Особенности ПДП и программно-управляемого 12
Обычно программно-управляемый обмен используется в ЭВМ для операций ввода-вывода
отдельных байт (слов), которые выполняются
быстрее, чем при ПДП, так как исключаются потери времени на инициализацию контроллера
ПДП,
а в качестве основного способа осуществления операций ввода-вывода
используют ПДП.
Например, в стандартной конфигурации персональной ЭВМ обмен между накопителями
на магнитных дисках и оперативной памятью
происходит в режиме прямого доступа.
Как отмечалось выше, обычно компьютер строится по магистрально-модульному
принципу. ПриФизикаэтомкомпьютероввсе составляющие2011 Л.А. его
Золоторевич
устройства объединяются общей шиной, по
Основные линии системной магистрали - |
13 |
A0-A23- шина адреса;
D0-D15- двунаправленная шина данных, допускает обмен как байтами, так и словами (2 байта);
CLK- тактовый сигнал, синхронизирует работу процессора, ОП и УВВ;
MR- управляющий сигнал чтения из ОП;
MW- управляющий сигнал записи в ОП;
IOR- управляющий сигнал чтения из УВВ;
IOW- управляющий сигнал записи в УВВ; IRQi- запрос прерывания от i-го источника;
DRQi- запрос прямого доступа к памяти по i-му каналу контроллера ПДП;
DACKi- разрешение прямого доступа к памяти i-му каналу контроллера ПДП;
AEN- сигнал занятости шин обменом в режиме ПДП,
READY- сигналФизикаготовностикомпьютеровУВВ2011к обменуЛ.А. .
Золоторевич
Сдерживающие факторы повышения |
14 |
Магистраль обеспечивает подключение до семи внешних устройств, работающих в режиме прямого доступа к памяти, и до 11 запросов прерываний от УВВ. Еще четыре
запроса прерываний зарезервированы за устройствами, входящими в состав стандартной
конфигурации ЭВМ, и на магистраль не выведены.
Организация ЭВМ на основе общей шины является
сдерживающим фактором для повышения
производительности компьютера.
Следует отметить, что даже при использовании
прямого доступа к памяти процессор полностью не освобождается от управления операциями ввода- вывода.
Он обеспечивает инициализацию контроллера ПДП, а также взаимодействует с ним по некоторым управляющим линиям.
Более того, воФизикавремякомпьютеровоперации 2011передачиЛ.А. данных
Золоторевич
интерфейс оказывается занятым, а связь процессора с
Сдерживающие факторы повышения |
15 |
Это существенно сказывается на эффективности работы ЭВМ, особенно в тех случаях, когда в вычислительной системе используется большое количество высокоскоростных внешних устройств.
Для решения этой проблемы в состав высокопроизводительных компьютеров иногда
включают специализированные процессоры
ввода-вывода, способные полностью разгрузить основной процессор от управления операциями обмена с внешними устройствами.
Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич
Порты |
16 |
|
Порт -- это разъём, через который можно соединить
системную плату компьютера с внешним устройством. Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты .
Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.
Различают следующие типы портов:Последовательный(COM) портПараллельный(LPT) порт
Порт PS/2.Игровой(MIDI) портUSB порт.
Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич
Порты |
17 |
|
Последовательный(COM) порт. Служит для подключения к компьютеру достаточно "медленных" устройств - мыши, модема и т.д. Разъемы последовательных портов могут быть двух типов: 25- контактные и 9-контактные. Для перехода от 9 к 25 контактному разъему используют переходники. Различные переходники могут использоваться и в некоторых других случаях. Длина кабеля при соединении через последовательный порт может достигать нескольких метров и зависит от скорости передачи данных. В системе может быть установлено от 1 до 4 последовательных портов.
Параллельный(LPT) порт. Служит для подключению к компьютеру более ``быстрых'' устройств - принтера, сканера и т.д. Длина кабеля при параллельном соединении не должна превышать 3.5м. В ПК может
быть установленоФизикаот компьютеров1 до 3 параллельных2011 Л.А. портов. Порт PS/2. Служит дляЗолоторевичподключения клавиатуры и
Порты |
18 |
|
USB порт. Универсальная последовательная шина, предназначенная для подключения внешних периферийных устройств. Большинство новых компьютеров снабжено двумя и более USB-портами.
Обычная архитектура USB подразумевает подключение одного или нескольких USB-устройств к компьютеру, который в такой конфигурации является главным управляющим устройством и называется хостом. Подключение USB-устройств к хосту производится с помощью кабелей. Для соединения компьютера и USB-устройства используют хаб. Компьютер имеет встроенный хаб, называемый корневым хабом.
Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич
Порты
19
Шина USB состоит из следующих элементов:
хост-контроллер (host controller) – это главный контроллер, который входит в состав системного блока компьютера и управляет работой всех устройств на шине USB. Для краткости -просто хост. На шине USB допускается наличие только одного хоста. Системный блок персонального компьютера содержит один или несколько хостов, каждый из которых управляет отдельной шиной USB;
устройство (device) может представлять собой хаб, функцию или их комбинацию (compound device);
порт (port) – точка подключения;
хаб (hub, другое название - концентратор) – устройство, которое обеспечивает дополнительные порты на шине USB.
Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич
Порты |
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Другими словами, хаб преобразует один порт (восходящий |
|
|
|
порт, upstream port) во множество портов (нисходящие порты, |
|
|
|
downstream ports). |
|
|
|
Архитектура допускает соединение нескольких хабов (не более |
|
||
5). Хаб распознает подключение и отключение устройств к |
|
|
|
портам и может управлять подачей питания на порты. Каждый |
|
||
из портов может быть разрешен или запрещен и |
|
|
|
сконфигурирован на полную или ограниченную скорость |
|
|
|
обмена. |
|
|
|
Хаб обеспечивает изоляцию сегментов с низкой скоростью от |
|
|
|
высокоскоростных. Хаб может ограничивать ток, |
|
|
|
потребляемый каждым портом; |
|
|
|
корневой хаб (root hub) – это хаб, входящий в состав хоста; |
|
|
|
переферийное USB-устройство или его отдельный блок, |
|
|
|
способный передавать и принимать информацию по шине |
|
|
|
USB. |
Физика компьютеров 2011 Л.А. |
|
|
Золоторевич |
|
|
|
|
|
|
|
Порты |
21 |
|
Каждое устройство представляет конфигурационную информацию, описывающую возможности и требования к ресурсам. Перед использованием функция устройства должна быть сконфигурирована хостом – ей должна быть выделена полоса в канале и выбраны опции конфигурации;
логическое USB-устройство (logical device) представляет собой набор конечных точек.
Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич
22
Принципы передачи данных
Механизм передачи данных является асинхронным и блочным. Блок передаваемых данных называется USB-фреймом или USB- кадром и передается за фиксированный временной интервал. Оперирование командами и блоками данных реализуется при помощи логической абстракции, называемой каналом. Канал можно сравнить с открытым файлом.
Все операции по передаче данных по шине USB инициируются хостом. Периферийные USB-устройства сами начать обмен данными не могут. Они могут только реагировать на команды хоста.
Физика компьютеров 2011 Л.А. Золоторевич