الرقاقة 8255 منافذ الإدخال/الإخراج القابلة للبرمجة Chip 8255

هذه الرقاقة هي رقاقة ربط الأجهزة الطرفية وهي قابلة للبرمجة ولذلك يطلق عليها الاسم (Programmable Peripheral Interface) ويرمز لها (PPI). وتقوم هذه الرقاقة بربط الأجهزة الطرفية بنظام الحاسب الدقيق وهي متوافقة مع المعالجات الدقيقة 8088 وهي مصممة لتعمل كمنافذ دخل/خرج متوازية لنظام الحاسب الدقيق ودون الحاجة إلى دوائر إضافية تعطي هذه الرقاقة ربط متوازي غاية في المرونة ويمكن التحكم فيه من خلال البرامج (عن طريق الـ Software).

شكل 4-41 يعطي المخطط الصندوقي الوظيفي للرقاقة 8255A PPI يشتمل جانب الرقاقة المواجه لوحدة المعالج الدقيق (MPU) على ثماني وحدات وسيطة للبيانات ثنائية الاتجاه (D0-D1) وخطوط إشارات التحكم وخطوط إشارات القراءة/الكتابة (CS,RESET, A0,A1,WR, RD) بينما يمثل جانب الدخل/ الخرج للرقاقة بالمنفذ A (إشارات الدخل/ الخرج PB0-PB1) ومنفذ C (إشارات الدخل/الخرج (PC0-PC1) المنفذين A و B منافذ ثنائية الاتجاه ذات 8-Bit ينقسم المنفذ C إلى منفذين كل منهما ذو نيببل واحد (النيبل الواحد يساوي 4-bit) تمثل الـ 4-bit العليا الخطوط PC1-PC4 بينما تمثل الـ 4-bit الأدنى الخطوط PC3-PC0 تستخدم هذه الخطوط لنقل بيانات الأوامر ومعلومات الحالة بين كل من وحدة المعالج الدقيق (MPU) والرقاقة 8255 والأجهزة الطرفية (Peripheral Devices).

يتم التحكم في توقيت نقل البيانات بواسطة إشارات التحكم في القراءة RD والكتابة WR تسمح هذه الإشارات لوحدة المعالج الدقيق بأن يقرأ من رقاقة الـ (PPI) أو أن يكتب إليها فعندما يكون WR منخفض فإن وحدة المعالج الدقيق تكتب البيانات أو كلمات التحكم (Control Words) على ناقلة البيانات بالرقاقة PPI.

يتم اختيار المنافذ عن طريق إشارات الدخل للخطوط A1, A0 وتتضح كيفية الاختيار في الجدول الآتي:

يتم تحديد هيئة (Configuration) الرقاقة عند التشغيل بواسطة البرنامج "Software" ولكي يتم الوصول Accessing إلى مسجل التحكم (الذي يتم تخزين كلمة التحكم فيه) فإنه يأخذ عنواناً من ضمن مدى عناوين الحاسب باعتبار أنه أحد المنافذ. تقوم كلمة التحكم (Control Word) بتمهيد الرقاقة (Initializing) أي بتوصيف العمل الذي ستقوم به الرقاقة. وعلى سبيل المثال تحديد أي من المنافذ سيتم استخدامه. كذلك تحديد أن هذه المنافذ ستقوم بالإدخال أم الإخراج. شكل 4-42 يبين معنى كل bit في كلمة التحكم.

يقوم الـ bit D0 بتعريف إن كان النيبل الأدنى للمنفذ C سيستخدم للإدخال أم الإخراج. بينما D1 يقوم بتعريف إن كان B سيكون للإدخال أم الإخراج وهكذا 0… منطق "1" يحدد أن المنفذ سيكون للإدخال ومنطق "0" يحدد أن المنفذ سيكون للإخراج. تقوم D2, D5, D6 بتحديد أسلوب تشغيل الرقاقة. يختص D2 بتحديد أسلوب التشغيل لكل من المنفذ B والنيبل الأدنى أهمية للمنفذ C. يختص كل من D6, D5 بتحديد أسلوب التشغيل لكل من المنفذ A والنيبل الأعلى أهمية للمنفذ C يوجد ثلاث أساليب لتشغيل الرقاقة 8255 PPI هي:

Mode 0: فيه تعمل الرقاية 8255A كسقطة بمعني أنها تختزن البيانات الخارجية من وحدة المعالج الدقيق إلى أن يتم تغييرها بيانات جديدة.

Mode 1: في هذا الأسلوب تحتفظ الرقاقة 8255A بالبيانات لمدة زمنية وجيزة ويكون مطلوب سقاطات خارجية إذا لزم الأمر للاحتفاظ تماماً بهذه البيانات.

Mode 2: يعتبر هذا الأسلوب متقدماً فهو يستخدم للتشغيل الثنائي الاتجاه (Bi-Directional Operation)

يعمل المنفذ B والنيبل الأدنى أهمية للمنفذ C فقط في Mode 0 أو D1. mode 1 هو bit علامة وضع أسلوب التشغيل. فعندما يكون مطلوب تغيير أسلوب التشغيل، يجب وضع D1 عند منطق 1 في شكل 4-42 نرى أحد الأمثلة لكلمة التحكم في الرقاقة 8255 حيث D1 وضعت عند منطق 1 أي أن مسجل التحكم عند وضع البدء (حالة تحديد أسلوب التشغيل)D2, D5, D6 عند منطق 0 أي أن جميع المنافذ وضعت في حالة التشغيل الأساسي (Mode 0) D4 عند منطق 1 أي أن المنفذ A سيعمل كمنفذ دخل D0, D1, D3 وضعت.

عند منطق 0 أي أن المنفذين C, B (النيبل الأدنى والنيبل الأعلى) سيعملان كمنافذ خرج. يبين شكل 4-43 تعريف أطراف الرقاقة 08255.

مرة أخرى نعود لمخطط مكونات اللوحة الأم PC-XT IBM شكل 4-4 سنجد في منتصف اللوحة الأم رقاقات لذاكرة القراءة فقط ROM. أحد هاتين الرقاقتين تحمل الرقم الكودي 2764 والرقاقة الأخرى تحمل الرقم الكودي 27256 نلاحظ الرقمين قد بدء كل منهم برقم 27 لأن رقم 27 كود يعني نوع الرقاقة أنها رقاقة ROM بينما الرقم التالي للرقم 27 فهو يبين حجم ذاكرة الـ ROM داخل الرقاقة. لذا فالرقاقة 2764 هي رقاقة ROM بسعة 64 كيلوبايت بينما الرقاقة 27256 هي رقاقة ROM أيضاً ولكن بسعة 256 كيلوبايت. الرقاقة الأولى 2764 تحتوى على برنامج بدء تشغيل الحاسب ويسمى هذا البرنامج BLOS وهي اختصار Basic Input Output System أي نظام الإدخال والإخراج الأساسي. عند تشغيل جهاز الكمبيوتر سواء عن طريق مفتاح الكهرباء ON/OFF أو عن طريق المفتاح Reset فإن المعالج يقوم بقراءة وتنفيذ برنامج BLOS.

وتشغيل هذا البرنامج يتضمنه مجموعة من العمليات التي يتم خلالها تعرف المعالج على أجهزة الإدخال/الإخراج المتصلة به كذلك اختبار مكونات الكمبيوتر نفسه وعلى رأس هذه المكونات ذاكرة الـ RAM حيث يقوم المعالج باختبار وعد ذاكرة الـ RAM ويظهر على الشاشة رسائل تفيد بذلك.

أما رقاقة ROM الثانية (27256) فهي تحتوى على برنامج الترجمة للغة البيسيك Basic Compiler وهذه الرقاقة اختيارية أي يمكن أن تشتري الكمبيوتر بدونها وإن احتجت تشغيل برامج بيسيك فيمكن الاستعانة باسطوانة مرنة عليها مترجم البيسك أو أن تنقل نسخة من مترجم البيسيك إلى الاسطوانة الصلبة إن كان جهاز الكمبيوتر به اسطوانة صلبة.

في أقصى يسار أسفل اللوحة الأم تجد مجموعة رقاقات خاصة بذاكرة RAM. قسمت المجموعات الأربعة على النحو BANKI, BANK0, BANK3, BANK2 حيث BANK1, BANK0 كل منهم عبارة عن 9 رقاقات بحيث 8 رقاقات للبيانات بعرض واحد بايت (1-Byte) أما الرقاقة التاسعة فهي خصصت لاختبار المعلومات الموجود بذاكرة الـ RAM لذلك تسمى رقاقة المطابقة (parity chip) فكل واحد بايت يتم اختباره عن طريق واحد بت من رقاقة المطابقة. يشتمل كل من BANK3, BANK2 على ثلاث رقاقات RAM.

يمكن أن نختار الحجم الإجمالي لذاكرة الـ RAM ولكن مع إتباع الجدول المنصوص في كتالوج اللوحة الأم. والآن لنرى ماذا يقول هذا الجدول:

ونلاحظ من الجدول أ، بنوك الـ RAM هنا تعتمد على ثلاثة أنواع من الرقاقات الـ RAM هم 4164, 4464, 41256 الرقاقات التي تبدأ بالرقم 41 معناها أن البيانات فيها بعرض واحد بت، أما الرقاقات التي تبدأ بالرقم 44 معناها أن البيانات فيها بعرض 4 بت لذا البنك الذي يستخدم هذا النوع يحتاج إلى رقاقتين + رقاقة من النوع الذي يبدأ بالرقم 41 لزوم المطابقة (Parity) أما الرقم التالي في الرقاقات هو الذي يحدد سعة الذاكرة بالرقاقة.

بالنسبة للرقاقة 41256 سعتها 256 كيلوبت، بينما الرقاقة 4164 سعتها 64 كيلوبت أما الرقاقة 4464 فسعتها 64 كيلونبل (النبل = 4بت).

تشتمل اللوحة الأم XT على مجموعة نقط توصيل تسمى Connectors عن طريقها يتم توصيل اللوحة الأم بالأتي:

1- قفل لوحة المفاتيح Key Lock Connector الذي عن طريقه يمكن إبطال تشغيل لوحة المفاتيح منعاً للعبث عندما يغيب المبرمج عن جهازه للحظات ولا يرغب في إطفاء الكمبيوتر ذاته.

2- مفتاح إعادة بدء تشغيل الكمبيوتر Reset Connector.

3- مبين الكهرباء Power LED وهو عبارة عن دايود مشع أي عنصر الكتروني ثنائي عندما يمر به تيار كهربي فإنه يشع ضوء لذا يستخدم كمبين وجود التيار الكهربي.

4- مبين السرعة العالية Turbo LED وهو عبارة عن ثنائي مشع للضوء، يكون مضيئا عند تشغيل المعالج بالسرعة العالية التي هي 10 ميجا هرتز. علماً بأن المعالج 8088 يمكن أن يعمل بأحد المسرعتين 5 ميجا هرتز أو 10 ميجا هرتز تسمى السرعة الأخيرة (تربو).

5- مفتاح تشغيل التربو Turbo Switch الذي عن طريقه يمكن تشغيل المعالج بسرعته العالية إي سرعة التربو.

تتصل العناصر الخمسة السابقة باللوحة الأم عن طريق نقط توصيل تسمى Connectors موجودة باللوحة الأم وأيضاً فيش بحيث كل فيشة متصلة بعنصر من العناصر السابقة عن طريق سلك كهربي. تثبت الفيشة في نقط التوصيل التي باللوحة الأم. نقط التوصيل عبارة عن أشواك مدببة من النحاس الأصفر وصغيرة الحجم جداً. كذلك الفيشة صغيرة جداً. ويطلق على الفيشة الاسم جانبرز Junpers