Аппаратное обеспечение IBM PC

5.1. Микросхемы таймера 8253/8254

Таймеры 8253 и 8254 состоят из трех независимых каналов, или счетчиков. Каждый канал содержит регистры:

• состояния канала RS (8 разрядов);
• управляющего слова RSW (8 разрядов);
• буферный регистр OL (16 разрядов);
• регистр счетчика CE (16 разрядов);
• регистр констант пересчета CR (16 разрядов).

Каналы таймера подключаются к внешним устройствам при помощи трех линий:

• GATE - управляющий вход;
• CLOCK - вход тактовой частоты;
• OUT - выход таймера.

Регистр счетчика CE работает в режиме вычитания. Его содержимое уменьшается по заднему фронту сигнала CLOCK при условии, что на вход GATE установлен уровень логической 1.

В зависимости от режима работы таймера при достижении счетчиком CE нуля тем или иным образом изменяется выходной сигнал OUT.

Буферный регистр OL предназначен для запоминания текущего содержимого регистра счетчика CE без остановки процесса счета. После запоминания буферный регистр доступен программе для чтения.

Регистр констант пересчета CR может загружаться в регистр счетчика, если это требуется в текущем режиме работы таймера.

Как нетрудно догадаться по названию, регистры состояния канала и управляющего слова предназначены, соответственно, для определения текущего состояния канала и для задания режима работы таймера.

Упрощенная схема взаимодействия регистров канала приведена на рисунке:

    -----¬     -----¬   ----------------¬
    ¦ CR +-->--+ CE +->-+               +-<--- GATE
    L-----     L-T---   ¦ Управляющая   ¦
                 ¦      ¦ логика канала +-<--- CLOCK
                 ¦      ¦               ¦
               --+--¬   ¦               +->--- OUT
               ¦ OL ¦   ¦               ¦
               L-----   L----------------

Возможны шесть режимов работы таймера. Они разделяются на три типа:

• Режимы 0, 4 - однократное выполнение функций.
• Режимы 1, 5 - работа с перезапуском.
• Режимы 2, 3 - работа с автозагрузкой.

В режиме однократного выполнения функций перед началом счета содержимое регистра констант пересчета CR переписывается в регистр счетчика CE по сигналу CLOCK, если сигнал GATE установлен в 1. В дальнейшем содержимое регистра CE уменьшается по мере прихода импульсов CLOCK. Процесс счета можно приостановить, если подать на вход GATE уровень логического 0. Если затем на вход GATE подать 1, счет будет продолжен дальше. Для повторения выполнения функции необходима новая загрузка регистра CR, т.е. повторное программирование таймера.

При работе с перезапуском не требуется повторного программирования таймера для выполнения той же функции. По фронту сигнала GATE значение константы из регистра CR вновь переписывается в регистр CE, даже если текущая операция не была завершена.

В режиме автозагрузки регистр CR автоматически переписывается в регистр CE после завершения счета. Сигнал на выходе OUT появляется только при наличии на входе GATE уровня логической 1. Этот режим используется для создания программируемых импульсных генераторов и генераторов прямоугольных импульсов (меандра).

В компьютере IBM PC/XT/AT/PS2 задействованы все три канала таймера.

Канал 0 используется в системных часах времени суток (не следует путать с часами реального времени, реализованными на другой микросхеме). Этот канал работает в режиме 3 и используется как генератор импульсов с частотой примерно 18.2 Гц. Именно эти импульсы вызывают аппаратное прерывание INT 8h.

Канал 1 используется для регенерации содержимого динамической памяти компьютера. Выход канала OUT используется для запроса к каналу прямого доступа DMA, который и выполняет обновление содержимого памяти. Вам не следует перепрограммировать этот канал, так как это может привести к нарушениям в работе основной оперативной памяти компьютера.

Канал 2 подключен к громкоговорителю компьютера и может быть использован для генерации различных звуков или музыки, либо как генератор случайных чисел. Канал использует режим 3 таймера 8253/8254.