Программный обмен
Взаимодействие программ, выполняемых CPU, с периферийными устройствами
Интерфейсы периферийного уровня
Логическая системная шина PC-совместимого компьютера
Управление периферийными устройствами
Особые команды сохранения и восстановления контекста FPU
Для сохранения и восстановления состояния FPU совместно с регистрами _____ и регистром ________ используются команды FXSAVE и FXRSTOR, соответственно.
Достоинства FXSAVE:
– меньшее время выполнения, чем FSAVE;
– cохраняется полное состояние FPU x87, _____ и _____.
Варианты подключения периферийных устройств
ПУ могут подключаться посредством интерфейсов:
– _______________ уровня (ISA, PCI, PCI-X, PCI-Express, AGP, LPC);
– ____________________ уровня (порты COM, LPT, Game; шины USB, FireWire, SCSI).
– транзакции:
– обращение к пространствам памяти и ввода-вывода;
– используются _______________ адреса пространств памяти и ввода-вывода;
– ______________ адресные пространства памяти и ввода-вывода (адрес выражается одним числом в диапазоне, определенном принятой разрядностью адресации);
– могут инициироваться как центральным процессором (процессорами), так и активными устройствами (мастерами шины);
– все адресуемые элементы безусловно доступны CPU;
– на адресуемость элементов со стороны ____________ _____ могут накладываться специфические ограничения;
– устройства, подключенные к системной шине, могут посылать процессору (процессорам) запросы _______________ _______________.
Средства взаимодействия с устройствами:
– ____________ ______________, отображенные на пространства памяти или ввода-вывода;
– ___________ ___________ _________, принадлежащей устройству (физически расположенной на контроллере или адаптере устройства);
– регистры __________________________ __________________ PCI (для устройств, подключенных к PCI, PCI-X, PCI-Express, AGP)*;
– области _______________ _____, доступные активным устройствам-мастерам шины (режим DMA);
– аппаратные прерывания, инициируемые устройствами по:
– доступным им линиям IRQx (ISA) или INTx# (PCI);
– сообщениям MSI (PCI, PCI-E).
1.Взаимодействие возможно только через контроллеры (адаптеры) устройств, соединенные с системной шиной.
2.Способы взаимодействия с устройствами определяются интерфейсом контроллера.
Способы:
– программный обмен;
– прямой доступ к памяти;
– прерывания.
Реализуется с помощью:
– инструкций ввода-вывода для _________ _______________;
– инструкций обращений к ____________ _________, находящейся в устройстве.
1.Указанные инструкции размещаются в прикладной программе или драйверах, которыми она пользуется.
2.Реальное физическое взаимодействие с устройством происходит в момент выполнения инструкций.
Свойства и виды программного обмена
Свойства:
– (+) максимально упрощенная интерфейсная часть периферийного устройства;
– (-) дополнительная нагрузка на центральный процессор.
Виды:
– программно-управляемый обмен;
– блочный обмен.
Программно-управляемый обмен
Перед передачей очередного байта программно анализируется (и ожидается) готовность устройства, для чего считывается его ___________ ______________.
Пример: драйвер параллельного порта в стандартном режиме (строб данных формируется двумя инструкциями OUT).
Недостатки:
– сильная загрузка процессора;
– невозможность достижения высоких скоростей передачи данных.
Блочный обмен
Программируемый ввод-вывод (PIO, Programmed Input/Output).
___________ байтов, слов или двойных слов между памятью и портом ввода-вывода пересылается с помощью одной инструкции _____ ____________.
Для инструкций задаются:
– начальный адрес памяти;
– длина блока;
– адрес порта;
– направление изменения адреса памяти (инкремент или декремент).
PIO и соответствующие инструкции блочной пересылки появились с процессорами 80286. Обеспечивают более быстрый обмен, чем стандартный контроллер DMA (8237А).
Готовность к обмену проверяется один раз перед ______________ ________. Готовое устройство обязано выдержать пересылку ________ ________. Управление потоком возможно с использованием ___________ _______________, притормаживающего шинные циклы обмена.
Пример: обмен с устройствами ATA (IDE) и LPT-портом (в режимах ЕРР и ЕСР). Для устройств ATA определен ряд режимов обмена PIO Mode х со скоростями от 3,3 (PIO Mode 0) до 22,2 Мбайт/с (PIO Mode 4).