ЭВМ лекции

внимательно относиться к разметке диска на разделы. Само по себе пересечение разделов не опасно. Опасно именно размещение нескольких файловых систем на пересекающихся разделах. Разметка диска на разделы еще не означает создания файловых систем. Однако уже сама попытка создания пустой файловой системы (то есть форматирование) на одном из пересекающихся разделов может привести к возникновению ошибок в файловой системе другого раздела. Все сказанное относится в одинаковой степени ко всем операционным системам, а не только самым популярным.

Диск разбивается на разделы программным путем. То есть вы можете создать произвольную конфигурацию разделов. Информация о разбиении диска хранится в самом первом блоке жесткого диска, называемом главной загрузочной записью (Master Boot Record (MBR)).

Используются следующие системы адресации информации на магнитном диске:

∙в BIOS — трехмерная: номер цилиндра (дорожки), магнитной головки (стороны диска), сектора;

∙в DOS — последовательная сквозная нумерация секторов, начиная от внешнего 0-го цилиндра (дорожки), головки 0, сектора 1.

На каждом диске можно выделить 2 области: системную и данных. Системная область диска (начинается с 0 дорожки, стороны 0, сектора 1) состоит из 3 участков.

∙Главной загрузочной записи (MBR — Master Boot Record), самого первого сектора диска, в котором описывается конфигурация диска: какой раздел (логический диск) является системным (из системного раздела возможна загрузка операционной системы), сколько разделов на этом диске, какого они объема. Только один из разделов диска имеет право быть помеченным как активный, что будет означать, что программа загрузки должна

загрузить в память первый сектор именно этого раздела и передать туда управление. Программа загрузки просматривает таблицу разделов, выбирает из них активный, загружает первый блок этого раздела и передает туда управление. Главная загрузочная запись является основным средством

301

загрузки с жесткого диска, поддерживаемым BIOS. Рассмотрим, как операционные системы класса MS-DOS и Windows 9x оперируют с разделами. ОС забирает в свое пользование два из четырех разделов: Primary DOS partition, Extended DOS partition. Первый из них (primary)

получает букву С:. Второй — это контейнер логических дисков. Они все находятся там в виде цепочки подразделов, которые так и именуются: D:, Е: и т. д. Логические диски могут иметь и инородные файловые системы, отличные от файловой системы FAT, которая применяется в DOS/Windows 9x. Однако, как правило, инородность файловой системы связана с присутствием еще одной операционной системы, которую следовало бы поместить в свой собственный раздел (не extended DOS), но для таких действий часто оказывается слишком маленькой таблица разделов.

∙Когда на чистый жесткий диск устанавливается DOS/Windows 9х, то при загрузке нет никаких альтернатив в выборе операционных систем. Поэтому загрузчик выглядит весьма примитивно, ему не надо спрашивать у пользователя, какую систему тот хочет загрузить. С желанием иметь сразу несколько систем возникает необходимость заводить программу, позволяющую выбирать систему для загрузки.

∙В операционных системах Windows NT/2000/XP загрузчик помещается в загрузочной записи раздела. В загрузчике предусмотрена возможность выбора как загружаемой операционной системы, так и раздела, где она находится. За разделами в операционной системе также закрепляются определенные буквы, однако они могут быть изменены пользователем

∙Таблицы размещения файлов (FAT — File Allocation Table), содержащей код формата и полную карту принадлежности секторов файлам. FAT организована в виде списка кластеров (они нумеруются от 2 до N + 1, где N

— полное число кластеров на диске), для каждого кластера в таблице указывается шестнадцатеричный код: FFF1-FFF7 — кластер дефектный, 0002-FFF0 — кластеры, используемые файлом (код соответствует номеру кластера, где продолжается текущий файл), FFF8-FFFF — кластер содержит

302

последнюю часть файла, 0000 — кластер свободен (все коды указаны для

FAT16).

∙Корневой каталог диска — список файлов и/или подкаталогов с их параметрами. Параметры файла, содержащиеся в корневом каталоге: имя, расширение, атрибут, размер в байтах, дата и время создания или последнего обновления, номер начального кластера. Структура записи параметров файла в корневом каталоге показана в табл. 6.5 (для FAT16).

Вобласти данных расположены подкаталоги и сами данные. На жестких дисках системная область создается на каждом логическом диске.

303

28. Стандартные внешние интерфейсы

Интерфейс (interface) – совокупность технических, программных средств и правил, обеспечивающих взаимодействие различных устройств, входящих в состав вычислительной системы и/или программ.

Интерфейсы различаются по ряду оснований, в том числе:

Внешний интерфейс (front-end interface) – средства и правила взаимодействия подсистемы с внешними объектами (пользователями, вычислительной сетью и т.п.);

Внутренний интерфейс (back-end interface) – средства и правила взаимодействия с внутренними компонентами системы (например, сопроцессора с центральным процессором, главной ЭВМ со спецпроцессором и т.п.).

Интерфейс пользователя, пользовательский интерфейс, человеко-

машинный интерфейс (user interface, man-machine interface) – комплекс программных средств, обеспечивающий взаимодействие пользователей с системой;

Графический интерфейс пользователя, графический пользовательский интерфейс (GUI - Graphical User Interface) – тип интерфейса пользователя,

организованный таким образом, что для облегчения его работы сведения о программах, файлах, режимах работы (опциях) и т.п. отображаются на экране монитора в виде графических символов (пиктограмм) а также связанных с ними всплывающих меню. Выбор и активизация необходимого варианта обычно осуществляется манипулятором мышь. Данные при этом отображаются в прямоугольных зонах экрана (окнах), которыми оператор может различным образом манипулировать. Концепция графического пользовательского интерфейса в настоящее время применяется в операционной среде Windows для IBM-асовместимых ПК, хотя разработана она была еще в 1970-х гг. корпорацией Xerox и широко использовалась в компьютерах Макинтош фирмы Apple начиная с 1980-х гг. разновидность графического интерфейса – WIMP (Windows, Icon, Menus, Pointing device).

Интерфейс ввода-вывода (input-output interface) – стандартное сопряжение средств управления внешними устройствами и каналами ввода-вывода.

304

Стандартный интерфейс [standard interface] – унифицированный интерфейс, используемый для стандартного подключения внешних устройств к каналам ввода-вывода. Стандарт интерфейса определяет

∙механические характеристики интерфейса (разъемы и соединители);

∙электрические характеристики сигналов (логические уровни);

∙функциональные описания интерфейсных схем (протоколы передачи).

Обмен данными с ВУ может осуществляться в синхронном и асинхронном режимах.

а)

б)

Рис. 28. 1 Формат синхронного (а) и асинхронного (б) обмена

Всинхронном режиме перед началом передачи данных передается один или два синхросимвола, после чего без перерыва передается последовательность данных фиксированной разрядности. В синхронном режиме процессор заканчивает обмен данными самостоятельно, через раз и навсегда установленный временной интервал выдержки, без учета интересов устройства-исполнителя

Васинхронном режиме перед началом передачи каждого слова данных передается стартовый бит, после которого передаются биты слова данных. В конце слова данных передаются 1 разряд четности и 1 или 2 разряда останова, устанавливаемых в уровень лог. "1". Такая служебная информация сопровождает каждое слово данных, поэтому скорость передачи данных через последовательный интерфейс в асинхронном режиме существенно ниже, чем в синхронном режиме. В асинхронном режиме устройство-исполнитель подтверждает выполнение операции специальным сигналом (так называемый режим handshake — рукопожатие).

Различают дуплексный и полудуплексных режимы работы приемопередающих устройств. В режиме дуплекс устройства могут передавать и

305

принимать информацию одновременно. В режиме полудуплекс — или передавать, или принимать информацию.

Интерфейс RS-232C

Стандарт на последовательный интерфейс RS-232C был опубликован в 1969 г. Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Первоначально этот

интерфейс использовался для подключения ЭВМ и терминалов к системе связи через модемы, а также для непосредственного подключения терминалов к машинам. До недавнего времени последовательный интерфейс использовался для широкого спектра периферийных устройств (плоттеры, принтеры, мыши, модемы и др.), но сейчас активно вытесняется интерфейсом USB.

Обычно ПК имеют в своем составе два интерфейса RS-232C, которые обозначаются COM1 и COM2. Возможна установка дополнительного оборудования, которое обеспечивает функционирование в составе PC 4, 8, 16,… 256 интерфейсов RS-232C. Для подключения устройств используется 9- контактный (DB9) или 25-контактный (DB25) разъем.

306

Интерфейс RS-232C содержит сигналы квитирования, обеспечивая асинхронный режим функционирования. При этом одно из устройств (обычно компьютер) выступает как DTE (Data Terminal Equipment — оконечное устройство), а другое — как DCE (Data Communication Equipment — устройство передачи данных), например, модем. Соответственно, если для DTE какой-то сигнал является входным, то для DCE этот сигнал будет выходным, и наоборот.

Таблица 28.1

В простейшем случае для обмена могут использоваться лишь три линии: TxD, RxD и SG – без использования сигналов квитирования.

Основные принципы обмена информацией по интерфейсу RS-232C заключаются в следующем:

∙Обмен данными обеспечивается по двум цепям, каждая из которых является для одной из сторон передающей, а для другой - приемной.

∙В исходном состоянии по каждой из этих цепей передается двоичная единица, т.е. стоповая посылка. Передача стоповой посылки может выполняться сколь угодно долго.

307

∙Передаче каждого пакета данных предшествует передача стартовой посылки, т.е. передача двоичного нуля в течение времени, равного времени передачи одного бита данных.

∙После передачи стартовой посылки обеспечивается последовательная передача всех разрядов данных, начиная с младшего разряда. Количество битов может быть 5, 6, 7 или 8.

∙После передачи последнего бита данных возможна передача контрольного разряда, который дополняет сумму по модулю 2 переданных разрядов до четности или нечетности. В некоторых системах передача контрольного бита не выполняется.

∙После передачи контрольного разряда или последнего бита, если формирование контрольного разряда не предусмотрено, обеспечивается передача стоповой посылки. Минимальная длительность стоповой посылки может быть равной длительности передачи одного, полутора или двух бит данных.

Обмен данными по описанным выше принципам требует предварительного

согласования приемника и передатчика по скорости (длительности бита) (110256000 бит/с, бод), количеству используемых разрядов в символе (5, 6, 7 или 8), правилам формирования контрольного разряда (контроль по четности, по нечетности или отсутствие контрольного разряда), длительности передачи стоповой посылки (1 бит, 1,5 бит или 2 бит).

Спецификация RS-232C для электрических характеристик сигналов определяет, что высокий уровень напряжения от +3В до +12В (при передаче - до +15В) считается логическим "0", а низкий уровень напряжения от-3В до -12В (при передаче – до -15В) считается логической "1". Диапазон сигналов -3В…+3В обеспечивает защиту от помех и стабильность передаваемых данных.

Рассмотрим пример: передать по интерфейсу RS-232 символ ‘M’ в кодировке ASCII. При этом использовать 8 значащих разрядов, контроль по четности и длительность стоповой посылки 2 бит.

Символ ‘М’ в кодировке ASCII имеет код 77=4Dh=01001101b.

308

В 1975 г. были приняты стандарты RS-422 (электрические характеристики симметричных цепей цифрового интерфейса) и RS-423 (электрические характеристики несимметричных цепей цифрового интерфейса), позволяющие увеличить скорость передачи данных по последовательному интерфейсу.

Интерфейс IEEE 1284

Стандартный интерфейс параллельного порта получил свое первоначальное название по имени американской фирмы Centronics - производителя принтеров.

Первые версии этого стандарта были ориентированы исключительно на принтеры, подразумевали передачу данных лишь в одну сторону (от компьютера к принтеру) и имели невысокую скорость передачи (150-300 Кбайт/с). Такие скорости неприемлемы для современных печатающих устройств. Кроме того, для работы с некоторыми устройствами необходима двусторонняя передача данных.

Поэтому некоторые фирмы (Xircom, Intel, Hewlett Packard, Microsoft) предложили несколько модификаций скоростных параллельных интерфейсов: EPP (Enhanced Parallel Port) - до 2 Мбайт/с, ECP (Extended Capabilities Port) - до 4 Мбайт/с и др.

На основе этих разработок в 1994 году Институтом инженеров по электронике и электротехнике был принят стандарт IEEE 1284-1994, ныне повсеместно

309

используемый в персональных компьютерах в качестве стандартного параллельного интерфейса.

Таблица 28.2. Сигналы интерфейса IEEE 1284

Стандарт IEEE 1284 определяет работу параллельного интерфейса в трех режимах: Standard Parallel Port (SPP), Enhanced Parallel Port (EPP) и Extended Capabilities Port (ECP). Каждый из этих режимов предусматривает двустороннюю передачу данных между компьютером и периферийным устройством.

Режим SPP (Стандартный параллельный порт) используется для совместимости со старыми принтерами, не поддерживающими IEEE 1284. Режиму SPP соответствуют три программно доступных регистра:

порт BASE+0 - SPP Data - регистр данных, порт BASE+1 - SPP Status - регистр состояния,

порт BASE+2 - SPP Control - регистр управления.

Для устройства LPT1 базовым адресом (BASE) в пространстве портов ввода-вывода обычно является 378h.

В этом режиме линии DATA[0:7] используются для прямой передачи данных (от компьютера к периферийному устройству). Сигналы STROBE#, ACK#

310