Параллельная передача данных

Параллельная передача данных между контроллером и ВУ является по своей организации наиболее простым способом обмена. Для организации параллельной передачи данных помимо шины данных, количество линий в которой равно числу одновременно передаваемых битов данных, используется минимальное количество управляющих сигналов.

В простом контроллере ВУ, обеспечивающем побайтную передачу данных во внешнее устройство (рис. 2.5), в шине связи с ВУ используются всего два управляющих сигнала — «Выходные данные готовы» и «Данные приняты».

Для формирования управляющего сигнала «Выходные данные готовы» и приема из ВУ управляющего сигнала «Данные приняты» в контроллере используется одноразрядный адресуемый регистр состояния и управле­ния А2. Одновременно с записью очередного байта данных из шины данных системного интерфейса в адресуемый регистр данных контроллера (порт вывода А1) в регистр состояния и управления записывается логическая единица. Тем самым формируется управляющий сигнал «Выходные данные готовы» в шине связи с ВУ.

ВУ, приняв байт данных, управляющим сигналом «Данные приняты» обнуляет регистр состояния контроллера. При этом формируются:

управляющий сигнал системного интерфейса «Готовность ВУ»;

признак готовности ВУ к обмену, передаваемый в процессор по одной из линий шины данных системного интерфейса посредством стандартной операции ввода при реализации программы асинхронного обмена.

Логика управления контроллера обеспечивает селекцию адресов регистров контроллера, прием управляющих сигналов системного интерфейса и формирование на их основе внутренних управляющих сигналов контроллера, формирование управляющего сигнала системного интерфейса «Готовность ВУ». Для сопряжения регистров контроллера с шинами адреса и данных системного интерфейса в контроллере используются приемники шины адреса и приемопередатчики шины данных.

Рис. 2.5. Простой параллельный интерфейс (контроллер) вывода

Рассмотрим на примере, каким образом контроллер ВУ обеспечивает параллельную передачу данных в ВУ под управлением программы асинхронного обмена. Алгоритм асинхронного обмена в данном случае передачи прост.

1. Проверка готовности ВУ к приему данных.

Проверка содержимого регистра А2, т. е. готовности ВУ к приему данных. При выполнении команды процессор по шине адреса передает в контроллер адрес А2, сопровождая его сигналом «Ввод». Логика управления контроллера, реагируя на эти сигналы, обеспечивает передачу в процессор содержимого регистра состояния и управления А2 по одной из линий шины данных системного интерфейса (например, это может быть старший — 15-й разряд шины данных).

Процессор проверяет значение старшего (знакового) разряда принятого слова данных. Единица в старшем разряде (знак минус) указывает на неготовность ВУ к приему данных и, следовательно, на необходимость возврата к проверке содержимого А2, т. е. процессор, выполняя две первые команды, ожидает готовности ВУ к приему данных. Нуль в старшем разряде подтверждает готовность ВУ и, следовательно, возможность передачи байта данных.

2. Передача данных.

Процессор по шине адреса передает в контроллер адрес А1, а по шине данных — байт данных, сопровождая их сигналом «Вывод». Логика управления контроллера обеспечивает запись байта данных с шины данных в регистр данных А1 и устанавливает в единицу регистр состояния и управления А2, формируя тем самым управляющий сигнал для ВУ «Выходные данные готовы». ВУ принимает байт данных и управляющим сигналом «Данные при­няты» обнуляет регистр состояния и управления А2. Контроллер ВУ по этому сигналу формирует и передает в процессор сигнал «Готовность ВУ», который в данном случае извещает процессор о приеме байта данных внешним устройством и завершает цикл вывода данных в команде пересылки.

Рис. 2.6. Простой параллельный интерфейс (контроллер) ввода

Блок-схема простого контроллера ВУ (параллельного интерфейса), обеспечивающего побайтный прием данных из ВУ, приведена на рис. 2.6. В этом контроллере при взаимодействии с внешним устройством также используются два управляющих сигнала — «Данные от ВУ готовы» и «Данные приняты».

Для формирования управляющего сигнала «Данные приняты» и приема из ВУ управляющего сигнала «Данные от ВУ готовы» используется одноразрядный адресуемый регистр состояния и управления А2.

ВУ записывает в регистр данных контроллера А1 очередной байт данных и управляющим сигналом «Данные от ВУ готовы» устанавливает в единицу регистр состояния и управления А2.

При этом формируются: управляющий сигнал системного интерфейса «Готовность ВУ»; признак готовности ВУ к обмену, передаваемый в процессор по одной из линий шины данных системного интерфейса посредством операции ввода при реализации программы асинхронного обмена.

Тем самым контроллер извещает процессор о готовности данных в регистре A1. Процессор, выполняя программу асинхронного обмена, читает байт данных из регистра данных контроллера и обнуляет регистр состояния и управления А2. При этом формируется управляющий сигнал «Данные приняты» в шине связи с ВУ.

Логика управления контроллера и приемопередатчики шин системного интерфейса выполняют те же функции, что и в контроллере вывода (см. рис. 2.5).

Рассмотрим работу параллельного интерфейса ввода при реализации программы асинхронного обмена. Алгоритм асинхронного ввода так же прост, как и асинхронного вывода.

Проверка наличия данных в регистре данных контроллера А1.

Процессор проверяет значение старшего (знакового) разряда принятого слова данных. Единица в знаковом разряде (содержимое регистра А2) подтверждает, что данные от ВУ записаны в регистр данных контроллера и необходимо переслать их в шину данных. Нуль в знаковом разряде указывает на неготовность данных от ВУ и, следовательно, на необходимость вернуться к проверке готовности

Передача данных.

Если данные готовы (логическая 1 в регистре А2), то процессор передает в контроллер по шине адреса системного интерфейса адрес А1, сопровождая его сигналом «Ввод». Логика управления контроллера в ответ на сигнал «Ввод» обеспечивает передачу байта данных из регистра данных А1 на шину данных, сопровождая их сигналом «Готовность ВУ», который подтверждает наличие данных от ВУ на шине данных. Затем логика управления обнуляет регистр состояния и управления А2, формируя тем самым управляющий сигнал для ВУ «Данные приняты». Таким образом, завершается цикл ввода данных в команде пересылки.

Как видно из рассмотренных примеров, для приема или передачи одного байта данных процессору необходимо выполнить всего несколько команд, время осуществления которых и определяет максимально достижимую скорость обмена данными при параллельной передаче. При этом время обработки байта данных в электронных схемах контроллера можно не учитывать, так как оно существенно меньше времени выполнения одной команды процессора. Таким образом, при параллельной передаче обеспечивается довольно высокая скорость обмена данными, которая на практике ограничивается только быстродействием ВУ.

Простота реализации и высокая скорость обмена, присущие параллельной передаче данных, обеспечили широкое распространение этого способа обмена данными с внешними устройствами в ЭВМ.

Дата добавления: 2014-01-06