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.
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.
|