PDF-лекции (1128548), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Главное отличие SPP от EPPсостоит в том, что все сигналы согласования в SPP формируются программно, в то время как в EPP ониформируются аппаратно, то есть задача процессора состоит в том, чтобы записать необходимые данные врегистры и далее передача информации будет происходить аппаратно. Рассмотрим принцип работы EPP.WRITEData StrobeWAITданныеDATAСигнал DATA STOBE служит для сопровождения передаваемой информации. Допустим, нам необходимопередать информацию внешнему устройству, то есть с точки зрения процессора записать данные. Еслиустройство готово к приему, то сигнал WAIT, определяющий состояние внешнего устройства, будет иметьнизкий уровень напряжения.
Переход сигнала WRITE с высокого уровня на низкий означает начало записи,данный сигнал имеет смысл посылать тогда, когда данные уже выставлены на линии передачи. С небольшойзадержкой после WRITE выставляется сигнал DATA STROBE, сообщающий внешнему устройству о том, чтоданные на линии истинны. Переход сигнала WAIT с низкого уровня на высокий означает, что устройствополучило данные и может их обрабатывать. Далее устройство должно сообщить процессору о том, что оноготово для приема следующей порции, то есть о том, что данные на линии можно изменять. Сигнал WAITесть сигнал согласования. Аналогично происходит и процесс чтения данных, с той лишь разницей, что сигналWRITE имеет высокий уровень напряжения.Спецификация SPP+EPP характерна тем, что к трем типам регистров SPP добавляются регистрыданных и адреса EPP.
Данная спецификация предоставляет возможность выбора между программным иаппаратным способом формирования сигналов согласования. В первом случае, передаваемая информациядолжна записываться в SPP-регистры данных, во втором случае – в EPP-регистры. Регистр адреса служит дляпередачи данных блоками.Наконец, существует еще одна спецификация параллельного интерфейса – ECP (extended capabilitiesport – порт расширения функциональных возможностей). От своих предшественников ECP отличаетсяналичием дополнительных регистров и возможностью прямого доступа к памяти.USBUSB (universal serial bus – универсальная последовательная шина) представляет собой универсальныйпоследовательный интерфейс между внешними устройствами и процессором.
Обмен данными в USB портепроисходит блоками или пакетами (для USB1 размер минимального блока составлял 64 байта, для USB2 –512 байт). Поскольку для разных типов устройств пакеты различаются, введено понятие идентификаторапакета или TOKEN.CRCENDPOINTADDRoutDATADATAACKH/SCRCЛекция № 9. Внешняя память ЭВМОчевидно, что помимо оперативной памяти необходимо оснащать компьютер еще и другимиустройствами памяти, которые рассчитаны на долговременное хранение данных.
К таким устройствам можноотнести накопители на гибких дисках, приводы CD-ROM, винчестеры и др. Все эти виды памяти относятся кэнергонезависимой памяти. Кроме того, в зависимости от физических принципов, положенных в основуустройства памяти, можно выделить магнитную, оптическую, flash-память и др. Основным требованием квнешней памяти является требование унифицированности, то есть память с помощью стандартныхинтерфейсов может быть подключена к определенным устройствам. Другими немаловажнымихарактеристиками являются время доступа к памяти, стабильность, размер и, конечно же, цена. Для каждоготипа памяти существует стандарт (так называемая книга), который не регламентирует физический принцип,положенный в основу устройства, и технологическую реализацию, а только определяет способы работы сданным устройством памяти.Магнитная памятьРассмотрение магнитной памяти начнем с рассмотрения теории магнетизма.
Все магнитные явленияопределяются электрическими токами, которые могут протекать в каких-либо телах. Электрические явленияот магнитных с точки зрения описания отличаются очень мало. Принципиальное отличие в теорияхэлектричества и магнетизма тем не менее существует. Если теория электричества основывается том, чтосуществует заряд – элементарная частица, то в магнетизме нет подобного аналога. Рассмотрим диполь.Диполь представляет собой два заряда, равных по величине и противоположных по знаку,расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Для описания электрического поля от заряда qнеобходимо рассмотреть пробный заряд, равный +1, поместить его в некоторую точку пространства нарасстоянии r и вычислить силу, действующую на данный пробный заряд в рассматриваемом электрическомполе.
Данная сила носит название напряженности электрического поля. Математическое выражение дляданной силы получается с помощью закона Кулона:rrrE = ε 3 q1 q 2rВ рассматриваемом случае один из зарядов единичный, поэтому напряженность электрического полявыразится формулой:rrrE =ε 3 qrАналогичным образом можно поступить и с системой зарядов, то есть с диполем.rrr+E+ = ε 3 qr+rrr−E − = −ε 3 qr−Тогда по принципу суперпозиции, напряженностьнапряженностей для каждого заряда диполя:rrE+ + E−электрическогополя диполя естьсуммаДанная сумма обратится в нуль, если заряды диполя будут расположены в одной точке. Если дипольявляется свободным, то, при помещении на некотором расстоянии от него пробного единичного заряда, онначнет либо вращаться, либо растягиваться, то есть взаимодействовать.Принципиальным с точки зрения магнетизма является движение заряда.
Если заряд неподвижен,магнитного поля нет, и пронаблюдать магнитное поле можно только в том случае, если электрические зарядыдвижутся. Рассмотрим модель атома. Первым научным представлением об атоме стала модель ТомпсонаАтом в соответствии с этой моделью представлял из себя нечто студенистое, которое положительнозаряжено и в него вкраплены отрицательные заряды. В целом атом электронейтрален. Появление дипольногомомента принципиально.
В результате взаимодействия возможно изменение центра тяжести распределенияположительных и отрицательных зарядов и возможно появление дипольного момента. Модель Томпсонабыла первой моделью, которая разумно объясняла явления поляризации, существование диэлектрика, но несмогла объяснить некоторые другие физические явления, и поэтому появились другие модели атома.Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц на атоме показали, что атом не может быть студенистым.Отклонение α-частиц на большие углы объяснялось наличием положительного заряда, который хорошолокализован и взаимодействие с которым происходит в том случае, если α-частица движется так, чтопрактически попадает в этот заряд.
Отсюда можно сделать вывод, что атом представляет собой ядро иэлектроны, вращающееся по орбитам вокруг ядра.По модели Резерфорда электроны вращаются в одной плоскости. Данная модель представляла собойнеустойчивую систему. Квантовая механика объявила, что орбиты электронов не могут лежать в однойплоскости. Самые простейшие орбиты выглядят как сферы и носят название s-орбиталей, и s-электроны какбы «размазываются» по этой сфере. Атомы, полностью построенные из s-электронов, не могут участвовать вмагнитных явлениях.
Принципиально другими видами орбиталей являются p, d и f-орбитали. С точки зрениямагнетизма важны частично незаполненные d-орбитали, которая, хотя и образует замкнутый ток, являетсянесимметричной.Одними из первых экспериментов по изучению магнитных явлений стали эксперименты Ампера. ЗаконАмпера дает выражение для силы взаимодействия двух элементов тока – проводников конечной длины:rrµµ 0 r r r dF12 =Idl×Idl×22 1 1 r 3 .2π На основе закона Ампера было введено понятие, аналогичное понятию напряженности электрическогополя, магнитной индукции:r µµ 0 r rr dB =Idl × 3 .2π r Тогда сила взаимодействия проводников с током запишется в виде:rrrd F = Id l × d B[].Это и есть та базовая, созданная Ампером система законов в дифференциальной записи.Огромное значение в теории магнетизма имеет закон Фарадея. Рассмотрим замкнутый контур, покоторому может течь ток.
Магнитное поле способно индуцировать ток в контуре. Закон Фарадея дает ЭДСиндукции в контуре:E=−dΦ,dtгде Φ - магнитный поток, равныйrrΦ = BS ,гдеrS - площадь рассматриваемого контура.Далее необходимо увязать эти макроскопические законы, которые необходимы для пониманияфизических явлений в магнитном поле, с микроскопической теорией атома.
Микроскопическая теориявключает в себя планетарную модель атома (модель Резерфорда) и современное ее понимание. В атоме могутбыть токи, образованные движущимися зарядами – электронами. Речи о тех магнитных моментах, которыеобразованы движением протонов – положительно заряженных частиц в ядре, никогда не идет. Масса протонапримерно в 1800 раз превышает массу электрона (можно сказать, что протон тяжелая частица в сравнении сэлектроном), и токи, образованные протонами, являются слабыми. Для того, что бы пояснить выражение длятока, необходимо перейти к микроскопическому описанию.
Получим следующее выражение для тока:I = e0 nv ,гдеe0 – заряд частицы, n – концентрация, v – скорость движения частицы.Классификация существующих магнитных материалов без периодической системы Менделееваневозможна, поскольку для магнитной теории принципиальным является заполнение орбиталей приизменении порядкового номера элемента. Если порядковый номер элемента увеличить на единицу, то можетоказаться, что электрону выгоднее занять следующую орбиталь, оставив какую-то предыдущуюнезаполненной. Когда речь идет о магнитных материалах, имеются в виду те материалы, в атоме которыходна из орбиталей является незаполненной. Как правило, это d-орбиталь.
Все магнитные веществаподразделяются на:• диамагнетики [µ < 0 (~ -10-3)]• парамагнетики [µ > 0 (~ 10-3)]• ферромагнетики [µ > 0 (~103 ÷ 105)]• антиферромагнетикиЕсли вспомнить о магнитной проницаемости µ, присутствующей в макроскопических законах, тозначение этой величины для разных видов магнитных веществ различно.Для диамагнетиков µ немногим меньше нуля, это означает, что прикладывание внешнего магнитного поляна атом диамагнетика приведет к наведению в нем магнитного момента, направленного всегда противвнешнего магнитного поля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
