I/Oコントローラ
I/Oコントローラは、入力および出力 (I/O) デバイスを中央処理装置 (CPU) のバス システムに接続します。通常、システム バスを介してCPUおよびシステム メモリと通信し、多くのデバイスを制御できます。制御は通常、CPUによって開始され、CPUは、接続されている周辺機器と信号をどのように処理するかに関する指示をI/Oコントローラに送信します。
5pt;">I/Oコントローラには、周辺機器との通信や制御の要求を処理するための特定の機能があります。これには、正しい電圧レベルと正しいインターフェース標準でデバイスを駆動する機能が含まれます。また、正しいプロトコルを使用してデバイスに接続する機能も含まれます。周辺機器との通信と制御は、非常に重要な時間機能となる場合があります。I/Oインターフェースは非常に複雑になる可能性があり、CPUで実装するのは非現実的または不可能です。多くの場合、CPUはI/Oインターフェイスの特殊な物理的ニーズを満たすことができません。この処理をI/Oコントローラにオフロードすると、CPUのパフォーマンスと柔軟性が向上します。 I/Oコントローラは、電源LEDの状態を駆動する場合や、ボタンが押されたことを検出する場合など、単純なロジック レベルの入力または出力を処理する場合があります。また、ロジック イベント間の時間を測定したり、信号調整を実行したりする必要がある場合もあります (キーボードのキー押下のデバウンスの例など)。CPUファンの速度などを制御するために使用できるPWMなどの周期的な波形を生成する必要がある場合があります。コントローラは、シリアル インターフェイスなどのさまざまな周辺相互接続規格を実装する機能も備えており、デバイスのアドレス指定やデバイスとの間でのデータの転送も可能です。このようなインターフェースには、USB、SPI、UART、その他さまざまな標準を組み込むことができます。また、より高性能なUSB2、USB3、SATAスタイルのインターフェースも含まれる場合がありますが、これらには専用のコントローラーが搭載されている傾向があります。 多くの場合、I/Oコントローラは周辺機器をシステム アドレス範囲にマッピングし、プロセッサのシステム メモリへの直接メモリ アクセス (DMA) を介してデータ転送を処理します。I/Oコントローラは、割り込みと呼ばれる特殊な信号を使用して、イベントまたは転送が発生したことを示すように構成できます。CPUが割り込みを受信すると、タスクが完了したこと、I/Oに関するイベントが発生したこと、またはデータが転送されたことを認識し、注意が必要になる場合があります。 最近のマイクロプロセッサやマイクロコントローラの多くには、コストとサイズを削減するためにI/Oコントローラ機能が組み込まれています。これらは、I/O要件が固定されているか、または許容できる同様の要件を持つ傾向がある組み込みアプリケーションや特殊用途アプリケーション (携帯電話など) で使用されます。 続きを読む 続きを読む
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