Порты ввода-вывода

Это полезно запомнить. Порты ввода-вывода — это специальные устройства, при помощи которых микропроцессорная система может общаться с внешним миром.

Без портов теряется весь смысл микропроцессорной системы. Она не может работать сама по себе. Микропроцессор должен чем-то управлять, а иначе зачем он? Через порты ввода процессор получает внешние воз­действия (управляющие сигналы). Например, сигналы от кнопок, датчи­ков. При помощи портов вывода процессор управляет внешними устрой­ствами (реле, моторами, световыми индикаторами, дисплеями).

Процессор работает с портами ввода-вывода практически так же, как и с ячейками памяти. Работа с портами сводится к тому, что процессор просто читает число из порта ввода или записывает число в порт вывода. В качестве порта вывода чаще всего выступает обыкновенный парал­лельный регистр. Порт ввода еще проще. Это простая ключевая схема, которая по команде с центрального процессора подает внешние данные на его входы.

Процессор и цифровые шины

Главным управляющим элементом всей микропроцессорной системы является процессор. Именно он, за исключением нескольких особых случаев, управляет и памятью, и портами ввода-вывода. Память и порты ввода-вывода являются пассивными устройствами и могут только отве­чать на управляющие воздействия.

Для того, чтобы процессор мог управлять микропроцессорной систе­мой, он соединен со всеми ее элементами при помощи цифровых шин. Как мы уже говорили, шина — это набор параллельных проводников, по которым передается цифровой сигнал. Эти проводники называются линиями шины.

В каждый момент времени по шине передается одно двоичное число. По каждой линии передается один разряд этого числа. В любой микро­процессорной системе имеется, по крайней мере, три основные шины. Все они изображены на рис. 2.1, но даны только русскоязычные названия шин.

Ниже приведена расшифровка этих названий и их англоязычный эквивалент:

• ШД — шина данных (DATA bus);

• ША — шина адреса (ADDR bus);

• ШУ — шина управления (CONTROL bus).

Все вместе эти три шины образуют системную шину. Рассмотрим под­робнее назначение каждой шины.

Шина данных

Шина данных предназначена для передачи данных от микропроцес­сора к периферийным устройствам, а также в обратном направлении. Разрядность шины данных определяется типом применяемого процес­сора. В простых микропроцессорах шина данных обычно имеет 8 раз­рядов. Современные процессоры могут иметь шину данных в 16, 32, 64 разрядов. Количество разрядов всегда кратно восьми.

Это полезно запомнить. Двоичное число, имеющее восемь разрядов, называется байтом.

В вычислительной технике байт, по сути, стал минимальной (после бита) единицей информации. Шестнадцатиразрядная шина данных может за раз передавать до двух байтов. 32-разрядная шина передает до четырех байт. 64-разрядная — до восьми. Какой бы ни была разрядность шины, она всегда имеет возможность при необходимости передать всего один байт. И это не случайно. Любой процессор должен иметь возмож­ность записать информацию в одну отдельную ячейку памяти или в один отдельный порт ввода-вывода. А также прочитать информацию из одной ячейки или одного порта.