9. Разделяемые ресурсы пк. Линии запроса прерывания irq, каналы прямого доступа к памяти пдп.

В персональных компьютерах имеются системные ресурсы четырех типов

• линии запроса прерывания (Intrrupt ReQuest lines),

• каналы прямого доступа к памяти DМА (DМА сhаппеl),

• порты ввода-вывода (Input/Оиtриt роrts — I/O ports)

• диапазоны адресов памяти (memory ranges).

Многие системные компоненты и периферийные устройства используют эти ресурсы, из-за чего возникают конфликты и проблемы доступности ресурсов. Конфликты возникают, когда двум устройствам выделяется один и тот же ресурс, из-за чего одно из этих устройств или оба могут либо отказаться функционировать, либо работать с непредсказуемыми перебоями. Конфликты могут возникать даже при наличии достаточного количества свободных ресурсов (например, портов ввода-вывода), если используются лишь несколько из них.

Частой причиной возникновения проблем при сборке и обновлении компьютеров является нехватка ресурсов или неожиданное возникновение конфликта при установке нового устройства, которое было настроено на использование уже задействованного ресурса. Технологии РСI и Plug-&-Play при наличии современных версий операционных систем Microsoft позволяют значительно уменьшить вероятность возникновения конфликтов и нехватки ресурсов. Однако даже в такой идеальной среде конфликты ресурсов все-таки иногда возникают, особенно если используется устаревшее оборудование.

Важнейшую роль играет в ПК контроллер прерываний.

Прерывание – временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы. Прерывания возникают при работе ПК постоянно. Так, все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, прерывания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду. Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от ВУ, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило ВУ. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний является программируемым.

Когда компоненту или периферийному устройству, например сетевому адаптеру или звуковой карте, требуется внимание процессора, этот компонент или устройство генерирует сигнал по линии запроса прерывания. Каждое прерывание имеет уникальный номер и с ним связана определенная подпрограмма.

Если процессор получает два запроса на прерывание одновременно, он обрабатывает их в соответствии с приоритетами. Линия IRQ 00 имеет наивысший приоритет.

Существуют аппаратные, логические и программные прерывания.

Аппаратные прерывания инициируются аппаратурой, например сигналом от принтера, нажатием клавиши на клавиатуре, сигналом от таймера и др. причинами.

Логические прерывания возникают при нестандартных ситуациях в работе микропроцессора, например, деление на «0», переполнение регистров и др.

Программные прерывания инициируются программами, т.е появляются тогда, когда одна программа хочет получить сервис со стороны другой программы.

Прямой доступ к памяти (Direct Memory Access — DМА) позволяет устройствам обмениваться данными с памятью или друг с другом без участия процессора. Стандартный DМА позволяет устройствам обмениваться данными с памятью, но не друг с другом. DМА с захватом шины (Bus Mastering DМА) позволяет устройствам взаимодействовать между собой. Преимущество использования DМА заключается в снижении нагрузки на процессор, который может заняться более полезными задачами. Каналов DМА еще меньше, чем линий IRQ (8 по сравнению с 16), но и потребность в них существенно ниже.

Порты ввода-вывода (Input/Оиtриt роrts — I/O ports) представляют собой диапазоны адресов, которые функционируют как почтовые ящики, обеспечивая обмен сообщениями и данными между программами и устройствами. Порту ввода-вывода сопоставляется базовый адрес, являющийся шестнадцатеричным адресом первого байта, относящегося к этому порту ввода-вывода. Еще порт характеризуется определенной длиной, которая также выражается в шестнадцатеричной системе.

Недостатка в портах ввода-вывода обычно нет, потому что их могут быть тысячи. Обычно не возникает конфликтов, связанных с портами ввода-вывода, при работе с устройствами PCI в среде, поддерживающей Plug-&-Play, однако эти конфликты часто возникают, когда устройствам ISA случайно назначаются одинаковые адреса портов.

Диапазоны адресов памяти. Первый персональный компьютер IВМ РС мог адресовать до 1 Мбайт физической памяти в виде 16 сегментов по 64 Кбайт. Адреса памяти обычно указываются в шестнадцатеричной системе. Первые десять сегментов этой памяти составляют 640 Кбайт оперативной памяти, доступные операционной системе и программам. Последние шесть сегментов составляют 384 Кбайт верхней области памяти и резервируются за системой. Из них первые два сегмента резервируются за видеоадаптером, вторые два сегмента могут содержать ROM BIOS устанавливаемых адаптеров (например, тех же видеоадаптеров, корневых адаптеров SСSI и сетевых карт) и последние два сегмента верхней области памяти BIOS материнской платы оставляет себе.

Современные процессоры работают с простым (несегментированным) 32-разрядным адресным пространством, что позволяет им обращаться к 4 Гбайт (4’294’967’296 байт) отдельных ячеек памяти. Какие именно диапазоны адресов будут отводиться устройствам — зависит от операционной системы. На современных компьютерах с современными версиями Windows конфликты диапазонов памяти возникают редко.