Naprogramovaný vstup – výstup - Programmed input–output

Naprogramovaný vstup – výstup (taky naprogramovaný vstup / výstup, naprogramované I / O, PIO) je metoda přenos dat, přes vstup výstup (I / O), mezi a centrální procesorová jednotka (CPU) a a obvodový zařízení, například a síťový adaptér nebo a Paralelní ATA (PATA, dříve AT Attachment (ATA)) úložné zařízení. Každý přenos datových položek je iniciován instrukcí v programu zahrnující CPU pro každou transakci. Naproti tomu v přímý přístup do paměti (DMA) operace, CPU se neúčastní přenosu dat.

Termín může odkazovat se na jeden paměťově mapované I / O (MMIO) nebo porty mapované I / O (PMIO). PMIO označuje převody pomocí speciálu adresní prostor mimo normální paměť, k nimž se obvykle přistupuje pomocí speciálních pokynů, jako je V a VEN v x86 architektury. MMIO^[1] označuje převody na I / O zařízení, která jsou mapována do normálního adresního prostoru dostupného programu. PMIO bylo velmi užitečné pro časné mikroprocesory s malými adresními prostory, protože cenný zdroj nebyl spotřebován I / O zařízeními.

Nejznámějším příkladem zařízení PC, které používá naprogramované I / O, je rozhraní AT Attachment (ATA); toto rozhraní však lze provozovat také v kterémkoli z několika režimů DMA. Mnoho starších zařízení v počítači také používá PIO, včetně starších sériových portů, starších paralelních portů, pokud nejsou v režimu ECP, klávesnice a myši Porty PS / 2, starší digitální rozhraní hudebních nástrojů (MIDI ) a joystick porty, intervalový časovač a starší síťová rozhraní.

Režim PIO v rozhraní ATA

Rozhraní PIO je seskupeno do různých režimů, které odpovídají různým přenosové rychlosti. The elektrická signalizace mezi různými režimy je podobný - pouze se doba cyklu mezi transakcemi zkracuje, aby se dosáhlo vyšší přenosové rychlosti. Všechna zařízení ATA podporují nejpomalejší režim - režim 0. Přístupem k informačním registrům (pomocí režimu 0) na jednotce ATA je procesor schopen určit maximální přenosovou rychlost pro zařízení a nakonfigurovat řadič ATA pro optimální výkon.

Režimy PIO vyžadují pro konfiguraci datové transakce a přenos dat velkou režii CPU. Kvůli této neefektivnosti je DMA (a nakonec Ultra Direct Memory Access (UDMA ) rozhraní bylo vytvořeno pro zvýšení výkonu. Jednoduchá digitální logika potřebná k implementaci přenosu PIO stále činí tuto metodu přenosu užitečnou i dnes, zvláště pokud nejsou nutné vysoké přenosové rychlosti jako v vestavěné systémy, nebo s pole programovatelné brány Čipy (FPGA), kde lze použít režim PIO bez výrazných ztrát výkonu.

V souboru byly definovány dva další pokročilé režimy časování CompactFlash specifikace 2.0. Jedná se o režimy PIO 5 a 6. Jsou specifické pro CompactFlash.

Režimy PIO
Režim	Maximální přenosová rychlost (MB / s)	Minimální doba cyklu	Standard, kde je definována specifikace
Režim 0	3.3	600 ns	ATA-1
Režim 1	5.2	383 ns	ATA-1
Režim 2	8.3	240 ns	ATA-1
Režim 3	11.1	180 ns	ATA-2
Režim 4	16.7	120 ns	ATA-2
Režim 5	20	100 ns	CompactFlash 2.0
Režim 6	25	80 ns	CompactFlash 2.0

Režim PIO 5

Byl navržen režim PIO 5^[2] s provozem na 22 MB / s, ale nikdy nebyl implementován na pevných discích, protože CPU té doby by byly ochromeny čekáním na pevný disk v navrhovaném časování PIO 5 a DMA standard to nakonec odstranil. Zatímco ne pevný disk někdy byl vyroben na podporu tohoto režimu základní deska výrobci preventivně poskytli BIOS jeho podpora. Režim PIO 5 lze použít s kartami CompactFlash připojenými k ATA pomocí adaptérů CF-to-ATA.

Viz také

Reference

^ Stallings, William (2012). Počítačová organizace a architektura (9. vydání). Pearson.
^ Chen, Joseph (10. ledna 1995). „Navrženo 22 MByte / s ATA Timing Extension pro ATA-3“ (PDF). T10.org. Technická komise T10 (X3T10). Archivováno (PDF) od originálu 20. června 2010. Citováno 19. února 2020.

[1] Stallings, William (2012). Počítačová organizace a architektura (9. vydání). Pearson.

[ATA_Timing_Extension_For_ATA-3-2] Chen, Joseph (10. ledna 1995). „Navrženo 22 MByte / s ATA Timing Extension pro ATA-3“ (PDF). T10.org. Technická komise T10 (X3T10). Archivováno (PDF) od originálu 20. června 2010. Citováno 19. února 2020.

[1]

[2]