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Le CPU communique avec les appareils à l'aide d'un système complexe de protocoles et de signaux. Voici une ventilation des éléments clés:
1. Architecture de bus:
* Bus système: Il s'agit du canal de communication principal d'un système informatique. Il propose des données, des adresses et des signaux de contrôle entre le CPU, la mémoire et les périphériques.
* Types:
* Bus d'adresse: Transporte l'adresse mémoire où les données doivent être lues ou écrites.
* Bus de données: Transporte les données réelles en cours de transfert.
* Bus de contrôle: Transcrit des signaux qui contrôlent le calendrier et le fonctionnement du transfert de données.
2. Interfaces d'entrée / sortie (E / S):
* contrôleurs d'E / S: Chips spécialisées qui gèrent la communication entre le CPU et les appareils spécifiques. Ils agissent comme des intermédiaires, interprétant les instructions du CPU et les traduisent en signaux que l'appareil comprend.
* Pilotes de périphérique: Des logiciels qui fournissent l'interface entre le système d'exploitation et les contrôleurs d'E / S. Ils gèrent les détails de la communication de bas niveau et fournissent un moyen standardisé pour les applications d'interagir avec les appareils.
3. Protocoles de communication:
* Protocoles standard: Les méthodes standardisées de transmission des données, garantissant que différents appareils peuvent communiquer efficacement. Les exemples incluent:
* Interface périphérique série (SPI): Utilisé pour communiquer avec des appareils comme les capteurs et les puces de mémoire.
* Circuit inter-intégré (I2C): Commun pour communiquer avec des appareils à basse vitesse comme les horloges en temps réel et les écrans LCD.
* Bus de série universel (USB): Une norme polyvalente pour connecter une large gamme d'appareils.
* Interconnexion des composants périphériques (PCI): Un bus à grande vitesse pour connecter les cartes d'extension.
* Protocoles propriétaires: Certains appareils utilisent des protocoles uniques spécifiques à leur conception.
4. Mécanismes de transfert de données:
* Accès direct à la mémoire (DMA): Permet aux appareils de transférer des données directement vers et depuis la mémoire sans impliquer le CPU, améliorant considérablement l'efficacité.
* Interruptions: Un mécanisme que les appareils signalent le CPU lorsqu'ils nécessitent une attention, comme lorsque les données sont prêtes ou qu'une erreur s'est produite.
Le processus de transfert:
1. Instruction CPU: Le CPU émet une commande au contrôleur d'E / S, spécifiant le périphérique et l'opération souhaitée (lire, écrire, etc.).
2. Interprétation du contrôleur: Le contrôleur d'E / S interprète la commande CPU et le traduit en signaux spécifiques que l'appareil comprend.
3. Communication de l'appareil: Le contrôleur d'E / S communique avec l'appareil à l'aide du protocole approprié.
4. Transfert de données: Les données sont transférées entre le périphérique et la mémoire via le bus système, potentiellement à l'aide de DMA pour un transfert plus rapide.
5. Interruption: L'appareil peut envoyer une interruption au CPU pour signaler que l'opération est terminée ou si une erreur se produit.
6. Réponse du CPU: Le CPU gère l'interruption et met à jour ses enregistrements de statut en conséquence.
En substance, le CPU coordonne le transfert de données avec les appareils en émettant des commandes aux contrôleurs d'E / S, qui communiquent ensuite avec les appareils à l'aide de protocoles spécifiques. Cette communication est facilitée par le bus système et les mécanismes de transfert de données standardisés. Les appareils signalent le processeur d'achèvement ou d'erreurs en utilisant des interruptions, permettant au CPU de gérer l'opération globale.
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