Организация ввода-вывода ЭВМ "Электроника 100-25". Часть 1.

Устройства ввода-вывода (УВВ) подключаются к Каналу с помощью устройств управления (контроллеров), выполняющих функции связи с Каналом и управления УВВ. Поэтому любое устройство управления можно разделить на интерфейсную часть, обеспечивающую связь с Каналом, и функциональную, которая «общается» с внешним устройством. Канал обеспечивает три типа обмена информацией с внешними устройствами: программный, программный с возможностью прерывания и непосредственный доступ к памяти. В соответствии с этим можно выделить три типовых интерфейса, реализующих указанные функции. Для построения типовых интерфейсов в мини-ЭВМ «Электроника 100-25» имеются универсальные элементы:

модуль приемопередатчиков, обеспечивающий подключение к шинам Канала более одной стандартной единицы нагрузки;
модуль дешифратора адреса, формирующего сигналы выбора четырех 16-разрядных регистров в двух устройствах А и Б;
модуль управления прерыванием и Каналом, который осуществляет выработку сигналов ЗК и ПВ для двух периферийных устройств.

В состав модуля приемопередатчиков входят 16 приемопередатчиков и 4 приемника. К каждому входу передатчика можно подключить до 7 вентилей с открытым коллектором типа К155ЛА8, а на выход приемника — до 5 единиц нагрузки. Модуль дешифратора адреса анализирует 18-разрядный адрес, который задается перемычками на плате, и вырабатывает сигналы выбора одного из восьми регистров внешних устройств (по четыре на каждое устройство). Причем адрес 00 используется для управления выбором байта, разряды адреса 01 ... 02 определяют, какой из четырех регистров выбирается, а 03 ... 12 используются для задания адреса устройства, для которого применяется данный модуль. Сигналы «Ввод» и «Вывод» используются для указания направления обмена, а сигналы СИА и СИП стробируют прием или передачу информации по Каналу. Управление Каналом и прерыванием осуществляется соответствующим модулем, разделенным на две независимые части (А и Б), каждая из которых имеет свои логические цепи запроса Канала и подтверждения выбора. При появлении сигналов прерывания от части А или Б и разрешения прерывания соответствующего устройства модуль формирует сигнал запроса Канала на соответствующем уровне. Арбитр процессора анализирует все поступающие запросы и, если это разрешено ему, вырабатывает сигнал подтверждения Канала, являющийся входным для модуля. После этого модуль формирует сигнал подтверждения выбора и после освобождения Канала предыдущим устройством становится хозяином Канала, устанавливая сигнал «Канал занят» (КЗ) и направляя сигнал требования прерывания. Приоритет части Б всегда выше. Адрес вектора прерывания задается на модуле перемычками. Модуль управления прерыванием используется также для организации передачи данных на уровне непосредственного доступа к Каналу. Для этого надо установить перемычки в самом модуле.

Используя описанные модули, можно реализовать все типы обмена. В простейшем интерфейсе передачей данных управляет программа, причем внешнее устройство имеет только регистр данных (РД). Однако такой интерфейс применяется сравнительно редко. Обычно периферийное устройство имеет еще и регистр состояния (PC), разряд 07 которого указывает на готовность устройства к обмену данными, т.е. процессор, прежде чем обратиться к регистру данных устройства, опрашивает, готово ли оно к обмену. Для реализации такого режима интерфейс строится на базе модулей дешифратора адреса и приемопередатчиков Канала (рис. 3.8,а). Сопряжение с Каналом будет более гибким, если оно имеет средства прерывания программы. Интерфейс с такими возможностями реализуется добавлением к интерфейсу программного обмена модуля управления Каналом и прерыванием (рис. 3.8,6). Это позволяет процессору одновременно с обслуживанием устройства выполнять другие программы. Причем данный интерфейс может работать как описанный ранее, так и в режиме прерывания. Для этого в регистре состояния добавляется разряд 06, который устанавливается программно. При установленном разряде 06 и по сигналу устройства «Готов» (разряд 07 PC) формируется сигнал запроса Канала, по которому процессор предоставляет Канал запросившему устройству, и модуль управления Каналом и прерыванием выдает сигнал ППР и адрес вектора прерывания. В ответ процессор начинает программу обслуживания этого устройства (считает или записывает данные в тот или иной регистр интерфейса, например регистр данных). Практически все периферийные устройства (за исключением устройств внешней памяти) подключены к Каналу с помощью описанных интерфейсов.