Организация ЭВМ / (7)ОСН~1

НЕ НАРИСОВАНА СХЕМА АППАРАТНРЙ ЧАСТИ ПК.

Основные компоненты материнской платы:

1. ЦП (CPU)

2. Микросхема ОЗУ

3. Слоты для устройств карт расширения

4. Микросхема Кэш памяти

5. Микросхема ПЗУ

6. Разъемы для подключения накопителей

7. Последовательные порты для подключения периферийных устройств

8. Набор микросхем chipset для управления обмена данными между всеми компонентами ЭВМ

9. Аккумуляторная батарея для питания микросхем памяти (для BIOS)

Сопроцессоры могут быть встроены в ЦП или расположены отдельно на материнской плате.

Все компоненты должны обмениваться через шины.

Системная шина. Длина шины ПК около 15 см. Используются различные конструкции шин, их отличия:

1. в объеме одновременно передаваемой информации

2. в скорости изменения сигналов шины

3. в физическом соединении шины и платы контроллера

Шина расширений – шина общего назначения, позволяющая подключать большое количество устройств.

1. Multibus

2. ISA – архитектура промышленного стандарта

3. EISA – расширенная ISA (используется 32-разрядная ШД и ША, доступное пространство до 4 ГБ и до 10 устройств)

4. MCA – архитектура микроканала (для PS/2)

Локальные шины – шины, обслуживающие небольшое количество устройств одного класса.

1. VLB (Vesa Local Bus) - 32-разрядная, для i386, i486 (до 4 устройств)

2. PCI (Peripheral Component Interconnect) – до 10 устройств, более универсальная, чем VESA, имеет свой адаптер, свой арбитраж, средство управления и передачи данных

Для низкоскоростных интерактивных устройств, применяется последовательная универсальная шина (USB).

В последних платах используют шину IEEE1394 (Fire Wire) – до 256 устройств, пропускная способность 480 Мбит/с. Предназначена для цифровых устройств. С ее помощью можно подключать не только периферийные устройства, но и организовать небольшую локальную сеть (до 16 ПК).

IEEE 1394b – работает без потерь информации до 100м, еще более скоростная (3,2 Гбит/с).

Адреса памяти, выделенные контроллером ВУ как ячейки памяти, называются портами. Различают:

1. LPT – параллельный порт (для принтера, сканера и др.)

2. COM – последовательный порт (подключаются мыши, модемы (скорость в 16 раз меньше, чем в LPT))

3. PS/2 – для мыши или клавиатуры

4. Последовательный порт и интерфейс USB – подключение по цепочке (скорость в 6 раз больше, чем в LPT)

5. Fire Wire

6. AGP

Сравнение и состав контроллеров каналов.

Контроллер – в текущий момент времени выполняет 1-ну команду ввода/вывода, полученную от ЦП, и одновременно обслуживающий одно устройство.

Функции контроллера:

1. опознание своего адреса выборки;

2. подтверждение готовности ВУ;

3. управление операцией во ВУ;

4. согласование форматов данных;

5. согласование скоростей передач;

6. фиксация момента и характера операции ввода/вывода;

Состав контроллера:

1. Селектор адреса (логическая схема, выдающая разрешающий сигнал на 1 адрес)

2. Регистры управления (содержит команду) и состояния

3. Буферные регистры данных (для согласования форматов и скоростей передачи)

Канал – специализированный процессор с расширенным управлением и ограниченным АУ.

Особенности канала:

1. Выполняет целую канальную программу из многих программ

2. Допускает одновременное управление несколькими ВУ

Функции канала:

1. опознание своего адреса и подтверждение готовности;

2. прием команд ЦП, сигнализирующего работу канала и нахождение в памяти своей канальной программы;

3. поиск контроллера ВУ, участвующего в операции;

4. запуск канальной программы и управление обменом;

5. сообщение ЦП о завершении операции;

Организация системы ввода/вывода.

1. Связь ЦП с периферийными устройствами осуществляется через аккумулятор (регистр AX)

2. Через ОП

Проблемы ввода/вывода:

1. Существует большое количество устройств с различными параметрами:

а) скорость передачи данных

б) формат передачи данных

в) количество выполняемых функций (запись/чтение)

2) Различные скорости работы центральной машины и внешних устройств (требуется многоуровневая буферная память)

3) Асинхронность работы центральной машины и внешних устройств

Требования к системе ввода/вывода:

1. Обеспечить эффективное согласование центральной части машины и внешних устройств (максимальную производительность)

2. Обеспечить распределение внешних устройств по одновременно выполняемым задачам в системе

3. Обеспечение управления каждым конкретным внешним устройством

4. Обеспечение дружественного интерфейса с пользователем

Организация системы ввода/вывода

Интерфейс ввода/вывода – совокупность сигналов линий связей и алгоритмов управления, которые обеспечивают данный протокол взаимодействия ВУ и ЦП.

Протокол – последовательность формирования прямых и последовательных сигналов взаимодействия.

1) Прямой ввод/вывод – работа ВУ выполняется через системную шину

2) Косвенный ввод/вывод (канальный).

Используется единое обращение к памяти ВУ, процессор освобождается от управления ВУ, и функция ЦП заключается в инициализировании канальных программ и завершении организации ввода/вывода с помощью канала (многопроцессорная система).

Каналы:

1. Мультиплексные – много устройств, но медленные;

2. Селекторные – одно устройство, но быстрые;

Основные компоненты процедуры управления в/в общего вида.

1. Подготовительная (инициализирующая) часть – формирование областей для хранения данных и создание указателей на эти области.

а) указание типа и логического номера ВУ

б) задание режима и направление передачи данных (этот этап обычно осуществляет ЦП).

2. Планирование, проверка готовности и запуск устройства

а) выбор канала

б) выбор ВУ

в) проверка готовности для выполнения операции

г) запуск устройства для работы

д) замена логического адреса на физический

3. Выполнение устройством операции в/в (для реализации используются драйверы и программы управления данными).

4. Завершение операции в/в (освобождаются занимаемые области памяти и устройства, участвующие в операции).