Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Характеристики интерфейсов



Интерфейсы имеют следующие характеристики :

- пропускная способность- максимальное количество информации, передаваемой по интерфейсу в единицу времени;

- максимально допустимое расстояние между соединяемыми устройствами;

- общее число линий интерфейса;

- ширина шин- число бит или байт информации, передаваемых параллельно через интерфейс за один шинный цикл;

- связность; интерфейс может быть односвязным или многосвязным. В первом случае существует один путь передачи данных от ПУ к центру, во втором- множество. Многосвязный интерфейс повышает живучесть и надежность ЭВМ.

Кроме этих характеристик существуют динамические характеристики интерфейсов, например время передачи слова или блока данных с учетом продолжительности процедур подготовки и завершения передачи (своего рода время реакции).

 

Шины интерфейсов ввода-вывода

Группа линий, обеспечивающих соединение устройств между собой, называется шиной (Bus). Линии шины обычно подразделяются на несколько групп: данных (ШД), адреса (ША), управления (ШУ) и др.

Организация обмена различных устройств ЭВМ через интерфейс невозможна без некоторого набора правил, задающих поведение соединенных шиной устройств, а именно: последовательности помещения информации на шину, выдачи управляющих сигналов и т.п.- так называемого шинного протокола.

Наиболее сложной (в понимании функционирования) группой линий являются линии шины управления ШУ. Для задания типа текущей операции шины (типа шинного цикла) используется линия (сигнал) Зп/Чт (R/W#). Значение “лог 1” на этой линии, как правило, соответствует операции чтения, а значение “лог 0”- операции записи. Если шина допускает пересылку операндов разных размеров (байт, слово и т.д.), размер пересылаемых данных также указывается управляющими линиями.

При обмене данными по шине одно из устройств ЭВМ инициирует пересылку данных по шине и называется инициатором (хозяином- Host) шины. Обычно его роль выполняет процессор, но хозяином может быть любое другое устройство, взявшее на себя (захватившее) управление шиной. Устройство, к которому обращается хозяин шины, называется подчиненным или целевым.

Для задания момента выдачи данных на шину инициатор использует специальные сигналы ШУ. По виду задания момента выдачи данных шины подразделяются на синхронные и асинхронные.

 

Синхронные шины

В случае синхронных шин все устройства получают синхронизирующую информацию по общей линии, на которую подаются тактовые импульсы фиксированной частоты. Промежуток времени, в течение которого выполняется одна операция пересылки данных, называется длительностью цикла шины. В простейшем случае она равна одному периоду тактовой частоты шины.

Временные диаграммы шинного цикла “Вывод данных” синхронной шины приведены на рисунке 6.3.

 

Рисунок 6.3 – Временные диаграммы шинного цикла ”Вывод данных ”

Будем считать, что изменение тактового сигнала все подключенные к шине устройства замечают одновременно (точнее- практически одновременно). По нарастающему фронту тактового сигнала в момент времени t0 хозяин шины выставляет адрес устройства и передаваемые для него данные. Однако из-за задержки распространения сигналов в логических схемах инициатора и переходных процессов в линиях шины сигналы адреса и данных придут к установившимся значениям спустя некоторое время после t0.

Для обозначения того, что инициатор выводит данные, он в момент времени t1 формирует сигнал записи Зп. Адресованное устройство к этому моменту времени должно сравнить адрес, передаваемый по ША, со своим внутренним (с адресом, назначенным устройству в системе) и быть готовым к транзакции (обмену). Ввод данных в регистр данных РД адресованного устройства осуществляется по нарастающему фронту тактовой частоты в момент времени t2.

Недостатком синхронной шины является то, что при подключении к ней нескольких устройств, скорость обмена будет определяться самым медленным из них. Кроме этого, инициатор не может определить, какое из адресуемых устройств ответило на запрос и ответило ли оно вообще, т.к. в синхронной шине отсутствуют ответные сигналы от адресованных устройств. В последнем случае инициатор обмена даже не обнаружит ошибку.

 

Асинхронные шины

В асинхронных шинах при пересылке данных используется механизм квитирования- подтверждение связи между инициатором обмена и подчиненным устройством. Механизм квитирования аналогичен порядку пересылки почтовых отправлений с уведомлением о вручении, при котором по получению отправления в адрес отправителя направляется уведомление о вручении (квитанция). В асинхронных шинах линия тактирования заменяется двумя управляющими линиями синхронизации: готовности хозяина (Master-ready) и готовности подчиненного устройства (Slave-ready). Первая принадлежит хозяину шины, который выставляет на ней сигнал готовности к транзакции, по второй отвечает подчиненное устройство.

Временные диаграммы сигналов асинхронной шины при вводе приведены на рисунке 6.4.

 
 

Рисунок 6.4 - Временные диаграммы шинного цикла “Ввод данных ” асинхронной шины

В момент времени t0 инициатор выдает, на линии шины адрес подчиненного устройства и информацию о типе пересылки (команду). В момент времени t1 он сообщает об этом всем подчиненным устройствам по линии Master-ready (инициатор готов). Все подключенные к шине устройства, при активации этой линии, декодируют адрес. Устройство, для которого предназначена команда, выполняет ее и информирует об этом хозяина сигналом квитирования Slave-ready (подчиненный готов), после чего хозяин может начинать новый шинный цикл.

Важнейшим преимуществом асинхронной шины является то, что квитирование избавляет от необходимости жесткой синхронизации скоростей работы инициатора и подчиненного устройства, что упрощает шину. Никакие задержки, связанные с распространением сигнала по шине и интерфейсным схемам, не отражаются на работе шины.

 

6.4 Контрольные вопросы

1. Дайте определение интерфейса.

2. Какие основные способы ввода-вывода применяются в ЭВМ?

3. Что такое программно- управляемый ввод- вывод и ввод- вывод в режиме ПДП?

4. Отличия синхронных и асинхронных УВВ? Достоинства и недостатки синхронного и асинхронного способов ввода- вывода.

5. Достоинства и недостатки ввода- вывода в режиме ПДП.

6. Перечислите последовательность действия устройств при выполнении процедуры ввода- вывода в режиме ПДП.

7. Перечислите характеристики интерфейсов ввода-вывода.

8. Назовите основной принцип организации синхронной шины.

9. Недостатки синхронной шины?

10. Назовите принципы организации асинхронной шины.

11. Недостатки асинхронной шины?

12. Какое назначение сигнала Master-ready?

 

7. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ЭВМ С МАГИСТРАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРОЙ




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.