Принципы организации обмена данными между электронно-вычислительной машиной и внешними устройствами

Под ВУ будем иметь в виду стандартные периферийные устройства ЭВМ, или устройства управления объектом автоматизации (т.е. У СО), подключаемые пользователем. Чтобы управлять объектом автоматизации (ОА) или измерять параметры О А, необходимо передавать У СО информацию или принимать из У СО информацию. Иными словами, обмениваться данными между ЦП, аппаратурой У СО и ОЗУ. Известны два возможных режима обмена данными между ЭВМ и ВУ:

• • программно-управляемая передача данных;
• • непосредственный (прямой) доступ ВУ к оперативной памяти ЭВМ.

Программно-управляемая передача осуществляется пословно, под управлением процессора. Передача данных из ВУ в оперативную память ЭВМ выполняется следующей последовательностью шагов ЦП и ВУ (рис. 5.4):

• 1) ВУ подготавливает слово (байт) данных и по команде ЦП либо с помощью своих аппаратных средств помещает их в интерфейс ввода устройства;
• 2) ЦП считывает данные из интерфейса в один из своих внутренних регистров;
• 3) ЦП пересылает данные из регистра в ячейку ОЗУ по указанному в программе адресу.

Рис. 5.4. Последовательность операций программно-управляемого обмена данными

Передача слова (байта) данных из оперативной памяти к ВУ выполняется той же последовательностью операций, выполняемой в обратном порядке:

• 1) ЦП считывает слово данных из ячейки ОЗУ в один из своих внутренних регистров;
• 2) ЦП пересылает слово данных из внутреннего регистра ЦП в интерфейс вывода;
• 3) ВУ по команде ЦП либо с помощью своих аппаратных средств считывает данные из интерфейса.

Передача данных в режиме прямого доступа ВУ к оперативной памяти ЭВМ (11ДП) осуществляется также пословно под управлением аппаратных средств, называемых контроллером ПДП, минуя ЦП. Процессор в обмене данными участия не принимает. Скорость передачи при этом существенно возрастает (в 10 раз и более).

Режим ПДП обмена применяется, когда программа обмена занимает времени больше, чем это допустимо, или, например, при передаче больших массивов данных.

Передача данных в режиме ПДП из ВУ в память ЭВМ выполняется следующей последовательностью шагов (см. рис. 5.4):

• 1) ВУ подготавливает данные и помещает их в интерфейс ввода канала ПДП;
• 2) контроллер ПДП (КПДП) передает данные из интерфейса ПДП в ячейку ОЗУ.

Передача слова (байта) данных из оперативной памяти к ВУ выполняется той же последовательностью операций, выполняемой в обратном порядке:

• 1) КПДП выбирает данные из ячейки ОЗУ и помещает их в интерфейс канала ПДП;
• 2) ВУ считывает данные из регистра интерфейса.

Рис. 5.5. Последовательность операций обмена данными в режиме ПДП

Основное различие рассмотренных режимов обмена данными заключается в способе управления обменом:

• • в режиме программно-управляемого обмена, передачей данных управляет ЦП, выполняющий специальную программу обмена данными;
• • в режиме ПДП, передачей управляет контроллер ПДП (КПДП), т. е. аппаратные средства У СО.

В любом режиме передача выполняется через интерфейс ВУ.

Интерфейс при обмене данными выполняет следующие функции:

• • буферное хранение (в ряде случаев преобразование) данных;
• • устранение временных различий в работе ВУ и ЦП или КПДП;
• • передача информации о состоянии ВУ в ЦП или КПДП;
• • передача приказов от ЦП или КПДП к ВУ.