1.2.2 Контроллер ввода-вывода

Контроллер – устройство, управляющее функционированием отдельных блоков вычислительной системы и внешних устройств, например: вводомвыводом информации, доступом к памяти, к накопителям на магнитных дисках, дисплеям.

Контроллеры ввода-вывода (контроллеры периферийных устройств, КВВ) делятся на:

1. Устройства сопряжения стандартного интерфейса ВС с интерфейсом ВУ (функция преобразования), которые называются адаптерами;

2. Локальные устройства управления конечным оборудованием ВУ (функция управления).

Адаптер является средством сопряжения какого-либо устройства с какойлибо шиной или интерфейсом вычислительной системы. Контроллер служит тем же целям сопряжения, но при этом подразумевается его некоторая активность – способность к самостоятельным действиям после получения команд от обслуживающей его программы.

Внешние (периферийные) устройства – устройства обработки информации, управляемые процессорами или контроллерами ввода-вывода. К ним относятся устройства подготовки данных, устройства ввода и вывода информации, внешние накопители информации (ВЗУ), аппаратура передачи данных, различные преобразователи информации и т.д.

В смысле данного определения к контроллерам можно также отнести и периферийные процессоры. По сути, это они и есть, так как процессоры мы определили как любые устройства – элементы ВС, - обрабатывающие информацию. А поскольку контроллеры находятся в функциональном плане на периферии (см. определение), то их совершенно правильно было бы отнести к периферийным процессорам. Однако мы все-таки будем различать термины контроллер и процессор ввода-вывода. Сузим последнее понятие и, в рамках данного курса, процессорами ввода-вывода будем называть только те устройства обработки информации, которые могут самостоятельно выбирать команды из памяти (программируемые устройства, которые могут самостоятельно организовывать вычислительный процесс). Примеры ПВВ: акселераторы 2D- и 3D-графики; элементы внешней памяти; звуковая карта; сетевая карта. Процессоры ввода-вывода определяются по критерию сложности, но эта граница тоже расплывчата. Если устройство имеет программу, которая выполняется независимо от ЦП или является устройством с множеством сложных функций, то его можно отнести к ПВВ.

Контроллерами ввода-вывода будем называть устройства (или обособленные сложные блоки устройств), не способные самостоятельно избирать команды и для осуществления своих функций требующие управления извне. Простым примером такого устройства может быть контроллер последовательного канала. Для того чтобы он начал передавать посылку по линии связи, обычно требуется отдать ему определенную команду (в большинстве случаев это запись передаваемых данных в порт контроллера). Далее, несмотря на то, что контроллер самостоятельно принимает посылки, поступающие по линии связи, выделяет из них данные и сохраняет в своем внутреннем буфере, дальнейшие действия по приему посылок он не способен выполнять, пока из его буфера не будут забраны принятые ранее данные. Режимы работы этого контроллера (скорость, количество стоп-бит, контроль четности и т.п.), опять-таки, задаются извне: путем записи в порты контроллера соответствующих значений.

Программируемый КВВ – это устройство, режим работы которого задается программно с помощью управляющих слов (например, устройство, обеспечивающее работы COM-портов), т.е. они конфигурируются извне (задания режимов работы извне).