Vào ra dữ liệu với thiết bị ngoại vi
Vai trò của bộ phối ghép Bộ phối ghép nằm trung gian giữa máy vi tính và các thiết bị ngoài, đóng vai trò trung chuyển dữ liệu (nhận và truyền) giữa chúng. Khi truyền dữ liệu từ máy vi tính ra thiết bị ngoài, ...
Vai trò của bộ phối ghép
Bộ phối ghép nằm trung gian giữa máy vi tính và các thiết bị ngoài, đóng vai trò trung chuyển dữ liệu (nhận và truyền) giữa chúng.
Khi truyền dữ liệu từ máy vi tính ra thiết bị ngoài, bộ phối ghép đóng vai trò nhận dữ liệu từ máy tính và là nguồn cấp dữ liệu cho thiết bị ngoài.
Khi truyền dữ liệu từ thiết bị ngoài vào máy vi tính, bộ phối ghép đóng vai trò nhận dữ liệu từ thiết bị ngoài và là nguồn cấp dữ liệu vào cho máy tính.
Nhiệm vụ của bộ phối ghép
Bộ phối ghép làm nhiệm vụ phối hợp trao đổi dữ liệu giữa máy tính và thiết bị ngoài về mức và công suất của tín hiệu, về dạng tín hiệu, về tốc độ và phương thức trao đổi.
Phối hợp về mức và công suất tín hiệu
Mức tín hiệu của máy vi tính thường là mức (0V, 5V) trong khi của các thiết bị ngoài, hoặc ở mức cao (± 15V, ± 48V) hoặc rất thấp (<<1V). Do đó, bộ phối ghép phải biến đổi các mức trên cho phù hợp.
Công suất của các tín hiệu trên bus dữ liệu của máy vi tính rất nhỏ (cõ vài chục mA), trong khi cần công suất lớn hơn nhiều cho thiết bị ngoài. Do đó bộ phối ghép phải biến đổi công suất cho phù hợp.
Ở các ngõ vào và ngõ ra của bộ phối ghép thường dùng các mạch đệm ba trạng thái.
Phối hợp về dạng dữ liệu (tín hiệu)
Bộ phối ghép phải đảm bảo tính tương thích về cơ chế trao đổi dữ liệu giữa máy tính và thiết bị ngoài.
Phối hợp về tốc độ trao đổi dữ liệu
Máy tính thường hoạt động với tốc độ cao, trong khi các thiết bị ngoài thường hoạt động chậm hơn. Do đó bộ phối ghép phải có khả năng cấp, nhận dữ liệu nhanh với máy tính, nhưng vói thiết bị ngoại thì ngược lại .
Phối hợp về phương thức trao đổi dữ liệu
Để đảm bảo sự trao đổi dữ liệu một cách tin cậy, cần có bộ phối ghép và phương thức trao đổi dữ liệu diễn ra theo một trình tự nhất định và hợp lý.
- Nếu việc trao đổi dữ liệu do máy tính yêu cầu thì quá trình diễn ra như sau:
Máy tính đưa lệnh điều khiển để khởi động bộ phối ghép hay thiết bị ngoài.
Máy tính đọc tín hiệu trả lời. Nếu có tín hiệu sẵn sàng mới trao đổi tin, nếu không, thêm một chu kỳ chờ và đọc lại trạng thái.
Máy tính trao đổi tin khi đọc thấy trạng thái sẵn sàng.
- Nếu việc trao đổi tin do TBN yêu cầu: để giảm thời gian cồ đợi trạng thái sẵn sàng của TBN, máy tính có thể khởi động TBN rồi thực hiện các nhiệm vụ khác. Việc trao đổi tin diễn ra khi:
TBN gửi yêu cầu trao đổi tin tới bộ xử lý ngắt của khối ghép nối, để đưa yêu cầu ngắt chưng trình đến máy tính.
Nếu có nhiều thiết bị ngoài cùng gửi yêu cầu, KGN xử lý theo mức ưu tiên ngắt định trước, rồi đưa yêu cầu trao đổi tin cho máy tính.
Máy tính nhận yêu cầu, chuẩn bị trao đổi và gửi tín hiệu xác nhận sẵn sàng trao đổi.
KGN nhận và truyền tín hiệu xác nhận cho TBN.
TBN trao đổi tin với KGN và KGN trao đổi tin với máy tính (nếu là đưa tin vào) hoặc máy tính trao đổi tin với KGN và KGN trao đổi tin với TBN (nếu là đưa tin ra).
Nhiệm vụ của các khối trong KGN
KGN có nhiệm vụ chung là nhận và chuyển tin giữa máy tính và TBN. Nhưng cụ thể, có những nhiệm vụ nhỏ khác nhau trong sơ đồ khối. Những nhiệm vụ và các khối tương ứng là:
1. Ghép nối và biến đổi tin giữa MT - KGN và KGN - TBN về:
- Mức và công suất tín hiệu.
- Dạng tin (song song, nối tiếp, tín hiệu số, tín hiệu analog).
2. Giải mã địa chỉ, giải mã lệnh cho các thanh ghi đệm của KGN.
3. Ghi nhận trạng thái TBN hay yêu cầu trao đổi tin của TBN, xử lý yêu cầu ưu tiên, gửi yêu cầu vào MT và xác nhận trao đổi tin từ MT.
4. Ghi nhận, biến đổi dạng tin, phát tin cho thiết bị nhận tin.
5. Nhận và phát tín hiệu nhịp thời gian trao đổi tin cho các khối trong KGN và TBN.
Sơ đồ khối
1. Khối phối hợp đường dây MT.
Khối có nhiệm vụ:
- Phối hợp mức và công suất tín hiệu với bus I/O của MT.
- Cô lập bus I/O với các TBN khi không trao đổi tin.
- Điều khiển đưa tin ra, đưa tin vào bus I/O.
Các nhiệm vụ trên dược thực hiện nhờ các vi mạch đệm ba trạng thái.
2. Khối giải mã địa chỉ - lệnh.
Mỗi thanh ghi đệm (điều khiển, trạng thái, số liệu đọc vào, số liệu đưa ra) của KGN được chọn để ghi và đọc tin nhờ các lệnh đọc, ghi từ khối giả mã địa chỉ - lệnh. Khối giải mã này là những vi mạch giải mã hay tổ hợp các cổng logic. Lối vào được nối với bus I/O của MT, để nhận các tín hiệu địa chỉ (A0 .. An), tín hiệu điều khiển đọc, ghi, các tín hiệu chốt địa chỉ, chốt dữ liệu. Lối ra của khối này là các tín hiệu đọc, ghi cho từng thanh ghi đệm của KGN.
3. Các thanh ghi đệm gồm:
- Thanh ghi điều khiển chế độ hoạt động, thanh ghi điều khiển TBN.
- Thanh ghi trạng thái hay yêu cầu trao đổi tin của TBN.
- Thanh ghi đệm số liệu ghi
- Thanh ghi đệm số liệu đọc.
4. Khối xử lý ngắt.
Khi nhận, che chắn yêu cầu trao đổi tin của TBN, xử lý ưu tiên và đưa yêu cầu trao đổi tin vào MT.
5. Khối phát nhịp thời gian.
Phát nhịp thời gian cho các hoạt động truyền và xử lý tin trong KGN hay TBN. Đôi khi, để đồng bộ, khối còn nhận tín hiệu nhịp đồng hồ từ MT.
6. Khối đệm TBN.
Khối có thể biến đổi mức (TTL), biến đổi công suất (cho các TBN là các mạch điều khiển công suất) và biến đổi về dạng tin.
7. Khối điều khiển:
Điều khiển hoạt động của các khối, như khối phát nhịp thời gian, chế độ hoạt động, vv... .
Việc giải mã địa chỉ cho bộ ghép nối cũng gần giống như giải mã địa chỉ cho mạch nhớ. Chủ yếu ta nghiên cứu việc giải mã địa chỉ cho các cổng. Thông thường các cổng có địa chỉ 8 bit tại A0-A7 hoặc có địa chỉ 16 bit tại A0-A15. Tuỳ theo độ dài của toán hạng trong lệnh là 8 hay 16 bit ta sẽ có 1 cổng 8 bit hay 2 cổng 16 bit có địa chỉ liền nhau để tạo nên từ với độ dài tương ứng. Trong thực tế ít có hệ sử dụng hết 256 cổng I/O khác nhau, nên ta chỉ xét ở đây các bộ giải mã địa chỉ 8 bit A0-A7 và mạch giải mã thông dụng như 74LS138 để tạo ra các xung chọn thiết bị.
