دائرة I/O الداخلية:

تركب بعض أجهزة الـ 1/0 على لوحة النظام في الحاسب IBM PC-XT وتتصل هذه الأجهزة بناقلة 1/0 الداخلية. وتشمل أجهزة 1/0 الداخلية على رقاقة التوقيت الثلاثية Triple Timer ورقاقة منافذ 1/0 الثلاثية Triple 1/0 Port ودائرة ربط لوحة المفاتيح Keyboard Interface ومشغل السماعة Speaker Driver وهناك وظيفة أخرى لقطاع 1/0 الداخلية هي منطق فك شفرة عنوان الـ (1/0 address decode logic) 1/0 تتركز دائرة فك عنوان 1/0 الداخلية حول الرقاقة 74LS138 وهي فاكك شفرة (واحد من ثمانية) وموقعها على لوحة النظام U66 كما هو مبين في شكل 22-5 تتصل خطوط دخل فك الشفرة الثنائية بخطوط ناقلة العناوين XA1, XA6, XA5 وتتصل خطوط تمكين فك الشفرة بخطوط ناقلة العناوين XA9, XA6 وخط تمكين العنوان AEN وينحصر مدى عناوين دائرة فاكك شفرة 1/0 الداخلية من 00H إلى 0FFH لأن G26, G24 يجب أن يكون منطق كل منهما منخفض لتمكين فاكك الشفرة. فعندما يكون أي من هذين الدخلين عند منطق عالي فإن فاكك الشفرة لا يتم تمكينه في هذه الحالة. كل خرج من مخارج فاكك الشفرة يكون لمجموعة من العنوان عددها 32 عنوان (20H) ويتضح ذلك من الجدول الآتي:

لاحظ أن عناوين الـ 1/0 لم يتم فك شفرتها كلية (Not Fully Decoded) وستجد أن كثير من أجهزة الـ 1/0 الداخلية ستستجيب لأكثر من مجموعة عناوين واحدة. وأيضاً لا يمكن الاستفادة من ميزة الـ 64K byte المخصصة لعناوين الـ 1/0 بالمعالج 8088 وهذا طبعاً نتيجة قصور دائرة منطق فك الشفرة في التصميم الأصلى للحاسب IBM PC-XT إن أي عنوان 1/0 يكون فيه منطق كل من A9, A8 منخفض يقوم بتمكين فاكك شفرة 1/0 الداخلية. فعنوان 1/0 الممثل بالقيمة 400H يقوم باختيار رقاقة حاكم الـ DMA تماماً مثلما يفعل عنوان 1/0 الممثل بالقيمة 00H كذلك العنوان 800H يستجيب مثلما 00H يفعل.

إن مجموعة عناوين 1/0 الداخلية الأولي تخص رقاقة الـ DMA controller ومن المعروف أن المعالج الدقيق يجب أن يصل إلى المسجلات الداخلية بهذه الرقاقة أولاً لبرمجتها وتمهيد الرقاقة وذلك قبل أن تؤدي الرقاقة وظيفتها ويصل المعالج الدقيق لمسجلات حاكم الـ DMA بمدى عناوين 1/0 من 00H إلى IFH وذلك لأن خرج رقاقة فاكك الشفرة Y0 يتصل بطرف اختيار رقاقة حاكم الـ DMA (الطرف CS) كما مبين في شكل 22-5

المجموعة الثانية لعناوين الـ 1/0 الداخلية تخص رقاقة حاكم المقاطعة وأيضاً يجب أن يقوم المعالج الدقيق بتمهيد هذه الرقاقة أولاً. فهو يستطيع أن يصل إلى مسجلاتها بمدى عناوين 1/0 من 20H إلى 21H لأن خرج فاكك الشفرة Y1 يتصل بطرف اختيار رقاقة حاكم المقاطعة.

المجموعة الثالثة لعناوين الـ 1/0 الداخلية تخص رقاقة التوقيت Chip Triple-Timer (8253) ويصل المعالج الدقيق لهذه الرقاقة بمدى عناوين 1/0 من 40H إلى 43H إلى ويتم تشغيل الموقتات (Timers) الثلاثة جميعها بهذه الرقاقة بواسطة نبضات ساعة ترددها 1.19 MHz ويتم دفع هذا التردد من إشارة النظام PCLK بعد قسمة ترددها على اثنين بواسطة الرقاقة (74LS175) U26 كما هو واضح في شكل 24-5

يخصص قطاع الخرج "0" لرقاقة التوقيت لوظيفة ساعة الوقت الحقيقي Real Time Clock ويقوم هذا الخرج بتشغيل خط المقاطعة "0 وقد تم برمجة القناة "0" لرقاقة التوقيت لتقوم بمقاطعة المعالج الدقيق بمعدل زمني ثابت يسمى دقة ساعة (tick) وتستخدم هذه الدقات بواسطة Software لتحديد الوقت واليوم والشهر والسنة (التاريخ).

يستخدم خرج القناة "1" لرقاقة التوقيت لإنعاش ذاكرة الـ RAM ويستخدم خرج القناة "2" كمولد نغمات للنظام IBM PC-XT ويعتبر هذا الخرج هو مصدر جميع الموسيقى التي يقوم الحاسب بإخراجها. ويقوم هذا الخرج أيضاً بتشغيل جهاز التسجيل. يمكن التحكم في تردد النغمات بواسطة برمجة Timer Register 2 يمكن التحكم في فترة استمرار النغمات عن طريق دخل البوابة لرقاقة منافذ الـ 1/0 (الطرف 18) كما هو مبين في شكل 25-5.

يمكن إطفاء السماعة Speaker بواسطة الإشارة SPKR DATA التي تأتي من الطرف 19 لرقاقة منافذ الـ (8255) 1/0 هذا مهم عند استخدام جهاز التسجيل (Cassette) ولذلك نحن لا نسمع نغمات لبيانات الشريط (Tape).

يأتي خرج السماعة من رقاقة تشغيل (Driver IC) بالموقع U95، كما هو مبين في شكل 24-5 ويتم تشغيل هذه الرقاقة من الطرف 11 لبوابة السماعة U63 تأتي بيانات خرج الـ Cassette من الطرف 3 للرقاقة U63 من خلال وصلة عبور قابلة للضبط بهدف إدخال مقاومات تخفيف (Jumper Settable Attenuator)

إن مجموعة عناوين 1/0 الداخلية المفكوكة الشفرة التالية هي لمنافذ 1/0 المتوازية. وكما نعمل فإن الحاسبات IBM PC-XT تستخدم ثلاث منافذ 1/0 كل منها 8-bit وهي داخل الرقاقة INTEL 8255 Programmable Peripheral Interface الموجودة على اللوحة الأم بالموقع U36 كما هو مبين في شكل 25-5 يتم الوصول للمنافذ الداخلية بهذه الرقاقة بواسطة المعالج الدقيق من خلال عناوين الـ 1/0 في المدى من 60H إلى 62H من 63H كمسجل تحكم (Control Register).

تم تهيئة المنفذ A كمنفذ دخل وله مصدران للدخل. المصدر الأول هو مفاتيح توصيف الحاسب Hardware Configuration Switches والتي منها يستطيع المعالج الدقيق تحديد نوع شاشة العرض وعدد مشغلات الاسطوانات وسعة الـ RAM الموجودة على اللوحة الأم وإن كان المعالج المساعد مركب على اللوحة الأم أم لا. وهذا المصدر يتم إمرار بياناته من خلال الرقاقة 74LS244 الوسيط الثماني وتحتل هذه الرقاقة الموقع U23 كما هو مبين في شكل 25-5 ويتم تمكين هذا الوسيط عندما يقوم المعالج الدقيق بوضع حالة خرج الـ bit 7 للمنفذ B عند منطق عالي مما يدفع منطق إشارات دخل التمكين (الطرف 1 والطرف19) للرقاقة U23 إلى منخفض من خلال أطراف العاكس 12و 13 للرقاقة U99. ويلاحظ من شكل 25-5 أن مصدر الدخل الثاني للمنفذ A هو مسجل البيانات للوحة المفاتيح Keyboard Data Register يقوم المعالج الدقيق بقراءة مسجل بيانات لوحة المفاتيح بدفع الـ bit 7 للمنفذ B منطق منخفض وبالتالي يؤدي هذا إلى عدم تمكين وسيط مفتاح توصيف الحاسب بينما تمكين مسجل لوحة المفاتيح على الطرف 8 بالرقاقة U24.

تم تهيئة المنفذ B كمنفذ خرج، يستخدم في بعض وظائف 1/0 الداخلية. ويستخدم كل bit في وظيفة معينة ونستعرض هذه الوظائف كما يلي:

Port B bit 0: يستخدم للتحكم في خرج Channel 2 لرقاقة التوقيت. يبدأ تشغيل Channel 2 بدفع منطق bit 0 للمنفذ B منطق عالي ويقوم بإيقاف Channel 2 بدفع منطق هذا الـ bit منخفضاً.

Port B bit 1: يستخدم للتحكم في خرج السماعة. يقوم المعالج الدقيق بإصدار إشارات صوتية بالسماعة عن طريق بدء تشغيل Channel 2 أولاً ثم دفع منطق bit 1 للمنفذ B إلى عالي. ويمكن للمعالج إصدار نغمة بكبح Channel 2 ثم تبديل منطق bit 1 للمنفذ B من 0 إلى 1 إلى 0 وهكذا بشكل متكرر. يمكن إصدار تركيبة من النغمات باستخدام خرج الـ Timer و bit للمنفذ B معاً.

Port B bit 2: يستخدم لتحديد أي نصف من مفتاح Bank 2 يتم قراءته بواسطة Port C فعندما يتم دفع bit 2 للمنفذ B منطق عالي فإن المفاتيح من 1 إلى 4 يتم قراءتها بينما عندما يتم دفع bit 2 للمنفذ B منطق منخفض فإن المفاتيح من 5 إلى 8 يتم قراءتها.

Port B bit 3: يستخدم للتحكم في محرك جهاز تسجيل الشرائط وذلك بتشغيل ملف متابع (Relay Coil) موجود بالمتابع K1 وذلك من خلال الطرف 1 لعاكس الرقاقة U63 والطرف 5 لرقاقة التشغيل U95 تتصل نقاط توصيل (Contactors) المتابع بوصلة جهاز التسجيل الخارجية (External Cassette Connector J6) يقوم المعالج بتشغيل المتابع وقفل نقاط توصيله وذلك بدفع bit 3 للمنفذ B منطق منخفض.

Prot B bit 4: يستخدم للتحكم في دائرة اختبار مطابقة الـ RAM الرئيسية.

Prot B bit 5: يستخدم للتحكم في قلاب كشف خطأ الـ (detection flip-flop 1/0 1/0 error) فعندما يتم دفع هذا الـ bit إلى منخفض فإن هذا يسمح لإشارة مقاطعة NMI أن تمر وذلك بدفع الطرف 9 للرقاقة U52 علالي من خلال الطرف 10 لعاكس الرقاقة U51

Prot B bit 6: ستخدم لكبح داخل ساعة لوحة المفاتيح. فعندما يدفع المعالج الدقيق هذا الـ bit منخفض فإن لوحة المفاتيح سوف يحجز عنها نبضات الساعة اللازمة لإدخال البيانات التي بها.

Prot B bit 7: يستخدم لتوجيه بيانات المنفذ A

Port C: وينقسم إلى جزأين، النصف الأول من bit 0 إلى bit 3 ويستخدمه المعالج الدقيق لتحديد سبب إشارة المقاطعة NMI والنصف الثاني من bit 4 إلى bit 7 ليقرأ مفتاح bank 2 كي يحدد كم من الذاكرة متصل بمجاري الـ 1/0

تتكون دائرة ربط لوحة المفاتيح من قلابين D بوابة ومسجل إزاحة توالي/توازي (Serial In-Parallel Out Shift Register) ذو خرج 8-bit وقد صممت لوحة المفاتيح ذات دخل واحد bit توالي لتبسيط احتياجات كابل التوصيل. لذلك فكابل توصيل لوحة المفاتيح بالحاسب يتكون من أربعة أسلاك فقط.

تعد دائرة ربط لوحة المفاتيح دائرة تحويل بيانات من توالي إلى توازي. فعندما يتم الضغط على أحد المفاتيح فإن لوحة المفاتيح ترسل لبيانات إلى مسجل الإزاحة (الرقاقة U24) بحيث bit يلي bit كما هو مبين في شكل 25-5 ترسل لوحة المفاتيح أيضاً نبضات ساعة التوقيت لمسجل الإزاحة. فعندما يقوم مسجل الإزاحة بإزاحة آخر bit فإن الخرج QH يصبح عالي يسبب هذا إشارة مقاطعه للمعالج الدقيق تخبره بأن أحد مفاتيح لوحة المفاتيح قد تم ضغطه عندئذ يعرف المعالج بهذه المقاطعة ثم يتجه إلى روتين الخدمة المناسبة. تحرر إشارة الاعتراف بالمقاطعة دائرة ربط لوحة المفاتيح ليمكنها قبول دخل آخر.