Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Курсовий проект






(РОБОТА)

з «Архітектура комп'ютерів»

(назва дисципліни)

на тему: _____________________________________________________

____________________________________________________________

 

Студента (ки) _____ курсу ______ групи

напряму підготовки__________________

спеціальності_______________________

__________________________________

(прізвище та ініціали)

Керівник ___________________________

____________________________________

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)

 

Національна шкала ________________

Кількість балів: __________Оцінка: ECTS _____

 

Члени комісії ________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали)

________________ ___________________________

(підпис) (прізвище та ініціали

 

 

м. _________ - 20 __рік

 

 

       
   
 
 


.

       
 
 
   


Криворізький коледж

Національного авіаційного університету

Відділення ЕОМ

 

 

Завдання

На виконання курсової роботи

Студента(ки)_________________

 

Тема курсової роботи: Контроллер послідовної асинхронної передачі даннях (16-розрядний)

1. Термін виконання роботи: з_______________г. По __________________г.

2. Використовуючи матеріали конспекту і вказаної літератури розробити функціональну схему пристрою, на підставі її розробити принципову схему, використовуючи довідкову літературу підібрати що випускаються промисловістю мікросхему. Описати принцип роботи пристрою і розрахувати споживану потужність від мережі.

3. Етапи роботи над КР:

> розробка функціональної схеми пристрою;

> розробка принципової схеми;

> опис роботи схеми;

> підбір мікросхем;

> розрахунок споживаної потужності;

4.Завдання вьщал _________________________ «___»______________________200_г.

5.Завдання прийняв до исполенинию ______________________________________________

 

 

Курсова робота захищена з оцінкою

Голова комісії: _________________________ «___»______________________200_г.

Члени комісії: _______________________________________________________________

 

_

Комісія з ЕОМ КРАТК ГА 03 15 08 КР
Виконав         Тема   Лист Листів
Керує.                
Консульт.        
2 консульт.      
Зав. Відділ.      
                   

 

1. Реферат

 

Пристрої введення-виводу базової ЕОМ

При розробці зовнішніх пристроїв рідко орієнтуються на їх підключення до певного типу ЕОМ. Дуже швидкий розвиток обчислювальної техніки і, отже, часте оновлення парку ЕОМ привели б в цьому випадку до необхідності зміни тих схем ВУ, які пов'язують його з конкретною ЕОМ, тобто до зміни технологічного процесу виготовлення ВУ. Витрати на виготовлення ВУ, придатних для використання з різними типами ЕОМ (навіть з тими, які ще не розроблялися), істотно зменшуються, якщо при розробці ВУ орієнтуватися тільки на краще виконання ними заданих функцій (друк, перфорації і т. п.). При цьому для зв'язку ВУ з ЕОМ можна використовувати спеціальні пристрої, що управляють, — контроллери (англ. controller — керівник, ревізор). Тоді для підключення ВУ до нового типу ЕОМ потрібно буде лише розробити і виготовити новий контроллер.

У базовій ЕОМ, яка створювалася для навчання принципам функціонування ЕОМ, використовуються прості ВУ: два пристрої введення (ВУ-1 і ВУ-2) і один пристрій виводу (ВУ-3), розміщені на налагоджувальному пуль- ті. Пристрій введення є 8~разрядный тумблерный регістром і кнопкою (ГОТОВИЙ) для видачі сигналу про те, що інформація, набрана за допомогою тумблерів, може бути лічена в ЕОМ. Пристрій виводу представлений 8-розрядним регістром, стан якого висвічується на налагоджувальному пульті, і кнопкою (ВВЕДЕННЯ N) для видачі сигналу про те, що інформація може бути прийнята в цей регістр.

Між ВУ і процесором встановлені прості контроллери кожен з яких містить регістр даних, дешифратор адреси, дешифратор наказів і регістр стану (у яких зберігається інформація про готовність ВУ до обміну даних з процесором). У контроллерах простих ВУ зазвичай використовується однобитовые регістри стани, які називаються прапором або прапорцем.

Контроллери пов'язані з процесорними шинами введення-виводу інформаційною шиною адреси і шиною управління, по якій передаються накази від процесора в контроллери ВУ і відомості про стан ВУ в процесор.

Існує безліч різних код і команд:

Код операції (1110)} обробляється в процесорі ЕОМ і служить для відмінності команд введення-виводу від інших команд машини

Код наказу використовується для передачі контроллеру ВУ наказу на виконання тієї або іншої дії. Оскільки для цієї коди відведено чотири розряди, то ЕОМ може переслати 16 різних команд зовнішньому пристрою. Декодування наказу здійснюється контроллером ВУ.

У базовій ЕОМ задаються три основні накази:

• пересилка даних (IN В — введення і OUT В — вивід);

• перевірка готовності ВУ (TSF В);

• скидання стану готовності (CLF В), де В — адреса ВУ.

Код вибірки пристрою (адреса ВУ) використовується для організації зв'язку ЕОМ з одним з підключених до неї зовнішніх пристроїв. Цей код одночасно передається на все ВУ (їх може бути 2 = 256) і аналізується в їх контроллерах. Коли останній розпізнає код, що належить даному ВУ, він пов'язує ВУ з ЕОМ. Всі інші пристрої не будуть пов'язані з ЕОМ і не реагують на її накази.

У командах введення-виводу використовується слово прапор. Так часто називають однобитовый регістр станів ВУ, який встановлюється в одиничний стан, коли пристрій готовий до обміну інформацією. Коли прапорець ВУ скинутий (установка в нуль), ВУ зайняте: пристрій виводу ще обробляє попередню команду, а пристрій введення не закінчив підготовку даних.

Команда CLF В (Еохх, де хх—две шістнадцятиричні цифри коди вибірки ВУ) служить для установки в початковий стан ВУ з кодом вибірки

В. Команда CLF 02 скидає (встановлює в нуль) прапорець в контроллері ВУ з кодом вибірки 02.

По команді TSF В (Elxx) в РЕГІСТР СТАНІВ ВУ поміщається вміст прапорця ВУ з кодом вибірки В. Затем процесор підсумовує вміст регістра Ф з вмістом лічильника команд. Отже:

при ФЕ) (пристрій В не готово до обміну) виконується наступна за TSF В команда програми;

при Ф=1 (пристрій В готово до обміну) наступна за TSF В команда пропускається і виконується команда, розташована через одну за TSF В.

Команда IN В (Е2хх) служить для пересилки у вісім молодших розрядів акумулятора вмісту регістра даних контроллера ВУ з кодом вибірки В.

Команда OUT В (Езхх) служить для пересилки вмісту восьми молодших розрядів акумулятора в регістр даних пристрою з кодом вибірки В.

Коли в процесі роботи ЕОМ пристрій управління виявляє, що в регістрі команд і одночасно в регістрі даних знаходиться команда з кодом операції (1110) 2, проводиться перехід в режим УВЕДЕННЯ-ВИВЕДЕННЯ і на всі контроллери ВУ передається вміст 12 молодших розрядів регістра даних. Дешифратори адреси всіх контроллерів ВУ декодують цей вміст, але спрацьовує той з них, код (адреса) якого співпадає з адресою, встановленою в команді.

Цей дешифратор відкриває вентилі для передачі інформації на дешифратор наказів, який декодує вміст 8-И-го розрядів регістра даних і видає наказ на виконання однієї з перерахованих вище команд: відкриває вентиль для передачі в ЕОМ стану прапора (TSF), обнуляє прапор (CLF) або відкриває вентилі, що пов'язують акумулятор з регістром даних контроллера (IN або OUT).

Для передачі в КОНТРОЛЛЕР ПЕРЕРИВАНЬ стану прапорців всіх ВУ використовується лінія «Запит переривання», а для передачі в РЕГІСТР

СТАНИ ВУ (Ф) стану прапорця опитуваного ВУ - лінія «Стан прапора». Дані передаються по одній шині даних, які в базовій ЕОМ представлені двома шинами: шинами введення і виводу.

Програмно керований обмін здійснюється малими порціями зазвичай байтами. Така 8-розрядная еденица інформації дозволяє закодувати до 256 (2) різних символів передаваних між ЕОМ і ВУ: цифри, букви латинського і російського алфавіту, знаки математичної дії. Тому шина введення-виводу базової ЕОМ пов'язує 8-розрядні регістри даних контроллера ВУ з 8-ми молодшим розрядом акумулятора.

Оскільки слово базової ЕОМ має 16 розрядів, то в одному такому слові можна розмістити для зберігання коди двох символів.

1. При введенні перший символ, який потрапив в молодші розряди акумулятора, зрушується в його старші розряди. Потім молодший розряд акумулятора приймається наступний символ, тільки тоді проводиться пересилка вмісту акумулятора в пам'ять.

2. При виводі в акумулятор пересилається з пам'яті слово, що містить два символи, що виводяться. Потім на ВУ виводиться символ, код якого розташований в молодших розрядах акумулятора, і після зрушення -второй символ.

Організація введення-виводу інформації

Інтерфейси МІКРОЕОМ

Конкретна реалізація системи введення-виводу — номенклатура шин в інтерфейсах системи введення-виводу, типи контроллерів ВУ, способи передачі інформації по шинах інтерфейсу (паралельна або послідовна передача, синхронна або асинхронна) — визначається в першу чергу призначенням МІКРОЕОМ в цілому. Яким же чином?

Призначення (область застосування) МІКРОЕОМ, тобто клас алгоритмів, що реалізовуються, обумовлює, по-перше, вибір типу центрального процесора і< j

по-друге> кількість і перелік необхідних ВУ і каналів зв'язку. Відповідно до цих двох чинників в системах введення-виводу більшості сучасних МІКРОЕОМ можна виділити два рівні сполучення ВУ з процесором і пам'яттю. На першому рівні контроллери ВУ сполучаються з процесором і пам'яттю через системний інтерфейс МІКРОЕОМ, який забезпечує комплексирование окремих пристроїв МІКРОЕОМ в єдину систему. На другому рівні сполучення контроллери за допомогою шин зв'язку з ВУ з'єднуються з відповідними зовнішніми пристроями МІКРОЕОМ.

На першому рівні сполучення набір шин інтерфейсу введення-виводу і алгоритм його функціонування повністю визначаються типом БІС процесора - його системним інтерфейсом. Не дивлячись на широку різноманітність системних інтерфейсів МІКРОЕОМ, в загальному випадку можна виділити два основні способи використання системного інтерфейсу для організації обміну інформацією з ВУ:

1) із застосуванням спеціальних команд введення-виводу;

2) по аналогії із зверненнями до пам'яті.

Розглянемо, як використовуються для обміну інформацією з ВУ шини адреси і даних системні інтерфейсів мікро ЕОМ які необхідні сигнали, що для цього управляють.

При використанні для обміну з ВУ команд введення-виводу адреса (номер) ВУ передається по шині адреси. Проте по цій же шині передаються і адреси елементів пам'яті. Інформація на шині адреси має сенс адреси (номери) ВУ тільки за наявності спеціальних сигналів, що управляють. Такими сигналами можуть бути, наприклад, «Введення з ВУ» і «Виводу у ВУ» (мал. 8.1, а), що ініціюються відповідними командами введення-виводу МІКРОЕОМ.

Для синхронізації роботи процесора МІКРОЕОМ і контроллерів ВУ, а точніше, для вказівки моментів часу, що визначають готовність даних у ВУ для передачі або підтверджуючих їх прийом, може служити збавляючий інформаційний сигнал «Готовність ВУ».

Такий простий набору сигналів, що управляють, в загальному випадку достатньо для організації програмно-керованого обміну даними з ВУ на першому рівні (процесор - контроллер ВУ). Порядок використання описаних вище сигналів, що управляють, при виконанні операцій ВВЕДЕННЯ і ВИВІД проілюстроване мал. 8.2.

Операція ВИВІД, що ініціюється відповідною командою мікропроцесора, виконується таким чином. Мікропроцесор виставляє на лініях адресної шини адресу (номер) ВУ, на лініях шини даних

 
 

 

 


Мал. 8.1 Просте сполучення контроллера ВУ з системним інтерф

ом

значення розрядів слова даних, що виводиться, і одиничним сигналом по лінії «Вивід у ВУ» указує тип операції. Контроллер ВУ, що адресується, приймає дані, пересилає їх у ВУ і одиничному сигналі по лінії «Готовность ВУ» повідомляє процесор, що дані прийняті ВУ і можна зняти інформацію з шин адреси і даних, а також сигнал «Вивід у ВУ».

Виконання операції ВВЕДЕННЯ (мал. 8.2, би) починається з того, що мікропроцесор виставляє на лініях адресної шини адресу (номер) ВУ і одиничним сигналом на лінії «Введення з ВУ» указує тип виконуваної операції. По сигналу «Введення з ВУ» контроллер ВУ, що адресується, прочитує слово даних з ВУ, виставляє на лініях шини даних значення розрядів ліченого слова і одиничним сигналом по лінії «Готовность ВУ» повідомляє про це процесор.

Прийнявши дані з контроллера ВУ, процесор знімає сигнали з шини адреси і лінії «Введення з ВУ».

При реалізації в МІКРОЕОМ обміну з ВУ по аналогії із зверненнями до пам'яті відпадає необхідність в спеціальних сигналах, вказуючих

 
 

 

 


що на шині адреси знаходиться адреса ВУ. Для адрес ВУ відведена частина адресного простору МІКРОЕОМ, і в контроллерах ВУ вдається легко організувати селекцію адрес ВУ — виділення власної адреси ВУ зі всієї безлічі адрес, передаваних по лініях адресної шини. Проте залишається необхідність передавати у ВУ наказ на введення або виведення інформації. Для цих цілей використовуються лінії шини, що управляє, «Читання» і «Запис», що забезпечують обмін інформацією мікропроцесора з модулями пам'яті (див. мал. 8.1, 6).

Тимчасові діаграми операцій ВВЕДЕННЯ і ВИВІД при організації обміну з ВУ по аналогії з пам'яттю повністю відповідають розглянутим раніше (рис 8-2).

Приведений тут мінімальний набір сигналів, що управляють (осведомительных), дозволяє організувати обмін з ВУ не тільки в асинхронному режимі, але і в режимі переривання програми. Правда, при цьому істотно ускладнюються алгоритми використання сигналів, що управляють, і, як наслідок, апаратура для їх обробки. Раціональнішим виявляється збільшення числа сигналів, що управляють, з тим, щоб кожен режим обміну ідентифікувався окремим сигналом або набором сигналів. Для цього в системних інтерфейсах вводяться лінії для передачі сигналів запиту на переривання і надання переривання, запиту на надання прямого доступу до пам'яті і його надання і тому подібне

Але в МІКРОЕОМ необхідно управляти ще і режимами роботи контроллерів різноманітних ВУ, багато хто з яких є достатньо складними пристроями. При цьому кожен контроллер сприймає визначений, властивий тільки даному ВУ набір команд управління (наказів ВУ). Організувати в цьому випадку передачу кожного наказу ВУ по окремій лінії системного інтерфейсу не представляється можливим по двох причинах. По-перше, при розробці мікропроцесора і системного інтерфейсу достатньо Важко передбачити всі можливі застосування МІКРОЕОМ на його основі, а, отже, і використовувані в МІКРОЕОМ ВУ. І, по-друге, для кожного додаткового сигналу, що управляє, буде потрібно окремий вивід в БІС мікропроцесора. Таким чином, виникають чисто конструктивні обмеження на кількість використовуваних в системному інтерфейсі сигналів, що управляють, пов'язаних з числом виводів в БІС мікропроцесора.

Вирішення вказаної проблеми здійснюється шляхом мультиплексування шини даних, тобто використання її для обміну з контроллерами ВУ як даними (у одні моменти часу), так і частиною інформації, що управляє (у інші моменти часу). Інформація, що проте пересилається, повинна розміщуватися в різних регістрах контроллера ВУ: дані — в регістрі даних, а інформація — в, що управляє, одному або декількох регістрах стану і управління (кількість цих регістрів зростає із збільшенням складності ВУ і зменшенням розрядності передаваних слів, тобто ширина шини даних). Це ставить нове завдання — вибір одного або декількох регістрів контроллера ВУ.

Найпростіше це завдання вирішується виділенням кожному регістру контроллера власної адреси в системі адрес МІКРОЕОМ. В цьому випадку організація обміну інформацією мікропроцесора з регістрами контроллерів не зажадає додаткових ліній системного інтерфейсу, оскільки для адресації регістрів використовується шина адреси. Таким чином, в МІКРОЕОМ кожному ВУ виділяється стільки адрес, скільки регістрів в його контроллері.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.