Контроллеры

Все устройства на системной шине микропроцессор рассматривает либо как адресуемую память, либо как порты ввода-вывода. Порт - схема сопряжения, которая состоит из одного или нескольких регистров ввода-вывода (особых ячеек памяти).

О совершении события микропроцессор может узнать по сигналу, называемому прерыванием. При этом исполнение текущей последовательности команд приостанавливается, а вместо нее начинает выполняться другая последовательность, соответствующая данному прерыванию. Прерывания подразделяются на аппаратные, логические и программные.

Аппаратные прерывания (IRQ) передаются по специальным линиям системной шины и связаны с запросами от внешних устройств. Логические прерывания возникают при работе самого микропроцессора, а программные прерывания инициируются выполняемой программой и обычно используются для вызова специальных подпрограмм.

Обмен информацией между ОП и внешними устройствами называют вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и ОП в компьютере имеются два промежуточных звена: контроллер и системная шина.

1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема (контроллер или адаптер), которая им управляет.

2. Все контролеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и ОП через системную магистраль передачи данных, называемых шиной.

Шина – системная плата, обеспечивающая ввод- вывод информации. Характеристикой шины является скорость обмена. Основные типы шин (в порядке улучшения характеристик): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Сейчас практически все новые шины AGP – для подключения контроллеров имеются специальные разъемы.

Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах вставляющихся в стандартизированные разъемы (слоты) на материнской плате. Это дает возможность различным производителям независимо друг от друга выпускать разнообразные устройства, которые могут быть легко подключены к существующим материнским платам и наоборот. Стандартизация обеспечивает стыковку и взаимозаменяемость плат и устройств, выпускаемых различными фирмами. Стандартизированные разъемы называются интерфейсами. Интерфейс определяет типы и геометрические размеры разъемов, набор управляющих и информационных сигналов, их электрические параметры и скоростные характеристики. Внешние интерфейсы называют портами. Типы портов:

1. параллельные (LT1-LT4), к ним обычно присоединяют принтеры и сканеры (25 гнезд);

2. асинхронные последовательные порты (COM1-COM4), к ним присоединяются мышь, модем и т.д. (9-25 штырьков);

3. порт USB (USB2) – универсальный последовательный порт с наивысшей скоростью ввода-вывода (быстрее последовательного порта в 100 раз), к нему подключаются новые модели принтеров, сканеров, модемов, мониторов и т. д. К одному порту USB можно одновременно подключить до 127 устройств. Все USB устройства используют прерывания, поэтому вероятность возникновения конфликтов невелика. К порту USB можно подключать и отключать устройства не выключая питание ПК. Скорость передачи данных в синхронном режиме равна 12Мбит/с (мониторы, динамики), а в асинхронном – 1,5Мбит/с (мышь, клавиатура).

4. Fire Wire (огненный провод) – цифровой последовательный интерфейс.

Порт может работать в синхронном и асинхронном режимах передачи данных. К одному порту шины Fire Wire можно одновременно подключать до 63 устройств. Можно подключать устройства не отключая питание ПК. Скорость передачи данных составляет 100, 200, 400 Мбит/с. Быстродействие последней версии должно составить 1600 Мбит/с. К шине можно подключать устройства, создающие очень плотный поток данных: цифровые видеокамеры, телевизоры, видеопроекторы, видеомагнитофоны, DVD-проигрыватели. Разъем шины шести контактный (2 контакта – "земля"; 4 контакта в виде двух витых пар для передачи данных).

5. SCSI-интерфейс. Относительно быстрый интерфейс (быстрее USB), не "задумывается", когда на одной шине работает несколько устройств, интерфейс является параллельным. Имеет 8-, 16- или 32-разрядной шины (быстродействие до 160 Мбит/с) дает ему преимущества при работе с большим объемом данных. Для подключения к SCSI-интерфейсу необходимо установить на материнскую плату хост-адаптер SCSI-шины, к которому подключаются винчестера, сканеры и т.д.

6. Беспроводные интерфейсы: для подсоединения к ПК периферийных устройств (инфракрасные интерфейсы IrDA, радиоинтерфейсы Bluetooth), Для подключения ПК к компьютерным сетям (интерфейсы WiFi – дальность связи 100 м, WiMax – дальность связи 5 км и др.).