Система ввода-вывода микроЭВМ. Общие принципы построения систем ввода-вывода. Организация обмена информацией с периферийными устройствами

Система ввода-вывода (СВВ) предназначена для выполнения следующих функций:

1. ввод,
2. вывод,
3. долговременное хранение информации,
4. обработка информации,
5. управление этой обработкой.

В состав системы ввода-вывода входят:

1. периферийные устройства,
2. контроллеры (адаптеры) периферийных устройств, отвечающие за управление периферийными устройствами и обмен между ними и ядром ЭВМ,
3. системные шины и их контроллеры,
4. интерфейсы,
5. контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти (ПДП).

Структура систем ввода-вывода представляет собой совокупность взаимосвязанных внутренних и внешних интерфейсов (шин), посредством которых все устройства (модули) объединены в единую систему, называемую компьютером. Причем каждая шина имеет определенную скорость передачи информации, и к ней подсоединяются устройства с соответствующим быстродействием. Все шины, как правило, могут работать параллельно, обеспечивая высокую производительность вычислительной системы. Шины соединяются между собой с помощью специальных устройств – мостов. Кроме того, в структуру систем ввода-вывода входят устройства управления шинами и схемы организации процессов передачи информации при различных режимах ввода-вывода.

В ЭВМ применяются три режима ввода/вывода:

1. программно-управляемый ввод-вывод (называемый также программным вводом-выводом),

2. ввод-вывод по прерываниям,

3. прямой доступ к памяти (ПДП).

Первый из них характеризуется тем, что инициирование и управление вводом-выводом осуществляется программой, выполняемой процессором, а внешние устройства играют сравнительно пассивную роль и сигнализируют только о своем состоянии, в частности, о готовности к операциям ввода/вывода. Во втором режиме ввод-вывод инициируется не процессором, а внешним устройством, генерирующим специальный сигнал прерывания. Реагируя на этот сигнал готовности устройства к передаче данных, процессор передает управление подпрограмме обслуживания устройства, вызвавшего прерывание. Действия, выполняемые этой подпрограммой, определяются пользователем, а непосредственными операциями ввода-вывода управляет процессор. Наконец, в режиме прямого доступа к памяти, который используется, когда пропускной способности процессора недостаточно, действия процессора приостанавливаются, он отключается от системной шины и не участвует в передачах данных между основной памятью и быстродействующими внешними устройствами.