A processzor részvételével zajló I/O rendszer (a programozott I/O, a különalló I/O címtér és az I/O port; a memóriaban leképezett I/O címtér; müködése (feltétlen és feltételes))

A processzor részvételével zajló I/O rendszer (a programozott I/O, a különálló I/O címtér és az I/O port; a memóriában leképezett I/O címtér; müködése (feltétlen és feltételes))

cikluslopásos   858i82i

A processzor közremüködésével   858i82i

blokkos   858i82i

Müködése   858i82i

Fogalma, jellemzöi   858i82i

feltétlen   858i82i

feltételes   858i82i

Különálló I/O címtér   858i82i

Müködés   858i82i

Címzés   858i82i

Programozott I/O             DMA   858i82i

A processzor müködése nélkül   858i82i

I/O Rendszer   858i82i

Programozott I/O

Fogalma: minden egyes I/O müvelethez a processzornak egy-egy utasítást kell végrehajtania

Fajtái címtér szerint:

Különálló I/O címtér.

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Elve: A processzor két különálló címteret lát.

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Jellemzöi:

a)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i A címsín szolgál:

1.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i az operatív tár,

2.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i és az I/O egység címzésére

b)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Létezik olyan vezérlövonal (memória / I/O) mely megmutatja, hogy az adott idöpillanatban a címsínen memória vagy I/O cím található

c)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i mivel két különálló címtérröl van szó, ugyanaz a cím szerepelhet memóriacímként és I/O címként is.

d)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Pl.: Intel esetében az eszköz 16 biten címezhetö meg (65536 féle I/O cím).

e)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i azon regisztereket, amelyeken keresztül a processzor a perifériákkal kommunikálhat, I/O portnak nevezzük, amely fizikailag a vezérlökártyán helyezkedik el

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Az I/O Port regiszterei:

a)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Parancs (command) regiszter, amelybe a processzor írhatja a kívánságait a perifériákhoz

b)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Adat (data) regiszter

1.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Data input regiszter: ebböl olvassa a processzor a perifériától kapott adatokat

2.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Data output regiszter: ebbe írja a processzor a periféria számára küldött adatokat

c)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Állapot (Status) regiszter: innen olvassa a processzor a periféria üzeneteit

d)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Az input, output regisztereket a mai gyakorlatban összevonják: parancs állapot regiszter, adat input-output regiszter.

e)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Napjainkban az I/O porton belül több regiszter is található, pl.:

1.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i I/O egység müködöképességét jelzö regiszter.

2.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i I/O egység típusát, konfigurációs jellemzöit tároló regiszter (plug & 858i82i play)

3.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i a nagyobb teljesítményü, összetettebb I/O egységeknél több parancs-, adat-, és állapotregiszter lehetséges

A különálló I/O címtér megvalósítása:

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Következmény:

a)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Különálló utasítások szolgálnak a memória-müveletekre (pl.: load/store), és

b)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Különálló utasítások szolgálnak az I/O müveletekre. Pl.: Intel esetében

1.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i inX: a processzor olvassa be az X címü I/O port adatregiszterét az AC-ba outX: a processzor beírja az AC tartalmát az X címü I/O port adatregiszterébe

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Értékelés:

a)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Elönyei: egyszerü, olcsó a megvalósítása

b)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Hátránya: a processzor részt vesz az I/O müveletekben szük keresztmetszet

c)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i az AC szük keresztmetszetet jelent nagy tömegü I/O számára

d)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Pl.: Hálókártya (ISA), amely az IBM PC-nél különálló IO címtérrel rendelkezik

e)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Minden mai piacon lévö processzorban megtalálható

A Memóriára leképzett I/O (Memory mapped I/O)

Elve:

Ezt látja a processzor

Jellemzöi:

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i A megosztás: a processzor memóriakezelö utasítással (load-store) éri el azt a közös memóriaterületet, amit a periféria is kezelhet

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Ebben az esetben az I/O egység használhatja a rendszersínt nagyobb az átviteli sebesség

Megvalósítása:

Értékelése:

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Jóval gyorsabb, mint a különálló I/O címtér (elöny)

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Minden I/O esetén a processzornak egy utasítást végre kell hajtania (hátrány)

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Pl.: Az IBM PC-nél a képernyökezelés

Müködése:

Feltétlen átvitel:

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i A vevö mindig vételre kész állapotban van

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Nem ellenörizzük az átvitel sikerességét

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Nincs szinkronizálás a vevö és az adó között.

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Pl.: LED

Feltételes átvitel:

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Lekérdezés (wait for flag)

a)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i A processzor beírja a kívánságát az I/O port parancsregiszterébe

b)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i A processzor kiolvassa az I/O egység állapotregiszterének tartalmát

c)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Amennyiben nem "ready", akkor vissza a (b) pontra

d)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Amennyiben "ready", akkor kiolvassa az I/O egység adott adatregiszterének tartalmát, majd beírja azt az akkumulátorba (AC)

Értékelése: A processzor - I/O egység közti sebességkülönbség miatt a processzor akár több milliószor olvassa be feleslegesen az állapotregiszter tartalmát

-  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Megszakításos:

a)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i A processzor beírja a kívánságát az I/O egység parancsregiszterébe, majd elkezd mást csinálni

b)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Amikor az I/O egység begyüjtötte a perifériától a szükséges adatot az adatregiszterben:

1.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Beállítja az állapot regiszter "ready" bitjét, és

2.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Megszakításkérést küld a processzor felé

c)  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i A processzor a következö utasítás-töréspontban elkezdheti a megszakításkérés feldolgozását

1.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i Beolvassa az I/O egység állapotregiszterét

2.  858i82i   858i82i   858i82i   858i82i ha ott a "ready" bit be van állítva, akkor egy ennek megfelelö megszakítás-feldolgozó programot indít el; ez kiolvassa az I/O port adatregiszterét és tartalmát átviszi az AC-ba