23. Клавиатура, принципы работы.

Клавиатура является сложным устройством, и в ней выполняется большое количество операций. Сейчас наиболее распространена топология клавиатур типа QWERTY (в соответствии с буквенными клавишами в левой части клавиатуры). Данные, вводимые с клавиатуры, впоследствии подвергаются нескольким преобразованиям.

На рис. 2.24 показано взаимодействие клавиатуры с ПК посредством встроенных программ ROM-BIOS. При нажатии клавиши «А» клавиатура запоминает информацию о нажатой клавише (каждая клавиша снабжена идентифицирующим ее номером — однобайтовым числом, младшие 7 бит которого называются скэн-кодом; происходит фиксация именно этого скэн-кода). Когда скэн-код поступает в контроллер клавиатуры, то инициируется соответствующее аппаратное прерывание, МП прекращает свою работу и выполняет процедуру анализа скэн-кода. Это прерывание обслуживается специальной программой, входящей в состав ROM-BIOS. При поступлении скэн-кода от клавиш смены регистра <Alt>, <Ctrl>, <Shift> и клавиш коммутации <Num Lock>, <Caps Lock>, <Scroll Lock>, <Ins> изменение статуса записывается в RAM (для правильной интерпретации каждой клавиши). В новых ПК имеется еще один байт для запоминания состояния правых Alt и Ctrl. Во всех остальных случаях скэн-код транслируется в код символа. При этом вначале определяется установка клавиш и переключателей для правильной интерпретации кодов, а затем определяется вводимый символ (например, «а» или «А»). Далее введенный код помещается в буфер клавиатуры (область памяти, которая может запоминать до 15 последовательно введенных символов). Буфер организован по принципу FIFO (первый вошел — первый ушел) и служит временным хранилищем для необработанных символов.

Контроллер не только отвечает за генерирование скэн-кодов, но и необходим для выполнения функций самоконтроля и проверки нажатых клавиш в процессе загрузки системы. Отметим, что клавиатура фиксирует как факт нажатия клавиши, так и факт ее отпускания. Каждое зафиксированное действие превращается в соответствующее прерывание и по команде передается в ROM-BIOS. Этим действиям назначены различные скэн- коды. Кроме того, клавиатура распознает, удерживается ли клавиша нажатой или отпускается, и т. д. ROM-BIOS следит за текущим состоянием клавиш, сменой регистра и коммутирующих клавиш посредством установления бит двухбайтного слова, находящегося в нижней памяти.

Общая блок-схема работы клавиатуры приводится на рис. 2.25.

Клавиатуры различаются конструкцией и исполнением (клавиатуры с пластмассовыми штырьками, клавиатуры со щелчком, клавиатуры с микропереключателями и герконами, сенсорные клавиатуры). Существуют многофункциональные клавиатуры. Имеются также клавиатуры оптимальные с точки зрения эргономики, клавиатуры для слепых и т. д.

Чтобы воспроизводить обычные ASCII-коды и символы ПК, ROM-BIOS регистрирует каждый символ в виде пары байтов. Младший байт слова содержит ASCII-символ, старший — скэн-код.

24. Память компьютера, внутренняя память.

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединённых в группы по 8 битов, которые называются байтами. Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом. Байты могут объединяться в ячейки, которые также называют словами. Для каждого компьютера характерна длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использование ячеек другой длины (например, полуслово, двойное слово).

Как правило в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации.

Широко используются и более крупные производные еденицы объёма памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Теребайт и Петабайт.

Внутренняя память

Оперативная память

В состав внутренней памяти входит оперативная память, кэш-память и постоянная память.

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память представляет собой множество ячеек, причём, каждая имеет свой уникальный адрес. Каждая ячейка памяти имеет объём 1 байт.

Оперативная память обладает двумя свойствами: дискретность и адресуемость.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и програм, так как когда машина выключается, всё, что находилось в ОЗУ пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Важная характеристика модулей памяти — время доступа к данным (нс).

в начало

Постоянная память

В состав внутренней памяти входит постоянная память.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory - память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержимое памяти специальным образом "зашивается" в устройство при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшей микросхема постоянной или Flash-память — модуль BIOS.

BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода) — совокупность программы предназначенных для:

автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера

загрузки операционной системы в оперативную память

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки.

Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.