Основная задача свв – организация обменом информации между оп эвм и пу.

С_i – совокупность управляющих сигналов;

S_i – информация о состоянии ПУ;

К основным функциям свв относят следующие:

1. Преобразование информации, принимаемой от ПУ при вводе в форматы ЦП и ОП; обратное преобразование при выводе информации.

2. Определение места в ОП, где должен быть размещен сформированный квант информации при вводе или откуда должен быть извлечен обработанный квант информации при выводе. Т.е. СВВ определяют текущий адрес в ОЗУ.

3. Формирование управляющих сигналов С и D для управления работой ПУ в различных режимах, выполняемых ПУ типов операций и т.д.

4. Получение и выборка сигналов S_i, характеризующих состояние ПУ, возможность выполнения ими тех или иных операций.

5. Получение приказа от ЦУ на выполнение операций в.-в.

6. Синхронизация процессов, происходящих в ЦУ и ПУ.

В отличие от синхронного при асинхронном способе обмена информацией используется канал ввода-вывода (КВВ), который имеет прямой доступ к памяти, что позволяет вести обмен информацией между ПУ и ОП, не используя ЦП. При доступ к ОП от КВВ или ЦП может регламентироваться двумя способами: механизмом прерываний и механизмом приостановок.

Механизм прерываний. Прерывание – это процесс переключения процессора с одной задачи на другую с сохранением предыдущего состояния прерванной программы и возвратом к прерванной программе после обработки программы прерываний. Можно осуществить регистровую структуру системы прерываний. При этом каждое ПУ устанавливает соответствующий ему бит в регистре прерываний. Процессор опрашивает состояние регистра и обрабатывает запросы по порядку их следования в регистре. Также используют векторную систему прерываний. В этом случае ПУ передает ЦП вектор, по которому находится обрабатывающая программа.

Механизм приостановок. Основная идея состоит в том, что при выполнении программ ЦП всегда формирует цикл обращения к ОЗУ.

Т_ЦОП– время цикла ОП

_пп– время приостановки

_пп= Т_ЦОП/ 2

№159. Определение аппаратного интерфейса. Его функции. Чем объясняется наличие интерфейсов различных уровней? Малые интерфейсы.

Аппаратным интерфейсом (И) называется совокупность правил унифицированных действий между отдельными устройствами ВС, а также совокупность аппаратных, программных и конструктивных средств, обеспечивающих их взаимодействие.

Основная функция интерфейсов – организация обмена информацией между устройствами. Взаимодействие осуществляется при помощи сигналов носителя информации, передаваемым по электрическим или оптическим линиям связей. Каждая цепь, передающая некоторый сигнал называется линией интерфейса, а совокупность линий, передающих информацию называется шиной.

Унификация правил взаимодействия между отдельными устройствами предусматривает обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости устройств, подключаемых к линии интерфейса.

Обычно И состоят из нескольких уровней. Структура И ЭВМ общего назначения следующая:

ПВВ – процессор ввода-вывода

КПУ – контроллер ПУ

Интерфейсы: И1 – внутренний неунифицированный быстродей-ствующий интерфейс для обмена информацией между ЦП и ОП, ОП и ПВВ. И2 – внутренний неунифици-рованный быстродействующий интерфейс для обмена информацией между ЦП и ПВВ. И3 – группа унифицированных интерфейсов, которая называется И ввода-вывода. Эти И предназначены для связи ПВВ с КПУ. И4 – интерфейс ПУ (малый И).

В мини-ЭВМ и микро-ЭВМ интерфейс несколько упрощен:

ИО – объединяет ЦП, ОП и КПУ и называется системным И. Использование унифицированного системного И позволяет легко строить машины, управляющие технологическим процессом (интерфейсыUNIBUS, MULTIBUS).

Среди малых И наиболее известны:

• ИРПР (И радиальный параллельный) отличается от Centronix (LPT) уровнями сигналов и набором управляющих сигналов. Дальность связи – 15 м.

ИРПС (И радиальный последовательный дуплексный). Отличается от RS232С (COM) физическим исполнением, но протоколы передачи одинаковые. Использует принцип передачи информации в виде токовых посылок (токовая петля). Дальность связи – до 500 м. Используется для связи с удаленными медленно-действующими объектами.

№160. Особенности передачи информации в параллельных и последовательных, синхронных и асинхронных интерфейсах.

По способу передачи информации И делятся на последовательные и параллельные. В последовательных И информация передается бит за битом (последовательно). Такие И используются для связи с удаленными низкоскоростными устройствами. В параллельных И передача информации осуществляется одновременно по m (обычно m=8, 16). Такие И используются для быстродействующих внешних устройств.

При последовательной передаче из-за большой длины линии связи возникают искажения сигналов, поэтому на входах приемника ставят пороговый элемент. При параллельной передаче возможны некоторые временные смещения сигналов. В этом случае вводят дополнительный управляющий сигнал – строб, в течение которого информация на шине является достоверной.

Итакже делятся на синхронные и асинхронные. В синхронных И интервал времени, используемый для передачи кванта информации всегда постоянен и ориентирован на быстродействие самого медленного устройства, подключенного к данному И. Синхронизация может выполняться двумя способами: для последовательного И либо передача синхроимпульсов, либо автоматическая синхронизация внутреннего генератора приемника; для параллельного И обычно используют первый способ.

В асинхронных И каждый квант информации (обычно от 5 до 8 бит) обрамляется старт- и стоп-битами. При этом также используют контрольный бит (перед стоп-битом). Синхронизация при последовательном асинхронном осуществляется по синхронно-асинхронному способу:

Кб – контрольный бит

Сб – стоп-бит

Более сложная структура связи при параллельном асинхронном способе:

№161. Принципы реализации ввода-вывода в мини-ЭВМ и микро-ЭВМ. Программный обмен и обмен с использованием КПДП. Адресация ПУ в общем адресном пространстве.

Существуют следующие И мини- и микро-ЭВМ:

1. UNIBUS (16р.) – общая шина. Максимальная скорость обмена – 2,5 Мбит/с.

а) с разделенными шинами адресов и данных (56 линий)

б) совмещенные (39 линий) – используются для микро-ЭВМ.

Сигналы в шинах следующие:

Обознач.	Тип	Функция
ША00..ША17	Адрес	ША
ШД00..ШД15	Данные	ШД
ЗПД РПД ЗП7..ЗП4 РП7..РП4 ПВБ ЗАН	Линии управления арбитражем	Запрос прямого доступа Разрешение прямого доступа Запрос программного доступа Разрешение программного доступа Подтверждение выбора Занято(выставляется при захвате шины)
У0, У1 К0, К1 Сх З Сх И ПРЕР	Линия управления обменом	Код операции Контроль Синхронизация задатчика Синхронизация исполнителя Прерывание
Подг АСП АИП	Линия инициализации	Нач. сброс Авария сети питания Авария источника питания

Код операции: 00-чтение данных; 01-чтение данных; 10-запись данных(16р.); 11-запись данных(8р.). Чтение – запись от исполнителя к задатчику. Запись – наоборот.

Адресное пространство разбивается на зоны:

А1 – регистр команд и состояния (РКС) ввода используется для записи в него кода команды, которую необходимо выполнить данному ПУ или чтение состояния ПУ.

А2 – РКС вывода.

А3 – регистр данных (РД) ввода. Сюда записывается информация, подлежащая передаче.

А4 – РД вывода.

2. MULTIBUS – асинхронный комбинированный магистральный тактируемый полудуплексный И.

Здесь количество линий избыточно. Можно использовать как магистрально-цепочечный, так и магистрально-радиальный И. Высоко развита система арбитража. Простейшая – последовательный распределенный арбитраж (жестко определены приоритеты). Также имеются параллельный и циклический арбитражи, где используется приоритетный шифратор, с помощью которого можно изменять приоритеты ПУ.

Для обмена информацией между ОП и ПУ используются каналы ввода-вывода (КВВ). Это совокупность аппаратно-программных средств, образующих маршрут передачи информации от ПУ к ОП или наоборот и управляющих этим обменом. Программный способ организации канала ввода-вывода используется в простейших ВС, где требуется уменьшение стоимости оборудования. При использовании канала прямого доступа к памяти (КПДП) для обмена информацией требуется два прерывания: для начала и завершения обмена информацией. Синхронизация обмена осуществляется самим КПДП. Это требует дополнительных аппаратно-программных затрат.

№162. Устройства ввода текстовой информации. Основные параметры читающих автоматов. Какие признаки используются для составления описания символов?

Существуют устройства ручного и автоматического ввода текстовой информации. К первым относится клавиатура. Клавиатуры делятся на:

• контактные: с открытыми контактами, с герметизированными контактами и мембранные;

• бесконтактные: емкостные, оптические, датчики Холла.

Устройства автоматического ввода текстовой информации делятся на:

1. Оптические – чтение информации с твердого носителя основано на разности отраженного потока света от фона и текста.

2. Магнитные – ориентированны на чтение информации с твердого носителя, использующего специальные ферромагнитные чернила.

Основные функции:

1. Осмотр и восприятие изображения, в процессе которого формируется последовательность электрических сигналов, соответствующих вводимому тексту.

2. Выделение набора характерных признаков для символа и сопоставление описания символа.

3. Распознавание символа, в процессе которого сформированное описание символа сравнивается с набором эталонных описаний, хранимых в памяти.

Используется 2 способа формирования характерных признаков:

1. Геометрический – учитывает наличие вертикальных штрихов, наклонных, дуг разного направления, горизонтальных и штрихов над и под строкой.

2. Топологические характерные признаки – учитывают наличие замкнутых контуров разной связности. Например, 0 – единственная связность, 8 – вторая степень связности. Также учитывают наличие узлов различной кратности.

Топологические признаки не чувствительны к наклону, размеру изображения, но весьма чувствительны к дефектам. Для геометрических признаков чувствительность наоборот. Таким образом, в современных сканерах имеется оба признака описания символов. Для распознавания рукописного текста вводится функция обучения автомата для данного почерка. Для этого в базу характерных признаков добавляются определенные признаки.

№163. Основные параметры ПчУ. Классификация ПчУ и области использования. Основные способы регистрации и их сравнительная характеристика.

Основные параметры:

1. Способ регистрации.

2. Качество печати.

3. Быстродействие

4. Возможность использования различных шрифтов.

5. Возможность получения многоцветного изображения.

6. Возможность одновременного получения нескольких копий.

7. Стоимость.

Основные способы регистрации:

1. Ударный: с активным и с пассивным ударным элементом.

Достоинства: Достаточно высокое качество печати. Возможность одновременного получения нескольких копий. Возможность использования обычной бумаги.

Недостатки: Невысокое быстродействие. Очень высокий уровень шумов. Сложность (невозможность) изменения шрифтов.

2. Струйный. Основан на нанесении красителя на поверхность носителя информации. Используются различные виды печатающих головок.

Достоинства: Высокое качество печати (до 10 лин./мм). Достаточно высокое быстродействие. Возможность многоцветной печати. Бесшумность в работе.

Недостатки: Засорение сопел.

3. Термический. Основан на использовании физ. и хим. процессов, происходящих в поверхностном слое специальной бумаги. Обычно применяется для документов с недолгим сроком хранения.

Достоинства: Отсутствие подвижных элементов, связанных с перемещением печатающей головки. Поэтому высокая надежность. Бесшумность.

Недостатки: Необходимость использования специальной бумаги. Низкое быстродействие. Недолговечность документов.

4. Электрофотографический. Основан на использовании промежуточного носителя информации, на поверхности которого формируется скрытое электростатическое изображение.

Достоинства: Высокое качество печати. Высокое быстродействие, прочность изображения. Возможность получения многоцветного и многотонового изображения. Большая разрешающая способность (до 10 лин./мм).

Недостатки: Большая сложность. Высокая стоимость красителей.

5. Электростатический. Отличается от электрофотографического тем, что скрытое электростатическое изображение формируется либо на промежуточном носителе информации, либо на поверхности специальной бумаги при помощи коронного разряда.

Достоинства: Высокое качество печати. Высокое быстродействие, прочность изображения. Возможность получения многоцветного и многотонового изображения.

Недостатки: Нужна спецбумага.

6. Феррографический. Используется магнит для носителя информации.

Достоинства: Высокая надежность.

Недостатки: Низкая разрешающая способность. Большая сложность.

№164. Методы и технические средства ввода-вывода графической информиации.

3 основных группы:

1. Графические дисплеи (диалоговые устройства в.-в.).

По принципу сканирования делятся на:

а) растровые (траектория луча постоянна)

• двухградационные (черно-белые);

• тоновые (градации серого);

• цветные с фиксированным набором цветов;

• цветные с изменяющейся цветовой гаммой.

Достоинства: Постоянная яркость изображения. Отсутствие мелькания изображения. Простота получения цветных изображений.

Недостатки: Более сложный алгоритм формирования изображения. Больше аппаратных затрат.

б) векторные (произвольное движение луча)

• точечные – графическое изображение формируется в виде последовательности точек с последующей регенерацией некоторых точек;

• векторные – изображение формируется в виде последовательности отрезков.

Достоинства: Большая разрешающая способность.

Недостатки: Сложно получать одинаковое изображение надолго.

По виду индикации делятся на:

а) с использованием ЭЛТ;

б) с использованием плоских матричных экранов.

2. Регистрирующие устройства вывода графической информации (осуществляют вывод информации на твердый носитель).

По принципу взаимодействующего органа и носителя информации делятся на: планшетные и барабанные.

По способу регистрации на: механические и немеханические.

По способу формирования контура изображения на: следящие, развертывающие (регистрируют поэлементно).

3. Автоматические или полуавтоматические устройства ввода гр. информации.

Функционирование состоит из считывания графической информации и её кодирования. Методы кодирования следующие:

1. координатный – каждому элементу изображения присваиваются свои координаты;

2. рецепторный – изображение проецируется на рецепторную матрицу и кодирование производится считыванием ячеек этой матрицы;

3. поэлементное кодирование – поэлементное считывание всего изображения.

Делятся на:

а) автоматические:

• матричные – изображение отображается на матричной читающей головке;

• следящие – последовательное кодирование графического изображения при помощи следящей системы; используется только для ввода графической информации, представленной функцией одной переменной;

• сканирующий – построчное считывание информации.

б) полуавтоматические:

• электромеханические – на планшете перемещается по осям X и Y считывающая головка (визир);

• электрические: электроакустические, контактные, емкостные, индуктивные.

в) ручные.

№165. Устройства ввода-вывода речевых сообщений. Основные признаки, характеризующие речь. Элементы, образующие фонологический алфавит.

При произношении слов легкие выдувают воздух, а голосовые связки расширяют и сужают проход, через который движется воздушная струю, создавая тем самым колебания, обозначающие те или иные звуки. Каждая буква может быть представлена амплитудно-частотной характеристикой. Максимумы на таком спектре называются формантами.

Голосовые выражения расположены в частотах 100-4000 Гц.

Человеческая речь может быть представлена в виде некоторого набора фонологических элементов:

1. Фонемы - чистые форманты (в зависимости от языка – от 20 до 60 шт.).

2. Аллофоны – модификации фонем в зависимости от места расположения данной буквы в тексте (несколько сотен).

Более высокие уровни фонологических элементов: слоги, слова, предложения.

Каждый следующий уровень описания является более избыточным. Это обеспечивает высокую помехозащищенность.