Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
otvety_PU.docx
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.17 Mб
Скачать

7. Особенности распределения памяти, организация ввода – вывода и прерываний.

Периферийные устройства связывают компьютер с внешним миром. Сюда входят устройства ввода — клавиа­тура, манипуляторы «мышь», устройства оцифровки звука и видеоизображений …; устройства вывода — алфавитно-цифровые и графические мониторы, принтеры; и прочие коммуникационные устрой­ства — модемы, адаптеры локальных и глобальных сетей. Кроме того, к компьютеру можно подключать датчики и исполнительные устройства технологического оборудования, различные приборы.

Периферийные устройства подключаются к компьютеру через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров или контроллеров, встраиваемых в системную плату или размещаемых на платах (картах) рас­ширения. Адаптер является средством сопряжения какого-либо устройства с какой-либо шиной компьютера. Контроллер служит тем же целям сопряжения, но при этом подразумевается его некоторая активность — способность к самос­тоятельным действиям после получения команд от обслуживающей его про­граммы. Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор. Все внешние интерфейсы компьютера, естественно, тоже имеют свои адаптеры или конт­роллеры. Для взаимодействия с программой (с помощью процессора или со­процессоров) адаптеры и контроллеры периферийных устройств обычно имеют регистры ввода и вывода, которые могут располагаться либо в адресном прост­ранстве памяти, либо в специальном пространстве портов ввода/вывода. Кроме того, используются механизмы аппаратных прерываний для сигнализации про­грамме о событиях, происходящих в периферийных устройствах. Для обмена информацией с периферийными устройствами применяется и механизм прямо­го доступа к памяти DMA (Direct Memory Acces). Контроллер DMA можно считать простейшим сопроцессором ввода/вывода, разгружающим центральный процессор от рутинных операций обмена.

Однако этот набор «железок» не имеет практической ценности без программного обеспечения, которое в компь­ютере имеет многоуровневую организацию. Часть программного обеспечения хранится в постоянной (энергонезависимой) памяти и обеспечивает тестиро­вание и запуск при включении, загрузку операционной системы и связь опера­ционной системы с аппаратными средствами компьютера. Эта часть называется базовой системой ввода/вывода BIOS (Basic Input-Output System). Следую­щий уровень — операционная система, основным назначением которой являет­ся загрузка прикладных программ и предоставление им некоторых сервисов. Верхний уровень — прикладное программное обеспечение. Именно возможность загрузки любой прикладной программы в совокупности с неограниченным ассортимен­том периферийных устройств и позволяет считать персональный компьютер универсальным инструментом с неограниченными возможностями.

8. Особенности пространства ввода – вывода, отдельно от пространства памяти.

Пространство ввода-вывода в IBM PC, как и в процессорах х86, отделено от про­странства памяти. У всех этих процессоров, в том числе и 32-разрядных, в про­странстве ввода-вывода используется 16-разрядная адресация (диапазон адресов 0-FFFFh). Для дешифрации адресов портов в оригинальном PC из 16 бит исполь­зовались только младшие 10 (А0-А9), что обеспечивает обращение к портам в диа­пазоне адресов 0-3FFh. Старшие биты адреса, хотя и поступают на шину, устройства­ми игнорируются. В результате обращения по адресам, к примеру 378h, 778h, B78h и F78h, будут восприниматься устройствами одинаково. Это упрощение, нацелен­ное на снижение стоимости. Традиционные адаптеры для шины ISA, называемые Legacy Card, для старших бит адреса не имеют даже печатных ламелей на своем краевом разъеме.

Впоследствии перешли к 12-бит­ной адресации устройств шины ISA, но ее приходится применять с оглядкой на возможное присутствие устройств с 10-битной адресацией. В адаптерах для шин МСА и PCI и во всех современных системных платах используются все 16 бит адреса.

Каждой шине назначается своя область адресов ввода, поэтому дешифратор адре­сов, расположенный на системной плате, при чтении открывает соответствующие буферы данных, так что реально считываться будут данные только с одной шины. При записи в порты данные (и сигнал записи) могут распространяться по всем шинам компьютера. В стандартном распределении адреса 0h-0FFh отведены для устройств системной платы. При наличии (и разрешении работы) периферийных устройств на системной плате чтение по этим адресам не распространяется на шины расширения. Для современных плат со встроенной периферией и несколь­кими шинами (ISA, PCI) распределением адресов управляет BIOS через регист­ры конфигурирования чипсета.