Эем-нің негізгі функционалдық элементтері, I бөлім

65
АҚПАРАТТЫ ЕҢГІЗУ-ШЫҒАРУ
ЭЕМ-ның  құрамына  кіретін өзара әрекеттесу құрылымдары,    мұндай өзара
әрекеттесуді қамтамасыз  ету  кезінде  пайда  болатын  мәселелерді  шешу  жолдары
қарастырылады. Еңгізу-шығару және  оперативтік  жады құрылғыларының арасындағы
деректерді  жіберудің бағдарламалық-басқарылмалы  ерекшеліктері,  содай-ақ жадыға
тікелей рұқсат механизімі. ISA шинасының негізгі сигналдары қарастырылады.
Кез-келген  ЭЕМ, өз  алдына  көптеген әр-түрлі құрылғылардан  тұратын,  күрделі
жүйе болып келеді. ЭЕМ құрылғыларының арасындағы байланыс, есептеуіш техникада
интерфейс  деп  аталатын,  түйіндесу  арқылы  орындалады. Интерфейс – бұл  ЭЕМ
құрауыштарының арасында,  яғни  электронды  сұлба,  желілер,  адрес  сигналдары  мен
шиналар, деректер мен басқарушылар, алгоритмдер арасындағы ақпаратты тасымалдау
үшін қолданылатын бағдарламалық және аппараттық құралдар жиынтығы.
Интерфейскелесі параметрлерімен сипатталады:

өткізу қабілеті – интерфейс арқылы бірлік уақытқа жіберілетін ақпарат;

интерфейс арқылы ақпараттық сигналдарды максималды жіберу жиілігі;

қосылған құрылғылардың арасындағы мүмкін деген максимал ара қашықтығы;

интерфейстегі желілердің ортақ саны;

интерфейстің ақпараттық ені – интерфейс арқылы параллель жіберілетін
деректердің биттер мен байттар саны.
Интерфейстің динамикалық көрсеткіштеріне  жекелеген  сөзді  және  деректер
блогын  жіберу  уақыты  жатады,  және  олардың орындалу ұзақтығы,  дайындығы  мен
жіберілудің соңы ескеріледі.
Еңгізу-шығару жүйесін әзірлеу келесі мәселелерді шешуді талап етеді:

жабдықтың айнымалы құрамы  бар  ЭЕМ-ның  iске  асыруының мүмкiндiгi
қамтамасыз етуге керек, біріншіден, қолданушы оның тағайындалуымен сәйкес
машинаның кескiнiн таңдай алатындай етiп еңгізу-шығару құрылымдарының әр
түрлi  жиынымен қамтамасыз  етілуі  тиіс  және  жаңа құрылғылармен  керек
еместерін алып тастайтындай етіп мүмкіндік болу керек;

компьютердiң жабдықтарын тиiмдi және жоғары өнiмдi қолдану үшiн, есептеуiш
бағдарламаның
бiр 
бөлiгi 
енгiзу-шығару 
процедураларының
шеттегi
құрылымдарымен  орындалу үстiндегі
процессор  параллел  жұмыс  уақытында
жүзеге асырулуы кажет;

қолданушы үшiненгiзу-шығару  операцияларының бағдарламалауын ықшамдап
және  стандарттап,енгiзу-шығару бағдарламалауын  басқа  сыртқы  немесе  шеткі
құрылғылардан тәуелсіздігін қамтамасыз ету керек;

ЭЕМ УВВ-да (Еңгізу-шығару құрылғысында) пайда  болатын  түрлі  ахуалдарға
байланысты  автоматты  айырып  тану  және  сол  ахуалдарға  процессордың
реакциясымен қамтамасыз етілуі тиіс;
Көрcетiлген  мәселелердiң бәріне шешiмнің бас  бағыт  магистралдiқ - модулдiк
әдiс  болып  табылады  ЭЕМ  1-суретте: микропроцессорды қосқанда  компьютерді
құрайтынбарлық құрылғылар ортақ магистральмен қамтылған модуль түрінде болады.
Магистраль  бойынша  ақпарат  алмасуы,  осы  магистраль  түріне  арналған  ортақ
интерфейстің талаптарын қанағаттандырады. Әрбiр  модул  арқылы  магистральге
арнайы интерфейстiк сұлбалар қосады (И
i
).

66
Сурет 1. ЭЕМ-ныңмагистраль-модульдіәдісі.
Модульдің интерфейсті сұлбаларына келесі тапсырыстар жүктеледі:
сигналдар 
және 
модулдың
айырбасы 
және 
жүйелiк 
магистральнiң
хаттамаларының функционалдық және электр үйлесiмдiгiнiң қамтамасыз етуi;

Сигналдар мен жүйелік магистральдің және модульдің айырбас хаттамаларының
функционалдық және электр үйлесiмдiгiн қамтамасыз ету;

Ішкі модуль формат деректерін жүйелік магистраль формат  деректеріне
түрлендіру және керісінше;

обеспечение восприятия единых команд обмена информацией и преобразование
их в последовательность внутренних управляющих сигналов.
Бұл интерфейсті  сұлбалар өте  күрделі әрі өзінің мүмкіндіктеріне қарай әмбебап
микропроцессорлерге  сәйкес  келуі  мүмкін.  Бұндай  сұлбалар  контроллер  деп  аталып
кеткен.  Контроллерлер  жоғары  дәрежедегі  автономдыққа  ие,  ол  бұл  уақытта
перифериялы құрылымының қатарлас жұмысын және микропроцессормен деректердің
өңдеуінің
бағдарламасының
орындалуын
қамтамасыздандыру.  ЭЕМ
ұйымының
магистральды-модульді әдістерінің жетіспеушіліктерінің бірі болып екі немесе одан да
көп  модульдердің бір  уақылы әрекеттестіктерінің мүмкін  еместігі  болып  табылады,
өйткені  олар  компьютердің өндіргіштігіне  шектеу қояды.  Сол  себептен,  бұл әдіс
негізінен ЭЕМ-де қолданылады, оның сипаттамаларына жоғары талаптар койылмайды,
мысалы,  дербес  ЭЕМ-де.  ЭЕМ-де  деректерді  жіберу
ұйымының
жады  және
перифериялы құрылымының арасындағы  екі  негізгі әдісі қолданылады:  программа-
басқармалы беріліс және (ПДП) жадысына тікелей рұқсат алу. Деректердің программа-
басқармалы  берілісі  процессордың басқармасымен  және  міндетті  түрде қатысуымен
жүзеге  асады.  Мысалы,  деректер  блогының перифериялы құрылымының оперативті
процессор жадына жіберілуі келесі шарттарды орындауы тиіс:
1. ОП айырбас аймағының бастапқы адресін қалпына келтіру;
2. Жіберіліп  жаткан  деректер  массивінің  ұзындығын  санауыштың  қызметін
атқаратын ішкі регистрдің біріне орналастыру;
3. УВВ  ақпараттың оқылымының командасын ұстап  беру;  содан  МП-дағы
шина  адресіне  УВВ-дағы  адрес  беріледі,  басқару  шинасына – УВВ-ғы
деректер  оқылымының сигналы,  ал  санаулы  деректер  МП  ішкі  регистріне
орналастырылады;

67
4. ОП-дағы  ақпараттың жазбасының командасын ұстап  беру;  содан  МП-дағы
шина  адресіне  оперативті  жады ұяшығының адресі  беріледі;  басқару
шинасына – ОП  деректер  жазбасының сигналы,  ал  деректер  шинасына  МП
регистрінің ішіндегі  деректер  орналастырылады, өйткені  олар  УВВ-дан
оқыған кезде орналасқан;
5. Шұғыл жадының адресі бар регистрді модификаттау;
6. Массив ұзындығын деректер ұзындығына берілісіндегі санауышын азайту;
7. Егер барлық деректер жиберілмесе, онда 3-6-шы шарттарды қайталау, егерде
ол да жүзеге аспайтын болса онда айырбасты аяқтау керек.
Сонымен, 
программа-басқармалы 
айырбас 
микропроцессор
қуатының
рационалды  емес қолданылуына  алып  келеді,  негізгі  программаның жұмысын  тоқтата
тұрып,  көптеген қарапайым  операцияларды  міндетті  түрде  орындауға  алып  келеді.
Сонымен  бирге,  шұғыл  жады  мен  перифериялы құрылымға  сәйкес  келетін әрекеттер,
әдетте,  микропроцессорлердің жұмысының циклының  ұзақ мерзімділігін  талап  етеді,
өйткені  олардың микропроцессормен  салыстырғандағы  баяу  жұмысына  байланысты,
осылардың барлығы  ЭЕМ өндіргіштерінің жоғалуына  алып  келеді.  Программа-
басқармалы  айырбастың баламасы  жадыға  тікелей  рұқсат  ету үшін қызмет  атқарады,
процессордың жұмысын  тоқтатпай-ақ шұғыл  жадыға  алып  келеді.  Мұндай  айырбас
бөлек құрылымның басқаруымен - (КПДП)  жадысының тікелей  рұқсат    контроллері
арқылы жүзеге асады.
Құрамында КПДП  (Жадыға  тікелей  рұқсат контроллері)  бар  ЭЕМ құрылысы  2-
суретте көрсетілген.
Сурет2. Жадыға тікелей рұқсат режимі кезінде деректер алмасуы.
Алдымен жұмыс бастамас бұрын ПДП контроллерін жасау керек: алмасу процесі
жүретін  ОП  адресін,  және  жіберілетін  деректер  массивінің  ұзындығын  еңгізу  керек.
Келесі 
жағдайларда, 
сигнпл 
тапсырысымен, 
 
микропроцессор 
бағдарлама-
басқарылмалы  жіберіліс  кезінде қамтамасыздандырған  іс-әрекеттерді,  тікелей  рұқсат
контроллері  орындайды.  Еңгізу-шығару құрылғысы  жағынан,  жадыға  тікелей  рұқсат
алу тапсырысы кезінде, КПДП іс-әрекеті:
1. УВВ-дан ПДП-ға (DRQ сигналы) тапсырыс қабылдау.
2. МП-ға шиналарды басып алу тапсырысын ұйыдастыру (HRQ сигналы).
3. МП-дан (HLDA), микропроцессордың өз шиналарын үшінші күйге аудару
ақиқатын құптайтын, сигнал қабылдау.
4. Еңгізу-шығару құрылғысына, жадыға тікелей рұқсат цикл орындалуының
басталуын айтатын, сигнал ұйымдастыру (DACK).