1/1/ eindhoven university of technology / faculty of Computer Science 2IC20:Computersystemen Week 6:...

1/eindhoven university of technology

/ faculty of Computer Science

2IC20: Computersystemen

Week 6:Invoer / uitvoer “devices”

adresdecodering

2



Invoer / uitvoer “controllers”Bevinden zich tussen processor en buitenwereld

Vanuit processor gekoppeld aan bus (meestal)Bestuurbaar door lezen/schrijven woorden/cellenAdresseerbaar in geheugen: “memory mapped” In aparte I/O adresruimte met speciale instructiesVolledig bestuurd met speciale instructies (zelden)

Moeten “kortstondigheid” probleem oplossenLezen van processor geeft waarde op dat momentSchrijven geeft zeer kort stabiele waarde op de bus

3



DatacommunicatieCommunicatie = overbrengen van gegevens

Tussen computers onderlingTussen computer en “randapparaat” (bijv. printer)

Hierbij hoort ook synchronisatie Indicatie “gegevens worden/zijn overgedragen”Op verschillende niveaus: van bit tot megabyte

Twee basismethodenMeer bits tegelijk: parallelle communicatieEén bit tegelijk: serieële communicatie

4



Afwegingen parallel / serieëel

1 maal nodig(minimaal)

Per bit, kan viadata draad

>> 100 miljoenbits / sec. (glasvezel)

Naast bit ook woordsynchroniatie nodig

SerieëelType communicatieParallel

N keer nodig(minimaal)

Per woord,aparte draden

< 10 miljoenwoorden / sec.

Niet gelijktijdigarriveren van bits

< 1 meter > 100 kilometer

Bekabeling enzend/ontvangst electronica

Synchronisatie

Hoogste snelheid(in standaard gebruik)

en afstand hierbij

Grootste probleem> 1 zender en ontvanger ?Kan, extra draden Vrij standaard (LAN)

5



“Asynchrone” serieële communicatieVaste tijd voor overbrengen van één bit afsprekenDatawoord omgeven met start en stop bitsStart bit kan op willekeurig moment beginnen

Stop bit wordt “uitgerekt” tot volgend start bit

Bit 0 Bit 1 Bit 2 Stop(Stop)

1 bit-tijd:

1,5

StartStart Bit 6 Bit 7

Misbruikt tot > 100 kilobit / sec.Misbruikt tot > 100 kilobit / sec.

6



Andere serieële communicatie vormenSynchrone protocollen zijn efficienter

Gebruiken geen start en stop bitsSynchronisatie op iedere 0 1 en 1 0 overgang “Bit stuffing” om extra overgangen te verkrijgenVerzenden van data in blokken: “Packets”

begin en einde aangegeven met overtreding bit stuffing

“Local Area Networks” gaan verderMeer dan één “station” (zender én ontvanger in één)Stapels protocollen: Ethernet, CAN, HomeBus, ……..

7



Parallelle invoer en uitvoerDe basis: invoer en uitvoer poorten !

Bus

IN

Tri-state buffers

“I”

D Q

UIT

LoadLatc

h

“O”

“O”

UIT

“I”

IN

Bus

8



Invoer met software “handshake”Bus

HSIN

“acknowledge”

D Q

HSUIT

LoadLatc

h

“request”

DIN

“data”

1 bit !

1 bit !

Ik wildata !

Ik wildata !

Hier isdata !

Hier isdata !

Heb ‘toverge-nomen

Heb ‘toverge-nomen

OK, ikstop

OK, ikstop

11 22 33 44

9



Handshake opmerkingenTwee fundamenteel verschillende methoden

“Request” / “acknowledge” (“REQ/ACK”):

ontvanger vraagt om gegevens “Data available” / “acknowledge” (“DAV/ACK”):

zender biedt gegevens aan ter overname

Beide bruikbaar voor invoer én uitvoerBeide twee handshake bits, één in en één uitZelfde hardware verschillend gebruikt !

10


/ faculty of Computer Science“Flowchart”

DAV/ACK zender

Maak DAV inaktief

JA

Zet data op poort

Maak DAV aktief

ACK aktief? NE

E

Klaar !

NEE

ACK aktief? JA

DAV_ACK_Zender: ; data in A

MOV Port,A ; output

SETB DAV ; actief = 1

WachtACK: ; wacht-lus JNB ACK,WachtACK

CLR DAV ; INactief = 0

WachtNotACK: ; wacht-lus JB ACK,WachtNotACK

RET ; subroutine !

11



Nog meer handshake opmerkingenNiet vergeten: initialisatie na opstarten systeem

In het voorbeeld: DAV inactief maken na reset

Volledige 4-fasen handshake: 2 maal wachten !Tenzij je wacht op inactief-actief overgang

Veel processoren hebben geen bit-operatiesBit op 1 zetten met OR, op 0 zetten met ANDBij test masker gebruiken (AND) voor bit-selectie

I / O controllers voeren handshake zelf uitVertalen handshake in interrupts en/of DMA

12



AdresdecoderingMeerdere geheugen en I/O chips in adresruimte

Dan moeten “Chip Select” (CS) stuurlijnenvan adres afgeleid worden: “adresdecodering”

Aantal woorden per chip is vast,adressen van die woorden worden hier gekozen !

2 kilobyte

2 kilobyte

2 kilobyte

2 kilobyte

4 bytes

4 bytes

“PIO” = Parallel Input / Output

“PIO” = Parallel Input / Output

13



Volledige adresdecodering

00000xxxxxxxxxxxB

10000xxxxxxxxxxxB

11111111111111xxB

0000h..07FFh

0000h..07FFh

8000h..87FFh

8000h..87FFh

FFFCh..FFFFh

FFFCh..FFFFh

Ieder geheugen ofpoort precies EENmaal in adresruimte !Op exact de gewenste adressen...Duur in hardware !Duur in hardware !

14



Gedeeltelijke adresdecodering

0xxxxxxxxxxxxxxxB

10xxxxxxxxxxxxxxB

11xxxxxxxxxxxxxxB

0000h..7FFFh =32 kilobyte

0000h..7FFFh =32 kilobyte

8000h..BFFFh =16 kilobyte

8000h..BFFFh =16 kilobyte

C000h..FFFFh =16 kilobyte

C000h..FFFFh =16 kilobyte

Ieder geheugen ofpoort meerderemalen in adresruimte !Met kopieën vandezelfde waarden...

Goedkope hardware !Goedkope hardware !

16 x 8 x 4096 x

15



Opmerkingen over adresdecoderingBij uitbreidbare, modulaire systemen:

gebruik volledige adresdecodering !Goedkope gedeeltelijke decodering laat geen “gaten”

in adresruimte over: geen plaats voor uitbreiding…

Adressering niet altijd vrij te kiezen:startadres programma in (EP)ROM !

Decodeerlogica in PLA of met standaard decoder

0123

Sel 0Sel 1

A14A15

CS EPROMCS RAMCS PIO

???

½ 74139

½ 74139

1/1/ eindhoven university of technology / faculty of Computer Science 2IC20:Computersystemen Week 6:...

Documents

Transcript of 1/1/ eindhoven university of technology / faculty of Computer Science 2IC20:Computersystemen Week 6:...