Сделай Сам Свою Работу на 5

Основные принципы передачи информации в вычислительных системах.





Функция системы ввода /вывода и ее структуры.

 

1. Преобразование квантов (или форматов) информации принимаемых от ПУ при вводе форматы ЦП и ОП и обратное преобразование при выводе.

2. Определение места в ОП, где должен быть размещен сформированный машинный квант при вводе или откуда должен быть выбран при выводе.

3. Формирование управляющих сигналов для работы периферийных устройств в различных режимах, задания типа выполняемой операции в ПУ.

4. Получение и обработка сигналов, характеризующих сигналов ПУ, возможность выполнения им тех или иных действий.

5. Получение приказов от ЦП на выполнение операций ввода/вывода, формирование сообщений о состоянии системы ввода/вывода.

6. Синхронизация скоростей центральных скоростей ЦУ и ПУ и их процессов.

Простейшие реализации этих функций возможна при центрально-синхронном принципе управления. При этом принципе все операции обработки и ввода/вывода выполняются последовательно.

Улучшить производительность ПК возможно за счет организаций параллельного выполнения процедур обработки и ввода/вывода.

Параллельная работа ПУ и ЦП осуществляется в тактах подготовки кванта информации в ПУ, а во время передачи ЦП и ПУ используются совместно.



 

Интерфейсы системы ввода/вывода

Аппаратным интерфейсом принято называть совокупность правил унифицированного взаимодействия между отдельными устройствами, а также совокупность аппаратных программных и конструктивных средств, направленных на реализацию этих правил.

Линии интерфейса – это электрические или оптические цепи по которым осуществляется взаимодействие с помощью сигнала.

Шина интерфейса – это совокупность линий сгруппированных по функциональному назначению.

В зависимости от требований унификации выделяют:

a) Физическую реализацию интерфейса, т.е. состав и характеристики линии передачи, конструкцию средств их подключения, вид и характеристики сигнала.

b) Логическая реализация интерфейса, т.е. протоколы взаимодействия или алгоритмы формирования сигналов обмена.

Характеристики интерфейса

1. Виды связи:

a) Дуплексная – сообщения могут передаваться в двух направлениях одновременно.



b) Полудуплексная – сообщения могут передаваться в двух направлениях, но в разное время.

c) Симплексная – сообщения могут передаваться только в одном направлении.

2. Пропускная способность, т.е. кол-во информации, передаваемая через интерфейс в единицу времени.

3. Максимально допустимое расстояние между устройствами и суммарная длина линий, соединяющих все устройства интерфейса.

4. Задержки при организации передачи, которые вызваны необходимостью выполнения подготовительных и завершающих действий по установлению связи между устройствами.

 

Организация интерфейсов

A. Параллельная передача данных – параллельный интерфейс. Передача сообщений выполняется последовательно квантами, содержащими M бит. Каждый квант передается одновременно по М линиям, где М называется шириной интерфейса и обычно равна или кратна байту. Наиболее распространенными являются интерфейсы где М=8, 16, 32, 64.

B. Последовательная передача – последовательный интерфейс. Передача данных осуществляется всего по одной линии, хотя общее число линий может быть больше. В этом случае по дополнительным линиям передаются сигналы синхронизации и управления. Такие интерфейсы характеризуются относительно небольшими скоростями передачи и могут применятся для подключения низкоскоростных ПУ, расположенных на значительном расстоянии от ЦП.

Шины

Шина, связывающая только два устройства называется портом.

Линии шины делятся на три группы:

a) Линии данных (шина данных).

b) Линии адреса (шина адреса).

c) Линии управления (шина управления).



 

Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:

a) Системная шина (шина ЦП). Используется микросхемами чипсет для пересылки информации к ЦП и от него.

b) Шина Кэш-памяти. Используется для обмена информации между ЦП и Кэш-памятью.

c) Шина памяти. Используется для обмена информации между ОП и ЦП.

d) Шины ввода/вывода подразделяются на стандартные и локальные.

 

 

28.09.11

 

Стандартные шины - предназначены для подключения к локальным шинам более медленных устройств. (мышь, клавиатура, модем). Сюда относится шина ISA, USB.

Локальные шины ввода/вывода– это скоростные шины, предназначенные для обмена информации между быстродействующими периферийными устройствами (видеокарта, сетевая карта, карта сканера) и системной шиной под управлением чипсет. К ним относятся PCI, AGP.

 

Назначение линий шины

 

Контроллер шины осуществляет управление процессом обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы либо интегрируется в чипсет.

a) Шина данных - По это шине происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения, установленными в слоты и памятью. Особую роль играет при этом режим DMA-Direct Memory Access (прямой доступ памяти), т.е. управление осуществляется соответствующим контроллером, минуя ЦП. Чем выше разрядность шины, тем выше пропускная способность шины и производительность ПК. Intel 80286 – 16 разрядов; 386, 486 – 32 разряда; Pentium – 64 разряда.

b) Шина адреса – процесс обмена информацией возможен в том случае, когда известны отправитель и получатель информации. Каждый компонент ПК, каждый регистр ввода/вывода и ячейки оперативной памяти входят в единое адресное пространство ПК. Для адресации какому-либо устройству и служит шина адреса по которой передается уникальный идентификационный код (адрес). Для ускорения обмена данными используется устройства промежуточного хранения – ОЗУ, при этом решающую роль играет объем данных, которые могут в ней храниться. Этот объем зависит от разрядности адресной шины и тем самым от максимально возможного количества адресов генерируемых процессором на адресной шине. Объем ОП определяется 2n , где n - разрядность адресной шины.

c) Шина управления – для успешной передачи данных недостаточно установить их на шину данных и задать адрес на шине адреса. Для того чтобы данные были записаны (считаны) в регистры устройств, подключенных к шине, адреса которых заданы, необходим ряд служебных сигналов: записи/считывания, готовности к приему/передачи данных, подтверждение приема данных, аппаратного прерывания, управления и инициализации контроллера DMA. Все эти сигналы передаются по шине управления.

Аппаратные средства поддержки ПУ

Адаптер – это средство сопряжения какого–либо устройства с какой–либо шиной или интерфейсом компьютера.

Контроллер – Служит тем же целям сопряжения, но подразумевается его некоторая активность, т.е. способность к самостоятельным действиям после получения команды от обслуживающей его программы.
Сложные контроллеры имеют в своем составе собственные процессоры. Для связи адаптера или контроллера с программой предназначены регистры ввода/вывода, которые могут входить в адресное пространство памяти, либо пространство портов ввода/вывода.

Системными устройствами называются устройства, занимающие какие-то свои системные ресурсы (порты ввода/вывода, ячейки ОЗУ, линии запросов прерываний, каналы DMA).

ПУ – подключаются к тем или иным интерфейсам системных устройств. Например: LPT, COM – системные устройства; принтеры, винчестеры – ПУ.

Мост – это устройство, применяемое для объединения шин, использующих разные или одинаковые протоколы обмена. Он осуществляет не только коммутацию каналов передачи данных но и производит управление соответствующей шиной.

В настоящее время управление потоками данных производится с помощью мостов и контроллеров в составе чипсета. Принято называть две главные микросхемы чипсета: северный и южный мост. Северный мост обслуживает системную шину, шину памяти, шину AGP и является главным контроллером шины PCI. Южный мост обслуживает работу с периферийными устройствами.

12.10.11

Основные принципы передачи информации в вычислительных системах.

 

ЦП
ОП
ПУ
ПУ

 

 


В процессе работы компьютера передачи информации по одному и тому же интерфейсу в один и тот же момент времени идет только между двумя устройствами по принципу точка-точка. При этом одно из устройств является активным (ведущим, задаччиком или Master), другое – пассивное (ведомым, исполнительным, Target).

Активное устройство начинает обмен и управляет им, пассивное выполняет предписания активного. В компьютере одни устройства всегда являются активными (ЦП), другие всегда пассивные (ОП). Третьи в разные моменты времени могут быть как активными так и пассивными (ПУ).

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.