- Chipset là 1 chíp tích hợp chức năng của nhiều con chíp làm nhiệm vụ điều khiển hoạt động giữa CPU và các lớp bộ nhớ, thiết bị ngoại vi có tốc độ làm việc khác nhau, giúp cho các lớp[r]
(1)ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THƠNG TIN
Bộ mơn Cơng nghệ điều khiển tự động
Phạm Đức Long
Giáo trình
GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI
(2)Chương I
Tổng quan về máy tính, thiết bị ngồi của máy tính
và phương pháp trao đổi, biến đổi dữ liệu
1.1 Máy tính thành phần cấu thành 1.1.1 Hệ vi xử lý kinh điển
- Bộ vi xử lý thành phần thiếu để xây dựng hệ thống tính tốn xử lý, riêng vi xử lý chưa đủ, cịn phải kết hợp với thành phần khác nhớ thiết bị ngoại vi tạo nên hệ vi xử lý
- Hình 1.1 sơ đồ tổng quát hệ vi xử lý kinh điển áp dụng cho hệ tính tốn nhỏ máy tính hệ đầu
Hình 1.1 Hệ vi xử lý kinh điển
• CPU - Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit): Bộ não máy tính gồm mạch vi điện tử có độ tích hợp cao (hàng triệu tranzito chíp) Nó gồm có phần:
+ CU (Control Unit - Khối điều khiển có chức năng): đọc mã lệnh dạng tập hợp bit 0/1 từ ô nhớ nhớ Giải mã lệnh thành dãy xung điều khiển để điều khiển khối khác thực điều khiển ALU, điều khiển CPU
+ ALU (Arithmetic Logic Unit - Khối tính tốn số học logic): Tổ hợp mạch logic điện tử phức tạp cho phép thực thao tác ghi +, -, *, /, AND, OR, NOT
+ Các ghi (Registers):
(3)- Các ghi đoạn 16 bit (8 bit phần thấp bit phần cao): CS: Code Segment Thanh ghi đoạn mã DS: Data Segment Thanh ghi đoạn liệu SS: Stack Segment Thanh ghi đoạn Stack
ES: extra Segment Thanh ghi đoạn liệu mở rộng
Nội dung ghi đoạn địa đầu (segmcnt) đoạn trộm nhớ (địa sở) Địa nhớ nằm đoạn tính cách cộng thêm vào địa sở giá trị gọi địa lệch (offset)
- Thanh ghi trỏ lệnh IP (bộ đếm chương trình) chứa địa lệnh sắt thực hiện: Các chương trình máy tính tập hợp lệnh CPU lấy lệnh để chạy Để điều khiển xác việc thực cần có mộ đếm chương trình- IP Thanh ghi trỏ lệnh IP kết hợp với ghi CS địa đầy đủ lệnh thực CS:IP
- Các ghi liệu: AX, BX, CX, DX Chúng có độ dài 16 bit gồm bit phần thấp bit phần cao (AX=AH+AL, BX=BH+BL, CX=CH+CL DX-DH+DL)
- Các ghi trỏ, số 16 bit: SP, BP, SI, DI
- Thanh ghi cờ 16 bit sử dụng bit cho phép biết trạng thái hoạt động CPU điều khiển cho phép hay khơng cho phép ngắt ngồi loại che
Để xem ghi hoạt động la dùng chương trình debug với lệnh T (Chạy bước) lệnh R (xem ghi)
Chẳng hạn: C:\debugfile.exe ↵
Ta dùng chương trình Pascal đơn giản sau để xem hoạt động thanh ghi:
begin Repeat
asm
xor ax,ax moy al,1 add Al,5 sub al,3 end;
(4)ấn Alt+D vào mục Registers Sau ấn nhả phím F7 để chạy chương trình xem các ghi CPU hoạt động Từ máy 386 ghi đa và ghi cờ có độ lớn gấp đôi (32 bit), ghi đoạn (4 ghi) độ lớn vẫn 16 bit
• Bộ nhớ - Memory: Gồm có hai loại
- ROM: Vi mạch nhớ ROM chứa chương trình số liệu cố định, không bị ngắt điện cung cấp Trong hệ vi xử lý, chương trình khởi động hệ thống, chương trình vào/ra sở số chương trình ứng dụng cụ thể chứa ROM
- RAM: Vi mạch nhớ RAM ngắt điện nguồn nuôi bị nội dung lưu trữ RAM lưu giữ phần chương trình hệ thống, số số liệu hệ thống, chương trình ứng dụng, kết trung gian q trình tính tốn, xử lý
• Khối phối ghép vào/ra (I/O): Đây khối phục vụ giao tiếp thiết bị hệ trung tâm (hệ trung tâm bao gồm CPU + M) Các thiết bị ngồi thiết bị vào thiết bị Thiết bị vào ví dụ phím điều khiển để thay đổi thơng số chương trình, điều khiển hoạt động hệ vi xử lý Thiết bị thiết bị hiển thị: LED 7seg, LCD (với hệ vi xử lý nhỏ), màn hình (với máy tính PC) Do đặc điểm hoạt động thiết bị hệ trung tâm có khác tốc độ làm việc, mức vật lý, phương thức làm việc nên số trường hợp (như với máy tính PC) cán có phối ghép đệm, đảm bảo cho khối thiết bị giao tiếp với hệ trung tâm Bộ ghép bus hệ thống thiết bị gọi cổng Mỗi cổng có địa xác định
• Hệ thống bus: Là tập hợp đường dây dẫn ghép nối chân địa chỉ, liệu, chân tín hiệu điều khiển khối nêu
- Abus: Nối đường dây địa CPU với khối M I/O Khả phân biệt địa CPU phụ thuộc số chân địa Số 16, 20, 24, 36 chân Chỉ có CPU có khả phát tín hiệu địa
- Dbus: Dùng để vận chuyển liệu Độ rộng 8, 16, 32, 64 bit Dbus có tính chiều Các phần tử có đầu nối thẳng với bus liệu phải trang bị đầu trạng thái để làm việc bình thường với bus
- Cbus: Gồm nhiều đường dây tín hiệu khác Mỗi tín hiệu có chiều xác định Các tín hiệu Cbus bao gồm tín hiệu điều khiển từ CPU đứt đọc viết tín hiệu trạng thái từ nhớ, thiết bị ngoại vi báo cho CPU INTR, HOLD…
(5)+ Lấy lệnh
+ Giải mã lệnh
+ Điều khiển thực lệnh
Trong trình thực có tác động ngắt yêu cầu DMA CPU đáp ứng yêu cầu sau lại quay trở lại chu trình hoạt động
1.1.2 Máy tính PC
Hình 1.2 Sơđồ khối máy tính PC nay
Máy tính PC đại ngày gồm thành phần nối với qua chipset (Ví dụ hình 1.2) Kiến trúc nhằm thực mục đích phân chia cấu thành có tốc độ làm việc tương đương vào nhóm nhằm khai thác triệt để khả hoạt động CPU thành phần cấu thành hệ thống
- Chipset chíp tích hợp chức nhiều chíp làm nhiệm vụ điều khiển hoạt động CPU lớp nhớ, thiết bị ngoại vi có tốc độ làm việc khác nhau, giúp cho lớp cấu thành có tốc độ làm việc, kiểu liệu khác hoạt động đồng hệ thống Các chipset hãng sản xuất mainboard tích hợp công nghệ ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
(6)- Chipset cầu nam nối thành phần có tốc độ tương đối cao thiết bị nối vào khe cắm PCI, USB, đĩa cứng ATA…
- Chipset phụ nối chipset cầu nam với thiết bị có tốc độ chậm như: bàn phím, đĩa mềm, cổng máy in song song, cổng truyền tin nối tiếp
- Kiến trúc cho phép toàn hệ thống phát huy hết lực hoạt động cấu thành mà không ảnh hưởng đến tốc độ làm việc khác kiểu liệu khác
1.1.3 Hệ thống bus
- Hệ thống bus giới thiệu gồm thành phần (bus địa chỉ, bus liệu bus điều khiển) Trong bus liệu có tính chiều hồn tồn có nghĩa liệu từ CPU tới nhớ thiết bị ngoại vi ngược lại liệu từ nhớ thiết bị ngoại vi tới CPU dây bit Trên bus địa chiều tín hiệu từ CPU tới nhớ thiết bị ngoại vi-bus địa có tính chiều Trên bus điều khiển chiều tín hiệu với dây bit chiều từ CPU tín hiệu điều khiển đọc/viểt, tín hiệu trả lời ngắt, trả lời yêu cầu treo,… từ nhớ thiết bị ngoại vi tới CPU tín hiệu yêu cầu ngắt, yêu cầu treo, yêu cầu đợi,… Có thể nói bus điều khiển có tính hai chiều khơng hồn tồn
- Thiết bị trạng thái: Dùng để tránh xung đột bus
Hình 1.3 Mạch trạng thái
Hình 1.3 Thiết bị ngoại vi nhớ nối vào bus qua mạch ba trạng thái
(7)Bảng 1.1
ENABLE IN OUT
0 0
1 1
1 z (trở kháng cao)
1 z (trở kháng cao)
Có hai phương pháp truyền thông tin bus phương pháp đồng phương pháp không đồng bộ, máy tính PC sử dụng truyền đồng chủ yếu không cách đối tượng nội khơng lớn Trong phương pháp CPU điều khiển tồn q trình truyền thơng tin qua tín hiệu điều khiển ghi/đọc
Q trình truyền thơng tin hệ thống bus thực khoảng thời gian khác Chu kỳ bus khoảng thời gian CPU dùng để thực thao tác truyền thông tin định với đối tượng định Mỗi chu kỳ bus kéo dài nhiều chu kỳ nhịp xung đồng hồ máy tính Có chu kỳ bus sau: nhập lệnh, đọc nhớ, ghi nhớ, đọc cổng vào/ra, ghi vào cổng vào/ra, ngắt
1.2 Thiết bị ngồi máy tính 1.2.1 Kiểu - điện tử
Bao gồm thiết bị tạo nên từ nhiều thành phần phối hợp với nhau: Các thành phần cấu khí thường đảm nhiệm chức theo yêu cầu thiết bị in, vẽ, đóng cắt thiết bị… Các thành phần cấu điện, điện tử đảm nhiệm chức dẫn động, khuyếch đại công suất Việc phối hợp hoạt động cấu điện - điện tử - khí chương trình máy tính hệ vi xử lý thực
1.2.2 Kiểu từ - điện tử
Thường ứng dụng thành phần lưu trữ thông tin Đây vật thể bề mặt chứa lớp bột từ có tính từ dư Thơng tin cần lưu trữ chuyển đổi sang tín hiệu điện có mức điện áp "0" "1" sau cho dòng điện chạy cuộn dây đầu từ để hố lớp bột từ vật chứa thơng tin
Đầu từ: làm chức viết vàolđọc thông tin vật chứa thông tin Đầu từ cấu tạo từ vịng xuyến ferit có khe hở để tập trung từ thơng từ hố hạt từ bề mặt vật chứa thông tin
Nguyên lý ghi_đọc từ:
• Gồm thành phần chính:
(8)Hình 1.4 Ngun lý đọc ghi từ
- Đĩa từ: Là đĩa nhựa dẻo, bề mặt có phủ lớp bột từ có đặc tính lưu giữ từ
• Hoạt động:
- Ghi: Thông tin cần ghi vào đĩa dạng 0- biến đổi thành tín hiệu điện (Ví dụ theo chuẩn TTL: : + 0,8 Volt
1 : + 2,8 + 5Volt)
Các tín hiệu điện 0- chạy cuộn dây đầu từ tạo từ trường tỉ lệ với 0- Trong địa từ quay trình từ hố bề mặt đĩa theo thơng tin đưa vào thực kết vị trí khác đĩa lưu giữ phần đĩa nhiễm từ với mức độ khác
- Đọc: Ngược với trình ghi 1.2.3 Kiểu quang - điện tử
• Đĩa CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory)
- Đĩa CD phát minh vào năm 1982 Các tiêu chuẩn Reed Book hai hãng SONY PHILIPS đưa Với phát triển kỹ thuật tiêu chuẩn thay đổi; dựa sở Reed Book
- Đĩa CD ngày sử dụng lĩnh vực nghe nhìn mà cịn dùng làm nhớ dung lượng lớn Sự khác CD Player (các mạng nghe nhạc dùng đĩa CDROM) đọc đĩa CD ROM ghép với máy tính PC đọc CD ROM có thêm ghép nối để truyền số liệu tới bus hệ thống PC linh kiện ghép nối đảm bảo cho CPU truy nhập số liệu từ đĩa với lệnh phần mềm
Cấu tạo đĩa:
Đường kính: 4.75 inches Dày: 1,2 mm
(9)Dung lượng phổ biến nay: 650MB -700MB
- Đĩa CD có rãnh phản xạ ánh sáng phủ bột nhơm sau phủ lớp sơn bóng để bảo vệ
- Khi đĩa CD chế tạo, thông tin đưa vào đĩa CD rãnh pa nhôm dạng pits (Sự lõm xuống) lands (Sự lồi lên); lồi lõm nữ biểu bit Pits lands xếp dọc theo đường trơn ố quanh trục bao phủ tồn bề mặt đĩa CD, lượn vòng từ ngồi Khơn (ra hát loại đĩa CD bắt đầu ghi từ mép
- Do có cất tạo đặc biệt nên tốc độ truyền liệu thời gian thâm nhập đ, CD- ROM chưa cao so với đĩa cứng
Nguyên tắc hoạt động:
Hình 1.5 Nguyên lý đọc đưa CDROM
Sensor: Cảm biến Diode Laser: Đĩa phát lazer
Be am Spliter: Bộ phân tích tia sáng Bit Signal: Tín hiệu số nhị phân(bit) Renected be am: Tia phản xạ Sensing beam: Tia tới
Movable Mirror: Gương chuyển động Optical Disk:Đĩa quang
Tia lazer từ laser phát hội tụ qua hệ thống quang học hội tụ lên rãnh bề mặt đĩa CD- ROM Ta biết thông tin ghi pits lands Cường độ tia phản xạ yếu gặp chỗ lõm Trong ổ đĩa có sensor thu, nhạy với cường độ tia phản xạ Cường độ tia phản xạ phụ thuộc vào chỗ lồi lõm mà qua, tức phụ thuộc thông tin ghi đĩa Đầu sensor tín hiệu thơng tin chuyển sang dạng điện
(10)như đĩa CD, liệu DVD mã hoá chỗ lõm lồi nhỏ dọc theo rãnh đĩa Một DVD gồm có vài lớp plastic, tổng cộng bề dày 1.2 mm Mỗi lớp tạo phun khuôn poly carbon plastic (created hy injection molding polycarbonate plastic) Các q trình định dạng đĩa có bướu vi nhỏ (bumps) xếp đơn, liên tục dài xoắn theo rãnh liệu Một xoá các mẩu polycarbon định dạng, lớp phản xạ mỏng thổi tới đĩa, bao phủ bướu Nhôm sử dụng sau lớp bên trong, lớp vàng bán phản xạ sử dụng cho lớp ngoài, cho phép tia laser chiếu vào xuyên qua lớp tới lớp Sau tất lớp làm, chúng phủ sơn ổn định tia hồng ngoại Với đĩa mặt, nhãn chúng in lụa mặt khơng có liệu Với đưa hai mặt nhãn đĩa in chỗ trống không ghi liệu đĩa Mặt cắt phần khác kiểu đĩa khác hình 1.6
Hình 1.6 Các dạng DVD dung lượng
Mỗi lớp viết DVD có rãnh xoắn chứa liệu Với loại DVD mặt (single-layer DVD) rãnh xoắn ln ln chạy từ ngồi Như rãnh xoắn bắt đầu tâm nghĩa DVD mặt nhỏ 12c yêu cầu
(11)Hình 1.8 Dữ liệu DVD
Trên đĩa DVD pits thay các bướu (bumps) rãnh liệu Chúng xuất pits mặt nhơm, phía tia laser đọc tới bumps Quan sát kính hiển vi thấy bướu rãnh xoắn DVD Nếu trải rãnh xoắn tới chiều dài 48km (với DVD hai mặt, lớp đúp) Để đọc bướu nhỏ cần phải có cấu cơ-điện tử xác thiết bị đọc địa
1.2.4 Thiết bị xử lý tín hiệu
Có thể kể thiết bị modem, thiết bị phục vụ cho mạng, A/D, DIA (Các A/D D/A khảo sát kỹ chương sau)
• MODEM: Có gốc từ chữ tiếng Anh Modulator DEModulator Là thiết bị sử dụng để kết nối máy tính với đường truyền điện thoại, thơng qua trao đổi thư điện tử, truy nhập mạng Intemet thực tốn đo lường điều khiển tới vị trí xa
Hình 1.9 Hoạt động MODEM
(12)nhận tín hiệu từ PCn đến PCI tương tự
• Thiết bị phục vụ cho mạng máy tính:
- REPEATER: Bộ chuyển tiếp tín hiệu Repeater làm việc tầng vật lý mơ hình OSI Nó có cổng vào cổng Chức khuyếch đại tín hiệu, bù lại suy giảm đường truyền Repeater khơng có khả liên kết LAN khác giao thức truyền thông tầng liên kết liệu
- HUB: Là repeater nhiều cổng Nó thực chuyển tiếp tất tín hiệu điện đến từ cổng tới tất cổng lại sau khuyếch đại
- ROUTER: Bộ chọn đường - làm việc tầng network mơ hình OSI Routel thường có nhiều cổng Nó tiếp nhận tín hiệu vật lý từ cổng, chuyển đổi dạng liệu, kiểm tra địa mạng chuyển liệu đến cổng tương ứng Router dùng bảng chọn đường (routing table) để lưu trữ ánh xạ cổng - địa network Router dùng để liên kết LAN khác chuẩn LAN dùng giao thức mạng tầng Network Chẳng hạn hai mạng Ethemet Token ring với giao thức truyền thông TCI/IP Router dùng để liên kết hai mạng xa chẳng hạn leased nhe IDSN Trong trường hợp mạng phải dùng router Các route- dùng cho mục đích gọi remote router
- BRIDGE: Làm việc với tầng thứ hai mô hình OSI - tầng liên kết liệu Nó thiết kế để có khả nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi dạng liệu chuyển tiếp liệu Bridge có cổng Sau nhận tín hiệu vật lý chuyển đổi dạng liệu từ cổng, bridge kiểm tra địa đích, địa node liên kết với cổng nhận tín hiệu, bỏ qua việc xử lý Trong trường hợp ngược lại liệu chuyển tới cổng lại, cổng liệu chuyển đổi thành tín hiệu vật lý gửi Để kiểm tra ngọc liên kết với cổng nó, bridge dùng bảng địa cập nhật động Vì ngun lý hoạt động nói mà tốc độ truyền thông qua cổng bridge chậm s với repeater Bridge dùng để liên kết LAN có giao thức tầng kết liệu Các LAN khác mơi trường truyền dẫn vật lý Bridge dùng cho mục đích chia LAN thành nhiều LAN thành phần, mạng LAN thành phần tập hợp ngóc có tần suất giao tiếp với thường xuyên, mạng IAN thành phần có nhu cầu giao tiếp với không thường xuyên
- SWITCH: Làm việc Bridge nhiều cổng Khác với HUB - nhận tín hiệu từ cổng chuyển tiếp tới tất cổng cịn lại, switch nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi thành liệu, từ cổng, kiểm tra địa đích gửi tới cổng tương ứng Switch thiết kế để liên kết cổng với băng thơng lớn
(13)• Đ/n: Các tiêu chuẩn ghép nối bao gồm tiêu chuẩn khí thơng số điện thủ tục truyền tin cho thông tin thiết bị ngoại vi hệ thống xử lý khác trao đổi với cách an toàn thuận tiện
• Phân bố địa cổng vào/ra máy vi tính:
Theo kiến trúc máy tính IBM-PC KB địa đồ nhớ dành cho địa thiết bị ngoại vi
Bảng 1.2 Sắp xếp vùng địa vào/ra máy tính PC Địa (hexa) vào Chức
000-01F Bộ điều khiển DMA (8232) 020-03F Bộ điều khiển ngắt (8259) 040-043 Bộ phát thời gian (8254) 060-06F Bộ kiểm tra bàn phím (8242)
070-07F Đồng hồ thời gian thực (MC 146818) 080-09F Thanh ghi trang DMA (LS 670) 0A0-0AF Bộ điều khiển ngắt (8259) 0C-0CF Bộ điều khiển DMA 2(8237) 0E0-0EF Dự trữ cho mảng mạch 0F8-0FF Bộ đồng xử lý 80x87
1F0-1F8 Bộ điều khiển đĩa cứng 200-20F Cống trò chơi
278-27F Cống song song (LPT2) 2B0-2DF Card EGA
2E8-2EF Cống nối tiếp (COM4) 2F8-2FF Cống nối tiếp (COM2) 300-31F Dùng cho cam mở rộng 320-32F Bộ điều khiển đĩa cứng 60-3 6F Cổng nối mạng LAN 378-37F Cổng song song (LPT1) 0-3 8F Cổng nối tiếp đồng 3A0-3AF Cổng nối tiếp đông 3B0-3B7 Màn hình đơn sắc
3C0-3CF Card EGA
3D0-3DF Card CGA
(14)1.3.2 Các đặc tả cho kiểu ghép nối
• Chuẩn RS232, 485:
Sau thời gian dài khơng thức, đến năm 1962 Hiệp hội nhà công nghiệp điện tử (EIA: The Electronics Industries Association) đã cho ban hành tiêu chuẩn RS-32 áp dụng cho cổng nối tiếp (RS Recommended Standard - Tiêu chuẩn giới thiệu) Có loại:RS 232B RS232C Tiêu chuẩn áp dụng RS232C Ở nước Tây Âu chuẩn gọi chuẩn V.24
- Chuẩn khí: Dùng đầu nối DB25 DB9 Sẽ giới thiệu kỹ chương - Chuẩn điện:
+ Mức "1" điện áp từ -3V đến -12V Mức "0" điện áp từ +3V đến + 12V
+ Tốc độ truyền nhận cực đại 100 kbit/giây
+ Tốc độ truyền chuẩn: 50, 75, 110, 150, 300 1200, 2400, 4800, 9600, 19.200, 28.800 56.000baud
SCSI: Small Computer System Interface Do Macintox đề xuất năm 1984 Tốc độ chuyển vận liệu max >320MB/s Cho phép quản lý tới 16 thiết bị
- Chuẩn khí: 50 chân (có thể biến thể 68 80 chân với số loại SCSI khác)
Hình 1.10 Đầu nối SCSI 50 chân
(15)SCSI có ba loại bản:
- SCSI-1: Loại nguyên thuỷ phát triển từ năm 1984, SCSI-1 lỗi thời có độ rộng bus bit tốc độ xung nhịp làm việc MHZ
- SCSI-2: Ra đời 1994, có đặc điểm kỹ thuật sử dụng Common Command Set
(CCS) - gồm 18 lệnh dùng chung trợ giúp cho loại SCSI Có thể sử dụng xung nhịp đồng hồ gấp đơi tới 10MHZ (chế độ fast) hoặc sử dụng chế độ gấp đôi bề rộng bus liệu (chế độ wide) hoặc chế độ gấp đơi hai thuộc tính (fast/wide) SCSI-2 thêm vào lệnh hàng đợi (command queuing), cho phép thiết bị lưu trữ phân quyền ưu tiên từ máy tính chủ (host computer)
SCSI-3: Xuất 1995 Một tập tiêu chuẩn gọi SCSI Parallel Interface (SPI), cách thiết bị SCSI truyền tin với thiết bị khác Đặc tả kỹ thuật phổ biến SCSI-3 gắn thuật ngữ Ultra,như Ultra với SPI, Ultra2 với SPI-2 Ultra3 với SPI-3
Bảng 1.3 Tên Đặc tả kỹ
thuật
Số thiết bị
Độ rộng
(16)Ultra SCSI-3 SPI 8 8 bits 20 MHz 20 MBps Ultra/Wide SCSI-3 SPI 8 16 bits 20 MHz 40 MBps Ultra2 SCSI-3 SPI 8 8 bits 40 MHz 40 MBps Ultra2/Wide SCSI-3 SPI2 16 16 bits 40 MHz 80 MBps Ultra3 SCSI-3 Spl-3 16 16 bits 40 MHz 160
MBps Ultra320 SCSI-3 Spl-4 16 16 bits 80 MHz 320
MBps
Các kiểu SCSI truyền liệu bit song song Ultra320 SCSI sử dụng liệu kiểu đóng gói (packeted dâm) Kiểu SCSI gọi Serial Attached SCSI (SAS), sử dụng lệnh SCSI liệu truyền nối tiếp SAS sử dụng liên kết nối tiếp point-to-point di chuyển liệu với tốc độ 3.0 gigabits giây, cổng SAS hỗ trợ hoạt động cho 128 thiết bị
(17)• USB: Universal Serial Bus phát minh 1997 Chuẩn công nghiệp dùng loại đầu nối vừa với tất để thay cho cổng cũ khác PC Ta cắm nhiều loại thiết bị vào cổng USB: hình, bàn phím, chuột, modem, máy in, máy qt Ta cịn cắm chuỗi thiết bị ngoại vi nối kia, nghĩa ta có chuỗi thiết bị chạy từ cổng PC Một số sản phẩm USB máy quét Camera số hoạt động không cần dây cắm điện riêng - Dây nối USB có khả cung cấp nguồn điện Cổng USB hoạt động nhanh gấp 10 lần cổng song song, gấp 100 lần cổng nối tiếp Phiên USB sử dụng USB 2.0
• ISA: Rãnh cắm theo tiêu chuẩn ISA Industry Standard Architecture có 32 chân x 2= 64 mặt Bề rộng bus liệu bit Tốc độ truyền liệu lớn max= 8Mbit/giây với loại ISA mở rộng: 16 với EISA: 32 bit Vùng địa thiết bị ngoại vi dành cho cam mở rộng từ 300h đến 31Fh Từ 1999 khe cắm ISA khơng cịn sử dụng cho máy tính PC
• PCI: Do công ty Intel xây dựng nên PCI hoạt động với bề rộng bus liệu 32 bit Hiện loại PCIX phát triển hoạt động với bề rộng bus dử liệu 64 bit
• EIDE: Đầu nối khí 40 chân (pins) thường sử dụng máy tính thiết bị recorder, thiết bị thu thập liệu Để ghép nối thiết bị với hệ trung tâm cần có IDE Controller Một dây nối IDE cho phép cắm thiết bị (một master, slaver)
• Giao diện cho thiết bị hiển thị chuẩn
Hình 1.13 Các tín hiệu đầu nối hình CRT
1: Red Video 2: Green Video 3: Blue Video 4: Ground 5: Selftest 6: Red Ground 7: Green Ground 8: Blue Ground 9: No Connection 10: Digital Ground
11: Grouna 12: Reserved (SDA for DDC) 13: Horizontal Sync 14: Vertical Sync
15: No Connection (SCL for DDC)
(18)Controller với ổ đọc đĩa mềm
1.4 Các phương pháp vào liệu
CPU thực trao đổi thông tin với thiết bị ngoại vi giới bên thông qua thiết bị giao diện
Thiết bị giao diện thiết bị lập trình Mỗi thiết bị giao diện có loại ghi, loại thực chức khác nhau:
+ data register (thanh ghi liệu): thực chức đệm tạm chứa liệu vào/ra
+ status register (thanh ghi trạng thái): chứa thông tin phản ánh trạng thái làm việc thiết bị giao diện thiết bị ngoại vi
+ control register (thanh ghi điều khiển): nhận chứa từ điều khiển xác lập chế độ làm việc thiết bị
Mỗi ghi có địa xác định gọi địa cổng
Khi CPU đưa liệu (thực lệnh OUT xuất liệu cổng có địa xác định) thực chất CPU đưa liệu ghi liệu thiết bị giao diện, thiết bị giao diện chuyển thành dạng thích hợp với thiết bị ngoại vi đưa cho thiết bị ngoại vi
Khi thiết bị ngoại vi gửi liệu cho máy tính, liệu đưa vào ghi liệu thiết bị giao diện CPU nhập liệu từ cách đọc ghi liệu đệm
Thiết bị giao diện giúp CPU kết nối cách thích hợp mặt vật lý với thiết bị bên ngoài, chưa đảm bảo tính tin cậy q trình trao đổi thông tin Điều xuất phát từ thực tế khách quan nhịp làm việc CPU khác xa với nhịp tốc độ làm việc thiết bị ngoại vi Để CPU thực trao đổi thông tin với thiết bị ngoại vi với độ tin cậy cao cần phải áp dụng phương pháp trao đổi liệu thích hợp, phương pháp gọi phương pháp vào/ liệu
Có thể phân chia phương pháp vào/ra liệu thành nhóm: - Vào CPU chủ động:
+ Vào theo định trình
+ Vào có thăm dị (phương pháp hỏi vịng - polling) - Vào thiết bị ngoại vi chủ động:
+ Vào ngắt
(19)1.4.1 Vào/Ra theo định trình
Đây phương pháp mà q trình vào/ra liệu thực theo chu kỳ xác định trước, nhờ lệnh vào/ra (lệnh IN OUT) CPU không quan tâm đến trạng thái thiết bị vào/ra (bao gồm thiết bị giao diện thiết bị ngoại vi)
Hình 1.14 Sơđồ vào theo định trình
Phương pháp vào/ra theo định trình thích hợp với q trình vào/ra có chu kỳ cố định xác định trước
1.4.2 Vào/Ra theo phương pháp hỏi vòng
Trong thiết bị giao diện thường có ghi trạng thái chứa thơng tin phản ảnh trạng thái làm việc thiết bị thiết bị ngoại vi Khi thực phương pháp vào/ra có thăm dị, chương trình vào liệu thực kiểm tra trạng thái sẵn sàng làm việc thiết bị trước thực thực việc vào/ra liệu
(20)Quá trình vào/ra liệu có thăm dị sau: