
- •Организация системы прерываний пэвм. Аппаратные и программные прерывания, таблица векторов прерываний.
- •Классификация прерываний
- •Порядок обслуживания прерываний
- •Регистры общего назначения
- •Сегментные регистры
- •Регистры состояния и управления
- •Накопители на жестких дисках. Устройство нжмд. Методы записи информации.
- •Характеристики
- •Устройство
- •Геометрия магнитного диска
- •Особенности геометрии жёстких дисков со встроенными контроллерами
- •Технологии записи данных
- •Организация устройств на оптических дисках. Технология записи информации на оптические диски. Конструкция оптического привода.
- •Общие сведения
- •Приводы оптических дисков
- •Твердотельные накопители (ssd). Принцип работы. Классификация, преимущества и недостатки.
- •Архитектура и функционирование
- •Принцип действия флеш-памяти
- •Устройства печати. Классификация. Конструкция, принцип работы. Интерфейсы подключения. Устройства печати
- •Принцип работы матричного принтера
- •Струйный принтер
- •Система непрерывной подачи чернил (снпч)
- •Классификация по типу используемых чернил:
- •Устройства сканирования. Конструкция, принцип действия, интерфейсы подключения.
- •Типы сканеров
- •Общие характеристики
- •Разрешение.
- •Интерфейсы подключения
- •Назначение системных шин. Структура системной магистрали микропроцессорной системы.
- •Организация обмена по магистрали
- •Простые циклы обмена по магистрали
- •Организация подсистемы ввода-вывода пэвм. Программирование системы ввода-вывода.
- •Прямой ввод/вывод.
- •Условный ввод/вывод.
- •Ввод/вывод по прерыванию.
- •Структурированная кабельная система (скс). Иерархия в скс. Выбор типа кабеля для подсистем скс.
- •Иерархия в кабельной системе
- •Выбор типа кабеля для горизонтальных подсистем
- •Выбор типа кабеля для вертикальных подсистем
- •Выбор типа кабеля для подсистемы кампуса
- •Повторители и концентраторы. Мосты и коммутаторы. Принципы работы мостов. Понятие домена коллизий.
- •Концентраторы. Основные и дополнительные функции концентраторов
- •Структуризация с помощью мостов и коммутаторов
- •Алгоритм работы прозрачного моста
- •Технология Ethernet. Метод доступа к среде csma/cd.
- •Метод доступа csma/cd
- •Этапы доступа к среде
- •Возникновение коллизии
- •Время двойного оборота и распознавание коллизий
- •Технология Fast Ethernet. Три вида Fast Ethernet. Сохранение протокола в Fast Ethernet.
- •Физический уровень 100Base-fx - многомодовое оптоволокно, два волокна
- •Физический уровень 100Base-tx - витая пара dtp Cat 5 или stp Type 1, две пары
- •Физический уровень 100Base-t4 - витая пара utp Cat 3, четыре пары
- •Правила построения сегментов Fast Ethernet при использовании повторителей
- •Технология Gigabit Ethernet. Основные проблемы и способы их решения. Спецификация физической среды.
- •Средства обеспечения диаметра сети в 200 м на разделяемой среде
- •Спецификации физической среды стандарта 802.3z
- •Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 (802.Заb)
- •Коммуникационное оборудование корпоративных сетей.
-
Организация подсистемы ввода-вывода пэвм. Программирование системы ввода-вывода.
Микропроцессорная система состоит из трех подсистем: микропроцессора, подсистемы памяти и подсистемы ввода/вывода. Подсистема ввода/вывода отвечает за связь с устройствами ввода/вывода. При рассмотрении подсистемы ввода/вывода все периферийные устройства будем называть устройствами ввода/вывода.
Связь устройств микропроцессорной системы друг с другом осуществляется с помощью специальных совокупностей средств и правил, которые называются интерфейсами.
При разработке систем ввода/вывода должны быть решены следующие проблемы:
-
возможность реализации системы с переменным составом оборудования, в первую очередь с различным набором устройств ввода/вывода, с тем, чтобы пользователь мог выбирать состав оборудования (конфигурацию) системы в соответствии с ее назначением, легко дополнять систему новыми устройствами;
-
для эффективного и высокопроизводительного использования оборудования системы возможность параллельной во времени работы процессора над программой и выполнения периферийными устройствами процедур ввода/вывода;
-
упрощение для пользователя и стандартизация программирования операций ввода/вывода, обеспечение независимости программирования ввода/вывода от особенностей того или иного устройства ввода/вывода;
-
автоматическое распознавание и реакция системы на многообразие ситуаций, возникающих в устройствах ввода/вывода (например, готовность устройства, отсутствие носителя, различные нарушения нормальной работы устройства и т. п.).
Для обеспечения параллельной во времени работы устройств ввода/вывода с выполнением программы обработки данных процессором схемы управления вводом/выводом отделяются от процессора и им придается достаточная степень автономности.
Различают два основных вида архитектуры систем ввода/вывода:
-
система непосредственного ввода/вывода;
-
система канального ввода/вывода.
В системе непосредственного ввода/вывода (рис. 21) обмен данными с устройствами ввода/вывода выполняется процессором.
Рис. 21 – Система непосредственного ввода/вывода
В системе канального ввода/вывода (рис. 22) обмен данными, подлежащими вводу в процессор или выводу из него, происходит между процессором и памятью, а память связана с устройствами ввода/вывода через канал или процессор ввода/вывода.
Рис. 22 – Система канального ввода/вывода
При любой форме взаимодействия с микропроцессорной системой аппаратура ввода/вывода обычно состоит из собственно устройства ввода/вывода и устройства управления этим устройством ввода/вывода – контроллера устройства ввода/вывода.
Интерфейс между процессором или каналом ввода/вывода и контроллером устройства ввода/вывода называется системным интерфейсом, а интерфейс между контроллером и устройством ввода/вывода – интерфейсом ввода/вывода. Системный интерфейс, как правило, является общим для всех видов устройств ввода/вывода, а интерфейсы ввода/вывода специализированы для конкретных видов устройств ввода/вывода.
С точки зрения программиста, работающего на уровне машинных команд, подсистему ввода/вывода можно представить в виде пространства ввода/вывода IOS и набора команд ввода/вывода, обеспечивающих к нему доступ. Организация пространства ввода/вывода подобна организации пространства памяти: IOS организовано в виде набора n-разрядных ячеек – портов, каждый из которых может быть адресован независимо от других.
Между микропроцессором и периферийными устройствами происходит обмен информацией двух типов:
-
служебной;
-
собственно данными.
Служебная информация от МП инициирует действия, связанные с обменом данными, и передается с помощью управляющих слов CW (Control Word). Служебные сообщения от периферийных устройств информируют МП об их текущем состоянии и называются словами состояния SW (Status Word). В отличие от них данные передаются с помощью слов данных DW (Data Word).
Объем служебной информации, которой обмениваются периферийные устройства и микропроцессор, а также ее интерпретация зависят от типа периферийного устройства. Для наиболее простых устройств, таких как прямо управляемые клавишные матрицы или светодиодные индикаторы, служебная информация не нужна. В других случаях, например при взаимодействии с НГМД, управляющая информация и данные о состоянии устройства могут иметь большой объем. При этом каждое периферийное устройство (ПУ) воспринимает определенный, присущий только ему набор команд управления. Организовать в этом случае передачу каждой команды ПУ по отдельной линии магистрали (шины управления) не представляется возможным по двум причинам. Во-первых, при разработке микропроцессора достаточно трудно предусмотреть все возможные применения микропроцессорной системы на его основе, а, следовательно, и используемые в ней ПУ. Во-вторых, для каждого дополнительного управляющего сигнала потребуется отдельный вывод в БИС микропроцессора, т.е. возникают чисто конструктивные ограничения на количество используемых в шине управления магистрали управляющих сигналов, связанные с числом выводов в БИС микропроцессора. Решение указанной проблемы осуществляется путем мультиплексирования шины данных: в одни моменты времени она используется для передачи данных, в другие моменты – для передачи служебной информации. При этом для связи с периферийным устройством отводится ряд портов ввода/вывода, через которые и проходит вся информация: управляющая, слова состояния и непосредственно данные. С точки зрения программиста множество портов ввода/вывода, связанных с данным периферийным устройством, образует пространство доступа к этому периферийному устройству.
В общем случае размер пространства доступа не зависит от объема информации, которой обмениваются периферийное устройство и микропроцессор, так как используется последовательная передача массива информации через один и тот же порт. При этом существуют правила обмена информацией между конкретным периферийным устройством и микропроцессором, которые называют протоколом обмена. Взаимодействие с периферийным устройством организуется с помощью драйвера – специальной программы, составленной на основе этих правил.
Подключение любого периферийного устройства к магистрали микропроцессорной системы осуществляется через контроллер ПУ.
В контроллере ПУ используются регистры четырех типов в зависимости от типа информации, для хранения которой они предназначены:
-
регистр входных данных или входной регистр (доступен микропроцессору только по чтению);
-
регистр выходных данных или выходной регистр (доступен микропроцессору только по записи);
-
регистр состояния (доступен микропроцессору только по чтению). Содержит информацию о текущем состоянии ПУ (включено/выключено, готово/не готово к обмену данными, ошибка и т.п.);
-
регистр управления (доступен микропроцессору только по записи). Служит для приема из МП команд для ПУ.
В микропроцессорных системах используются два основных способа организации передачи данных между системой и устройствами ввода/вывода (рис. 24):
-
программно-управляемый обмен;
-
прямой доступ к памяти (ПДП).
Программно-управляемый обмен – обмен, управляемый программой, т. е. когда процедуры обмена информацией с периферийным устройством инициируются и выполняются непосредственно программой, реализуемой процессором через его регистры. Программно-управляемый обмен осуществляется при непосредственном участии и под управлением процессора.
Рис. 24 – Два основных способа организации передачи данных между системой и устройствами ввода/вывода
С точки зрения аппаратных затрат программно-управляемый обмен является наиболее эффективным типом обмена, поэтому он находит самое широкое применение в различных микропроцессорных системах.
В зависимости от используемого способа обмена программно-управляемый ввод/вывод называется
-
прямым вводом/выводом;
-
условным вводом/выводом;
-
вводом/выводом по прерыванию.