|
Mimoprocesorové zbernice Komunikácia CPU s operačnou pamäťou Komunikácia CPU so vstupno-výstupnými portami Spracovanie žiadosti o prerušenie DMA - priamy prístup do pamäte Odkazy na príbuzné témy |
| Procesor navystačí so svojimi registrami, neustále loaduje inštrukcie aj dáta z operačnej pamäte (vyrovnávacej pamäte), alebo priamo z periférnych zariadení prostredníctvom portov. Ak sa však majú dáta presunúť do operačnej pamäte z periférií, je výhodnejšie ich prenášať priamo - bez účasti procesora. Celá komunikácia prebieha po cestičkách - (mimoprocesorových) zberniciach. |
|
| Komunikácia procesora s operačnou pamäťou prebieha počas 3. taktu strojového cyklu pomocou vyrovnávacích registrov MAR a MBR (pozri strojový cyklus). Procesor generuje adresy (miest, na ktoré sa bude zapisovať, resp. z ktorých sa bude čítať), ktoré ďalej putujú z MAR po zbernici A, dáta pre zápis, resp. načítané dáta putujú oboma smermi z MBR po dátovej zbernici D, po zbernici S prechádzajú ridiace signály Reset, Ready, MS, R/W. |
| Komunikácia procesora so vstupno-výstupnými zariadeniami sa realizuje prostredníctvom vstupno-výstupných portov - brán. Porty sú vývody registrov s pevne danou adresou pre každé zariadenie, periférne zariadenie nemôže byť priamo pripojené k zberniciam. Sú umiestnené na rozhraní (interface) daného vstupného či výstupného zariadenia. Pri komunikácii po zbernici A putuje číslo portu (adresa), po zbernici D idú údaje na výstup (zo vstupu), po zbernici S prechádzajú signály R/W, I/O, prípadne signál Ready od portov, ktorý znamená, že čítanie či zápis bolo ukončené. |
Delenie portov podľa fukcie:
Obojsmerné dátové porty - prístupné z dvoch strán Delenie portov podľa spôsobu prenosu:
Sériové porty (SIO) - posuvné registre, ktoré sa používajú pri sériovom prenose dát napr. pripojenie klávesnice, myši, modemu a pod. |
| Rozhrania vstupno-výstupných zariadení obsahujú okrem štandardných portov ďalšie podporné obvody - vyrovnávacie pamäte, podporné procesory, signálové procesory. |
| Procesor vykonáva nejakú strojovú inštrukciu, musí reagovať v reálnom čase, ak chce niektoré periférne zariadenie s ním komunikovať. Synchrónne riešenie predpokladá v istých časových intervaloch prerušenie práce CPU a jeho "pohľad" na riadiace porty, či niektoré zariadenie nežiada o prístup k CPU. Asynchrónne riešenie vyžaduje ďalšie signály - žiadosť o prerušenie práce CPU a následné spacovanie tejto žiadosti |
| Pri asynchrónnom riešení komunikácie CPU s V/V zariadeniami sa používajú dva signály - INTR (interupt request) - žiadosť o prerušenie práce CPU (signál smerom do CPU) INTA (interupt acknowletge) - potvrdenie žiadosti o prerušenie (signál smerom z CPU). Procesor prijíma žiadosť až po dokončení aktuálnej strojovej inštrukcie. |
| POSTUP PRI SPRACOVANÍ ŽIADOSTI |
| 1. Radič V/V zariadení vyšle smerom k CPU signál INTR. |
| 2. CPU ukončí všetky strojové cykly práve vykonávanej strojovej inštrukcie. |
| 3. Ak neboli zakázané prerušenia, žiadosť akceptuje - vyšle signál INTA. |
| 4. CPU očakáva po dátovej zbernici D od príslušného V/V zariadenia ČÍSLO PRERUŠENIA (odkiaľ prišla žiadosť). |
| 5. CPU uloží obsah registrov Flags a IP do zásobníka a z TABUĽKY VEKTOROV PRERUŠENÍ sa prenesie číslo prerušenia do registra IP (adresa pre obsluhu prerušenia - adresa začiatku procedúry na spracovanie prerušenia napr. čítanie z klávesnice). |
| 6. Po spracovaní prerušenia CPU vyberie zo zásobníka obsah registrov Flags a IP pre pokračovanie v predošlej práci. |
| Prerušenia sa môžu vnárať do seba, pokiaľ sú dovolené, pokiaľ nie je ZÁKAZ PRERUŠENIA (príznak v registri Flags). Napr. pri stlačení kláves "A" a potom "B", by mohlo spracovanie žiadosti písmena B prerušiť spracovanie písmena A, preto sa na čas, kým sa prvý znak nespracuje, zakáže prerušenie - tento spôsob riešenia sa nazýva MASKOVANIE . Niektoré prerušenia sa nedajú zakázať napr. synchrónne, ktoré vznikajú nejakým stavom - pri delení 0, nezrozumiteľnej inštrukcii a pod. Prerušiť prácu CPU môžeme aj softvérovo (INT číslo prerušenia). |
| Tabuľka čísel prerušení | |||
| 0 | Systémový časovač | 1 | Klávesnica |
| 2 | Rezervované | 3 | COM2 a COM4 |
| 4 | COM1 a COM3 | 5 | LPT2, resp. zvuk. karta, resp. sieť. karta |
| 6 | Radič floppy diskov | 7 | LPT1, resp. zvuk. karta |
| 8 | Reálne hodiny - CMOS | 9 | Rezervované |
| 10 | Voliteľné | 11 | Voliteľné |
| 12 | Myš - PS/2 | 13 | Numerický koprocesor |
| 14 | Primárny radič doskov | 15 | Sekundárny radič doskov |
| Keďže vstupných a výstupných zariadení je viacej, môžu súčasne žiadať o prerušenie CPU, ale len jedno zariadenie môže v danom čase komunikovať s CPU. Funkciu rozhodcu preberá tzv. RADIČ V/V zariadení, pričom určuje poradie prístupu zariadení k CPU na základe priorít. CPU tak komunikuje signálmi INTR a INTA len s radičom. |
| Prenos veľkého objemu dát zo vstupného zariadenia do operačnej pamäte (napr. zvuk, video) je nevýhodné cez CPU (CPU najprv zapisuje do svojich registrov a potom z registrov do pamäte - na 2 strojové cykly). Preto je vhodné, ak procesor "opustí" zbernice a ponechá ich danému zariadeniu, ktrého sa prenos dát týka. Zariadenie vyšle signál HOLD - žiadosť o DMA (direct memory access) - priamy prístup do pamäte, čím žiada CPU, aby opustil zbernice. Procesor po ukončení strojového cyklu (nemusí ukončiť celú inštrukciu) vyšle signál HLDA (hold acknowletge) - potvrdenie žiadosti o DMA, pričom môže pokračovať v činnosti, ale bez účasti zberníc, nemôže komunikovať s pamäťou. Ak je viacej zariadení pripojených na DMA prenos, je potrebný RADIČ DMA (štandardne sa dajú pripojiť 4 zariadenia) |
| Tabuľka čísel pre DMA prenos | |||
| 0 | Refresh pamäte | 1 | Zvuková karta |
| 2 | Radič floppy diskov | 3 | voliteľné (sieť. karta, zvuk. karta, modem, paralelný port tlačiarne) |
| 4 | Rezervované | 5 | Zvuk. karta |
| 6 | Voliteľné (sieť. karta, zvuk. karta) | 7 | Voliteľné (sieť. karta, zvuk. karta) |
|
Typy zberníc DMA I. DMA II. Rozhranie pre vstup a výstup |
© Jana Machová