Внешние устройства ПК: классификация, назначение и общая характеристика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

На тему: «Внешние устройства ПК: классификация, назначение и общая характеристика»

Внешние устройства

Модели внешних устройств, реализованы по единому принципу. С точки зрения процессора они представляют собой ряд программно-доступных регистров, лежащих в адресном пространстве ввода / вывода. Размер регистров внешних устройств совпадает с размером ячеек памяти и регистров данных процессора - шесть десятичных рядов.

Доступ к регистрам внешних устройств осуществляется по командам IN aa, OUT aa, аа - двухразрядный десятичный адрес регистра внешних устройств. Таким образом, общий объем адресного пространства ввода / вывода составляет 100 адресов. Следует помнить, что адресные пространства памяти и ввода / вывода в этой модели разделены.

Разные внешние устройства содержат разное число программно-доступных регистров, каждому из них соответствует свой адрес, причем нумерация адресов всех внешних устройств начинается с 0. При создании внешнего устройства ему ставится в соответствие базовый адрес в пространстве ввода / вывода, и все адреса его регистров становятся смещениями относительно этого базового адреса.

Если в системе создаются несколько внешних устройств, то их базовые адреса следует выбирать с учетом величины адресного пространства, занимаемого этими устройствами, исключая наложение адресов.

Если внешнее устройство способно формировать запрос на прерывание, то при создании ему ставится в соответствие вектор прерывания - десятичное число. Разным внешним устройствам должны назначаться различные векторы прерываний.

Программная модель учебной ЭВМ комплектуется набором внешних устройств, включающим:

· контроллер клавиатуры;

· дисплей;

· блок таймеров;

· тоногенератор,

которым по умолчанию присвоены параметры перечисленные в таблице:

Параметры внешних устройств

При создании устройств пользователь может изменить назначенные по умолчанию базовый адрес и вектор прерывания.

Большинство внешних устройств содержат регистры управления CR и состояния SR-флаги, отражающие текущее состояние внешнего устройства. Флаги SR устанавливаются аппаратно, но сбрасываются программно (или по внешнему сигналу). Поля и флаги CR устанавливаются и сбрасываются программно при записи кода данных в регистр CR или специальными командами.

Контроллер внешнего устройства интерпретирует код, записываемый по адресу CR как команду, если третий разряд этого кода равен 1, или как записываемые в CR данные, если третий разряд равен 0. В случае получения командного слова запись в регистр CR не производится, а пятый разряд слова рассматривается как код операции.

Контроллер клавиатуры

Контроллер клавиатуры представляет собой модель внешнего устройства, принимающего ASCII (американский стандартный код обмена информацией) - коды от клавиатуры ПЭВМ.

Символы помещаются последовательно в буфер символов, размер которого установлен равным 50 символам, и отображаются в окне обозревателя.

В состав контроллера клавиатуры входят три программно-доступных регистра:

· DR (адрес 0) - регистр данных;

· CR (адрес 1) - регистр управления, определяет режимы работы контроллера и содержит следующие флаги:

E - флаг разрешения приема кодов в буфер;

I - флаг разрешения прерывания;

S - флаг режима посимвольного ввода.

· SR (адрес 2) - регистр состояния, содержит два флага:

Err - флаг ошибки;

Rd - флаг готовности.

Регистр данных DR доступен только для чтения, через него считываются ASCII - коды из буфера, причем порядок чтения кодов из буфера соответствует порядку их записи в буфер - каждое чтение по адресу 0 автоматически перемещает указатель чтения буфера. В каждый момент времени DR содержит код символа по адресу указателя чтения буфера.

Флаги регистра управления CR устанавливаются и сбрасываются программно.

Флаг Е, будучи установленным, разрешает прием кодов в буфер. При Е=0 контроллер игнорирует нажатие на клавиатуре, прием кодов в буфер не производится. На считывание кодов из буфера флаг Е влияние не оказывает.

Флаг I, будучи установленным, разрешает при определенных условиях формирование контроллером запроса на прерывание. При I=0 запрос на прерывание не формируется.

Флаг S=1 устанавливает т.н. режим посимвольного ввода, иначе контроллер работает в обычном режиме. Флаг S устанавливается при нажатии кнопки Очистить буфер в окне Контроллер клавиатуры.

Условия формирования запроса на прерывание определяются, с одной стороны, значением флага разрешения прерывания I, с другой - режимом работы контроллера. В режиме посимвольного ввода запрос на прерывание формируется после ввода каждого символа (разумеется, при I= 1), в обычном режиме запрос будет сформирован по окончании набора строки.

Завершить н6абор строки можно, щелкнув по кнопке Завершить ввод в окне Контроллер клавиатуры. При этом устанавливается флаг готовности Rd в регистре состояния Sr. Флаг ошибки Err в том же регистре устанавливается при попытке ввода в буфер 51-го символа. Ввод 51-го и всех последующих символов блокируется.

Сброс флага Rd осуществляется автоматически при чтении из регистра DR, флаг Err сбрасывается программно. Кроме того, оба флага сбрасываются при нажатии кнопки Очистить буфер в окне Контроллер клавиатуры; одновременно со сбросом флагов производится очистка буфера - весь буфер заполняется кодами 00h, и указатели записи и чтения устанавливаются на начало буфера.

Для программного управления контроллером предусмотрен ряд командных слов. Все команды выполняются при записи по адресу регистра управления CR кодов с 1 в третьем разряде.

Контроллер клавиатуры интерпретирует следующие командные слова:

· ххх101 - очистить буфер;

· ххх102 - сбросить флаг Err в регистре Sr;

· ххх103 - установить флаг Sв регистре CR;

· ххх104 - сбросить флаг Sв регистре CR.

· Если по адресу 1 произвести запись числа ххх0nn, то произойдет изменение 4-го и 5-го разрядов регистра CR по следующему правилу:

0 - записать 0;

n= 1 - записать 1;

2, …, 9 - сохранить разряд без изменения.

Дисплей

Дисплей представляет собой модель внешнего устройства, реализующую функции символьного дисплея. Дисплей может отображать символы, задаваемые ASCII - кодами, поступающими на его регистр данных. Дисплей включает:

· Видеопамять объемом 128 слов (ОЗУ дисплея);

· Символьный экран размером 8 строк по 16 символов в строке;

· Четыре программно-доступных регистра:

1. DR (адрес 0) - регистр данных;

2. CR (адрес 1) - регистр управления;

3. SR (адрес 2) - регистр состояния;

4. AR (адрес 3) _ регистр адреса.

Через регистры адреса AR и данных DR по записи и чтению осуществляется доступ к ячейкам видеопамяти. При обращении к регистру DR по записи содержимое аккумулятора записывается в DR и ячейку видеопамяти, адрес которой установлен в регистре AR.

Регистр управления CR доступен только по записи и содержит в 4-м и 5-м разрядах соответственно два флага:

· Е - флаг разрешения работы дисплея; при Е=0 запись в регистры AR и DR блокируется;

· А - флаг автоинкремента адреса; при А=1 содержимое AR автоматически увеличивается на 1 после любого обращения к регистру DR - по записи или чтению.

Изменить значения этих флагов можно, если записать по адресу CR (по умолчанию - 11) код ххх0nn.

Для программного управления дисплеем предусмотрены две команды, коды которых должны записываться по адресу регистра CR, причем в третьем разряде командных слов обязательно должна быть 1:

· ххх101 - очистить дисплей (действие команды эквивалентно нажатию кнопки Очистить в окне Дисплей), при этом очищается видеопамять (в каждую ячейку записывается код пробела - 032), устанавливается в 000 регистр адреса AR и сбрасываются флаги ошибки Err и автоинкремента А;

· ххх102 - сбросить флаг ошибки Err.

Регистр состояния SR доступен только по чтению и содержит единственный флаг (в пятом разделе) ошибки Err. Этот флаг устанавливается аппаратно при попытке записать в регистр адреса число, большее 127, причем как в режиме прямой записи в AR, так и в режиме автоинкремента после обращения по адресу 127. Сбрасывается флаг Err программно или при нажатии кнопки Очистить в окне Дисплей.

Блок таймеров

Блок таймеров включает в себя три однотипных канала, каждый из которых содержит:

· пятизарядный десятичный реверсивный счетчик Т, на вход которого поступают метки времени(таймер);

· программируемый предделитель D;

· регистр управления таймеров CTR;

· флаг переполнения таймера FT.

Регистры таймеров Т доступны по записи и чтению (адреса 1,3,5 соответственно для Т1, Т2, Т3). Программа в любой момент может считать текущее содержимое таймера или записать в него новое значение.

На входы предделителей поступает общие для всех каналов метки времени CLK с периодом 1 мс. Предделители в каждом канале программируются независимо, поэтому таймеры могут работать с различной частотой.

Регистры управления CTR доступны по записи и чтению (адреса 2,4,6) и содержат следующие поля:

· Т (разряд 5) - флаг включения таймера;

· EI (разряд 4) - флаг разрешения формирования запроса на прерывание при переполнении таймера;

· I/D (разряд 3) - направление счета (инкремент / декремент), при I/D=0 таймер работает на сложение, при I/D=1 - на вычитание;

· к (разряды (1:2)) - коэффициент деления предделителя (от 1 до 99).

Флаги переполнения таймеров собраны в один регистр - доступный только по чтению регистр состояния SR, имеющий адрес 0. Разряды регистра (5,4 и 3 для Т1, Т2, Т3 соответственно) устанавливаются в 1 при переполнении соответствующего таймера. Для таймера, работающего на сложение, переполнение наступает при переходе его состояния из 99 999 в 0, для вычитающего таймера - переход из 0 в 99 999.

В окне обозревателя предусмотрена кнопка Сброс, нажатие которой сбрасывает в 0 все регистры блока таймеров, кроме CTR, которые устанавливаются в состояние 001000. Таким образом, все три таймера обнуляются, переключаются в режим инкремента, прекращается счет, запрещаются прерывания, сбрасываются флаги переполнения и устанавливаются коэффициенты деления предделителей равными 01.

Программное управление режимами блока таймеров осуществляется путем записи в регистры CTR соответствующих кодов. Запись по адресу SR числа с 1 в третем разряде интерпретируется блоком таймеров как команда, причем младшие разряды этого числа определяют код команды:

· ххх100 - общий сброс;

· ххх101 - сброс флага переполнения таймера FT1;

· ххх102 - сброс флага переполнения таймера FТ 2;

· ххх103 - сброс флага переполнения таймера FT3.

Тоногенератор

тоногенератор внешний компьютер клавиатура контроллер

Модель этого простого внешнего устройства не имеет собственного обозревателя, содержит всего два регистра, доступных только для записи:

· FR (адрес 0) - регистр частоты звучания (Гц);

· LR (адрес 1) - регистр длительности звучания (мс).

По умолчанию базовый адрес тоногенератора - 30. Сначала следует записать в FR требуемую частоту тона в герцах, затем в LR - длительность звучания в миллисекундах. Запись числа по адресу регистра LR одновременно является командой на начало звучания.

Размещено на Allbest.ru