t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t
u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u 111
l l l
l l l
СИСТЕМНО-ЗАВИСИМЫЕ СРЕДСТВА: ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА МИКРОПРОЦЕССОРОВ INTEL 8086/8088
Рассмотрим различные устройства ввода-вывода, поскольку теперь мы хотим обсудить вопрос о том, как приспособить реализацию компилятора с языка Си к требованиям конкретной вычислительной системы. Многие из современных микрокомпьютеров спроектированы на основе микропроцессорных интегральных схем (ИС) INTEL 8086 и INTEL 8088. Наиболее известным является персональный компьютер IBM PC, в котором применяются ИС второго типа. Конкретный пример, который приведен ниже, относится к упомянутому компьютеру, но обсуждаемые принципы применимы и при рассмотрении других мини-машин, построенных на базе семейства микропроцессоров 8086/8088.
В компьютере типа IBM PC кроме ИС 8088 имеются и другие устройства, например клавиатура, громкоговоритель, возможно, накопитель на мини-кассете или магнитном диске, монитор, встроенная память, таймеры, а также микропроцессоры для управления потоком данных. Центральный процессор (встроенный в кристалл 8088) должен иметь возможность взаимодействовать с остальными частями компьютера. Некоторые из таких взаимодействий осуществляются при помощи адресов памяти, другие - при помощи "портов" ввода-вывода. У микропроцессора 8088 имеется 65536 портов, которые могут использоваться при различных взаимодействиях. Для связи с этим микропроцессором каждому устройству назначается свой определенный порт или порты. (Заметим, что используются не все 65536 портов!) Например, порты 992, 993, 1000-1004 используются для связи с адаптером цветной графики. Работа громкоговорителя управляется портом с номером 97. Это выглядит несколько проще, чем управление адаптером цветной графики, поэтому мы используем его для иллюстрации работы портов ввода-вывода.
Порт 97 не управляет непосредственной работой громкоговорителя. Устройство, осуществляющее эти функции, называется "Программируемый параллельный интерфейсный контроллер 8255". Этот микропроцессор имеет три "регистра" (небольших, легко до ступных элемента памяти), в каждом из которых содержится некоторое число. Числа в регистрах используются для управления работой данного устройства. Каждый регистр связан с ИС 8088 через порт, и регистру, управляющему громкоговорителем, выделен для связи порт 97. С его помощью управление данным устройством осуществляется путем изменения числа в регистре. При посылке правильного" числа громкоговоритель издает звуковой сигнал; посылка же "неправильного" числа может вызвать ряд проблем. Поэтому нам необходимо знать, какие числа требуется посылать и как их нужно посылать. В частности, нам хотелось бы знать, как использовать язык Си для подобного рода операций.
РИС. 6.6. Связь контроллера 8255 с микропроцессором INTEL 8088.
Давайте сначала посмотрим, какие нужно посылать числа. Первым необходимо знать - регистр контроллера 8255 может принять 8- разрядное число, которое помещается туда в двоичном коде, например, 01011011. Каждый из восьми разрядов памяти рассматривается как переключатель "включено-выключено" для соответствующего устройства или воздействия. Наличие 0 или 1 в соответствующей позиции определяет, включено или нет соответствующее устройство. Например, разряд 3 (разряды нумеруются от 0 до 7 справа налево) определяет, включен или нет электродвигатель нателя на мини-кассете, а разряд 7 разрешает или запрещает работу с клавиатурой терминала. При передаче числа в регистр необходимо соблюдать осторожность. Если при включении громкоговорителя мы не обратим внимания на остальные разряды, то случайно можем выключить клавиатуру! Поэтому давайте посмотрим с помощью рис. 6.7, чему соответствует каждый разряд. (Используемая информация взята из технического справочного руководства фирмы IBM, и мы вовсе не должны знать, что большинство из этих разрядов означает.)
разряд 0 + включение громкоговорителя через таймер 2
разряд 1 + наличие данных для работы громкоговорителя
разряд 2 + (чтение ключа размера оперативной памяти) или (чтение резервного ключа)
разряд 3 + выключение двигателя накопителя на мини-кассете
разряд 4 - разблокировка оперативной памяти
разряд 5 - разблокировка контроля ввода-вывода
раздяр 6 - поддержание низкой тактовой частоты задающего генератора клавиатуры
разряд 7 - (разблокировка клавиатуры) или + (сброс клавиатуры & разрешение опроса программно-опрашиваемых переключателей)
РИС. 6.7. Порт 97 назначение управляющих разрядов
Обратите внимание на знаки + и - на рис. 6.7. Знак + указывает, что в соответствующем разряде выполнение условия обозначается через 1, а знак - указывает, что выполнение условия в разряде обозначается через 0. Поэтому 1 в 3-м разряде показывает, что двигатель накопителя на мини-кассете выключен, в то время как 0 в 4-м разряде указывает на возможность доступа к памяти.
Каким образом можно включить громкоговоритель? Оказывается, для этого необходимо в 0-й разряд (включение громкоговорителя через таймер 2) и в 1-й разряд (наличие данных для работы громкоговорителя) заслать 1. Это означает, что для включения громкоговорителя через порт 97 необходимо послать в регистр двоичное число 11 (или десятичное число 3). Но, перед тем как приступить к этому, учтите, что данная операция имеет такие побочные эффекты, как, например, установка разряда 4 в 0, что может оказаться вовсе нежелательным. Одна из причин, по которой мы не рассказали, как использовать порты, заключается в том, чтобы предотвратить неприятные последствия вашей поспешности.
Для надежности мы должны проверить сначала, что содержится в регистре. К счастью, это совсем не трудно (мы продемонстрируем это чуть позже). Ответ выглядит так: в регистре обычно содержатся числа "76" или "77 ". Давайте переведем их в двоичную систему. (Здесь вам, возможно, захочется заглянуть в таблицу преобразования в двоичный код, которая приводится в конце книги в приложении.) Результаты преобразования некоторых чисел приве-дены в табл. 6.1.
Не вдаваясь в подробности по поводу значения слов "поддержание низкой тактовой частоты задающего генератора клавиатуры
Таблица 6.1.
Десятичное число Номер разряда 7 6 5 4 3 2 1 0 76 0 1 0 0 1 1 0 0 77 0 1 0 0 1 1 0 1 78 0 1 0 0 1 1 1 0 79 0 1 0 0 1 1 1 1
Использование порта
Существуют две операции, которые могут выполняться с помощью порта: микропроцессор 8088 может послать информацию в подсоединенное устройство или прочитать данные из него. В языке Асемблера эти операции выполняются при помощи команд OUT и IN, а в языке Си использование указанных средств зависит от компилятора. Некоторые из них предоставляют возможность вызова специальных функций (в соответствии с тем, как это обычно делается в языке Си). В компиляторах Lattice С и Supersoft С, например с этой целью применяются функции outp( ) и inp( ), в других же аналогичные функции могут носить другие имена. Если вы работаете с компилятором, в котором такие возможности отсутствуют для задания указанных функций можно либо воспользоваться ассемблером, либо просто включить в свою программу соответствующий ассемблерный код (что очень просто). В любом случае вам необходимо ознакомиться с документацией по вашему компилятору. Пока же будем предполагать, что у вас имеется возможность вызова функций outp( ) и inp( ).
Приведем пример программы, представляющей собой первую попытку извлечь звуковой сигнал из громкоговорителя:
/* сигнал1 */
/* заставляет громкоговоритель подавать сигнал */
main( )
{
