Назначение озу

• Хранение данных и команд для дальнейшей их передачи процессору для обработки. Информация может поступать из оперативной памяти не сразу на обработку процессору, а в более быструю, чем ОЗУ, кэш-память процессора.

• Хранение результатов вычислений, произведенных процессором.

• Считывание (или запись) содержимого ячеек.

Особенности работы ОЗУ Оперативная память может сохранять данные лишь при включенном компьютере. Поэтому при его выключении обрабатываемые данные следует сохранять на жестком диске или другом носителе информации. При запуске программ информация поступает в ОЗУ, например, с жесткого диска компьютера. Пока идет работа с программой она присутствуют в оперативной памяти (обычно). Как только работа с ней закончена, данные перезаписываются на жесткий диск. Другими словами, потоки информации в оперативной памяти очень динамичны. ОЗУ представляет собой запоминающее устройство с произвольным доступом. Это означает, что прочитать/записать данные можно из любой ячейки ОЗУ в любой момент времени. Для сравнения, например, магнитная лента является запоминающим устройством с последовательным доступом.

5) Опишите системные интерфейсы ПК

Системные интерфейсы предназначены для передачи данных между процессором и регистрами контроллеров памяти и всех периферийных устройств в пределах материнской платы. Здесь предпочтительнее использование более простого синхронного интерфейса. Основным достоинством асинхронных интерфейсов является возможность передачи данных параллельно по разрядам на расстояния в десятки метров. Синхронные интерфейсы значительно проще асинхронных и для передачи данных в пределах материнской платы их использование является предпочтительным.  Но в современных ЭВМ, используется множество устройств, которые могут работать с центральным процессором. Это различные вычислительные и управляющие устройства (видео и звуковая карты, интернет карты, контроллеры накопителей на магнитных дисков и лент и т.д.). Это все быстродействующие устройства, которые используются в различных системах. Для возможностей их параллельной работы и стандартизации подключения множества периферийных устройств к вычислительным системам с процессорами разных программных моделей шинный интерфейс строится на основе набора локальных шин, например, шины PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина соединения переферийных устройств).  Один из возможных вариантов конфигурации интерфейса PCI (1991г.) представлен на рис.7.5.    Это набор из нескольких (не менее двух) стандартных локальных шин.  Наличие многих шин допускает возможность одновременных соединений на разных шинах, что повышает производительность системы.  Одной из этих шин является локальная шина для взаимодействия процессоров с системой оперативной памяти (включая кэш-памяти нижних уровней). Это шина с высокой пропускной способностью. Пропускная способность определяется как произведение частоты передачи на разрядность параллельно передаваемых данных. Для процессоров Pentium Pro протокол интерфейса процессора гарантирует, при наличии кэш – памяти, одновременную работу до 4 процессоров.  Шина PCI для связи относительно быстродействующих периферийных устройств. Это видео и звуковая карты, интернет карты, контроллеры накопителей на магнитных дисков и лент и т.д. Интерфейс на основе шины PCI допускает использование третьей локальной шины для взаимодействия медленных периферийных устройств, с использованием одного из старых стандартных протоколов: ISA,EISA, MCA и т.д. Передача данных между устройствами на разных уровнях осуществляется через конверторы протоколов (северный и южные порты),  Использование множество (до трех) локальных шин позволяет:

• совмещение  передач данных на разных уровнях,

• использование общего парка новых современных быстродействующих внешних устройств, вне зависимости от протоколов, интерфейсов используемых процессоров.

Первый варианте шина PCI (1991 г.) представляла собой 32-разрядную мультиплексную шину, в которой по одному набору проводов передавались разряды адреса (в первом такте) а затем данные, причем в пакетном режиме. Длина пакета определялась длительностью сигнала FRAME. В следующем варианте шины PCI – X передача данных производится с использованием механизма расщепленных транзакций. Механизм передачи с расщепленными транзакциями предполагает разбиение передачи на отдельные фазы (этапа):

• Передачи адреса и кода операции с получением тега (номера заказа),

• Проверки возможного отказа (по номеру заказа),

• Передачи данных (по номеру заказа).

Каждый этап начинается с запроса шины, затем идет этап подключения к шине для реализации текущего этапа и заканчивается отключением от шины. Этот прием увеличивает общее время пересылки отдельных данных, но увеличивает производительность шины, так как в промежутках между фазами шина не простаивает, а обслуживает других фазы транзакций других устройств. таким образом производится обслуживание запросов устройств (до 8) с разделением по времени. Важной особенностью шины PCI является возможность автокофигурации (технология – plug-and-plai). Каждая из периферийных карт PCI должна содержать специальный 256-байтный заголовок, доступ к которому осуществляется в течение специальных циклов автоконфигурации PCI. В заголовке предусмотрены поля, указывающие на производителя карты, тип и версию устройства, его функции, требования по занимаемому адресному пространству, прерываниям, свойства циклов работы по шине. Программа инициализации опрашивает устройства и назначает системные ресурсы в соответствии с требованиями, содержащимися в конфигурационных заголовках.

6) Опишите периферийные интерфейсы ПК

Компоненты компьютера соединяются друг с другом иерархией средств подключения, наверху которой стоят интерфейсы системного уровня подключения. Эта группа интерфейсов характерна тем, что в их транзакциях фигурируют физические адреса пространства памяти и (если есть) пространства ввода/вывода. Группа связанных между собой интерфейсов системного уровня образует логическую системную шину компьютера. Системную шину образуют следующие физические интерфейсы: 

• шина подключения центрального процессора (или нескольких процессоров в сложных системах) — FSB (Front Side Bus, фасадная шина)1;

• шина подключения контроллеров памяти, оперативной и постоянной. Собственно шина памяти (Memory Bus) системной уже не является, поскольку в ней фигурируют не системные адреса, а адреса физических банков памяти;

• шины ввода/вывода, обеспечивающие связь между центральной частью компьютера и периферийными устройствами.

Типичные представители шин ввода/вывода в IBM PC — шина ISA (отмирающая) и шина PCI (развивающаяся в PCI-X и далее). Через шины ввода/вывода проходят все обращения ЦП к периферии. К шинам ввода/вывода подключаются контроллеры и адаптеры2 периферийных устройств или их интерфейсов. Часть ПУ совмещена со своими контроллерами (адаптерами), как, например, сетевой адаптер Ethernet, подключенный к шине PCI. Другие же ПУ подключаются к своим контроллерам через промежуточные периферийные интерфейсы, являющиеся нижним уровнем иерархии подключений. Периферийные интерфейсы — самые разнообразные из всех аппаратных интерфейсов. К периферии, подключаемой через промежуточные интерфейсы, относится большинство устройств хранения (дисковые, ленточные), устройств ввода/вывода (дисплеи, клавиатуры, мыши, принтеры, плоттеры), ряд коммуникационных устройств (внешние модемы). Для взаимодействия с ПУ процессор обращается к регистрам контроллера, «представляющего интересы» подключенных к нему устройств.

7) Назначение и классификация периферийных устройств

По назначению периферийные интерфейсы можно разделить на специализированные и универсальные, выделенные и разделяемые:

• специализированные интерфейсы ориентированы на подключение устройств определенного узкого класса, и в них используются сугубо специфические протоколы передачи информации. Примеры — популярнейший интерфейс мониторов VGA, интерфейс накопителя на гибких дисках, традиционные интерфейсы клавиатуры и мыши, IDE/ATA и ряд других;

• универсальные интерфейсы имеют более широкое назначение, их протоколы обеспечивают доставку данных, не привязываясь к специфике передаваемой информации. Примеры — коммуникационные порты (COM), SCSI, USB, FireWire; выделенные интерфейсы позволяют подключить к одному порту (точке подключения) адаптера (контроллера) лишь одно устройство; число подключаемых устройств ограничено числом портов. Примеры — COM-порт, LPT-порт в стандартном режиме, интерфейс VGA-монитора, порт AGP, Serial SCSI;

• разделяемые интерфейсы позволяют подключить к одному порту адаптера множество устройств. Варианты физического подключения разнообразны: шина (жесткая, как ISA или PCI; кабельная шина SCSI и IDE/ATA), цепочка (daisy chain) устройств (SCSI, LPT-порт в стандарте IEEE 1284.3), логическая шина на хабах (USB) или встроенных повторителях (IEEE 1394 FireWire).