ввода. Однако для непосредственного выполнения операции ввода-вывода недостаточно только сигнала микропроцессора на начало этой операции. Необходимо также, чтобы устройство, на которое этот сигнал был передан, выдало сигнал готовности к совершению операции. При такой организации интерфейса возможен вариант, при котором центральный микропроцессор, выдав несколько сигналов, инициирующих операции обмена с внешними устройствами, затем переходит в режим ожидания, который заключается в циклическом опросе готовности внешних устройств. Готовность может быть выражена либо выработкой сигнала внешним устройством, либо просто наличием или отсутствием данных в порте этого устройства.

Большинство типов микропроцессоров позволяет осуществлять организацию ввода - вывода на основе прерывания выполняемой в данный момент программы. В этом случае предусматриваются особые события или состояния, которые могут произойти в момент, когда микропроцессор занят обработкой команд программы, причем эти команды не связаны с вводом или выводом. В качестве таких событий может быть завершение операций ввода-вывода с некоторого внешнего устройства. В этом случае микропроцессор прерывает выполнение текущей программы, запоминает ее состояние и переходит на обработку прерывания, которая заключается в выполнении соответствующей программы, заранее написанной для ситуации, вызвавшей прерывание. В данном случае это программы обработки информации при вводе-выводе. Из сказанного следует, что прерывание должно быть ожидаемым, т. е. заранее должно быть установлено, что такое событие может произойти. В этом случае процессор не отвлекается на непроизводительные операции, связанные с опросом готовности внешних устройств. Микропроцессор имеет возможность блокировать обработку прерываний; при этом все поступающие сигналы прерывания будут теряться. Блокировка прерывания обычно используется в момент обработки текущего прерывания. Если в это время поступают новые запросы, то они не обрабатываются. Таким образом, микропроцессор должен обладать достаточным быстродействием, чтобы справиться с потоком внешних событий. В зависимости от решаемых задач следует выбрать тот или иной метод обмена данными между микропроцессором и внешними устройствами. Вычислительные системы, использующие организа-

цию ввода-вывода на основе прерываний, называются системами реального времени.

Сигнал на прерывание может поступить от любого устройства, поэтому необходимо реп1ить задачу, как микропроцессор должен определить устройство, инициировавшее это прерывание. Существуют два основных способа определения таких устройств: программный опрос индикаторов прерываний и векторно-приоритетная система.

При программном опросе каждому периферийному устройству ставится в соответствие помимо порта ввода-вывода также специальный порт состояния. Специальная схема, последовательно просматривая порты состояния, определяет тот, в котором установлен признак прерывания, и соответствующее этому порту устройство будет источником прерывания. Если прерывание поступило сразу от нескольких устройств, то будет выбрано то, чей порт состояния окажется первым в порядке опроса.

Векторно-приоритетная система обработки прерываний призвана уменьшить время, используемое для последовательного опроса устройств. При векторной системе, представленной в виде совокупности программно-аппаратных средств, после поступления сигнала на прерывание от какого-либо устройства адрес программы обработки прерываний (так называемый вектор) загружается в счетчик команд микропроцессора. Микропроцессор «настраивается» на выполнение программы обработки прерываний. Как правило, в микроЭВМ заранее разрабатываются и размещаются в фиксированных ячейках памяти программы для обработки прерываний, поступивших от основных типов устройств: терминалов, магнитных лент, дисков, устройств связи с объектом и др. Прн одновременном поступлении запроса на прерывание от нескольких устройств предпочтение будет отдано устройству с высоким приоритетом.

До сих пор рассматривался обмен данными между микропроцессором и периферийными устройствами, однако при работе микроЭВМ особо важное значение имеет организация взаимосвязи между микропроцессором, оперативной памятью и внешними устройствами. Тради-диционный обмен данными между внешними устройствами осуществляется через процессор под его непосредственным управлением. В микроЭВМ имеются средства, обеспечивающие передачу данных между оперативной

памятью и внешними устройствами без участия микропроцессора. Такой процесс называется прямым доступом к памяти (ПДП). Он реализуется путем переключения на устройство ввода-вывода тех шин, которыми оперативная память была связана с микропроцессором. Использование метода ПДП исключает составление программ ввода-вывода данных между памятью и внешними устройствами. Это значительно сокращает время выполнения операций ввода - вывода.

Для успешного обмена с внешними устройствами необходимо учитывать особенности каждого такого устройства (принцип размещения информации, коды управляющих сигналов, время выполнения операции и т. п.) в тексте программ, что крайне неудобно. Для устранения этого неудобства для каждого вида устройств разрабатываются специальные программы (драйверы), которые берут на себя учет специфики устройств. Эти программы, как правило, входят в состав операционных систем для микроэвм. При составлении прикладных програ.мм необходимо лишь указать тип устройства и вид обобщенной операции обращения к этому устройству.

6.2. Логические основы организации интерфейса

В предыдущем параграфе определены понятия, которые в своей совокупности определяют интерфейсные блоки микроэвм. Эти блоки являются электронными схемами, каждая из которых имеет свой принцип действия или свою логику работы. Рассмотрим некоторые из них.

Вначале рассмотрим принцип определения адресов ячеек памяти и устройств ввода-вывода, необходимых для обмена данными между ними и микропроцессором.

Схема адресации микропроцессором оперативной памяти и устройств ввода-вывода представлена на рнс. 6.1.

Из рисунка видно, что микропроцессор МП соединен с памятью и внешними устройствами шиной данных ШД, по которой информация может передаваться в двух направлениях: между микропроцессором, с одной стороны, и памятью и внешними устройствами, с другой; шино!: адреса ША, исполь.зуемой для определения ячейки памяти и устройства ввода-вывода (УВВ), к которым требуется обращение микропроцессора; шиной управления ШУ, по которой передается сигнал о типе обмена между процессором и памятью или УВВ, например сигналы «Чтение из пам.чти», «Запись на УВВ». Шины адресов