1.Классификация интерфейсов Интерфейс-граница двух систем, содержащие вспомогательные схемы соединения системы.

Классификация по количеству линий. - последовательные- параллельные.2. По топологии (как связываются одни элементы с другими) бывают: point-to-point (P2P) точка-точка; шина; кольцо; коммутатор.3. по алгоритмам передачи: Синхронные и асинхронные 4. по способу передачи:– симплексные - дуплексные- полудуплексные

2.Виды синхронизации. Тактовый генератор. Синхронный интерфейс имеет тактовый генератор, который по линии стробирования через одинаковые промежутки времени посылает управляющий сигнал. Синхронно с этим сигналом может начаться или закончиться передача данных. Синхронные интерфейсы, как правило, являются параллельными, но они не могут использовать высокую частоту передачи данных, и иметь длинные линии связи из-за рассинхронизации и перекрестных помех в параллельных линиях.

.Временная диаграмма последовательного и параллельного синхронного интерфейса. ????

3.Асинхронный интерфейс. Идея handshake Асинхронные интерфейсы являются самосинхронизующимися. Любой асинхронный интерфейс должен иметь как минимум 3 линии: линию данных, линию идентификации (строб), линия подтверждения.

ID – Identifier, ACK – acknowledgement. Когда данные на передатчике готовы к передаче, выставляется стром ID, приемник обнаруживает этот сигнал и начинает записывать данные в регистры входных буферов. После начала приема данных он выставляет сигнал подтверждения (ACK), чтобы показать, что данные приняты. Передатчик видит, что приемнику больше не нужно других данных и убирает сигнал ID с шины. ПО окончании приема приемник убирает с шины сигнал ACK, после чего шина свободна и готова к передачи данных. Эта процедура называется рукопожатие, это очень надежный, но медленный способ передачи даны. Он широко используется во внешних интерфейсах с длинными линиями связи.

Последовательные интерфейсы, как правило является асинхронным и имеют одну или 2 линии передачи данных в симплексном или дуплексном режиме передачи данных соответственно. Они могут использовать более высокую частоту и более длинные линии связи.

Топологии интерфейсов. Примеры из изученных интерфейсов.\\Топологии (как связываются одни элементы с другими) бывают: point-to-point (P2P) точка-точка; шина; кольцо; коммутатор

4.Адресация устройств - 2 адресных пространства (память, порты ввода-вывода). 1. Пространство ячеек памяти2. Пространство портов ввода\вывода.

Адресное пространство – это массив упорядоченных элементов имеющих линейную адресацию , начиная с младшего адреса, и заканчивая старшим. В массив ячеек памяти (или в адресное пространство памяти) входят сама оперативная память (РАМ), КЭШ память любого устройства, ПЗУ (Постоянные память) – РОМ, видеопамять. Пространств портов ввода\вывода физически представляет собой регистры контроллеров устройств. В это адресное пространство входит в том числе регистры микросхемы УАРТ, в который записывается передаваемая через СОМ порты 8-ми разрядная информация. Адресное пространство памяти можно представить в виде карты памяти, а адресное пространство портов ввдода\вывода картой портов ввода\вывода. Оба эти адресные пространства зависимо имеют собственную адресацию и поэтому не пресекаются. К некоторым устройствам (например видеокарты) можно обращаться и как к представителю карты памяти и как к представителю карты портов ввода\вывода. К различным портам можно обращаться только как к портам ввода\вывода. А к оперативной памяти и ПЗУ только как к ячейкам адресного пространства памяти. АП память: РАМ ,РОМ, Кэш, (Видео память\ видеокарта\ Регистры), Регистры контроллеров:Регистры контроллеров. Разрядность адресного пространства памяти определяется разрядностью шины адреса, по которой передается адрес ячейки, к которой должно произойти обращение. Максимальное количество ячеек, которое может адресовать 64 разрядную шину адреса – 2^64. Разрядность пространства портов ввода\выдода определяется максимальной разрядностью регистра. Например: микросхема УАРТ содержит 8-ми разрядные регистры, поэтому адресное пространство СОМ порта так же 8-ми разрядное.

5.Что такое порт ввода-вывода. Пространство портов ввода-вывода ПК. Портом ввода\вывода называется регистр контроллера устройства, которое имеет уникальный адрес в адресном пространстве портов ввода\вывода.Всего в ПК 65384 однобайтных регистров, поэтому адресное пространство каждого их таких портов 8-ми разрядное. Для обращения к портам ввода\вывода используется 4 ассемблерные инструкции процессора. IN OUT port – CPU reg INS port – memory ceM OUTS memory – port. Такой режим обмена называется программным ввода\вывода, либо PIO.

6. Метода передачи данных

1. Программно-управляемый обмен, состоит из следующих операций:а. Чтение регистра состояния.б. Ожидание готовности (цикл)в. Обмен байтом или словом , с использованием инструкций ИН и ОУТ. Минусы:1. Средняя скорость передачи, не более 150 Кбайт\с;2. Сильная загрузка ЦПУ из-за постоянной проверки статусного регистра) 2. PIO - Позволяет обмениваться как между регистрами, так и между ячейками памяти. Используется команда INH OUT INS OUTS. Есть возможность блочной пересылки по несколько байт или слов. Управление передачи данных осуществляется с помощью прерываний, что значительно быстрее и меньше загружает ЦПУ. Определено 5 режимов скорости передачи для PIO. Максимальный режим – mode 4-22,3 мегабайта\с. 3.DMA – Direct Memory Access- ПДП – максимальная скорость 133 Мбайта. Это способ обращения устройства к памяти без согласования этого обращения с процессором, т.е. устройство используется специально.DMA контроллер может обращаться к оперативной памяти самостоятельно, и асинхронно по отношению к тем операцияv которые выполняет процессор. 4.Bysmastering - Если шины поддерживает такую возможность, то устройство может стать хозяином шины, на определенный период времени, и управлять передачей данных по ней самостоятельно. Плюсы:1. Максимальная скорость передачи.2. отсутствие нагрузки на ЦПУ. Минусы:1. не все устройства и шины поддерживают эту возможность, поэтому могут возникнуть несовместимости или задержки при передаче.

метода управления передачей данных (обмен по опросу готовности, polling, прерывания).

1. Обмен по опросу готовности (1 метод передачи данных – смотри выше, предыдущий билет). Использование аппаратных программных прерываний - Управление передачей данных с помощью прерывания состоит в том, что устройство желающее предавать или принимать данные или сообщить о своем состоянии генерирует прерывание, которое поступает на контроллер прерываний и затем на ЦПУ. ЦПУ анализирует поступивший запрос на прерывание и инициализирует 1 из 3-х выше перечисленных методов передачи данных.3. Polling(последовательный опрос) - это метод управления передачей данных когда производится последовательный опрос готовности устройств, но не с помощью регистра состояния, а с помощью прерываний.

_______________________________________________________________________________________

7. Что такое прерывание? . Типы прерываний. Что такое вектор прерываний

Прерывание — сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается, и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.

Вектор прерывания — закреплённый за устройством номер, который идентифицирует соответствующий обработчик прерываний. Векторы прерываний объединяются в таблицу векторов прерываний, содержащую адреса обработчиков прерываний. Местоположение таблицы зависит от типа и режима работы процессора.

Аппаратные прерывания - прерывания, вызванные процессами в аппаратуре вычислительной системы. Источником такого прерывания может быть сам микропроцессор (не программа, а само оборудование микропроцессора). Используются для организации взаимодействия с внешними устройствами. Запросы аппаратных прерываний поступают на специальные входы микропроцессора. Они бывают:

1. маскируемые; 

2. немаскируемые;.

Маскируемые - прерывания, которые можно запрещать установкой соответствующих битов в соответствующем регистре маски прерываний; могут быть замаскированы программными средствами компьютера; Маскируемые прерывания вызываются переходом в высокий уровень сиг­нала на входе INTR (Interrupt Request) при установленном флаге разрешения (IF=1). В этом случае процессор сохраняет в стеке регистр флагов, сбрасы­вает флаг IF и вырабатывает два следующих друг за другом (back to back) цикла подтверждения прерывания, в которых генерируются управляющие сиг­налы INTA# (Interrupt Acknowledge). Высокий уровень сигнала INTR должен сохраняться по крайней мере до подтверждения прерывания. Первый цикл подтверждения холостой, по второму импульсу внешний контроллер прерыва­ний передает по шине номер вектора, обслуживающего данный тип аппарат­ного прерывания. Прерывание с полученным номером вектора выполняется процессором так же, как и программное. Обработка текущего прерывания может быть в свою очередь прервана немаскируемым прерыванием, а если обработчик установит флаг IF, то и другим маскируемым аппаратным прерыванием. Немаскируемые обрабатываются всегда, независимо от значения флага IF (в процессорах Intel), так как предназначены для реакции на сверхважные для вычислительной системы события. Немаскируемые прерывания выполняются независимо от состояния флага IF по сигналу NMI (Non Mascable Interrupt). Высокий уровень на этом входе вы­зовет прерывание с типом (вектором) 2, которое выполняется так же, как и маскируемое. Его обработка не может прерываться под действием сигнала на входе NMI до выполнения команды IRET. Программные прерывания вызываются следующими ситуациями:

1. особый случай, возникший при выполнении команды и препятствующий нормальному продолжению программы (переполнение, нарушение защиты памяти, отсутствие нужной страницы в оперативной памяти и т.п.); 

2. наличие в программе специальной команды прерывания INT n, используемой обычно программистом при обращениях к специальным функциям операционной системы для ввода-вывода информации.

Каждому запросу прерывания в компьютере присваивается свой номер (тип прерывания), используемый для определения адреса обработчика прерывания. При поступлении запроса прерывания компьютер выполняет следующую последовательность действий:

1. определение наиболее приоритетного незамаскированного запроса на прерывание (если одновременно поступило несколько запросов); 

2. определение типа выбранного запроса; 

3. сохранение текущего состояния счетчика команд и регистра флагов; 

4. определение адреса обработчика прерывания по типу прерывания и передача управления первой команде этого обработчика; 

5. выполнение программы - обработчика прерывания; 

6. восстановление сохраненных значений счетчика команд и регистра флагов прерванной программы; 

7. продолжение выполнения прерванной программы.

8.Что такое прямой доступ в память - ПДП (DMA) DMA – Direct Memory Access- ПДП – максимальная скорость 133 Мбайта. Это способ обращения устройства к памяти без согласования этого обращения с процессором, т.е. устройство используется специально.DMA контроллер может обращаться к оперативной памяти самостоятельно, и асинхронно по отношению к тем операцияv которые выполняет процессор.DMA - Прямой доступ (байтовый доступ)(из классификации устроиств). Накопители байтового доступа обращаются к информации расположенный последовательно и упорядоченно в едином пространстве памяти, причем каждый ячейки памяти занимающей размер 1 байт присваивается свой собственный адрес. (Накопители на твердотелой памяти.) Так же такие устройства называются устройства произвольного доступа потому что в любой момент времени, они могут обратится к любой ячейки памяти по ее адресу, при том не считывая содержимое предыдущих ячеек.