Горнец Н.Н., Рощин А.Г. Организация ЭВМ и систем (2006) (1186251), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Остальные функции по установлению связи и образованию «канала» между ПУ и ОП и завершению операции выполняются как ЦП, так и специальными процессорами ввода- вывода. Настройку канала прямого доступа в персональных компьютерах ЦП выполняет программно. Получив сигнал прерывания, он 199 переключается на выполнение программы-драйвера и передает в контроллер ПУ команду, начальный адрес, число подлежаши„ передаче байт, а также информацию о размещении этих байт на носителе (например, номер сектора на диске). После завершени, передачи управляющей информации ЦП возвращается к перво начальной программе, а контроллер ПУ начинает процедуру пря мого доступа в память, т.е. принимает передаваемый байт из ПУ (при вводе), передает этот байт в ячейку ОП по хранящемуся в регистре контроллера адресу, увеличивает этот адрес и уменыла ет число байт, подлежащих передаче.
Управление передачей каж дого байта не требует вмешательства со стороны ЦП, а возможные конфликты при обращении к памяти разрешаются посредством приостановок. Процедура передачи байт в ОП завершится, как только счетчик байт обнулится. При прямом доступе в память возможно совмещение операций ввода-вывода и обработки, но только если в ЦП предусмотрена большая буферная память, так как в современных компьютерах устройства прямого доступа (например, дисковая память) обладают высоким быстродействием и при обращении к ним полностью захватывают магистраль для передачи данных.
В мейнфреймах и суперкомпьютерах все функции ввода-вывода выполняются специально выделенными средствами, работающими под управлением собственной программы. Эти средства образуют процессор ввода-вывода (ПВВ). Однако работа такого ПВВ подчинена программам ЦП: она инициируется по команде ЦП, после этого выполняется автономно до своего завершения, а после окончания работы ПВВ сообщает ЦП о том, как она завершилась. Наличие ПВВ позволяет существенно разгрузить ЦП от работ, связанных с вводом-выводом, но не от инициирования их. 8.2. Клавиатура и мышь Клавиатуры предназначены для ввода буквенно-цифровой или текстовой информации в память компьютера, а мыши — для указания какой-либо определенной точки на экране, например некоторого окна. В переносных компьютерах вместо мыши используют различные трекболы, шаровые манипуляторы, джойстики и другие подобные устройства, служащие для управления специальной меткой — маркером, перемещаемым по экрану.
Для ввода текста помимо клавиатуры могут использоваться также устройства автоматического распознавания печатных и рукописных символов, устройства ввода с промежуточного носителя (например, с магнитной ленты или дискеты) и т.п. Клавиатура. Она состоит из совокупности ключей, замыкаемых при нажатии клавиш, а также схем управления для формирова- 200 ния кода символа, исключения не„днозначности кодирования из-за ,дребезга» контактов и выполнения зугих управляюших функций. Традиционная клавиатура содержит более 100 клавиш. Число клавиш всегда меньше числа символов в алфавите, поэтому на клавиатуре располагают специальные управля- 4 юшие клавиши, изменяюшие коды остальных.
В настояшее время существует 5 несколько разновидностей ключей, но наиболее распространен ключ (рис. 8.2), состоящий из клавиши 1, возвратной пружины 2, плунжера 3, корпуса 4 и собственно контактов 5. При нажатии на клавишу р у й Рис. 8.2. Устройство ключа клаконтакты замыкаются, что приво- виатуры: дит к изменению электрического сопротивления между ними. В не- жила; 3 — плуюкер; 4 — корпус; 5— которых клавиатурах вместо механических контактов используют подвижную и неподвижную пластины, при нажатии на клавишу между которыми происходит изменение емкости, или полупроводник, в котором возникает разность потенциалов под действием магнитного поля, создаваемого закрепленным на плунжере подвижным магнитом. Клавиатура представляет собой прямоугольную матрицу, состоящую из ключей, расположенных на пересечении столбцов и строк (рис. 8.3).
Генератор тактовых импульсов, счетчик и дешифратор служат для последовательного опроса состояния ключей в столбцах клавиатуры. Сигнал с дешифратора поступает на очеред- Рис. 8.3. Схема управления клавиатурой 201 ной столбец клавиатуры и соответствующий адресный вход Пчу (вход Х). Если в данном столбце находится нажатая клавиша, т„ этот сигнал проходит и на второй адресный вход К В ячейках П8у записаны коды символов, таким образом, содержимое ячейки с адРесом ХУ, т.е. код нУжного символа, выдаетсЯ на выходной ре гистр.
Поскольку число клавиш на клавиатуре меньше числа сим волов, то в ПЗУ записаны не полные коды символов, а лишь младшие разряды. Старшие разряды определяются содержимьгм специального регистра (СРг), состояние которого фиксируется при нажатии клавиш переключения регистров, например клави ши Япй. Для исключения влияния «дребезга» контактов выдача символа из регистра осуществляется с задержкой на время завер щения переходного процесса.
Для управления клавиатурой можно использовать и микропро цессоры. В этом случае ее шины Хг'подключаются к портам ввода и вывода, а для передачи в компьютер сформированного программным путем кода символа используется второй порт вывода. При микропроцессорном управлении достаточно просто избежать влияния «дребезга» контактов и фиксировать ошибочные состояния, когда одновременно оказываются нажатыми несколько клавиш. Для этих целей программа определения кода символа выполняется несколько раз и производится сравнение полученных кодов.
Передача кода символа в выходной порт осуществляется только в случае многократного совпадения полученных кодов. Мышь. Снизу механической мыши (рис. 8.4) находится шар, который поворачивается при перемещении мыши по плоскости стола (или специального «коврика»). Шар касается двух расположенных под прямым углом друг от друга валиков 2, 3, которые при движении мыши также поворачиваются.
Угол поворота валика пропорционален углу поворота шара и синусу угла между направлением перемещения мыши и осью вращения этого валика. Валики связаны с элементарными преобразователями угла пово- рота в цифровой код. Чаще всего 1 2 такие преобразователи устроены в виде диска с прорезями 4, полупроводникового излучателя и 5 х фотоприемников 5. К компьютеРу 4 Каждый преобразователь имеет по два фотоприемника для определения направления перемещения шара. На выходах фотоприемников формируются имРис.
8.4. устройство мыши: пульсы, число которых пропор- 1 — отар' 2 3 — валики 4 — писк е ЦИОНапьНО ПсрсмсшсииЮ МЫШИ. прорезями; 5 — фотоприемники; 6 ПОЛУЧЕННЫЕ На ВЫХОДЕ ПрЕОбра- преобразователь зователей б коды передаются в 202 „мпьютер и служат для пропорционального перемещения мар«ера по экрану. Однако такая мышь часто начинает плохо работать из-за загрязнения валиков и возникающего проскальзывания, поэтому овременные конструкции мыши отличаются от описанной выше.
ц последнее время получила распространение оптическая мышь, в которой вместо шара и преобразователей углов поворота в цифовые коды использован полупроводниковый красный лазерный излучатель. Луч света от этого излучателя направляется на поверхность, по которой осуществляется перемещение мыши, и, огра;каясь от нее, попадает в объектив монохромной КМОП-камеры, которая фотографирует небольшой (около 1 мм') участок поверхности. Фотографирование — это процесс разбиения участка поверхности на небольшие квадратики, число которых может быть 16 х 16, и вычисления усредненного значения яркости для каждого из них. Фотографирование производится сенсором, расположенным за объективом камеры. Конструктивно оптический сенсор и объектив выполнены в виде одной интегральной схемы, на нижней стороне которой располагается объектив.
Каждому квадратному участку присваивается значение яркости от 0 до 63, где 0 соответствует белому, а 63 — черному участкам. Таким образом, получается мозаичное цифровое описание участка поверхности. Это цифровое описание участка изображения передается от сенсорного датчика в сигнальный процессор, где запоминается и сравнивается с предыдущим описанием. Если описания полностью совпадают, то мышь не перемещалась; если совпадения не выявлено вовсе, то мышь перемещалась слишком быстро.
Если полного совпадения нет, но выявлена некоторая общая часть изображения, то сигнальный процессор определяет величину и направление перемещения мыши (это сделать несложно) и передает новые координаты мыши в компьютер. Поверхность фотографируется с очень большой скоростью — около 1500 снимков в секутшу, что позволяет перемещать мышь довольно быстро со скоростью до 25 см/с.
Оптическая мышь практически не загрязняется и позволяет работать достаточно быстро, но не на любой поверхности. Существуют оптические мыши, связанные с компьютером ие проводами, а через инфракрасный порт. Однако такие мыши не получили особо широкого распространения из-за сравнительно высокой стоимости. 8.3.
Дисплеи Устройства оперативного отображения информации, или дисплеи, долгое время строились исключительно на основе электРонно-лучевых трубок (ЭЛТ). Экран такого дисплея представляет 203 собой прямоугольную сетку, в узлах которой расположены о„ дельные элементарные индикаторы (ЭИ), изменяющие свои оп тические свойства под воздействием управляющих сигналов, Йа экране ЭЛТ такая сетка может создаваться в процессе формир вания изображения. Включение и выключение ЭИ для формиро вания видимого изображения производится в последовательное ти, называемой опросом.
В настоящее время используют растровый метод, при котором последовательность опроса всегда постоянна и не зависит от ха рактера изображения. Луч (а точнее, три луча — красный, зеле ный и синий, или КО — для создания цветного изображения) равномерно перемещается по экрану слева направо, прочерчивая строку растра. Это прямой ход луча. Затем выполняется обратный ход луча, по окончании которого он занимает положение в начале следующей строки, т.е. происходит перемещение луча сверху вниз. После выполнения последнего прямого хода, когда луч дос тиг крайнего нижнего положения, осуществляется его возврат в начало.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
