ТСвИС / (х) архитектура устройства компьютера.ассемблер
.pdf
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Аппаратные конфигурации PCI-Express
«Десктопная» архитектура |
Серверная архитектура |
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Шина USB
USB (Universal Serial Bus) – это популярная универсальная последовательная шина. Предназначена для легкого подключения различного вида устройств это клавиатуры, мыши, джойстики, колонки, модемы, мобильные телефоны, ленточные, дисковые, оптические и магнитооптические накопители, флэш-диски, сканеры и принтеры, словом все, что подключается к ПК
Разработка шины началась в 1995 году, когда многие компании, стремясь следовать провозглашенному принципу Plug'n'Play стремились создать нечто, позволяющее сделать процедуру добавления новых устройств в систему максимально простой, да и к тому же универсальное, пригодное для большого числа разного вида устройств. При подключении устройства система автоматически определяет, какой ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству и делает этот ресурс доступным без вмешательства пользователя.
Спецификация протоколов USB:
USB 1.1 – 12 Мбит/с
USB 2.0 - 480 Мбит/с
USB 3.0 – 5 Гбит/с + оптимизация для пониженного уровня энергопотребления и повышенной эффективности
miniUSB
«B» вилка
Подключаемые устройства, потребляющие небольшой ток, могут быть запитаны от шины USB. Максимальный ток, который может обеспечить шина равен 500 мА. Это ток, доступный всем устройствам на шине (при этом на стадии подключения и конфигурирования потребляемый ток не должен превышать 100 мА, в противном случае устройство просто не будет инициировано)
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Шина USB
Архитектурная особенность шины USB в том, что еѐ логическая топология - многоуровневая звезда. Допускается организация до пяти уровней. USB шина позволяет подключать до 127 устройств.
Хост - программно-аппаратный комплекс, в обязанности хоста входит:
-слежение за подключением и отключением устройств;
-организация управляющих потоков между USB-устройством и хостом;
-организация потоков данных между USB-устройством и хостом;
-контроль состояния устройств и ведение статистики активности;
-снабжение подключенных устройств электропитанием.
Хост контроллер - аппаратная часть, посредник между хостом и устройствами на шине.
Концентратор (хаб). Позволяет множественные подключения к одному порту, создавая дополнительные порты. Каждый хаб имеет один восходящий порт, предназначенный для подключения к имеющемуся в наличии свободному порту, и несколько нисходящих, к которым могут быть подключены или снова концентраторы, или конечные устройства, либо совмещенные устройства. Хаб должен следить за подключением и отключением устройств, уведомляя хост об изменениях, управлять питанием портов.
Функциональное устройство. С точки зрения USB, устройство - это набор конечных точек с которыми возможен обмен данными. Число и функции точек зависят от устройства и выполняемых им функций, и определяются при производстве. В обязательном порядке присутствует точка с номером 0 - для контроля состояния устройства и управления им. До осуществления конфигурирования устройства через точку 0 остальные каналы не доступны.
Все передачи данных инициируются хостом в соответствии определенной временной программой. Функциональные устройства сами не могут инициировать передачу, а лишь отвечают на запросы хоста. Если у устройства возникла необходимость передать данные, оно не может никаким образом дать знать об этом хосту. Для того, что бы выполнить такую передачу, хост должен обратиться у устройству с вопросом, не имеет ли оно желание чего-либо ему сказать (послав пакет in). В ответ на что устройство вышлет ему имеющиеся данные и дождется получения подтверждения. Соответственно, если хост не обратиться с таким вопросом, то данные никогда не будут переданы.
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Сети ЭВМ
Виды информационно-вычислительных сетей |
|
|
|
||||
Локальные |
Региональные |
Глобальные |
|
||||
(ЛВС или LAN — Local |
(РВС или MAN — |
|
(ГВС или WAN — Wide |
||||
Area Network) |
Metropolitan Area |
|
Area Network). |
|
|||
Сеть, абоненты которой |
Network); |
|
|
Сети |
|
объединяют |
|
находятся на |
Сети |
связывают |
абонентов, |
удаленных |
|||
небольшом расстоянии |
абонентов |
города, |
друг |
от |
друга |
на |
|
друг от друга. Обычно |
района, области |
или |
значительное |
|
|||
ЛВС «привязана» к |
даже |
небольшой |
расстояние, |
часто |
|||
конкретному объекту, |
страны. |
Обычно |
находящихся |
в |
|||
различают локальные |
расстояния |
между |
различных странах или |
||||
сети предприятий, |
абонентами |
|
|
на разных континентах. |
|||
фирм, банков, офисов |
региональной |
ИВС |
Взаимодействие между |
||||
и т. д. ЛВС могут |
составляют десятки — |
абонентами такой сети |
|||||
использовать и |
сотни километров |
|
может |
осуществляться |
|||
технологии глобальной |
|
|
|
на базе |
телефонных |
||
сети Интернет, входить |
|
|
|
линий |
связи, систем |
||
в состав |
|
|
|
радиосвязи |
и |
даже |
|
корпоративной сети |
|
|
|
спутниковой связи |
|
||
Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии.
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Сети ЭВМ
По принципу организации передачи данных
Последовательные
передача данных выполняется последовательно от одного узла к другому и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все глобальные, региональные и многие локальные сети относятся к этому типу
Широковещательные
в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию. К такому типу сетей относится значительная часть ЛВС, использующая один общий канал связи (моноканал) или одно общее пассивное коммутирующее устройство
По геометрии построения (топологии)
•шинные (линейные, bus);
•кольцевые (петлевые, ring);
•радиальные (звездообразные, star);
•распределенные радиальные (сотовые, cellular);
•иерархические (древовидные, hierarchy);
•полносвязные (сетка, mesh);
•смешанные (гибридные).
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Сети ЭВМ
Шинная топология сети
Сети с шинной топологией
используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано.
Шинная топология — одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Сети ЭВМ
Кольцевая топология сети
В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются свои интерфейсная и приемопередающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемопередающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.
Ввиду своей гибкости и надежности работы, сети с кольцевой топологией получили также широкое распространение на практике.
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Сети ЭВМ
Радиальная топология сети
Основу последовательной сети с радиальной топологией составляет специальный компьютер
— сервер, к которому подсоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.
В качестве недостатков такой сети можно отметить:
–большую загруженность центральной аппаратуры;
–полную потерю работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры;
–большую протяженность линий связи;
–отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации.
Но используются и широковещательные радиальные сети с пассивным центром — вместо центрального сервера в таких сетях устанавливается коммутирующее устройство, обычно концентратор, обеспечивающий подключение одного передающего канала сразу ко всем остальным.
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Сети ЭВМ
Широковещательная радиальная сеть с пассивным центром
Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.
Сети ЭВМ
В структуре сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети. Коммуникационная подсеть является ядром вычислительной сети,
связывающим рабочие станции и серверы сети друг с другом. Звенья
коммуникационной подсети связаны между собой магистральными каналами связи,
обладающими высокой пропускной способностью. В больших сетях коммуникационную подсеть часто называют сетью передачи данных.
Звенья абонентской подсети (хост-компьютеры, серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи, например, среднескоростными телефонными каналами связи.
Взависимости от используемой коммуникационной среды сети делятся на сети:
•с моноканалом,
•иерархические,
•полносвязные,
•со смешанной топологией.
Всетях с моноканалом данные могут следовать только по одному и тому же пути; в них доступ абонентов к информации осуществляется на основе селекции (выбора) передаваемых кадров или пакетов данных по адресной части последних.
Все пакеты доступны всем пользователям сети, но «вскрыть» пакет может только тот
абонент, чей адрес в пакете указан. Это сети с селекцией информации.
Иерархические, полносвязные и сети со смешанной топологией в процессе передачи данных требуют маршрутизации последней, то есть выбора в каждом узле пути дальнейшего движения информации. Это сети с маршрутизацией информации.