1). Архитектура пэвм и ее подсистемы ввода-вывода. Классификация интерфейсов и периферийных устройств (пу), отличительные признаки. Архитектура, топология.

Ядро обычно состоит из вычислительного устройства (АЛУ), выполняющего некоторые из задач управления, и оперативного запоминающего устройства. Оперативная память – это комбинация контроллера памяти и микросхем памяти. Периферийные устройства (ПУ) могут располагаться не только снаружи корпуса ЭВМ, но и внутри, а также входить в состав основных микросхем системы. Задача ПУ – поставка данных на обработку, их вывод за пределы вычислительного ядра.

Устройства ввода: для преобразования информации любой физической природы в электрические сигналы, пригодные для обработки ядром системы.

Устройства вывода: оформляют информацию, обработанную ядром системы, таким образом, что она становится пригодной для обработки человеком или другой системой.

Устройства хранения данных: обеспечивают хранение и последующую загрузку машинного кода и/или данных.

Сетевые и коммуникационные устройства: выполняют передачу данных между вычислительными системами, минуя промежуточные носители информации.

ПУ можно также классифицировать по другим признакам:

Внешние – имеют свой корпус и отдельный источник питания.

Внутренние – расположены внутри корпуса системы и питаются от системного блока питания или интерфейса.

Встроенные – расположенные на системной плате или являющиеся частью одной из микросхем на этой плате.

Интерфейс – средства (аппаратные и программные), используемые для соединения двух компонентов или систем.

Системные интерфейсы образуют единую логическую системную шину, по которой информация передается в виде данных, пригодных для обработки, снабженных адресами в общем адресном пространстве системы.

По способу кодирования и передачи данных интерфейсы делятся:

Параллельные, характеризующиеся разрядностью (количеством бит одного машинного слова, передаваемых в один момент времени).

Последовательные, характеризующиеся количеством агрегированных каналов передачи данных (количеством бит разных машинных слов, передаваемых одновременно, не обязательно синхронно и с одной скоростью).

По направлению передачи: Однонаправленные; Двунаправленные; С возможностью изменения направления передачи.

По физическому явлению, используемому для кодирования информации:

Электрические (с управлением током или напряжением);

Оптические (оптоволоконные); Беспроводные (радио).

2). Основные принципы программирования доступа к ПУ. Сигналы, протоколы. Особенности адресации. Методы управления обменом. Регистровая программная модель ПУ.

Ранее разработчики ПО полагались на API (application programming interface), предоставляемый системным BIOS (или BIOS самого устройства), а в сложных случаях прибегали к «ручному» программированию устройства. Но в многозадачных средах такой подход не работает – надо обеспечить множественный доступ к одному и тому же устройству. Реализуется это либо программно, через драйверы, либо через интеллектуальный хост-контроллер, функции которого распределены между «железом» и драйверами.

Особенности адресации. Процессоры 8086/88 использовали сегментную модель памяти, унаследован­ную и следующими моделями в реальном режиме. Согласно этой модели испол­нительный (линейный) адрес вычисляется по формуле Addr = Seg x 16 + Offset, где Seg и Offset — содержимое сегментного и адресного регистров. Таким обра­зом, обеспечивался доступ к адресному пространству Addr = 00000 - FFFFFh при помощи пары 16-битных регистров.

Методы управления обменом. PIO: управляет обменом процессор, чаще всего центральный. Происходит пересылка данных между регистрами процессора и регистрами/памятью ПУ (или контроллера интерфейса). Преимущество PIO – простота аппаратной реализации ПУ. Надо обеспечить лишь выставление на шину / чтение с шины содержимого регистров или ячеек памяти по сигналу доступа. Недостаток – низкое быстродействие и необходимость задействовать процессор.

Метод прямого доступа к памяти (DMA) позволяет выполнять обмен между оперативной памятью системы и ресурсами ПУ асинхронно. Управление обменом берет на себя контроллер DMA. Он м.б. как общесистемным, так и входить в состав ПУ. Контроллер DMA требуется запрограммировать на пересылку данных между двумя адресатами, после чего он сам вырабатывает сигналы передачи данных.

Изначально разработчики придерживались регистровой программной модели ПУ. Устройство представлялось программно доступным (в общем пространстве портов ввода-вывода) набором регистров, среди которых обязательно были три – состояния, управления и данных (т.н. модель CSD). Доступ предполагался методом PIO. Устройства с большим объемом собственной памяти отображали ее на общее пространство памяти для прямого программного доступа. Использование портов ввода-вывода не всегда эффективно и удобно, поэтому у современных устройств регистры обычно отображаются на пространство памяти.