Лекции по "Технические средства САПР"

Технические средства САПР   Лекция 11             Доцент, к.т.н., Алексеев Анатолий Васильевич

ПАПАЛЛЕЛЬНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ

Интерфейсы ПУ (малые  интерфейсы)

Параллельная и последовательная передача данных хотя и служит одной  цели – обмен данными и связь между периферийными устройствами (ПУ) и центральными устройствами, но используют разные принципы обмена информацией.

Параллельная передача означает, что  биты информации передаются не один за другим, а одновременно словами кратными байту. Параллельные интерфейсы активно разрабатывает фирма Centronics, специализирующаяся на производстве принтеров.

В отличие от последовательной передачи данных, параллельная передача, как правило, однонаправленная, т.е. данные передаются только в одном направлении. При минимальной конфигурации для реализации параллельного интерфейса достаточно 11 линий (проводов):       1 линия – корпус (земля); 2 провода – для подтверждения и 8 проводов – для передачи данных. На практике имеет место параллельный интерфейс с большим числом проводов.

Для подключения принтера к ПК используется 25-ти (36) - контактный разъём Centronics.

 

№ контакта	Обозначение сигнала	Вход/Выход	Назначение
1	STROBE	Выход	Готовность данных
2 –9	D0, D1…D7	Выход	8 бит данных
10	ACK (Acknowledge)	Вход	Подтверждение приёма данных
11	BUSY	Вход	Принтер не готов к  приёму (занят)
12	PE (Paper End)	Вход	Конец бумаги
13	SLCT (Select)	Вход	Контроль состояния  принтера
14	AF (Auto Feed)	Выход	Автоматический перевод  строки после перевода каретки
15	ERROR	Вход	Ошибка
16	INIT (Initialize Printer)	Выход	Инициализация принтера
17	SLCT IN (Select in)	Выход	Принтер в состоянии on line
18 - 25	GND (Ground)	Выход	Корпус, земля, масса

 

Данные (линии 2 – 9). Передают 8 битов данных. Для каждой линии данных имеется отдельная линия заземления (линии 18 – 25).

Подтверждение (линии 1, 10, 11).  При передаче данных обе стороны должны сообщить друг другу информацию о своем состоянии. Это осуществляется путем выставления и анализа на соответствующих линиях сигнала высокого (3,5в-5.0в) или низкого (0в-0,4в) уровня.

Сигнал STROBE (линия 1) сообщает принтеру о том, что информация установлена на линях данных и принтер может печатать символ.

Прочитав байт информации, принтер  выставляет сигнал ACK (линия 10), подтверждая тем самым, что обработка прошла корректно и он готов к приему нового байта данных.

Сигнал BUSY (линия 11) сообщает о том, что принтер занят обработкой данных, которые накопились в его буфере.

Контроль принтера (линии 12 – 17).  Эти линии предназначены для передачи контрольных сигналов о состоянии принтера и конфликтах в его работе, например, об ошибках при передаче данных.

Сигнал PE (Paper End) на линии 12 сообщает о том, что в принтере нет бумаги. Интерфейс реагирует на это как на срыв передачи данных и сигнализирует об этом по другим линиям – Select  (линия 13) и ERROR (линия 15). В противном случае, принтер печатал бы без бумаги.

По линии 13 –  сигнал SLCT (Select) интерфейсу сообщается о том, в каком состоянии находится принтер: в состоянии On-line (готов) или Off-line (не готов или выключен).

Сигнал SLCT IN (Select Input) на линии 17 устанавливает принтер в режим готовности к работе, например, после устранения какой-либо ошибки в его работе.

Все ошибки, возникшие  во время передачи данных, сообщаются по линии 15 (ERROR). Состояние линии 15 влияет на состояние других линий и может остановить процесс печати. Часто проявляющаяся ошибка при работе принтера – это, так называемая, ошибка времени выполнения (Time Out). Если принтер долгое время занят обработкой данных и не может сообщить сигналом BUSY о том, что он больше не в состоянии принимать данные, то спустя некоторое время фиксируется ошибка Time Out. Регистрация этой ошибки влияет на все линии. При отсутствии сигнала об ошибке Time Out происходила бы непрерывная передача данных на принтер, что привело бы к зависанию всей системы.

При инициализации (линия 16 - INIT) принтер переходит в исходное состояние. Для матричного и струйного принтера это означает, что их печатающий элемент возвращается в исходное состояние. Кроме того, очищается буфер принтера, т.е. данные выгружаются из памяти принтера.

По линии 14 – Auto Feed передается сигнал, указывающий принтеру, как обрабатывать новую строку при поступлении сигнала возврата каретки.

 

Интерфейсы персональных компьютеров (ПК)

Периферийные устройства, центральные  устройства, все компоненты вычислительной системы (ВС) между собой связаны посредством интерфейса. В ПК интерфейс конструктивно представлен слотами расширения. Слоты служат для установки карт расширения, таких как графический адаптер, параллельные и последовательные интерфейсы, звуковые карты и т. д.

Схематически системную шину на материнской плате можно представить  следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        

Интерфейс ПК состоит из линий, которые можно разделить на 3 группы:

1. Шина данных;

2. Адресная шина;

3. Шина управления

Шина данных.  По линиям шины данных происходит обмен данными между компонентами ПК. Особую роль при этом играет контроллер прямого доступа к памяти - DMA (Direct Memory Access). Через DMA контроллер происходит управление транспортировкой данных, минуя центральный процессор (CPU). Таким образом, DMA контроллер осуществляет контроль за шиной. Метод принципиально хорош, но к сожалению, скорость обмена данными в этом случае не высока - 2 Мбит/сек. Шина данных в интерфейсе характеризуется разрядностью 16, 32 и 64 бита.

Адресная шина. Для хранения данных, передаваемых по шине данных, используется память (RAM, CASHE). Каждая ячейка памяти должна иметь свой адрес. Следовательно, объём памяти, к которой можно адресоваться зависит от разрядности адресной шины. Объём адресуемой памяти равен 2^к, где к – число линий адресной шины. Так, процессор Intel 8088 имел 20-и разрядную адресную шину, что позволяло адресовать 1024КБ. Процессор Intel 80286 имел 24-х адресную шину. Процессоры Pentium  с 32-х адресной шиной позволяют адресовать 4 ГБ памяти.

Шина управления.  Для пересылки данных по интерфейсу необходимо знать, кто должен передавать данные, а кто принимать. Эту задачу берет на себя шина управления.

Адресные линии делают режим работы двойным, поскольку существует 2 вида адресов – адрес памяти и адрес ввода/вывода. Поэтому, одна из линий шины управления предназначена для различия 2-х видов адресов.

Кроме того, на шине управления существует несколько других линий, которые сообщают, когда данные должны быть считаны из памяти или устройства ввода/вывода, а когда данные должны быть записаны в память или устройство ввода/вывода.

Предусмотрены несколько линий управления, такие как «Сброс» - для приведения процессора в исходное состояние, и линии, по которым передаются тактовые сигналы и сигналы регенерации для динамического ОЗУ.

Некоторые линии предназначены  просто для подачи напряжения постоянного тока: +5в, -5в, + 3.3в, +12в, -12в, Земля (общий, корпус). Необходимые значения напряжений используются картами устройств, вставленными в слоты ПК. Карта представляет собой печатную плату с электронными приборами – резисторы, конденсаторы, транзисторы, индуктивности, операционные усилители, микросхемы.

Встраиваемым картам необходима работа с процессором, для этого используются аппаратные прерывания. Прерывания производятся по сигналам – запрос на прерывание IRQ (Interrupt Request). Шина управления использует линии запросов  прерывания IRQ2, IRQ3, … (в интерфейсе ISA их 15). Подключение ПУ к линиям запросов на прерывание с соответствующей цифрой 2, 3, 4, … связано с приоритетом устройства на захват шины данных. Так же в ПК существуют IRQ0 и IRQ1, но на шине управления их нет. Они не доступны ПУ, поскольку их использует процессор. Некоторым из встраиваемых карт иногда необходимо быстро передавать данные в системную память, т.е. осуществлять прямой доступ к памяти. Для этого используются линии запросов на прерывание с максимальным приоритетом захвата шины данных DMA1, DMA2, …(в интерфейсе ISA их 7). Существует так же линия DMA0, но она не доступна ПУ, поскольку её использует процессор.