1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology 5JJ20:Computerarchitectuur 2M200:Inleiding Computersystemen Sessie 6(1): Invoer / uitvoer “devices” adresdecodering

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Invoer / uitvoer “controllers” Bevinden zich tussen processor en buitenwereld –Vanuit processor gekoppeld aan bus (meestal) –Bestuurbaar door lezen/schrijven woorden/cellen –Adresseerbaar in geheugen:“memory mapped” –In aparte I/O adresruimte met speciale instructies –Volledig bestuurd met speciale instructies (zelden) Moeten “kortstondigheid” probleem oplossen –Lezen van processor geeft waarde op dat moment –Schrijven geeft zeer kort stabiele waarde op de bus

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Datacommunicatie Communicatie = overbrengen van gegevens –Tussen computers onderling –Tussen computer en “randapparaat” (bijv. printer) Hierbij hoort ook synchronisatie –Indicatie “gegevens worden/zijn overgedragen” –Op verschillende niveaus:van bit tot megabyte Twee basismethoden –Meer bits tegelijk:parallelle communicatie –Eén bit tegelijk:serieële communicatie

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Afwegingen parallel / serieëel 1 maal nodig (minimaal) Per bit, kan via data draad >> 100 miljoen bits / sec. (glasvezel) Naast bit ook woord synchronisatie nodig SerieëelType communicatieParallel N keer nodig (minimaal) Per woord, aparte draden < 10 miljoen woorden / sec. Niet gelijktijdig arriveren van bits < 1 meter> 100 kilometer Bekabeling en zend/ontvangst electronica Synchronisatie Hoogste snelheid (in standaard gebruik) en afstand hierbij Grootste probleem > 1 zender en ontvanger ?Kan, extra dradenVrij standaard (LAN)

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology “Asynchrone” serieële communicatie Vaste tijd voor overbrengen van één bit afspreken Datawoord omgeven met start en stop bits Start bit kan op willekeurig moment beginnen –Stop bit wordt “uitgerekt” tot volgend start bit Bit 0Bit 1Bit 2Stop(Stop ) 1 bit-tijd:  1,5   Start Bit 6Bit 7 Misbruikt tot > 100 kilobit / sec.

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Andere serieële communicatie vormen Synchrone protocollen zijn efficienter –Gebruiken geen start en stop bits –Synchronisatie op iedere 0  1 en 1  0 overgang –“Bit stuffing” om extra overgangen te verkrijgen –Verzenden van data in blokken: “Packets” begin en einde aangegeven met overtreding bit stuffing “Local Area Networks” gaan verder –Meer dan één “station” (zender én ontvanger in één) –Stapels protocollen: Ethernet, CAN, HomeBus, ……..

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Parallelle invoer en uitvoer De basis: invoer en uitvoer poorten ! Bus IN Tri-state buffers “I” DQ UIT Load Latc h “O” UIT “I” IN Bus

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Invoer met software “handshake” Bus HSIN “acknowledge” DQ HSUIT Load Latc h “request” DIN “data ” 1 bit ! Ik wil data ! Hier is data ! Heb ‘t overge - nomen OK, ik stop

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Handshake opmerkingen Twee 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 uitvoer –Beide twee handshake bits, één in en één uit –Zelfde hardware verschillend gebruikt !

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology “Flowchart” DAV/ACK zender Maak DAV inaktief JA Zet data op poortMaak DAV aktief ACK aktief ? NE E Klaar ! NE E 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 !

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Nog meer handshake opmerkingen Niet 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-operaties –Bit op 1 zetten met OR, op 0 zetten met AND –Bij test masker gebruiken (AND) voor bit-selectie I / O controllers voeren handshake zelf uit –Vertalen handshake in interrupts en/of DMA

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Adresdecodering Meerdere geheugen en I/O chips in adresruimte –Dan moeten “Chip Select” (CS) stuurlijnen van adres afgeleid worden: “adresdecodering” –Aantal woorden per chip is vast, adressen van die woorden worden hier gekozen ! 2 kilobyte 4 bytes “PIO” = Parallel Input / Output

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Volledige adresdecodering 00000xxxxxxxxxxxB 10000xxxxxxxxxxxB xxB 0000h.. 07FFh 8000h.. 87FFh FFFCh.. FFFFh Ieder geheugen of poort precies EEN maal in adresruimte ! Op exact de gewenste adressen... Duur in hardware !

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Gedeeltelijke adresdecodering 0xxxxxxxxxxxxxxxB 10xxxxxxxxxxxxxxB 11xxxxxxxxxxxxxxB 0000h.. 7FFFh = 32 kilobyte 8000h.. BFFFh = 16 kilobyte C000h.. FFFFh = 16 kilobyte Ieder geheugen of poort meerdere malen in adresruimte ! Met kopieën van dezelfde waarden... Goedkope hardware ! 16 x8 x4096 x

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology Opmerkingen over adresdecodering Bij 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 Sel 0 Sel 1 A14 A15 CS EPROM CS RAM CS PIO ??? ½ 74139