Module FunctionThe major functions

Module Function
The major functions or requirements for an I/O module fall into the following
categories:
• Control and timing
• Processor communication
• Device communication
• Data buffering
• Error detection
During any period of time, the processor may communicate with one or more
external devices in unpredictable patterns, depending on the program’s need for I/O.
The internal resources, such as main memory and the system bus, must be shared
among a number of activities, including data I/O. Thus, the I/O function includes a
control and timing requirement, to coordinate the flow of traffic between internal resources and external devices. For example, the control of the transfer of data from an
external device to the processor might involve the following sequence of steps:
1. The processor interrogates the I/O module to check the status of the attached
device.
2. The I/O module returns the device status.
3. If the device is operational and ready to transmit, the processor requests the
transfer of data, by means of a command to the I/O module.
4. The I/O module obtains a unit of data (e.g., 8 or 16 bits) from the external device.
5. The data are transferred from the I/O module to the processor.
If the system employs a bus, then each of the interactions between the processor and the I/O module involves one or more bus arbitrations.
The preceding simplified scenario also illustrates that the I/O module must
communicate with the processor and with the external device. Processor communication involves the following:
• Command decoding: The I/O module accepts commands from the processor,
typically sent as signals on the control bus. For example, an I/O module for a
disk drive might accept the following commands: READ SECTOR, WRITE
SECTOR, SEEK track number, and SCAN record ID. The latter two commands each include a parameter that is sent on the data bus.
• Data: Data are exchanged between the processor and the I/O module over the
data bus.
• Status reporting: Because peripherals are so slow, it is important to know the
status of the I/O module. For example, if an I/O module is asked to send data
to the processor (read), it may not be ready to do so because it is still working
on the previous I/O command. This fact can be reported with a status signal.7.2 / I/O MODULES 223
Common status signals are BUSY and READY. There may also be signals to
report various error conditions.
• Address recognition: Just as each word of memory has an address, so does
each I/O device. Thus, an I/O module must recognize one unique address for
each peripheral it controls.
On the other side,the I/O module must be able to perform device communication.
This communication involves commands, status information, and data (Figure 7.2).
An essential task of an I/O module is data buffering.The need for this function
is apparent from Figure 2.11. Whereas the transfer rate into and out of main memory or the processor is quite high, the rate is orders of magnitude lower for many peripheral devices and covers a wide range. Data coming from main memory are sent
to an I/O module in a rapid burst. The data are buffered in the I/O module and then
sent to the peripheral device at its data rate. In the opposite direction, data are
buffered so as not to tie up the memory in a slow transfer operation. Thus, the I/O
module must be able to operate at both device and memory speeds. Similarly, if the
I/O device operates at a rate higher than the memory access rate, then the I/O module performs the needed buffering operation.
Finally, an I/O module is often responsible for error detection and for subsequently reporting errors to the processor. One class of errors includes mechanical and
electrical malfunctions reported by the device (e.g., paper jam, bad disk track).Another
class consists of unintentional changes to the bit pattern as it is transmitted from device
to I/O module. Some form of error-detecting code is often used to detect transmission
errors. A simple example is the use of a parity bit on each character of data. For example, the IRA character code occupies 7 bits of a byte.The eighth bit is set so that the total
number of 1s in the byte is even (even parity) or odd (odd parity). When a byte is received, the I/O module checks the parity to determine whether an error has occurred.
I/O Module Structure
I/O modules vary considerably in complexity and the number of external devices
that they control.We will attempt only a very general description here. (One specific
device, the Intel 82C55A, is described in Section 7.4.) Figure 7.3 provides a general
block diagram of an I/O module. The module connects to the rest of the computer
through a set of signal lines (e.g., system bus lines). Data transferred to and from the
module are buffered in one or more data registers. There may also be one or more
status registers that provide current status information. A status register may also
function as

Kết quả (Việt) 1:

Module chức năngChức năng chính hoặc các yêu cầu cho một module I/O rơi vào những điều sau đâythể loại:• Điều khiển và thời gian• Bộ xử lý thông tin liên lạc• Thiết bị thông tin liên lạc• Dữ liệu đệm• Phát hiện lỗiTrong bất kỳ khoảng thời gian, bộ vi xử lý có thể giao tiếp với một hoặc nhiềuCác thiết bị bên ngoài trong mô hình không thể đoán trước, tùy thuộc vào các chương trình cần thiết cho I/O.Các nguồn lực nội bộ, chẳng hạn như bộ nhớ chính và hệ thống xe buýt, phải được chia sẻtrong một số hoạt động, bao gồm dữ liệu I/O. Vì vậy, bao gồm các chức năng I/O mộtkiểm soát và yêu cầu thời gian, phối hợp các dòng chảy của giao thông giữa các nguồn lực nội bộ và bên ngoài các thiết bị. Ví dụ, sự kiểm soát của việc chuyển giao các dữ liệu từ mộtCác thiết bị bên ngoài với bộ vi xử lý có liên quan đến việc theo trình tự các bước:1. việc xử lý interrogates các module I/O để kiểm tra tình trạng của các đính kèmthiết bị.2. các module I/O trở về trạng thái thiết bị.3. nếu thiết bị hoạt động và sẵn sàng để truyền tải, xử lý yêu cầu cácchuyển dữ liệu, bằng một lệnh để các mô-đun I/O.4. các module I/O có được một đơn vị của dữ liệu (ví dụ: 8 hay 16 bit) từ các thiết bị bên ngoài.5. các dữ liệu được chuyển giao từ I/O module cho bộ vi xử lý.Nếu hệ thống sử dụng một chiếc xe buýt, sau đó mỗi người trong số các tương tác giữa các bộ xử lý và các module I/O liên quan đến một hay nhiều xe buýt trọng.Các kịch bản đơn giản trước cũng minh hoạ rằng các module I/O phảigiao tiếp với bộ vi xử lý và các thiết bị bên ngoài. Bộ vi xử lý thông tin liên lạc bao gồm những điều sau đây:• Lệnh giải mã: i/o The module chấp nhận lệnh từ bộ vi xử lý,thường gửi các tín hiệu điều khiển xe. Ví dụ, là một module I/O cho mộtổ đĩa có thể chấp nhận các lệnh sau đây: lĩnh VỰC ĐỌC, VIẾTKhu vực kinh TẾ, TÌM theo dõi số lượng và QUÉT ghi lại ID. Sau hai lệnh mỗi bao gồm một tham số được gửi trên các xe buýt dữ liệu.• Dữ liệu: dữ liệu được trao đổi giữa bộ xử lý và các module I/O qua cácxe buýt dữ liệu.• Tình trạng báo cáo: bởi vì các thiết bị ngoại vi quá chậm, nó là quan trọng để biết cáctrạng thái của I/O module. Ví dụ, nếu một mô-đun I/O là yêu cầu để gửi dữ liệuvới bộ vi xử lý (đọc), nó không có sẵn sàng để làm như vậy bởi vì nó vẫn còn làm việctrên I/O lệnh trước đó. Điều này thực tế có thể được báo cáo với một tình trạng signal.7.2 / i/o mô-ĐUN 223Phổ biến tình trạng tín hiệu đang BẬN và sẵn SÀNG. Cũng có thể có các tín hiệu đếnbáo cáo điều kiện lỗi khác nhau.• Địa chỉ công nhận: cũng giống như mỗi từ bộ nhớ có một địa chỉ, do đó, khôngmỗi thiết bị I/O. Vì vậy, một module I/O phải thừa nhận một địa chỉ duy nhất chomỗi thiết bị ngoại vi, nó kiểm soát.Bên kia, các module I/O phải có khả năng thực hiện các thiết bị thông tin liên lạc.Giao tiếp này liên quan đến lệnh, thông tin trạng thái, và các dữ liệu (hình 7.2).Một nhiệm vụ cần thiết của một module I/O là dữ liệu đệm. Sự cần thiết cho chức năng nàylà rõ ràng từ hình 2.11. Trong khi đó tốc độ truyền vào và ra khỏi bộ nhớ chính hoặc bộ vi xử lý là khá cao, tỷ lệ là đơn đặt hàng của cường độ thấp hơn cho nhiều thiết bị ngoại vi và bao gồm một phạm vi rộng. Gửi dữ liệu đến từ bộ nhớ chínhđể một module I/O trong một burst nhanh chóng. Dữ liệu được đệm trong I/O module và sau đógửi đến thiết bị ngoại vi tốc độ dữ liệu của nó. Theo hướng đối diện, dữ liệuđệm để không làm tie lên bộ nhớ trong một chiến dịch chuyển chậm. Do đó, i/oMô-đun phải có khả năng vận hành ở tốc độ thiết bị và bộ nhớ. Tương tự như vậy, nếu cácI/O thiết bị hoạt động ở tốc độ cao hơn tốc độ truy cập bộ nhớ, sau đó thực hiện các module I/O hoạt động đệm cần thiết.Cuối cùng, một module I/O thường chịu trách nhiệm phát hiện lỗi và sau đó báo cáo lỗi cho các bộ xử lý. Một trong những lớp học lỗi bao gồm cơ khí vàhỏng hóc điện báo cáo của các thiết bị (ví dụ như, kẹt giấy, theo dõi tình trạng đĩa). Kháclớp học bao gồm các thay đổi không chủ ý cho các mô hình bit như nó được truyền từ thiết bịModule I/O. Một số hình thức phát hiện lỗi mã thường được sử dụng để phát hiện các bộ truyền độnglỗi. Một ví dụ đơn giản là sử dụng một bit chẵn lẻ trên mỗi ký tự của dữ liệu. Ví dụ, mã ký tự IRA chiếm 7 bit của một byte. 8 bit được thiết lập để tổng sốthậm chí là số 1 trong các byte (ngay cả tương đương), hoặc lẻ (lẻ chẵn lẻ). Khi nhận được một byte, các module I/O sẽ kiểm tra chẵn lẻ để xác định liệu một lỗi đã xảy ra.Cấu trúc mô-đun i/oI/O modules thay đổi đáng kể trong sự phức tạp và số lượng các thiết bị bên ngoàihọ kiểm soát. Chúng tôi sẽ cố gắng chỉ rất chung chung mô tả ở đây. (Một cụ thểthiết bị, Intel 82C55A, được mô tả trong phần 7.4.) Hình 7.3 cung cấp một vị tướngSơ đồ khối của một module I/O. Module kết nối với phần còn lại của máy tínhthông qua một tập hợp các tín hiệu dòng (ví dụ, Hệ thống xe buýt). Dữ liệu được chuyển đến và đi từ cácMô-đun được đệm trong một hoặc nhiều thanh ghi dữ liệu. Cũng có thể có một hoặc nhiềutình trạng đăng ký cung cấp thông tin trạng thái hiện tại. Một tình trạng đăng ký cũng có thểchức năng như

Kết quả (Việt) 2:

Chức năng mô-đun
Các chức năng chính hoặc yêu cầu cho một I / O module rơi vào sau
loại:
• Kiểm soát và thời gian
• truyền thông xử lý
• Thiết bị thông tin liên lạc
• đệm dữ liệu
phát hiện • Lỗi
Trong bất kỳ khoảng thời gian, bộ vi xử lý có thể giao tiếp với một hoặc nhiều
bên ngoài thiết bị trong mô hình không thể đoán trước, tùy thuộc vào nhu cầu của chương trình cho I / O.
các nguồn lực nội bộ, chẳng hạn như bộ nhớ chính và hệ thống xe buýt, phải được chia sẻ
trong một số hoạt động, bao gồm cả dữ liệu I / O. Như vậy, các I / O chức năng bao gồm một
điều khiển và thời gian yêu cầu, phối hợp lưu lượng giao thông giữa nội lực và các thiết bị bên ngoài. Ví dụ, việc kiểm soát việc chuyển dữ liệu từ một
thiết bị bên ngoài với bộ xử lý có thể liên quan đến trình tự các bước như sau:
1. Bộ vi xử lý thẩm vấn các I / O module để kiểm tra tình trạng của các đính kèm
thiết bị.
2. Các I / O module trả về tình trạng thiết bị.
3. Nếu thiết bị đang hoạt động và sẵn sàng để truyền tải, xử lý yêu cầu
chuyển dữ liệu, bằng phương tiện của một lệnh để các module I / O.
4. Các I / O module có được một đơn vị dữ liệu (ví dụ, 8 hoặc 16 bit) từ các thiết bị bên ngoài.
5. Các dữ liệu được truyền từ các I / O module để xử lý.
Nếu hệ thống sử dụng một chiếc xe buýt, sau đó mỗi sự tương tác giữa các bộ xử lý và các module I / O bao gồm việc một hoặc nhiều trọng tài xe buýt.
Các trước kịch bản đơn giản hóa cũng cho thấy việc các I / O module phải
giao tiếp với các bộ xử lý và các thiết bị bên ngoài. Truyền thông xử lý liên quan đến việc sau đây:
giải mã • Command: Các I / O module chấp nhận lệnh từ bộ vi xử lý,
thường được gửi như là tín hiệu trên bus điều khiển. Ví dụ, một I / O module cho một
ổ đĩa có thể chấp nhận các lệnh sau: ĐỌC NGÀNH, GHI
NGÀNH, SEEK số theo dõi, và SCAN hồ sơ ID. Hai lệnh sau mỗi bao gồm một tham số được gửi trên bus dữ liệu.
• Dữ liệu: Dữ liệu được trao đổi giữa các bộ xử lý và các module I / O qua
bus dữ liệu.
• Báo cáo Tình trạng: Bởi vì thiết bị ngoại vi rất chậm, điều quan trọng là biết
tình trạng của các module I / O. Ví dụ, nếu một module I / O được yêu cầu gửi dữ liệu
đến các bộ vi xử lý (đọc), nó có thể không sẵn sàng làm như vậy bởi vì nó vẫn đang làm việc
trên các lệnh I / O trước. Thực tế này có thể được báo cáo với một signal.7.2 tình trạng / I / O MODULES 223
trạng thái thường gặp tín hiệu bận và READY. Cũng có thể có tín hiệu để
báo cáo các điều kiện lỗi khác nhau.
• công nhận Địa chỉ: Cũng như mỗi từ của bộ nhớ có địa chỉ, thì
mỗi thiết bị I / O. Như vậy, một I / O module phải nhận ra một địa chỉ duy nhất cho
mỗi thiết bị ngoại vi nó điều khiển.
Ở phía bên kia, các I / O module phải có khả năng thực hiện các thiết bị liên lạc.
Truyền thông này liên quan đến lệnh, thông tin trạng thái và dữ liệu (hình 7.2) .
một nhiệm vụ quan trọng của một I / O module là dữ liệu buffering.The cần thiết cho chức năng này
là rõ ràng từ hình 2.11. Trong khi đó, tỷ lệ chuyển vào và ra khỏi bộ nhớ chính hay bộ vi xử lý là khá cao, tỷ lệ này là đơn đặt hàng của các cường độ thấp hơn cho nhiều thiết bị ngoại vi và bao gồm một phạm vi rộng. Dữ liệu từ bộ nhớ chính được gửi
đến một module I / O trong sự bùng nổ nhanh chóng. Các dữ liệu được đệm trong các I / O module và sau đó
gửi đến thiết bị ngoại vi với tốc độ dữ liệu của nó. Trong chiều hướng ngược lại, dữ liệu được
đệm như vậy là không để buộc lên bộ nhớ trong một hoạt động chuyển chậm. Như vậy, các I / O
module phải có khả năng hoạt động ở cả tốc độ thiết bị và bộ nhớ. Tương tự như vậy, nếu các
I / O thiết bị hoạt động ở tốc độ cao hơn tốc độ truy cập bộ nhớ, sau đó các I / O module thực hiện các hoạt động đệm cần thiết.
Cuối cùng, một I / O module thường chịu trách nhiệm cho việc phát hiện lỗi và sau đó báo cáo lỗi để bộ vi xử lý. Một lớp học của các lỗi bao gồm cơ khí và
trục trặc điện báo cáo của các thiết bị (ví dụ, kẹt giấy, đĩa xấu track) .Another
lớp bao gồm những thay đổi chủ ý đến các mẫu bit vì nó được truyền từ thiết bị
I / O module. Một số hình thức mã minh lỗi thường được sử dụng để phát hiện truyền
lỗi. Một ví dụ đơn giản là sử dụng một bit chẵn lẻ trên mỗi ký tự của dữ liệu. Ví dụ, các mã ký tự IRA chiếm 7 bit của một byte.The bit thứ tám được thiết lập sao cho tổng
số bit 1 trong byte là ngay cả (chẵn) hoặc lẻ (chẵn lẻ lẻ). Khi một byte được nhận, I / O module kiểm tra chẵn lẻ để xác định xem một lỗi đã xảy ra.
I / O Module Cấu trúc
module I / O khác nhau đáng kể về độ phức tạp và số lượng các thiết bị bên ngoài
mà họ control.We sẽ cố gắng chỉ một mô tả rất chung chung ở đây. (Một cụ
thiết bị, Intel 82C55A, được mô tả trong mục 7.4). Hình 7.3 cung cấp một tổng
sơ đồ khối của một module I / O. Các mô-đun kết nối với phần còn lại của máy tính
thông qua một tập hợp các đường tín hiệu (ví dụ, các tuyến xe buýt hệ thống). Dữ liệu được chuyển đến và đi từ các
module được đệm trong một hoặc nhiều thanh ghi dữ liệu. Cũng có thể có một hoặc nhiều
đăng ký tình trạng cung cấp thông tin tình trạng hiện tại. Sổ đăng ký tình trạng cũng có thể
có chức năng như