Komunikace s periferiemi Flashcards
Sběrnice
Sběrnice slouží k přenosu dat a řídících signálů mezi různými komponenty. Existují tři hlavní typy sběrnic:
Adresová sběrnice slouží k přenosu adresových informací, které identifikují místo čtení a zápisu dat. Počet bitů adresové sběrnice, odpovídá počtu bitů adresy.
Řídící sběrnice je soubor signálů s různým významem, které se aktivují v různých časových okamžicích a ovlivňují různé bloky. Obsahuje signály jako RESET pro nastavení mikroprocesoru do výchozího stavu, Memory Read/Write pro časování čtení a zápisu do pamětí, Input/Output Read/Write pro čtení a zápis do periférií a READY pro indikaci připravenosti bloku. Existují také další řídící signály specifické pro jednotlivé mikroprocesory.
Datová sběrnice slouží k přenosu dat mezi bloky počítače. Mikroprocesor je aktivním účastníkem přenosů jako přijímač a vysílač. Pro zajištění správného přenosu dat je důležité, aby na datové sběrnici byl vždy aktivní pouze jeden vysílač. Důležitými parametry datové sběrnice jsou její šířka (počet bitů) a časování.
Připojení zařízení ke sběrnici
Periférie se připojují ke sběrnici pomocí technických nebo programových prostředků. Technické prostředky zahrnují přímý přístup do paměti (DMA), který se využívá pro přenosy velkých bloků dat, například z přídavných zařízení do paměti RAM. Programové prostředky zahrnují postupné provádění instrukcí účelně seřazených do segmentu řídícího programu. Periferní zařízení mohou být umístěny do různých prostorů, což se nazývá mapování.
Adresní dekodér
je zařízení, které rozhoduje, které zařízení je určeno ke komunikaci s mikroprocesorem při přenosech dat. Jeho výstupy jsou v podstatě signály CS (Chip Select) pro jednotlivé obvody. Signál CS připojuje daný obvod k datové sběrnici tak, že jeho sběrnici přepne ze stavu vysoké impedance do aktivního stavu.
Komunikace mezi počítačem a periferiemi
může být zahájena z iniciativy programu nebo z iniciativy periferie.
V případě iniciativy programu je komunikace iniciována instrukcí probíhajícího programu, který potřebuje přijímat nebo vysílat informace.
V případě iniciativy periferie, periferie sama chce poslat nebo přijmout informaci a musí počítač informovat o své potřebě komunikace.
V případě komunikace aktivované periferií, lze postupovat několika způsoby:
-Obvodové řešení periferního zařízení umožňuje provést operaci bez zapojení počítače.
-Použití příznakových bitů umožňuje periferii oznamovat svůj stav a počítač na základě těchto bitů rozhoduje o další činnosti.(programové řízení)
-Procesor může být přerušen speciálním signálem ze zařízení a vykoná požadovanou akci komunikace.(systém přerušení)
-Princip DMA spočívá v přímém přesunu informací bez účasti procesoru mezi vyrovnávacím registrem periferního zařízení a hlavní pamětí.
Technika V/V bran
Vstupně/Výstupní brána (I/O brána) je obvod, který slouží k přenosu dat mezi sběrnicí počítače a periferním zařízením. Existují brány s/bez paměti. Tyto brány fungují jako výkonové zesilovače a mohou být jednosměrně nebo obousměrně řízené. Klíčovou součástí brány je záchytný registr s třístavovým výstupem, který umožňuje správné řízení přenosu dat
Řízení přenosu dat pomocí DMA řadiče
- DMA řadič (Direct Memory Access) je komponenta v počítači, která umožňuje určitým typům hardware komunikovat přímo s hlavní pamětí (RAM), aniž by musel procesor zasahovat do tohoto procesu. Tento přístup je výhodný, protože umožňuje rychlejší přenos dat.
DMA (Direct Memory Access) je princip přímého přenosu informací mezi periferním zařízením a hlavní pamětí bez účasti procesoru. Při DMA se procesor nezapojuje do přenosu a nemusí přerušovat své běžící programy. Procesor pouze uvolní sběrnici a přepne budiče sběrnic do vysokoimpedančního stavu. Přenos dat je řízen speciálním blokem DMA, který generuje adresy a určuje okamžiky přenosu dat po datové sběrnici.
Princip činnosti DMA
- DMA řadič přijme žádost o přenos dat od zařízení.
- Řadič poté pošle žádost procesoru o přerušení jeho aktuální činnosti, aby mohl začít přenos dat.
- Jakmile procesor přijme tuto žádost, uloží svůj aktuální stav a umožní DMA řadiči přístup k hlavní paměti.
- DMA řadič poté přenese data z paměti do zařízení nebo naopak.
- Jakmile je přenos dokončen, DMA řadič informuje procesor, že může pokračovat v přerušené činnosti.
