Национальный исследовательский ядерный университет (мифи)
_____________________________________________________________________________
Кафедра 12
Билет № 2
Структура и принципы организации взаимосвязи основных блоков
компьютерных систем. Роль интерфейсов. Система ввода – вывода в ЭВМ. Организация передачи информации в вычислительной системе.
Шина ISA, основные типы циклов шины. Протокол чтения-записи.
№1
2.1.5. Циклы шины
2.1.5.1. Цикл Доступа к Ресурсу
2.1.5.1.1. Цикл Доступа к Ресурсу - 0 тактов ожидания
2.1.5.1.2. Цикл Доступа к Ресурсу - Нормальный цикл
2.1.5.1.3. Цикл Доступа к Ресурсу - Удлиненный цикл
2.1.5.2. Цикл Регенерации - Введение
2.1.5.2.1. Цикл Регенерации - Нормальный цикл
2.1.5.2.2. Цикл Регенерации - Удлиненный цикл
2.1.5.3. Цикл ПДП
2.1.5.3.1. Цикл ПДП - Нормальный цикл
2.1.5.3.2. Цикл ПДП - Удлиненный цикл
2.1.5.4. Цикл Захвата Шины
Циклы шины ISA всегда асинхронны по отношению к SYSCLK. Различные сигналы разрешаются и запрещаются в любое время; внутри допустимых интервалов сигналы отклика могут также быть выработаны в любое время. Исключением является только сигнал -0WS, который должен быть синхронизирован с SYSCLK.
На шине существуют 4 индивидуальных типа циклов: Доступ к Ресурсу, ПДП, Регенерация, Захват Шины. Цикл Доступа к Ресурсу выполняется, если центральный процессор или внешняя плата в качестве задатчиков обмениваются данными с различными ресурсами на шине. Цикл ПДП выполняется, если контроллер ПДП является задатчиком на шине и выполняет циклы передачи данных между памятью и УВВ. Цикл Регенерации выполняется только контроллером регенерации для регенерации микросхем динамической памяти. Цикл Захвата Шины выполняется внешней платой для того, чтобы стать задатчиком на шине.
Структурно циклы отличаются по типу задатчика на шине и видами ресурсов доступа на ней. Внутри типа цикла существуют различные виды его, обусловленные различной продолжительностью каждого вида.
Существуют три типа цикла Доступа к Ресурсу:
цикл с 0 тактов ожидания - этот цикл наиболее короткий из всех возможных;
нормальный цикл - при выполнении такого цикла ресурс доступа не запрещает сигнал готовности I/O CH RDY - далее цикл такого вида будет называться просто нормальным;
удлиненный цикл - при выполнении такого цикла ресурс доступа запрещает сигнал готовности I/O CH RDY на время, необходимое ресурсу для приема или передачи данных - далее цикл такого вида будет называться удлиненным.
В циклах ПДП и Регенерация тоже существуют два вида: нормальный и удлиненный, исходя из таких же, описанных выше условий.
№2
Функции
компьютера, реализуются с помощью
устройств, которые создаются на базе
различных по своему конструктивному
выполнению, стандартных, серийно
выпускаемых изделий, которые будем для
общности рассмотрения называть модулями.
Таким образом, модуль – это функционально
полное и конструктивно законченное
устройство.
Примерами таких модулей могут быть следующие. Интегральные микросхемы, внешние запоминающие устройства, модули периферийных устройств. В качестве отдельных модулей используются платы расширения, на которых располагаются специальные микросхемы и разъемы для сопряжения с другими модулями компьютера.
Основой компьютера является плата, на которой расположены память, основная часть устройств системы ввода-вывода, такую плату называют системной или материнской платой. При изготовлении компьютера модули соединяются между собой с помощью стандартных конструктивных средств.
Конструктивно компьютер, как правило, представляет из себя системный блок, выполненный в виде отдельного корпуса, где располагается системная плата, и нескольких периферийных устройств, подключенных к системному блоку с помощью специальных кабелей и шнуров.
Компоновка компьютера, т.е. соединение всех модулей между собой, производится с учетом выполнения трех главных требований:
Обеспечения максимальной производительности работы компьютера в целом при малой стоимости с учетом времени передачи информации.
Конструктивной простоты и минимальной стоимости средств взаимосоединений модулей.
Возможности подключения максимального числа ПУ и простота изменения конфигурации ПУ в период эксплуатации компьютера.
Рассмотрим, как реализуется взаимосвязь модулей, с учетом вышеперечисленных требований.
При соединении типа «каждый с каждым» взаимосвязь модулей ни чем не ограничена из-за огромного количества линий связи, поэтому легко выполняются требования высокой производительности, но остальные требования реализовать нельзя из-за сложности взаимных соединений. Радиальный – при этом способе имеется главный модуль, с которым связаны все остальные и они могут взаимодействовать между собой только через главный модуль, что также снижает производительность, но меньше чем при магистральном способе. Такой способ соединения эффективен для соединения модулей, которые в основном работают только с главным. Магистральный – это способ, когда все модули взаимодействуют через общую магистраль. Он является наиболее простым по реализации, но снижает производительность, т.к. все модули делят магистраль между собой. К недостатком этого способа можно отнести также и то, что высокоскоростные магистрали все же дороги и могут быть реализованы только при их ограниченной длине. Этот способ наиболее широко используется в компьютерах.
Роль интерфейсов. Интерфейс — это совокупность аппаратных, программных и конструктивных средств, предназначенных для обмена информацией между устройствами в соответствии с протоколом обмена. Под протоколом обмена понимается строго заданная процедура или совокупность правил, регламентирующих способ выполнения определенного класса функций. C понятием интерфейса тесно связано понятие стык. Стык обозначает место соединения устройств передачи сигналов данных, входящих в системы передачи данных.
Основное назначение интерфейсов, стыков и протоколов — унификация внутри межсистемных связей с целью эффективной реализации процессов передачи информации.
Основные функции интерфейсов заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости сопрягаемых устройств. Под информационной совместимостью понимают:
1) совпадение форматов данных, команд, слов состояний;
2) согласованность временных соотношений между управляющими сигналами;
3) согласованность количества информационных линий и линий управления;
4) согласованность логических уровней сигналов данных и сигналов управления.
Под электрической совместимостью понимают: 1) согласованность статических и динамических параметров сигналов в системе интерфейса;
2) соответствие электрических уровней сигналов;
З) соответствие нагрузочных характеристик элементов и т.п.
Конструктивная совместимость предполагает согласованность конструктивных элементов для обеспечения механического контакта электрического соединения устройств (разъемы, платы, штекеры, кабели и т.п.).
Роль системы ввода – вывода в ЭВМ.
Периферийные устройства (ПУ) связываются с центральным процессором (ЦП) и памятью посредством системы ввода-вывода (СВВ). СВВ определяет:
Производительность ЭВМ.
Стоимость ЭВМ.
Удобство работы пользователя (эргономика).
Оценивать производительности ЭВМ только производительностью процессора принципиально неверно, поскольку именно производительность СВВ зачастую определяет временные характеристики решения задачи, как правило, в сторону замедления.
Организация передачи информации в вычислительной системе.
1
.
В каждый момент времени информация
передается только между двумя модулями
ЭВМ по принципу «точка — точка».
2. Одно из устройств (при обмене) является активным, а другое — пассивным.
З. Активное устройство начинает процедуру обмена и управляет ею, пассивное устройство выполняет предписания активного.
4. Процессор всегда активное устройство, а ОЗУ всегда пассивное.
5. Периферийное устройство при работе с процессором является исполнителем, а при работе с ОЗУ (прямой доступ к памяти) — задатчиком (Рис 5, а).