Архитектурни решения при системния обмен на данни

3
.
1
.
Архитектурни решен
ия при системния обмен на данни

Тук
следва да поясним как към процесора се включват външните за него елементи. В зависимост от това, дали процесорът сам ще управлява изпълнението на входно-изхо
Тук Тук следва да поясним как към процесора се включват външните за него елементи. В зависимост от то
ва, дали процесорът сам ще управлява изпълнението на входно-изходната операция ил
и ще я възложи за изпълнение на специално предназначени за целта технически средства, се различават
две основни архитектурни
разновидности на входно-из
ходната систе
ма:
1. С непосредствени връзки;
2. С разделни в
ръзки или
още с ка
нални връзки.
В систе
ма с непоср
едствени връзки,
входно-изходните операции с
а изпълними и в
командната система на процесора са реализирани с машинни инструк
ции от вид
а "Въведи
" и "Изведи".
В сис
тем
Ф
и
г
.
1 Система с демул
типлексирана шина и система с м
у
лт
ипле
ксирана шина

Ако процесорът е с Харвардска архитектура, т.е. с разделни памети за програмен код и за данни, допълнително се въвежда още един цикъл за изпълнение на операция “Четене на инструкция”:
Фиг. 2 Времедиаграма на операция
ААко процесорът е с Харвар
дска архитектура, т.е. с разделни памети за програмен код и за данни, допълнителн
о се въвежда още един цикъл за изпълнение на операция “Четене на инструкция”:
Фиг. 2 Времедиаграм
а на операция “Четене от
паметта за инструкции”

В
случай, че къ
м системната шина са подключени бавни устройства, то определе
ната от пр
оцесора
продължителност на ци
къла за изп
ълнение на основн
а операция може да се окаже
недостатъчна. В
такива случаи продължителността на управляващите строб-сигнали
за четене
или за за
пис (RD, WR) трябва
да
Ф
иг
.Фиг. 5 Селекторе
н канал

Мултиплексният канал о
р
га
низи
ра обмена чрез няколко паралелни интерфейса
ММултиплексният канал организира обмена чрез няколко паралелни интерфейса, които мултиплексира по време на обмен с външните устройства. Това той е в състояние да прави, защото обикновено в негово подчинение, се намир
ат по-бавни устройства.
Фиг. 6 Мултиплексен канал

В мултиплексния канал могат
да протичат няколко процеса на обмен както между самите външни устройства, така и с оперативната па
мет, като например copy
file от едно устройство на
друго, или co
mpare между два файла. Превключването е възможно, тъй като от
делните по
рции, вк
лючително до размер б
айт, е възм
ожно да се появяв
ат с големи закъснения.

Ме
тоди за управлен
ие на обмена
Вече споменахме, според организационните особености
на входно
-изходнат
а система се различ
ава
К
о
г
ат
о предаването на д
анни изисква предварителна пров
е
рк
а на
готовността на външното устройство, обменът се нарича асинхронен.
Общото състояние на външното устройство обикновено се декларира чрез логическа стойност (флаг) в определен разряд от регистъра на състоянието на външното устройство. Флагът “Готов” (Ready) може
да се допълва с интерпретацията “Зает” (Busy) съвместно или разделно. Интерпрета
цията на тези флагове за различните външни устройства най-често е различна. Така например флагът “Го
тов” в еОбщото състояние
на външното устройство оби
кновено се де
кларира чрез логическа стойност (флаг) в определен разряд от
регистъра
на състо
янието на външното ус
тройство. Ф
лагът “Готов” (Re
ady) може да се допълва с и
нтерпретацията “
Зает” (Busy) съвместно или разделно. Интерпретацията на тези фла
гове за ра
зличните
външни устройства н
ай-
4
.

Сл
ед получаване на п
отвърждението HLDA, контролерът

за
пря
к достъп до паметта (КПДП) уведомява контролера на външното устройство, че е получил правото да управлява обмена, като му изпраща потвърждаващия сигнал DACK(DMA acknowledge – потвърждение за директен достъп до паметта) по специалната линия, с която са свързани
. Така във времето след сигнала DACK се развива входно-изходната операция.
5. Сле
д като предаването на данните между клетката от оперативната памет и данновия регистър на контролера
на външното устройство
завърши, КПДП дезактивира с
игналите DACK
и HRQ и изключва своите шини от системните, с което както пр
оцесорът,
така и к
онтролерът на външнот
о устройств
о, получават разр
ешение за самостоятелна раб
ота. С отпаданет
о на заявката HRQ процесорът възстановява своята работа.
Ако вън
шното устр
ойство не
снеме заявката DRE
Q с





Фиг. 9
Схеми за централизиран арби

Фи
г
.Ф
иг.
9 Схеми за централизиран арбитраж

Логическата схема за избор на заявка за заемане на шината, която е същността на арбитъра, е реализирана чрез еднотакт
ЛЛогическата схема за избор на заявка за заемане на шината, която е същността на арбитъра, е реализирана ч
рез еднотактна схема за избор, въз основа на приписания на входовете приоритет. П
олинг сигналът (който ги обхожда) в тази схема се генерира в отговор на постъпилата заявка, ако шина
та не е заета. Избраната
по този начин заявка връща
към съответн
ото устройство сигнал за разрешение РЗШ. С получаването на то
зи сигнал
устройст
вото обявява на всичк
и останали,
че е заело шинат
а като поставя своя флаг “З
аето” върху едно
именната линия от шината. Следващ сеанс за избор арбитърът може
да осъщест
ви след к
ато шината се освоб
оди
К
а
к
то
се вижда, сигнали
те “Заявка”, които излизат от в
с
як
о ус
тройство са общо опроводени За да добие смисъл това опроводяване, чрез аналогично свързване всички устройства разпространяват своя код. На рисунката, за всяко устройство е показан 4-битов изход заедно с 4-битов вход. Логиката на опроводяването е следната: ако
дадено устройство подаде заявка за заемане на шината заедно със своя код и в отго
вор получи сигнал потвърждение заедно със непроменения си код, това означава, че е завладяло шината
и може да започне трансф
ера на данни. В случай, че
върху общо оп
роводената кодова шина поставят своя номер няколко устройства
едновреме
нно, то
се твърди, че резулта
нтният код,
който обратно ще
получат всички устройства,
е най-големия н
омер измежду подадените. Само едно от тези устройства ще разпозн
ае във вър
натия код
своя номер и това
уст
1
.


Информационен
канал ;
2. Магистрала за
у
пр
авле
ние на информационния канал.
По информационния канал се преда2. Магистрала за управление на информационния канал.
По информационния канал се предават:
1. Кодове на данни ;
2. Кодове на адреси ;
3. Кодове на инструкции ;
4. Кодове
на състоянията.
Информационният канПо информационния канал се предават:
1.
Кодове на данни ;
2. Кодове на адреси ;
3. Кодове на инструкции ;
4. Кодове на със
1. Кодове на данни
;
2. Кодове на адрес
и ;
3.
Кодове на инструкции ;
4. Кодове на 2. Кодове на
адреси ;
3
.
Кодове на инструкции
;
4.
Кодове на състоян
ията.
Информационният ка3.
Кодове на
инструкции ;
4. Кодове на състоянията.
Информационният кан
ал съдържа
адресна
шина и даннова шина
, а
С
С
ин
хронен обмен
Ще се
спрем най-напред на синхронния

об
мен.
СиЩе се спрем най-напред на синхронния обмен. Синхронизацията се постига чрез специален периодичен правоъгълен сигнал с определена честота, определяща темпа на работа на всички устройства, които го използват. В общият случай в трансфера вземат участие следнит
е елементи – адрес, данни, строб на кода на операцията и сигнали на допълнителнит
е условия. В зависимост от това кой е източникът на данните и какво е неговото закъснение при генери
ране на данните са възмо
жни следните времедиаграми:

Фиг. 13 Е
днотактов синхронен обмен

Данните, излизащи от процесора се
съпровожда
т от стр
об-сигнала за запис W
D. За надеж
дност на записа п
роцесорът продължава да под
държа данните в
рамките на текущия цикъл и след изчезване на записващият строб.
При обратн
ия обмен
данните подава външ
но

сстр.  PA
GE 16 от  NUMPAGES 16