Система прерываний (Interrupts).

Система предусмотрена в составе компьютера для того, чтобы компоненты ПК могли взаимодействовать с ЦП.

В IBM PC предусмотрено 2 вида прерываний:

a) Аппаратные

b) Программные

К аппаратным относят прерывания, встроенные процессор, либо прерывания об аппаратных событиях.

Программные прерывания дают возможность ПП выполнить операции, запрограммированные в ОС, в BIOS или других сервисных программах

Для простой и эффективной локализации процедуры обслуживания прерываний служит таблица векторов прерываний, содержащийся в первых ячейках памяти ПК

Вектор – это полный адрес памяти (4 байта) той процедуры, которая вызывается при появлении запроса на прерывание.

В IBM PC совместимых компьютерах управления аппаратными прерываниями осуществляется специальными микросхемами – контроллерами прерываний, которые интегрированы в чипсет. Каждый из контроллеров имеет по 8 входных линий для приема запросов прерываний. Линий запросов прерываний называется IRQ (Interrupt Requests). Прерывания, испорльзуемые вторым контроллером подаются на неиспользуемый вход, а IRQ2 первого контроллера. Каждая линия имеет свой приоритет, наивысший приоритет у IRQ0. Линии IRQ8 IRQ15 имеют приоритет ниже чем у IRQ 1 но выше IRQ3

Стандартное распределение аппаратных прерываний

Драйверы и cпецификация Plug and Play.

Спецификация Plug and Play составлена Microsoft и Intel и позволяет компьютерам и периферийным устройствам самостоятельно настраивать собственную конфигурацию в процессе борьбы за системные ресурсы. Для полной реализации всех возможностей plug and Play необходима ее поддержка чипсетом, BIOS, ОС и устройствами. В идеальном случает установка нового устройства в среде plug and Play сводится к физическому подключению этого устройства а дальше все осуществляется автоматически. Спецификация загружает подходящий драйвер и выделяет устройству все требуемые ресурсы (IRQ, DMA, порты в/вв, ячейки памяти) таким образом чтобы оно не конфликтовало с уже имеющимися устройствами.

9.11.11

…зависит от внешнего интерфейса и буфера устройства

7 Удельная стоимость хранения информации - это отношение объема информации к стоимости устройства хранения.

СТРУКТУРА НАКОПИТЕЛЯ НА ГИБКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ (НГМД)

Устройство накопителя включает гибкий магнитный диск и пять основных систем:

1. Приводной механизм

2. Механизм позиционирования

3. Механизм центрирования и крепления

4. Система управления и контроля

5. Система записи считывания

И три специальных датчика: датчик индексного отверстия, датчик запрета записи, датчик нулевой дорожки.

Позиция дорожки 00 определяется фотоэлектрическим датчиком, нумерация начинается с внешней стороны.

Позиционирующая система служит для установки магнитной головки точно над определенной дорожкой. Начало участка записи-считывания определяется индексным отверстием. К одному адаптеру через интерфейс можно подключить до четырех НГМД.

Метод записи данных на НГМД

Используют два основных метода:

1. Метод частотной модуляции (ЧМ)

2. Метод модифицированной частотной модуляции (МЧМ)

Способ частотной модуляции является с двухчастотным при записи в начале тактового интервала производится переключение тока в магнитной головке и направление намагничености поверхности изменяется. Переключение тока записи отмечает начало такта в записи и используется при считывании для формирования сигналов синхронизации.

Этот способ обладает свойством самосинхронизации. Запись еденицы и нуля производится в середине тактового интервала причем при записи еденицы в середине тактового интервала производится инвертирование тока, а при записи нуля нет. При считывании в моменты середины тактового интервала определяется наличие сигнала произвольной полярности, наличие сигнала соответствует единице, отсутствие – нулю.

схема

10.11.11

Формат записи информации на гибком магнитном диске.

Рисунок

Организация размещения информации предполагает расположение данных пользователя вместе со служебной информацией. В НГМД используют стандартные форматы информации. Размер сектора – это основная хар-ка формата, она определяет наименьший объем данных, который может быть записан одной операцией ввода вывода. Максимальное кол-во секторов на дорожке определяется ОС, сектора отделяются друг от друга интервалами в которые информация не записывается.

Информационная емкость дискеты .

Определяется как произведение числа дорожек на кол-во секторов и кол-во сторон дискеты.

Служебная информация - это идентификатор сектора, позволяющий отличить его от других.

Адресный маркер - это спец. код, отличающийся от данных и указывающий на начало сектора и поля данных.

Номер головки – указывает одну из двух магнитных головок, расположенных на соответствующих сторонах дискеты.

Номер сектора – это логический код сектора, который может не совпадать с его физическим номером

Длина сектора – это размер поля данных

Контрольные байты – предназначены для контроля ошибок считывания

Адаптеры НГМД

Предназначен для перевода команд, поступающих из БИОС в электрические сигналы, управляющие НГМД, а также преобразование потоков импульсов, считываемых с магнитного диска в информацию, воспринимаемую в ПК.

Конструктивно адаптер может располагаться на системной плате ПК с другими адаптерами на специальной плате модуля расширения.

Основным функциональным блоком адаптера является контроллер НГМД (БИС - большая интегральная схема).

Функционально контроллер подчиняется ЦП и программируется им.

Контроллер выполняет следующий набор операций:

1. Позиционирование

2. Форматирование

3. Считывание

4. Запись

5. Проверка состояния НГМД

Каждая команда выполняется в три фазы:

1) Подготовительная фаза – ЦП передает контроллеру байты управления, которые включают код операции и параметры, необходимые для ее исполнения.

2) Фаза исполнения – На основе полученной информации контроллер выполняет действия, заданные командой.

3) Заключительная фаза – через регистр данных считывается содержимое регистров состояния, которые хранят информацию о результате выполнения команды и состоянии НГМД. В ЦП передаются условия завершения операции.

Обмен информацией между ЦП и адаптером идет в двух режимах: Режиме ПДП (прямого доступа к памяти) и режиме прерываний.

Основы магнитной записи

Запись считывания информации с диска основаны на принципах электромагнетизма..

Электромагнетизм – это образование магнитного поля при пропускании через проводник электрического тока. При изменении направления тока полярность магнитного поля также изменяется.

Магнитная головка в любом дисковом накопителе состоит из U-образного ферромагнитного серлдечника и намотанного на него катушки по которой может протекать эл. Ток.

При пропускании тока через обмотку в сердечнике головки создается магнитное поле при переключении направления тока, полярность магнитного поля меняется.

Магнитное поле в сердечнике распространяется в окружающее пространство, благодаря наличию зазора в основании магнитной головки.

Если в близи зазора располагается другой ферромагнетик, то в нем локализуется магнитное поле.

Ферромагнетик - это металл, способный самопроизвольно намагничиваться. Металлы состоят из атомов, каждый из которых имеет свой магнитный момент. Область с общим направлением магнитных моментов атомов называется домен. При отсутствии магнитного поля домены намагничены каждый в своем направлении, но под воздействием внешнего магнитного поля от магнитной головки ориентация доменов меняется и становится одинаковой.

схема

Если магнитная головка приводит к ориентации домена в плоскости носителя, то магнитную запись называют горизонтальной

Если приводит к ориентации домена в перпендикулярной к плоскости носителя, то магнитную запись называют вертикальной.. В результате протекания переменного тока в обмотке магнитной головки, на диске образуется последовательность участков с различной по знаку остаточной намагниченности, которую можно обнаружить при считывании.

Кол-во переходов (зон смены знаков) на единице площади носителя называют физической плотностью записи. Этот параметр зависит от метода записи, от величины зазора магнитной головки.

Метод записи без возврата к нулю

При записи единицы направление тока изменяется в начале тактового интервала, а при записи нуля – нет, и зон смены знака на поверхности носителя не остается. Для воспроизведения нуля и отделения его от единицы используется синхроимпульс.

схема

Накопители на жестких магнитных дисках

1) Структура накопителей НЖМД – с конструктивной точки зрения НЖМД схож с НГМД, но содержит большее число электромеханических узлов и механических деталей, изолированных в герметизированном корпусе и пакет магнитных дисков.

Жесткий магнитный диск – это круглая металлическая пластина, покрытая ферро магнитным слоем и спец. слоем. Толщина 1,5 – 2,5 мм

Дорожки с одним и тем же радиусом во всех дисках пакета образует цилиндр.

Цилиндр определяет положение всех магнитных головок блока при записи или считывании с дорожки. Цилиндрам присваиваются номера соответствующих дорожек. Полный адрес сектора в дисковом пакете состоит из трех частей: номера цилиндра, номера магнитной головки, номера сектора на дорожки

2) Метод записи данных НЖМД – в НЖМД для записи данных используют метод частотной модуляции, модифицированной частотной модуляции и метод ограничения длинны.

При методе модифицированной частотной модуляции плотность записи данных возрастает вдвое, по сравнению с частотной модуляцией. Если записываемый бит данных является единицей, то стоящий перед ним бит тактового импульса не записывается. Если записывается ноль, а предыдущий вид был единицей, то синхросигнал и бит данных не записывается. Если перед нулем стоял ноль, то записывается синхросигнал.

Схема

Домашняя работа

Домашняя Работа

14.11.11

В НЖМД обычно используются форматы данных с фиксированным числом секторов на дорожке (17, 34, 52), и объемом данных в одном секторе 512 или 1024 байта. В начале идентификатора и поля данных записываются байты синхронизации, служащие для синхронизации схемы выделения данных адаптера НЖМД.

Байт сравнения представляет собой одинаковое для каждого сектора число, с помощью которого осуществляется правильность считывания идентификатора.

Байт флага – это указатель состояния дорожки (основная или запасная, исправная или дефектная).

Контрольные байты – предназначены для контроля и коррекции ошибок считывания заносятся в идентификатор один раз, а в поле данных каждый раз при новой записи данных. Пять различных интервалов используются для синхронизации электронных процессов чтения записи и управления работой электромеханических узлов накопителя.

В результате начального форматирования определяется расположение секторов и устанавливается их логическая адресация. Так как скорость вращения диска большая для обеспечения минимального числа оборота диска при обращении к последовательным секторам, сектора с последовательными номерами размещаются через n физических секторов друг от друга. Кратность расположения секторов задается при форматировании диска, коэффициенты чередования бывают 6:1, 3:1, 1:1. Новейшие модели жестких дисков используют коэффициент 1:1, а их контроллеры считывают с диска за одно его обращение информацию с целой дорожки и хранят ее в буфере, при запросе из буферной памяти передается информация уже из требуемых секторов.

Адаптер НЖМД

В НЖМД используются два вида эл. Схем:

1. Для управления магнитными головками, двигателем и дисками.

2. Для управления данными.

Типичный адаптер НЖМД выполняет следующие основные функции по командам ЦП:

1. Поддерживает требуемый формат данных.

2. Передает данные в режиме DMA или PIO.

3. Осуществляет поиск и проверку требуемых цилиндров.

4. Производит переключение головок.

5. Обнаруживает и корректирует ошибки в считанных данных.

6. Организует последовательность считанных секторов в соответствии с коэффициентом чередования.

7. Генерирует прерывание

Адаптер НЖМД имеет собственную локальную ОП, которая подразделяется на рабочую область для процессора и буфер данных для хранения одного сектора. Команды ЦП подаются на адаптер в режиме PIO в виде блока, который включает код операции, адрес сектора, номера байтов обмена, номер накопителя.

Основными командами являются:

1. Чтение

2. Записи

3. Форматирование

4. Позиционирование

5. Диагностические команды

28.11.11

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: