Два способа алгоритмической организации

ввода/вывода

Рассмотрим порядок организации обмена данными между процессором и периферийными устройствами, а точнее, между процессором и адап­терами внешних устройств. Такой обмен часто называют си­стемными пересылками, поскольку он организуется на первом (внутрисистемном) уровне интерфейса ВС.

Программно-управляемый обмен является первым спосо­бом организации системных пересылок. Он характеризуется тем, что на время передачи данных между ядром ВС и ПУ процессор полностью занят этой работой.

Контрольный обмен (второй способ) заключается в отклю­чении процессора на некоторый промежуток времени от шин адреса и данных и управлении ими с целью передачи данных специальным контроллером. Чаще всего такой обмен осуществляется между ОЗУ и быстродействующей внешней памятью (диски) и носит название «прямой доступ к памяти» (ПДП). При контроллерном обмене процессор может продол­жать выполнение программы, непосредственно не связанной с данными пересылками. Пересылки же лишь «вклиниваются» в работу процессора, несколько замедляя выполнение теку­щей программы. Обменом в этом случае управляет контрол­лер ПДП.

В рамках программно-управляемого обмена различают три алгоритма: синхронная передача, асинхронная передача, и пересылки по прерыванию.

Прежде чем рассмотреть способы передачи необходимо уяснить смысл терминов «синхронная» и «асинхронная» работа нескольких устройств. Синхронно работают лишь те устройства, все изменения внутренних состояний которых привязаны к одной (единой для них) последовательности синхроимпульсов. Возможна принудительная синхронизация устройств с разными генераторами, но только с использованием специальных технических средств.

Синхронная передача используется для связи процессора с устройствами, временные характеристики работы которых, согласованы с темпом работы процессора, а надежность их считается «абсолютной». Типичным примером применения данной разновидности программно-управляемого обмена являются пересылки между процессором и главной памятью ВС. По синхронному алгоритму организуется передача управляющих кодов на исполнительные органы бытовых приборов (стиральная машина с программируемыми режимами), све­тофоров, детских игрушек и т. п. Время срабатывания испол­нительных механизмов известно. Поэтому программа управ­ления, выполняемая встроенным микропроцессором, содержит определенные по длительности программные задержки, которые разделяют команды выдачи управляющих кодов. «Абсолютную» надежность исполнительных органов управляе­мого агрегата необходимо понимать в том смысле, что их отказ означает неисправность, т. е. остановку всего агрегата вместе с встроенным контроллером.

Асинхронная передача — наиболее распространенный способ передачи данных на всех уровнях интерфейса более-менее сложной ВС. Этот алгоритм предусматривает обрат­ную связь от абонента-приемника к абоненту-передатчику. Прежде чем начать ввод/вывод данных процессор опрашивает на предмет готовности к приему/передаче пери­ферийное устройство. В случае неготовности алгоритм предус­матривает программную задержку (ожидание) с переходом на повторный опрос готовности. Только в случае положительного ответа осуществляется собственно пересылка данных. Асин­хронный обмен позволяет работать совместно двум совершен­но различным по темпу обработки данных устройствам (на­пример, процессор и печатающее устройство). Кроме этого неготовность периферийного устройства в течение определен­ного числа циклов обращения к нему может означать его не­исправность или состояние «выключен». Такая ситуация обнаруживается процессором и обрабатывается соответст­вующими диагностическими программами. При этом отказ одного ПУ не влияет на возможность функционирования остальной части ВС.

Асинхронный обмен существенно повышает надежность передачи данных по отношению к синхронному способу, хотя и требует значительно большего объема служебных программ. Недостатком обоих методов является отсутствие средств для инициативы передачи данных от периферийного устройства. Необходимость такой передачи возникает при использовании пультов оператора автоматизированного объекта управления, при использовании датчиков аварийных состояний и т. п. Для обмена данными по инициативе периферийного устройства используется алгоритм пересылок по прерыванию. Реализа­ция этого алгоритма возможна при наличии в ВС системы прерывания программ.

Дата добавления: 2014-01-11