Горнец Н.Н., Рощин А.Г. Организация ЭВМ и систем (2006) (1186251), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Контроллер уровня соединения 1.1.С обеспечивает связь между контроллером физического уровня, шиной компьютера (например, РС1) и устройствами. Он контролирует прием-передачу пакетов между Рйу-контроллером и внутренними регистрами. Контроллеры Р(ге%(ге в настоящее время обычно устанавливаются на системную плату дополнительно. При рассмотрении интерфейсов нужно обратить внимание на следуюшее: за счет чего достигается высокое быстродействие, и чем оно принципиально ограничено для данного интерфейса; сколько устройств можно подключать к интерфейсу, и чем лимитируется число подключаемых к нему устройств; как распределяется время на обслуживание устройств, т.е. каким образом выполнена схема арбитража.
Многие широко распространенные в прошлом интерфейсы сегодня не используются, так как не обеспечивают нужной скорости передачи информации или не позволяют подключить нужное число устройств. Однако в персональных компьютерах прежних выпусков могут встречаться интерфейсы Сепггоп(св, КБ-232С и ряд других. Контрольные вопросы 1.
Дайте определение интерфейса. Каково место интерфейса в системе передачи информации? Что означают понятия «порт», «шина», «магистраль», «линия и канал связи»? 2. Какие виды интерфейсов используются в различных вычислительных системах и персональных компьютерах? 195 3. Какие подшины образуют полную шину компьютера? Какие по, шины могут быть совмещены? Что дает такое совмещение? 4.
Чем характеризуется шина? Какой пропускной способностью обл дают известные вам шины? 5. В чем заключается сущность симплексного, полудуплексного н луп лексного способов передачи сигналов? 6. Как производится арбитраж шины? Что такое арбитраж, каки функции на него возлагают? 7. Каким образом осуществляется передача в последовательном асин хронном и синхронном интерфейсах? 8.
Как проводится передача в параллельном интерфейсе? Что помогает избежать «перекоса» информации? 9. Какие методы используют для реализации синхронной и асинхрон ной передачи данных? Поясните на примере сущность и назначение стробирования. 10. Чем определяется максимальное число подключаемых устройств к интерфейсу? 11. Изобразите представление одно- и двухполярных низкочастотных сигналов. Какими параметрами принято характеризовать одиночный импульс? 12.
Какой пропускной способностью обладает шина РС!? Какое число бит одновременно можно передавать по ней? 13.Какие функции возлагают на набор микросхем (сЬ)рзег) шины РС1? Какие наборы вам известны? 14. Почему в компьютерах используют несколько интерфейсов лля подключения ПУ? 15. Сколько ПУ и с какой скоростью могут работать в интерфейсе 1БА? 16. Какими характеристиками обладает интерфейс (3БВ? Какие устройства к нему подключают? 17. Какие особенности имеет интерфейс БСБ1? 18. Какой пропускной способностью обладает интерфейс 8С8! различных модификаций? 19. Что такое технология Р!п8-апд-Р!ау? Любое ли устройство можно подключить к интерфейсу, чтобы оно отвечало требованиям этой технологии? 20.
Существуют ли ограничения на число устройств, которые можно подключать к интерфейсу БСБ1? 21. Проведите сравнительный анализ интерфейсов НЗЕ (АТА) и 8С5! 22. Проведите сравнительный анализ интерфейсов НурегТгапзроп и РС1 Ехргезз. 23. Проведите сравнительный анализ интерфейсов ()8В и 1ЕЕЕ-1394 (Г(ге%!ге). 24. В чем состоят особенности, достоинства и недостатки интерфей сов Бепа! АТА и Р)Ьег СЬаппе1? ГЛАВА 8 ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРОВ 8.1. Организация систем ввода-вывода. Каналы, контроллеры 197 Устройства ввода-вывода информации служат для взаимодействия компьютера с различными источниками и потребителями информации.
Внешний мир характеризуется разнообразием объектов и различными формами представления информации: текстовой, графической, речевой, в виде аналоговых или дискретных сигналов. Обмен сообщениями между центральной частью машины и объектами внешнего мира осуществляется системой ввода- вывода. Такая система включает в себя ПУ, служащие для преобразования и кодирования информации, а также разнообразные средства управления обменом и передачи сообщений в компьютер и из него. Современные компьютеры позволяют подключать к ним самые разнообразные ПУ, т.е.
представляют собой системы с переменным составом оборудования. Для их реализации необходима стандартизация форматов передаваемых сообщений и алгоритмов управления аппаратурой, а также наличие универсальных программных модулей для управления ПУ. В зависимости от назначения и мощности компьютера системы ввода-вывода (СВВ) имеют различные структуры, а для их построения используются разные сочетания аппаратных и программных средств.
Основные функции СВВ. Задача СВВ состоит в организации и управлении процессом передачи информации между ПУ и ОП компьютера. Для СВВ любое ПУ представляет собой своеобразный генератор (устройства ввода) или потребитель (устройства вывода) ланных Р;, работающий под управлением сигналов С; и сообщающий о своем состоянии СВВ сигналами Юь (рис. 8.1). На СВВ возлагаются следующие функции: формирование текущего адреса А; ОП и передачи данных по Этому адресу; выработка управляющих сигналов С,; получение и обработка сигналов состояния Я; и формирование сообщений о состоянии СВВ; получение приказов от ЦП на выполнение операций ввода- вывода. РгД Рис. 8.1. Основные функции СВВ Кроме того, СВВ обеспечивает синхронизацию процессов в ПУ и центральной части компьютера, согласование скоростей их ра боты, буферизацию данных и преобразование нх форматов. Такой большой набор функций может быть реализован самыми различными способами.
В самых первых компькперах эти функции выполнялись при помощи арифметического устройства и центрального устройства управления, поэтому совмещать операции ввода-вывода и обработки было невозможно. Но это приводило к существенному замедлению работы компьютера, так как операции ввода-вывода выполнялись с участием медленных ПУ, Затем были реализованы системы прерываний и приостановок, позволившие совместить во времени обработку и ввод-вывод. Система ввода-вывода образует маршрут передачи данных между ПУ и ОП и осуществляет управление обменом. Поскольку передача данных происходит по специальным каналам и в соответствии с определенными правилами, то в СВВ обязательно входят аппаратные средства. Все функции СВВ можно разбить на три группы: 1) установление связи между ПУ и ОП; 2) определение текущего адреса ячейки памяти для записи или чтения очередного слова данных; 3) разрушение установленной связи и возвращение всех компонентов системы в исходное состояние.
Во время установления связи образуется канал передачи данных между одним из ПУ и ОП, по которому и будут передаваться данные. Для этого выявляют наиболее приоритетный запрос и исключают возможность передачи от любого другого ПУ, проверяют работоспособность и готовность к работе всех соответствующих компонентов СВВ и передают им нужную управляющую информацию.
В выполнении всех перечисленных действий обязательно участвует процессор. Определение текущего адреса, преобразование форматов передаваемых данных, контроль передачи и выявление особых условий может выполняться как средствами процессора (программный ввод-вывод), так и автономными аппаратными средствами 198 (прямой доступ в память). Это наиболее длительная часть операции ввода-вывода. Третья группа функций связана с завершением текущей операции ввода-вывода и «разрушением» канала.
Здесь определякп ся момент и причины (нормальное завершение или завершение вследствие выявления ошибки) завершения обмена, а также выполняется передача управляющей информации компонентам СВВ для перевода их в исходное состояние. Программный ввод-вывод.
Определение текущего адреса данных, производится процессором программным путем. Если ПУ подготовило данные для передачи в память компьютера, то оно формирует сигнал прерывания и передает его в процессор. Этот сигнал переводит один разряд специального регистра в состояние «1». Выполнение каждой команды в процессоре завершается опросом этого регистра.
При обнаружении сигнала прерывания происходит «переключение» процессора с текугцей программы на программу обслуживания устройства, приславшего сигнал прерывания. Программа обслуживания ПУ получает слово данных (обычно, байт), передаваемое устройством, и определяет адрес ячейки памяти, куда (или откуда) оно должно быть направлено. Эта программа, помимо определения адреса, осуществляет буферизацию, определяет число подлежащих передаче слов, выполняет контроль передачи и преобразование форматов.
После завершения передачи одного или нескольких слов из ПУ в память компьютера происходит восстановление текущей программы процессора. Это и есть программный ввод-вывод. При программном вводе-выводе не может быть обеспечена работа быстрых ПУ, например дисковых накопителей. Затраты времени на передачу одного байта из ПУ в память машины, т.е. на выполнение процессором функций «канала», даже при высоком быстродействии современных процессоров сравнительно велики, поэтому для обслуживания быстрых ПУ используют прямой доступ к памяти. Программный ввод-вывод характерен для персональных компьютеров и микроЭВМ при подключении к ним сравнительно медленных ПУ. Прямой доступ в память. Для его реализации предусматривают специальные аппаратные средства, которые осуществляют наиболее затратные по времени функции, а именно буферизацию данных и преобразование их форматов, определение текущего адреса ОП, куда пересылаются байты данных, и числа еще не переданных байт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
