Периферийные устройства

Устройства внешней памяти, предназначенные для хранения данных большого объема и коммуникационные устройства, предназначенные для связи ЭВМ с внешним миром. Обмен данными с внешними устройствами осуществляется через порты в/в. Порт – это абстрактное понятие на самом деле не существующее. По аналогии с ячейками памяти порты можно рассматривать как ячейки, через которые можно записать в периферийное устройство или прочитать из него. Также как и ячейки памяти, порты имеют уникальные номера, т.е. адреса портов в/в.

Система шин

Объединение функциональных блоков ЭВМ осуществляется посредством следующей системы шин:

1. ШД, по которой осуществляется обмен информацией между блоками ЭВМ

2. ША используется для передачи адресов ячеек памяти или портов, к которым производится обращение

3. ШУ служит для передачи управляющих сигналов

Совокупность этих 3 шин называют системной шиной, системной магистралью или системным интерфейсом.

Состав и назначение шин, правила их использования, виды передаваемых по шине сигналов и другие характеристики шины могут существенно различаться у разных видов ЭВМ. Однако есть принципиально общие моменты в организации шин: шина состоит из отдельных проводников (линий), сигналы по линиям шины могут передаваться либо импульсами, либо уровнем напряжения.

Шириной шины называется количество линий (проводников), входящих в состав шины. Ширина ША определяет размер адресного пространства ЭВМ.

Если количество линий адреса, используемых для адресации памяти, равно 20, то общее количество адресуемых ячеек памяти составит 2²⁰, т.е. примерно 1 млн. ячеек. Обычно на шине в любой момент можно выделить 2 активных устройства. Одно из них называется задачиком и инициирует операцию обмена данными (формирует адреса и управляющие сигналы). Другое называется исполнителем и выполняет операцию дешифрации адресов и управляющих сигналов, а также принимает или передает данные. В большинстве случаев задачиком являетсяCPU, а память всегда выступает в качестве исполнителя.

Из управляющей шины выделим следующие линии: линии занятости (если они в состоянии “свободно” – то любой задачик, включая CPU, может начинать операцию обмена данными на шине, иначе задачику придется ждать пока шина освободится); линии, указывающие какая именно операция будет выполняться (чтение или запись); линии синхронизации (задачик в процессе операции обмена выставляет на шине сигнал синхронизации, получив сигнал от задачика; исполнитель выполняет операцию обмена и выставляет на шине ответный сигнал синхронизации; получив ответ от исполнителя задачик освобождает шину).

Операция считывания из ячейки памяти производится следующим образом: процессор переводит шину в состояние “занято” и на ША помещает адрес, требуемой ячейки памяти; устанавливает на ШУ сигнал чтения, выдает синхросигнал задачика; память принимает адрес, дешифрирует его, находит нужную ячейку и помещает ее содержимое на ШД; далее память выдает синхросигнал исполнителя; получив ответ от памяти, CPUсчитывает данные с шины, снимает свои управляющие сигналы и освобождает шину.

Операция “запись в память” производится следующим образом: шина переводится в состоянии “занято”; адрес, требуемой ячейки памяти помещается на ША; данные, которые необходимо записать в память, помещаются на ШД; на ШУ устанавливается сигнал “запись” и выдается сигнал синхронизации задачика; память принимает адрес, дешифрирует его, помещает в соответствующую ячейку данные шины и выдает сигнал синхронизации исполнителя; получив ответ от памяти, процессор снимает управляющие сигналы и освобождает шину.

Такой способ обмена данными называется асинхронным ответом, а сама операция запроса подтверждения носит название квитирование или “рукопожатие”, которая широко применяется в различных видах ЭВМ.