Организация ввода-вывода в компьютерных системах

3. Схема и временные диаграммы сигналов при вводе и выводе информации по разделенной шине

При вводе–выводе данных через порт с фиксированным номером применяется принцип идентификации регистров сигналами  и на шине управления. Схема устройства в данном случае может быть представлена рис. 3.3.
Р ис. 3.3
Приведенные на схеме регистры порта ввода–вывода имеют одинаковый адрес, однако различаются сигналами  и на линиях ШУ. В режиме приема информации функционирует регистр ввода. При этом внешнее устройство записывает в регистр вводимое слово, одновременно формируя запрос на обслуживание на входе  процессора. Реагируя на запрос, процессор выдает на ША адрес порта, а на ШУ активный уровень сигнала  . На входе регистра ввода устанавливается нулевой уровень. После этого вводимая информация через трехстабильные выходы передается на ШД компьютера.
В режиме вывода данных используется регистр вывода. В этом случае на ШД устанавливается выводимое слово, а выдача адреса на ША сопровождается сигналом  на шине управления. На входе устанавливается нулевой уровень. Таким образом, сигнал разрешает запись информации в порт и одновременно сообщает внешнему устройству о готовности компьютера к обмену. Выходная шина порта находится в разрешенном режиме, в связи с этим данные беспрепятственно передаются к периферийному устройству.
При вводе и выводе информации через порт имеют место временные диаграммы сигналов, приведенные на рис. 3.4 и 3.5.
Р ис. 3.4
Р ис. 3.5
К недостатку рассмотренного порта следует отнести наличие разделенных информационных входов и выходов в схеме УВВ, что предполагает дополнительные аппаратные затраты на коммутацию шин во внешнем устройстве.

3.4. Организация двунаправленного обмена через порт ввода-вывода

Применение коммутирующих элементов с тремя состояниями на выходе позволило создавать простые устройства ввода–вывода и организовывать двунаправленный обмен с периферийным устройством по одной информационной шине (рис. 3.6).
Р ис. 3.6
При вводе информации триггер ввода Т_ВВ устанавливается в 0 и данные от ВУ через первый вход мультиплексора передаются на вход внутреннего регистра порта. Сигнал  удерживается в единичном состоянии, следовательно, по нулевому уровню вводимая информация может быть записана в порт. Процессор компьютера информируется о записи слова в порт нулевым значением сигнала . Реагируя на этот запрос, процессор выдает на ША адрес порта, и сигнал выборки с выхода дешифратора разрешает функционирование коммутатора. Так как Т_ВВ= 0, то в коммутаторе разрешаются Y₁–выходы. Линии Y₂ находятся в третьем состоянии. Данные из регистра передаются на выходы Y₁ коммутатора и далее на ШД компьютера.
При выводе информации Т_ВВ устанавливается в единицу. На шину адреса выдается адрес порта, и дешифратор сигналом  разрешает его работу. Сигнал на шине управления устанавливается в нулевое состояние, после чего данные по пути ШД второй вход мультиплексора RG порта передаются в порт. Выдача информации непосредственно к ВУ осуществляется по пути: RG порта Y₁ выходы коммутатора ШД внешнего устройства.