[其他]設備接口控制器

無效

• 申請號: 85109213
• 申請日: 1985-12-16
• 公開（公告）號: CN85109213A
• 公開（公告）日: 1986-08-20
• 發明（設計）人: 埃根·彼得·格里蒂;吉坦德·庫馬·維
• 申請（專利權）人: 國際標準電氣公司
• 主分類號: G06F15/06
• 分類號: G06F15/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 姚珊

本發明涉及一種設備接口控制器，更具體地說，涉及一種為多個外部設備提供通訊和控制信息的設備接口控制器。

自出現數據通訊以來，所涉及的主要工作一直是對外部設備的有效控制。在歷史上這項工作一直是比較困難的，其原因不僅由于可用外設的種類繁多，例如，工作站、打印機等等，而且還由于各種不同的操作數據速率及其不同制造廠商的規范條件。名目繁多的微處理機又使這項工作進一步復雜化。大多數的微處理機不能直接與外設交換信息，因此需要一種允許外設與控制數據流動的微處理機之間進行通訊的設備接口控制器。

解決這個困難的一種常規方案包括一個設備接口控制器，它含有一組為控制指定的外部設備而設計的指令，即一個專用程序。另外，在微處理要與設備接口控制器之間引入一個數據存儲器，例如隨機存儲器（RAM）。系統運行時，微處理機通過其局部總線將少量信息傳送給存儲器。然后，微處理機將這條信息傳送給設備接口控制器。按照存儲好的程序，外部設備將受控接受這條信息。在完成了位傳送的同時，設備接口控制器將詢問存儲器以獲取下條被傳送的信息，或簡單地進入閑置狀態。存儲器中含有一組指令，一旦信息被傳送給外部接口控制器，則不管正在進行的作業，中斷微處理機以請求下一條信息。

顯而易見，這個傳輸過程的進度極慢，并且是低效率的，因此，本系統通常含有擴充的寄存器，微處理機將較多的信息輸入給這些寄存器，然后，這些信息經設備接口控制器再從寄存器傳送給外部設備。這項技術帶來的優點是延長了從存儲器到微處理機中斷之間的時間間隔。

然而，多數常規系統常需通過微處理機的局部總線，在微處理機與存儲器之間傳送信息。而相同一組微處理機局部總線又被用來傳送存儲器與設備接口控制器之間的信息。因此，除了為取以后的指令而中斷微處理機，在存儲器與設備接口控制器之間進行數據傳送期間，微處理機也被中斷，即失掉對其局部總線的訪問。所以，為使微處理機在任何給定時間內控制多于一個的外設，微處理機對于其局部總線的訪問常常是失效的。

對于這種低效的安排的一種常規解決方案是為設備接口控制器提供一組輔加的指令，這組指令是與微處理機相分離的。這種方法卸下了一些通常由微處理機完成的功能。因此提高了微處理機的整個操作速度。然而，到目前為止，固定指令的程序一直被存在存儲器當中，因此降低了可用于整個系統的內存使用能力，并且增加了通信量，限制了對微處理機總線的訪問。這個技術實質上是在增加由存貯器引起的各次微處理機中斷之間的時間與減少可用存儲空間之間的一個折衷方案。然而，如果沒有這樣一個程序，設備接口控制器通常只局限于訪問存儲器中的連續數據塊，數據塊的首址是由微處理機提供的。因此，一旦在這個數據塊被傳送后，微處理機必須重新填入一個數據塊，并告許設備接口控制器這個信息的地址是什么，它在哪里。

常規設備接口控制器的另一個主要方面是對于每一個它所控制的特殊的外部設備需要特定的控制指令。因此，把這個程序裝入存儲器，用于被控外設的特殊控制指令能存儲在里面，這樣又從微處理器中除去了一部分工作。不幸的是，附加這些特定的控制指令實際上要求附加存儲器，而這部分存儲器通常是用于存儲微處理器與外部設備之間所交換的信息。因此，由于四種基本不利狀態中的任一狀態（或多個）的影響，在很大程度上限制了目前的設備接口控制器和與其相聯的微處理機能夠管理的外部設備的數量。這些不利狀態通常被認為是總線等待時間、總線占用時間、中斷等待時間和中斷服務時間。

總線等待狀態的出現是由于一些設備具有嚴格的響應要求。也就是說，在嚴格要求的時間周期未能對一個請求作出響應，常導致數據的丟失。造成數據丟失是由于新輸入的數據覆蓋了已被傳送的數據，另外，它還導致了無意義的數據傳送，這是由于設備的傳送一方試圖索取還沒有被提供的數據。這些情況是同一件事情的不同的表現，通常分別稱為數據超限和數據欠載。在輸入/輸出量很大的情況下，這種狀態經常出現，其原因是由于在嚴格要求的時間周期里，微處理機局部總線的通信量簡直不允許響應局部總線的請求。解決總線等待狀態的一種常見方案是提供雙向緩沖，并在傳送機構前使用先進先出（FIFO）系統，以緩和任何需訪問該寄存器的設備的瞬時要求。因此，總線僅需要響應平均時間較短的負荷。然而，這個方案使成本提高，并且需要大量的組件，也增加了整機的功率需求。

總線占用狀態的出現是由于當數據傳遞的通信量增加時需要占用相當一部分帶寬，其結果使微處理機的運算能力降低。這種狀態也影響了系統的整個吞吐量。對這個問題的傳統的解決辦法是將數據傳遞負荷量分配給更多的微處理機，或使用高速的微處理機。這兩種方案都使成本提高。