σελ 129-134
Μάθημα 3.9 Είδη Χειραψίας για μεταφορά δεδομένων.
- Μεταφορά δεδομένων υπό συνθήκη και χωρίς συνθήκη
- Χειραψία
3.9.1 Μεταφορά δεδομένων υπό συνθήκη και χωρίς συνθήκη
Ο επεξεργαστής επικοινωνεί με τις μονάδες εισόδου-εξόδου μέσω του διαδρόμου δεδομένων. Η μεταφορά των δεδομένων μπορεί να γίνει είτε χωρίς συνθήκη είτε με συνθήκη.
Σε μια μεταφορά δεδομένων χωρίς συνθήκη δεν εξασφαλίζεται και δεν γνωρίζουμε αν έγινε η μεταφορά αυτή. Για παράδειγμα αυτό μπορεί να συμβεί όταν ο επεξεργαστής στέλνει ένα δεδομένο σε μία περιφερειακή μονάδα χωρίς να ξέρει αν είναι έτοιμη να το δεχθεί. Τα δεδομένα, που ένας επεξεργαστής εκπέμπει με έναν τέτοιο τρόπο, είναι συνήθως διαταγές προς την περιφερειακή μονάδα με σκοπό τον έλεγχό της. Επίσης, μεταφορά δεδομένων χωρίς συνθήκη έχουμε από μία περιφερειακή μονάδα προς έναν επεξεργαστή, όταν αυτή θέλει να ενημερώσει τον επεξεργαστή για την κατάστασή της .
Μεταφορές δεδομένων χωρίς συνθήκη γενικά γίνονται μόνο στις περιπτώσεις που γνωρίζουμε ότι τα δεδομένα δεν θα χαθούν οπότε δεν χρειάζονται σήματα συγχρονισμού.
Παράδειγμα μεταφοράς δεδομένων χωρίς συνθήκη είναι η μεταφορά δεδομένων από τον επεξεργαστή προς μια οθόνη. Σε αυτή την περίπτωση ο επεξεργαστής υποθέτει ότι η οθόνη είναι έτοιμη να λάβει δεδομένα και δεν επιβεβαιώνει την λήψη τους.
Στην μεταφορά δεδομένων με συνθήκη, η εκτέλεση της εντολής για μεταφορά δεδομένων προϋποθέτει ότι η περιφερειακή συσκευή είναι έτοιμη να λάβει ή να στείλει δεδομένα. Για την πληροφορία της κατάστασης της περιφερειακής συσκευής χρησιμοποιούνται ειδικά σήματα. Τα σήματα αυτό ονομάζονται σήματα χειραψίας και επιτρέπουν τον συγχρονισμό του επεξεργαστή και της περιφερειακής μονάδας ώστε τα δεδομένα να μεταφερθούν σωστά. Η μεταφορά δεδομένων με συνθήκη γίνεται με τους τρεις τρόπους
- Χειραψία απλού παλμού
- Απλή χειραψία
- Διπλή χειραψία
που περιγράφονται στην συνέχεια.
3.9.2 Είδη χειραψίας
Χειραψία απλού παλμού
Η χειραψία απλού παλμού χρησιμοποιεί ένα σήμα ελέγχου με το οποίο δηλώνεται η μεταφορά. Συνήθως χρησιμοποιείται για τις αργές περιφερειακές συσκευές. Για παράδειγμα ένα πληκτρολόγιο το οποίο συνδέεται σε ένα υπολογιστικό σύστημα είναι μια αργή περιφερειακή συσκευή εισόδου. Όταν πατηθεί ένα πλήκτρο, τότε το πληκτρόγιο στέλνει το δεδομένο στον επεξεργαστή και ταυτόχρονα με ένα σήμα χειραψίας που ενεργοποιείται ειδοποιεί τον επεξεργαστή ότι έχει καινούργιο δεδομένο. Το σήμα αυτό, δηλώνει το νέο δεδομένο με έναν απλό παλμό που ονομάζεται “strobe”. (Σχήμα 3.9.1) Το είδος αυτό της χειραψίας υποθέτει ότι η μεταφορά των δεδομένων από την περιφερειακή συσκευή γίνεται με αργό ρυθμό ώστε ο επεξεργαστής να προλαβαίνει να λαμβάνει όλα τα δεδομένα χωρίς να χάνει κανένα. Στην χειραψία απλού παλμού δεν έχουμε επιβεβαίωση ότι η μεταφορά των δεδομένων ολοκληρώθηκε.
Σχήμα 3.9.1 Χειραψία απλού παλμού
*Στα διαγράμματα χρονισμού ψηφιακών συστημάτων η αλλαγή στις τιμές μιας γραμμής παριστάνεται με την διασταύρωση των γραμμών στην χρονική στιγμή που γίνεται η κάθε αλλαγή
Απλή χειραψία
Μια πιο σύνθετη μεταφορά δεδομένου με συνθήκη είναι αυτή της απλής χειραψίας. Στην απλή χειραψία χρησιμοποιούνται δύο σήματα για την μεταφορά των δεδομένων. Το ένα σήμα ονομάζεται “Strobe” και το άλλο σήμα αναγνώρισης (ΑCK). (Σχήμα 3.9.2) Όταν ο επεξεργαστής, για παράδειγμα, θέλει να στείλει ένα δεδομένο στον εκτυπωτή, που είναι μια συσκευή εξόδου, τότε δίνει το δεδομένο και ταυτόχρονα με το σήμα strobe ειδοποιεί τον εκτυπωτή ότι του έχει στείλει ένα καινούργιο δεδομένο. Ο επεξεργαστής δεν θα στείλει νέο δεδομένο στον εκτυπωτή αν ο τελευταίος δεν του απαντήσει με το σήμα ACK ότι έλαβε το δεδομένο και ότι είναι έτοιμος να λάβει καινούργιο. Αν ο επεξεργαστής στείλει νέο δεδομένο χωρίς να λάβει το σήμα ACK τότε μπορεί να χαθούν δεδομένα.
Σχήμα 3.9.2 Απλή χειραψία
Αντίθετα αν έχουμε μια συσκευή εισόδου, που θέλει να στείλει δεδομένα στον επεξεργαστή, τα σήμα ACK και strobe παράγονται αντίθετα. Δηλαδή η περιφερειακή συσκευή παράγει τα δεδομένα και το σήμα STROBE και ο επεξεργαστής το σήμα ACK.
Σχήμα 3.9.3 Σήματα ελέγχου στην απλή χειραψία
Διπλη χειραψία
Τέλος η διπλή χειραψία είναι η πιο σίγουρος τρόπος μεταφοράς δεδομένων. Και στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιούνται δύο σήματα ελέγχου με τα όνοματα strobe και ACK (αναγνώρισης). Σε αυτή την περίπτωση τα σήματα αυτά χρησιμοποιούνται με διαφορετική σημασία από ότι στην απλή χειραψία. Ας υποθέσουμε ότι ένας επεξεργαστής θέλει να στείλει ένα δεδομένο σε μία περιφερειακή μονάδα. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνει είναι να δώσει με το θετικό μέτωπο του σήματος strobe ρωτώντας την περιφερειακή μονάδα αν είναι έτοιμη να λάβει δεδομένα. (Σχήμα 3.9.4) Ο επεξεργαστής δεν κάνει τίποτε, αν δεν πάρει απάντηση από την περιφερειακή μονάδα ότι είναι έτοιμη. Αυτή ενεργοποιώντας με το θετικό μέτωπο του παλμού το σήμα ACK απαντάει ότι είναι έτοιμη. Όταν ο επεξεργαστής λάβει τη απάντηση δίνει το δεδομένο και ταυτόχρονα δίνει το αρνητικό μέτωπο του σήματος strobe. Έτσι η περιφερειακή μονάδα καταλαβαίνει ότι έχει στις γραμμές δεδομένων έγκυρη τιμή και διαβάζει το δεδομένο. Μόλις η περιφερειακή μονάδα διαβάσει το δεδομένο τότε δίνει με το αρνητικό μέτωπο του σήματος ACK ειδοποιώντας τον επεξεργαστή ότι το διάβασε.
Σχήμα 3.9.4 Διπλή χειραψία
Τί έμαθες
- Τα δεδομένα μεταφέρονται μεταξύ των μονάδων χωρίς συνθήκη και με συνθήκη.
- Η μεταφορά με συνθήκη γίνεται με χειραψία απλού παλμού, απλή και διπλή χειραψία.
- Στην μεταφορά δεδομένων με συνθήκη χρησιμοποιούνται σήματα ελέγχου που τα ονομάζουμε σήματα χειραψίας (strobe και ACK).
Ορολογία
- Χειραψία απλού παλμού
- Απλή και διπλή χειραψία
- Μεταφορά χωρίς συνθήκη και με συνθήκη
Έλεγχος γνώσεων
- Ποια είδη μεταφοράς δεδομένων με συνθήκη υπάρχουν;
- Ποια είναι τα σήματα ελέγχου στην απλή χειραψία;
- Πώς γίνεται μια μεταφορά δεδομένου στη διπλή χειραψία;
