Организация прерываний в ЭВМ. Программные и аппаратные.

Процессоры семейства 8086 поддерживают до 256 различных прерываний по вектору. Прерывание по вектору вызывает выполнение программы обработки прерываний, адрес которой содержится в таблице векторов прерываний. Хотя некоторые старшие процессоры семейства требуют, чтобы программы обработки прерывания располагались в определенных адресах памяти, механизм прерываний по вектору позволяет определять адреса программ обработки прерываний.

Таблица векторов начинается с адреса 0000:0000 и ее размер составляет 1024 байта. Поскольку адрес программы обработки прерывания может быть любым, то для его определения требуется 32 разряда (4 байта). Следовательно, размер каждой записи в таблице векторов составляет 4 байта. Адреса TSR-программ в таблице записываются таким образом, что адрес программы обработки прерывания 0 находится по адресу 0000:0000, программы обработки прерывания прерывания 1 - по адресу 0000:0004, прерывания 2 - по адресу 0000:0008 и т.д.

Аппаратные прерывания:

Аппаратные прерывания вызываются событиями, физически связанными в аппаратуре с соответствующими векторами прерываний. Например, клавиатура в PC связана с прерыванием 9. Нажатие клавиши вызывает прерывание выполняемой программы и переход по адресу, находящемуся в векторе прерывания, соответствующему прерыванию 9. В памяти этот вектор находится по адресу 0х24 (9*4 байт).

Программные прерывания:

Программные прерывания происходят при выполнении в текущей программе команды INT с номером прерывания в качестве операнда. В остальном нет никакой разницы между программным и аппаратным прерыванием. Если необходимо организовать обработку прерывания, необходимо:

1. прочитать содержимое элемента таблицы векторов прерываний для вектора с нужным номером;

2. запомнить это содержимое в области данных программы;

установить новый адрес в таблице векторов прерываний так, чтобы он соответствовал началу программы обработки прерывания;

3. перед завершением работы программы прочитать из области данных адрес старого обработчика прерывания и записать его в таблицу векторов прерываний.

Для чтения вектора используется функция 35h прерывания 21h. Перед ее вызовом регистр AL должен содержать номер вектора в таблице. После выполнения функции в регистрах ES:BX будет искомый адрес обработчика прерывания. Функция 25h прерывания 21h устанавливает для вектора с номером, находящимся в AL, обработчик прерывания DS:DX.

В Си библиотека Quick C содержит функции _dos_getvec(), _dos_setvect(). Первая функция получает адрес из таблицы векторов прерываний, вторая устанавливает новый адрес; имеется функция для организации цепочки прерываний - _chain_intr().

 

 

Периферийные устройства. Классификация. Назначение.

Периферийные устройства ПЭВМ предназначены для ввода, вывода и хранения данных с последующим их вводом в ПЭВМ, являются средствами коммуникации ПЭВМ с внешними источниками и потребителями информации и обеспечивают согласование сигналов внешних объектов и сигналов, используемых в ПЭВМ.

Все периферийные устройства ПЭВМ обычно подразделяют на три большие группы:

1) устройства ввода-вывода и передачи информации

2) устройства связи с объектами контроля и управления;

3) устройства для длительного хранения информации большой емкости

К первой группе относятся устройства ввода — вывода и передачи информации, необходимые для общения человека с машиной, и электронные функциональные модули, их обслуживающие (клавиатура, различные планшеты (графоповторители), мышь, видеотерминалы (дисплеи), печатающие устройства, сканеры, графопостроители.

Во вторую группу периферийных устройств включают устройства связи ПЭВМ с объектами и интерфейсами приборных систем: различные датчики и исполнительные органы, цифроаналоговые (ЦАП) и аналогово-цифровые (АЦП) преобразователи — устройства, необходимые для преобразования непрерывных сигналов с датчиков в цифровые сигналы и обратного преобразования при выдаче информации на исполнительные органы.

Третью группу периферийных устройств ПЭВМ составляют внешние запоминающие устройства (ВЗУ): накопители на гибких и жестких магнитных дисках, на магнитных лентах, флеши, винчестер.

Существует также классификация периферийных устройств в зависимости от выполняемых ими в ПЭВМ функций. В соответствии с ней периферийные устройства ПЭВМ можно разделить на две категории. К первой относятся периферийные устройства, без которых практически невозможно функционирование вычислительной системы: клавиатуры, накопители на магнитных дисках, дисплеи, печатающие устройства, т.е. периферийные устройства, входящие в базовый комплект ПЭВМ. Такие периферийные устройства часто называют системными (общего назначения).

Ко второй категории относят устройства, которые предоставляют дополнительные возможности пользователю профессиональной ПЭВМ, позволяя создавать рациональную конфигурацию вычислительной системы в зависимости от ее конкретной профессиональной ориентации (накопители на магнитной ленте, манипуляторы, графические планшеты, графопостроители, сканеры, коммуникационные и интерфейсные адаптеры, средства мультимедиа и т.д.). Подобные периферийные устройства называют дополнительными.

Билет №18

1 ЦАП. АЦП. Аналогово-цифровое преобразование сигнала.

Процедура аналого—цифрового преобразования состоит из двух этапов: дискретизации по времени (выборки) и квантования по уровню. Процесс дискретизации состоит из измерения значений непрерывного сигнала Х(t) только в дискретные моменты времени 0, Т, 2Т,..., отстоящие друг от друга на величину периода дискретизации Т.

Операция квантования сводится к определению того интервала, в который попало дискретизированное значение Х(t), и к присваиванию выходному значению Х*(t) цифрового кода, соответствующего значению центра найденного интервала. При такой замене может быть допущена ошибка, равная Х/2. Для ускорения процесса преобразования, упрощения и удешевления преобразователя надо выбирать максимально допустимый шаг квантования, при котором еще не появляются большие погрешности.

ЦАП

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) служит для преобразования числа в пропорциональную аналоговую величину, представленную в виде электрического напряжения, тока и т. п. Цифровая информация вводится чаще всего в виде параллельного кода преобразуемого числа, а аналоговая информация представлена в виде одного сигнала, величина которого явля­ется носителем информации.

Усилитель, работающий в режиме сумматора, имеет п входных резисторов, где n — число двоичных разрядов, используемых для представления преобразуемого числа X*. Сопротивления этих резисторов — R /20, R /21,..., R /2 n -1.

Один зажим каждого из резисторов подсоединен к электронному ключу, состояние которого определяется значением соответствующего разряда преобразуемого числа, находящегося в регистре Рг. Если двоичный разряд — единица, то резистор соединяется с источником опорного напряжения Е; в противном случае ключ разомкнут. Так как величина выходного сигнала такой схемы равна отрицательной сумме входных напряжений с весовыми коэффициентами, равными отношению сопротивления обратной связи усилителя к соответствующему входному сопротивлению, то при Х*= 0... 001 сигнал Х = — Е, при Х* = 0... 010 сигнал Х = —2 Е, при X* = 0... 011сигнал Х = —3 Е и т.д.

Для получения сигнала со знаком преобразуемое число представляют в дополнительном коде и его старший разряд (знаковый разряд) используют для управления ключом, который может добавить к Х напряжение +2 n- 1 Е.

АЦП

Аналого—цифровой преобразователь служит для преобразования аналогового сигнала (например электрического напряжения) в код числа. Существует много способов построения АЦП, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками. В серийных полупроводниковых интегральных АЦП наибольшее распространение получили два из них: последовательное приближение и параллельное преобразование.

В АЦП, построенных по методу последовательного приближения, используются регистр последовательного приближения, ЦАП, сравнивающее устройство (компаратор), тактовый генератор и схема управления. Перед измерением все разряды регистра устанавливаются в 0. При получении приказа на преобразование каждый из разрядов регистра, начиная со старшего, поочередно устанавливаются в 1.

Если выходной сигнал ЦАП, связанного с этим регистром, не превышает уровня входного аналогового сигнала, разряд остается в состоянии 1; в противном случае разряд сбрасывается обратно в 0. Для n -разрядного АЦП необходимо совершить n таких шагов. Подобный процесс может быть представлен как двоичный поиск, начинающийся с середины. В модуле АЦП последовательного приближения имеются вход «Начало преобразования» и выход «Преобразование выполнено». Все такие преобразователи имеют параллельный цифровой выход (все разряды выводятся одновременно по n -разрядной шине) и, как правило, еще и последовательный выход (n разрядов выходного кода выдаются последовательно, начиная со старших разрядов, по одной линии).

АЦП последовательного приближения обладают относительно высокой точностью и достаточно высоким быстродействием: для n -разрядного преобразования требуется выполнить только n обращений к ЦАП, который может выполнить одно преобразование за время от десятых долей до нескольких микросекунд (в зависимости от типа и разрядности). Для того, чтобы изменение аналогового сигнала во время от начала преобразования до его окончания не влияло на точность преобразования, обычно используют специальные схемы, запоминающие аналоговый сигнал. Устройства выборки—хранения обеспечивают выборку мгновенного значения аналогового сигнала и хранение его с заданной точностью во время преобразования в АЦП. Существуют АЦП и со встроенными схемами выборки—хранения.

Значительно большим быстродействием отличаются АЦП параллельного кодирования. В них для преобразования аналогового сигнала в n-разрядный двоичный код используется 2 n -1 компараторов (сравнивающих устройств). На один из двух дифференциальных входов каждого компаратора подается свое опорное напряжение, формируемое резисторным делителем. Разность между опорными напряжениями двух ближайших компараторов равна Е /2, где Е — опорное напряжение, соответствующее максимальному значению преобразуемого аналогового сигнала. Другие входы компарато­ров объединены, и на них подается входной сигнал. Приоритетный шифратор формирует выходной цифровой сигнал, соответствующий самому старшему сработавшему компаратору.