Принципы организации передачи информации

Передача информации от задатчика к исполнителю реализуется операцией записи, а обратная – операцией чтения. Процесс передачи между ПУ и ЦП называют вводом-выводом информации. Ввод реализуется с помощью операции чтения, а вывод – операцией записи.

Для минимизации загрузки процессора при выполнении процессов ввода-вывода функции управления распределяются на несколько устройств: процессор, главный контроллер (канал) ввода-вывода, контроллер ПУ и блок управления ПУ.

Главный контроллер и контроллеры различного типа ПУ вместе с соответствующим программным обеспечением образуют систему ввода-вывода.

Процессор, главный контроллер, контроллеры ПУ находятся в системном блоке, а блок управления ПУ – в самом периферийном устройстве, в ряде случаев контроллер ПУ может находиться в самом ПУ. Такое распределение позволяет оптимизировать загрузку каждого вида устройств.

Функциональная схема передачи информации в компьютере показана на рисункке 3.2.

Рисунок 3.2 - Функциональная схема организации передачи

информации в компьютере

Операцию ввода-вывода начинает процессор, выдавая в главный контроллер ввода-вывода соответствующую команду (2). Предварительно, с помощью слова состояния канала, процессор должен убедиться, что он готов к работе (1).

Канал приступает к управлению вводом-выводом с помощью специальной программы канала. После чего процессор отключается от процесса ввода-вывода и функции управления принимает на себя канал.

Канал, после анализа слова состояния (4) соответствующего контроллера о его готовности, передает ему управляющий приказ (команду канала) (6,7) и может переходить к работе с контроллером другого ПУ. Далее контроллер ПУ управляет вводом-выводом, формирует и передает в блок управления ПУ необходимый управляющий код (сигнал) (8, 9), получив который ПУ преступает к процессу передачи данных (10).

Каждый уровень управления вводом-выводом должен иметь регистры управления, состояния и данных для реализации своих действий по передаче информации.

При реализации многоуровневой системы управления вводом-выводом для связи устройств между собой используется два вида интерфейсов: системные интерфейсы (внутренние) для взаимосвязи модулей в системном блоке и внешние интерфейсы ПУ (интерфейс периферийных устройств) для подсоединения ПУ к системному блоку [1].

Система ввода-вывода

Задача системы ввода-вывода (СВВ) состоит в организации и управлении процессом передачи информации от периферийного устройства (ПУ) в оперативную память (ОП) машины при вводе и в обратном направлении при выводе (операции ввода-вывода).

Любое ПУ представляет собой генератор (или потребитель) данных (ГенД), который запускается в работу сигналами от управляющих компонентов СВВ и сообщает ей о своем состоянии сигналами «Состояние» (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Структурная схема системы ввода-вывода

Основные функции СВВ:

- преобразование блоков (форматов) информации, принимаемых от ПУ при вводе, в форматы центрального процессора (ЦП) и ОП, обратное преобразование - при выводе;

- определение места в ОП, где должен быть размещен сформированный машинный блок при вводе или откуда должен быть выбран при выводе, т.е. формирование текущего адреса ОП;

- формирование управляющих сигналов для работы ПУ в различных режимах, задание типа выполняемой операции и т.д.;

- получение и обработка сигналов, характеризующих состояние ПУ, возможность выполнения им каких либо действий;

- получение приказов от ЦП на выполнение операций ввода-вывода, формирование сообщений о состоянии СВВ;

- синхронизация процессов ЦУ и ПУ.

Структура систем ввода-вывода представляет собой совокупность внутренних и внешних интерфейсов (шин), посредством которых все устройства (модули) объединены в единую систему. Каждая шина имеет определенную скорость передачи информации, и к ней подсоединяются устройства с соответствующим быстродействием.