fh, Windows 2 fh, Linux x 86 przerwanie 80 h) umieszcza kod wywołujący odpowiednie funkcje systemowe w zależności od zawartości rejestrów ustawionych przez program wywołujący, lub oprogramowaniem wbudowanym jak procedury BIOS lub firmware.