1. Внешние устройства подключаются к системному интерфейсу через специальные устройства - контроллеры (адаптеры). Каждый контроллер имеет в своем составе ряд программно-доступных регистров (как минимум имеет хотя бы регистр данных, регистр состояния и регистр управления).
Каждый контроллер имеет свой набор команд. Получив команду от процессора, выполняющего программу ввода-вывода, контроллер отрабатывает команду автономно, управляя внешним устройством через "малый" интерфейс между устройством и контроллером. Контроллер, отрабатывая принятую от процессора команду, пересылает во внешнее устройство команды (свои), данные и читает из устройства состояния, данные. Команды и состояния обычно представляют собой высокий или низкий уровень напряжения в соответствующей линии "малого" интерфейса, импульс или последовательность импульсов в соответствующей линии "малого" интерфейса. Кроме того, контроллер может выполнять ряд вспомогательных аппаратных функций инициируемых аппаратными сигналами или записью управляющей информации в его программно-доступный регистр (например, сброс по сигналу RESET или включение шпиндельного двигателя гибкого диска путем записи в регистр 3F2 контроллера гибкого диска управляющей информации).
Существуют простые контроллеры и более сложные (интеллектуальные) контроллеры, выполняющие более сложные аппаратные функции и команды.
2. Процессор управляет внешним устройством, выполняя соответствующую программу ввода/вывода, где он с помощью команд IN,OUT (чтение порта, запись в порт) имеет доступ к программно-доступным регистрам контроллера. В регистр управления процессор записывает команду, из регистра состояния читает информацию о состоянии устройства и контроллера, в регистр данных записывает выводимые на устройство данные, или читает из регистра данных считываемую с устройства информацию. Возможны два способа организации программного обмена с внешними устройствами:
Обмен с опросом готовности устройства.
Выполняя программу ввода-вывода, процессор, запустив в контроллере операцию, циклически читает регистр состояния контроллера. Он ожидает появления (в соответствующем разряде регистра состояния) признака готовности к обмену данными с процессором. При появлении этого признака в регистре состояния, процессор, с помощью команды OUT, осуществляет запись в регистр данных (при выводе на устройство), или выполняет чтение информации из регистра данных контроллера с помощью команды IN (при вводе с устройства). После чего запускает в контроллере следующую операцию и т. д.;
Обмен по запросам на обслуживание устройства (запросам на маскируемое прерывание).
При выполнении программы процессор, запустив на контроллере операцию для считывания регистра состояния, не ожидает готовности контролера к обмену данными. Он продолжает выполнять полезную программу. Контроллер внешнего устройства в случае полной готовности к обмену данными с процессором выдает на соответствующую линию IRQ сигнал запроса на обслуживание. Процессор, через выполнение процедуры прерывания по сигналу IRQ (в ее выполнении участвуют контроллер прерываний и контроллер шины), переходит на выполнение программы ввода/вывода для данного устройства. Эта программа осуществляет обмен данными через регистр данных контроллера и запускает в контроллере следующую операцию и т. д. Процессор возвращается к выполнению прерванной программы через выполнение команды IRET (возврат из прерывания, которой заканчивается программа ввода/вывода) и т. д.
Прямой доступ (DMA)– это способ обмена между внешним устройством и динамической памятью без участия процессора, при котором управление операциями обмена по интерфейсу между регистром данных устройства и последовательно расположенными ячейками памяти осуществляет контроллер прямого доступа к памяти, но активизацию обмена по прямому доступу осуществляется тоже процессором (с помощью команд IN,OUT он имеет доступ к программно-доступным регистрам контроллера устройства и контроллера прямого доступа).
Версия сайта для слабовидящих