Принципы организации обмена с внешними устройствами компьютера (программно-управляемый ввод/вывод и DMA).
Внешние устройства подключаются к системному интерфейсу через специальные устройства — контроллеры (адаптеры). Каждый контроллер имеет в своем составе ряд программно-доступных регистров (как минимум имеет хотя бы регистр данных, регистр состояния и регистр управления).
Каждый контроллер имеет свой набор команд. Получив, через свои регистры, команду от выполняющего программу ввода-вывода процессора, контроллер отрабатывает команду автономно, управляя внешним устройством через «малый» интерфейс между устройством и контроллером. Контроллер, отрабатывая принятую от процессора команду, пересылает во внешнее устройство свои команды, данные, и читает из устройства состояния. Кроме того, контроллер может выполнять ряд вспомогательных аппаратных функций, инициируемых аппаратными сигналами, или записью управляющей информации в его программно-доступный регистр (например, «сброс» по сигналу RESET, или включение процесса самодиагностики жесткого диска). Существуют простые контроллеры и более сложные (интеллектуальные) контроллеры, выполняющие более сложные аппаратные функции и команды.
управление мобильными устройствами
Процессор управляет внешним устройством, выполняя соответствующую программу ввода/вывода, где он с помощью команд IN, OUT (чтение порта, запись в порт) осуществляет доступ к программно-доступным регистрам контроллера. Например, в регистр управления процессор записывает команду, из регистра состояния читает информацию о состоянии устройства и контроллера, в регистр данных записывает выводимые на устройство данные, или читает из регистра данных считываемую с устройства информацию.
Возможны два способа организации программного обмена с внешними устройствами:
1) Обмен с опросом готовности устройства.
Выполняя программу ввода-вывода, процессор, запустив в контроллере операцию, циклически читает регистр состояния контроллера, ожидая появления в соответствующем разряде регистра состояния признака готовности к обмену данными с процессором. При появлении этого признака в регистре состояния, процессор осуществляет обмен через регистр данных, с помощью команды OUT, осуществляет запись в регистр данных (при выводе на устройство), или выполняет чтение информации из регистра данных контроллера с помощью команды IN (при вводе с устройства). После чего запускает в контроллере следующую операцию и т. д.;
2) Обмен по запросам на обслуживание устройства (запросам на маскируемое прерывание).
При выполнении программы ввода-вывода, процессор, запустив на контроллере операцию продолжает выполнять другую полезную программу. Контроллер внешнего устройства, в случае полной готовности к обмену данными с процессором, выдает на соответствующую линию IRQ сигнал запроса на обслуживание (запрос на маскируемое прерывание). Процессор, через выполнение процедуры прерывания по сигналу IRQ, переходит на выполнение программы ввода/вывода для данного устройства. Эта программа осуществляет обмен данными через регистр данных контроллера и запускает в контроллере следующую операцию. Процессор возвращается к выполнению прерванной программы через выполнение команды IRET (возврат из прерывания), которой заканчивается программа ввода/вывода) и т. д.
Машечкин И. В. — Операционные системы — Управление внешними устройствами
Любой контроллер, получив от процессора (по командам OUT), через свои программно-доступные регистры команду, отрабатывает команду автономно, управляя внешним устройством через «малый» интерфейс между устройством и контроллером. Контроллер, отрабатывая принятую от процессора команду, пересылает во внешнее устройство команды, данные, и читает из устройства информацию о его состоянии и данные. Кроме того, контроллер может выполнять ряд вспомогательных аппаратных функций инициируемых аппаратными сигналами или записью управляющей информации в его программно-доступный регистр.
Как было сказано выше, возможны два способа организации программного обмена с внешними устройствами: «обмен с опросом готовности устройства» и обмен «по запросам на обслуживание устройства» (запросам на маскируемое прерывание). Различие этих способов программного обмена в способе определения готовности устройства к обмену данными.
Например, при обмене «с опросом готовности устройства» с матричным принтером, выполняя программу ввода-вывода, процессор, запустив в контроллере матричного принтера операцию вывода, циклически читает регистр состояния контроллера и ожидает появления (в соответствующем разряде регистра состояния) признака готовности к обмену данными с процессором. При появлении этого признака в регистре состояния, процессор, с помощью команды OUT, осуществляет запись в регистр данных контроллера принтера очередного байта информации для вывода на принтер, и запускает в контроллере принтера, записью команды в регистр управления, следующую операцию вывода и т. д.
При обмене с принтером «по запросам на обслуживание от устройства» (запросам на маскируемое прерывание), процессор, выполняя программу вывода, запустив в контроллере принтера операцию, не ожидает готовности контролера к обмену данными. Он продолжает выполнять полезную программу. Контроллер принтера, в случае полной готовности к обмену данными с процессором, выдает на соответствующую линию IRQ (например, для принтера — IRQ7) сигнал запроса на обслуживание, который поступает на вход контроллера прерываний (который находится в микросхеме «южного моста»). Контроллер прерываний выдает на вход INTR процессора активный сигнал, а процессор, через выполнение процедуры прерывания по сигналу INTR (в ее выполнении участвуют контроллер прерываний и контроллер шины), переходит на выполнение программы вывода для данного устройства. Эта программа осуществляет запись данных в регистр данных контроллера и запись команды в регистр управления, т. е. запускает в контроллере следующую операцию вывода. Процессор в конце программы обслуживания устройства выбирает и выполняет команду IRET (возврат из прерывания, которой заканчивается программа ввода/вывода), и возвращается к выполнению прерванной ранее программы и т. д.
3) Прямой доступ (DMA — DirectMemoryAccess — прямой доступ к памяти).
Прямой доступ (DMA)- это способ обмена между внешним устройством и динамической памятью, при котором управление операциями обмена по интерфейсу между регистром данных устройства и последовательно расположенными ячейками памяти, осуществляет контроллер прямого доступа к памяти, а микропроцессор в это время находится в отключенном от интерфейса состоянии. Прямой доступ может осуществляться двумя способами: обычным DMA и Busmastering DMA.
Существуют несколько разновидностей обмена по прямому доступу. Single word DMA – одиночный режим (в каждом цикле обмена словом, сигнал запроса на обмен сбрасывается сигналом, подтверждающим каждый цикл обмена). Multiword DMA – множественный режим (на сигнал запроса на обмен от устройства выполняется поток циклов обмена сопровождаемых сигналами подтверждения; устройство может из-за неготовности приостановить обмен, сняв свой сигнал запроса, и продолжить обмен, вновь установив запрос). Режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пересылки данных между внешними устройствами и памятью, отдав эту работу контроллеру DMA, процессор в это время может обрабатывать другие данные или другую задачу в многозадачной системе.
4) BIOS, UEFI-BIOS. Важным компонентом системы ввода-вывода компьютеров является BIOS – это Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода, «зашитая» в ПЗУ (отсюда и название ROM BIOS). BOIS представляет собой набор программ которые реализуют функции управления внешними устройствами на физическом уровне (программно-управляемый ввод/вывод и DMA), функции проверки и обслуживания аппаратуры компьютера, и выполняет роль посредника между операционной системой и аппаратурой.
BIOS – практически уже достаточно давно начинает уступать место платформе UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), представляющей собой новый тип интерфейса между, оборудованием и операционной системой (OS) компьютера. BIOS, созданная четверть века назад, давно не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к современным ПК. Все новые компьютеры используют систему UEFI (но в системе UEFI есть блок совместимости с BIOS, поэтому те программы, которым для работы нужен был BIOS, спокойно могут работать и на компьютерах с UEFI). Этот тип интерфейса между оборудованием и ОС, изначально носивший имя EFI, уже в середине девяностых годов создавался корпорацией Intel для платформы Itanium. Сейчас разработку EFI курирует организация Unified EFI Forum (UEFI).
Перевод компьютеров на интерфейс UEFI позволил значительно сократить время загрузки ПК. Если при использовании BIOS с момента включения питания до появления экрана приветствия ОС проходит в среднем полминуты, то с внедрением UEFI этот показатель сократится до нескольких секунд. UEFI обеспечит поддержку альтернативных средств ввода данных, таких как виртуальные клавиатуры и сенсорные дисплеи. Администраторы получат в своё распоряжение расширенные инструменты удалённого управления и средства диагностики, а пользователи — возможность запускать приложения вроде браузера и медиаплеера, не загружая ОС.
Источник: al-tm.ru
Вопрос 20 — Программные средства управления внешними устройствами. Драйвер – назначение и структура
Драйвер устройства — это программа, которая построена по определенным правилам и обеспечивают правильную работу устройств. Правила определяют специальную структуру программы драйвера устройств.
С помощью драйверов устройств операционная система управляет периферийным оборудованием компьютера.
Взаимодействие OС с драйвером При вызове операционной системой драйвера она передает ему пакет данных. Такой пакет данных называется заголовком запроса. Он содержит сведения о том, что необходимо делать драйверу и где найти необходимые данные. Например, если необходимо записать символ в последовательный порт, то нужно указать команду записи и записываемый символ (данные), т.е. OС должна передать драйверу команду и данные.
длина пакета, т.е. длина в байтах конкретного заголовка запроса;
номер команды (код);
слово состояния — 16 битовое слово, каждый бит которого несет информацию об успешном или (конкретно) неуспешном окончании
зарезервировано для ОС;
адреса данных — зависит от команды, находящейся в 3-ем элементе
Таким образом, заголовок запроса представляет пакет данных переменной длины. Первый элемент содержит длину заголовка запроса. Во втором — находится номер устройства и используется тогда, когда к контроллеру подключено несколько устройств. Код команды, содержащийся в третьем элементе, сообщает драйверу, какие действия необходимо предпринять.
Четвертый элемент служит индикатором состояния. Шестой — является полем данных, длина его зависит от команды, которая находится в третье элементе.
Операционная система автоматически создает заголовок запроса, когда прикладная программа (программа пользователя) осуществляет запрос на обслуживание, требующий использование драйвера устройства.
Структура программы драйвера
Программа драйвера устройства состоит из пяти следующих частей.
Источник: studfile.net
Специальные Программы Которые Обеспечивают Управление Работой Устройств Это
Специальные Программы Которые Обеспечивают Управление Работой Устройств Это
скачать Программное обеспечение компьютера, состав и структура. Назначение операционной системы. Командное взаимодействие пользователя с компьютером. Графический пользовательский интерфейс.
Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам. Компьютерная программа представляет собой последовательность команд, записанных в двоичной форме на машинном языке, понятном процессору компьютера. Компьютерная программа является формой записи алгоритмов решения поставленных задач. Совокупность готовых к исполнению программ, хранящихся в оперативной и внешней памяти компьютера, называется его программным обеспечением.
Можно выделить три основных вида программного обеспечения: системное, прикладное и инструментальное.
- обеспечение пользовательского интерфейса, то есть программных средств диалога человека и компьютера;
- управление выполнением других программ на компьютере, в том числе организация их доступа к устройствам (процессору, памяти, устройствам ввода-вывода);
- управление хранением информации на компьютере в виде иерархической системы папок, содержащих файлы.
К системному программному обеспечению относятся также драйверы – программы управляющие работой устройств ввода-вывода и некоторых других устройств, позволяющие настраивать параметры их работы. Драйверы обычно поставляются вместе с устройствами. Комплект наиболее распространенных драйверов поставляется вместе с операционной системой.
В состав системного программного обеспечения входят также антивирусы и другие программы, связанные с обслуживанием компьютера. Системные программы часто называют утилитами (от лат. utilis – полезный).
Прикладное программное обеспечение (приложения) – это программы, непосредственно предназначенные для удовлетворения потребностей пользователя. Типичные представители прикладного программного обеспечения:
- текстовые и графические редакторы;
- программы работы с электронными таблицами;
- системы управления базами данных;
- средства просмотра web-страниц;
- обучающие системы, электронные энциклопедии, игры;
- специализированные программные системы, предназначенные для
- автоматизации определенного вида профессиональной деятельности, например, банковские системы, системы управления транспортными перевозками, системы геометрического моделирования в машиностроении.
При разработке программного обеспечения необходимо представлять алгоритмы в форме, понятной компьютеру. Для этого используются комплексы программ, называемые системами программирования . Они составляют основу инструментального программного обеспечения.
Для того чтобы мы могли не думать о том, как в компьютере происходит работа процессора с программами, данными и с аппаратными устройствами, существует специальный комплекс программ, называемых операционной системой.
Операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей ПО компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.
Операционная система – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера. Обеспечивает Управление Работой Внешнего Устройства Называется.
Тест с ответами: “Программное обеспечение компьютера”
1. Комплекс программ, обеспечивающих совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляющих пользователю доступ к ресурсам компьютера:
а) операционная система +
б) оперативная память
в) программное обеспечение
2. Специалисты, разрабатывающие программное обеспечение:
а) системные администраторы
б) программисты +
в) составители
Вы сталкивались с нарушением прав со стороны работодателей?
Да Нет, никогда
3. Для разработки прикладных компьютерных программ на языке программирования используют:
а) математические пакеты
б) геоинформационные системы
в) системы программирования +
4. К прикладному программному обеспечению относят:
а) графические редакторы +
б) антивирусные программы
в) операционные системы
5. Специальные программы, управляющие работой внешних подключенных к компьютеру устройств:
а) архиваторы
б) сервисные программы
в) драйверы +
6. В постоянном запоминающем устройстве компьютера хранится(ятся):
а) антивирусные программы
б) BIOS +
в) операционная система
7. К сервисным программам относят:
а) системы программирования
б) операционные системы
в) архиваторы +
8. Последовательность обращения к дискам на этапе загрузки компьютера определяет(ют):
а) BIOS +
б) операционная система
в) прикладные программы
9. Взаимодействие между устройствами компьютера обеспечивает(ют):
а) коммуникационные программы
б) пользовательский интерфейс
в) аппаратный интерфейс +
10. Комплекс программных средств, предназначенных для разработки компьютерных программ на языке программирования:
а) операционная система
б) система программирования +
в) программное обеспечение
11. Совокупность всех программ, предназначенных для выполнения на компьютере:
а) программное обеспечение +
б) система программирования
в) операционная система
12. Приложениями специального назначения не являются:
а) геоинформационные системы
б) драйверы +
в) математические пакеты
13. Приложениями специального назначения являются:
а) образовательные программы +
б) драйверы
в) оба варианта верны
14. К какой из типов программ относится MS Office:
а) система программирования
б) табличный процессор
в) пакет прикладных программ +
15. Какая программа предназначена для работы с базами данных:
а) СУБД +
б) Табличный процессор
в) Графический редактор
16. Программа, предназначенная для автоматизации процессов построения на экране дисплея графических изображений:
а) фотошоп
б) графический редактор +
в) видеоконвертер
17. В прикладное программное обеспечение входят:
а) все программы, установленные на компьютере
б) языки программирования
в) текстовые редакторы +
18. Для чего нужны инструментальные программы:
а) для управления устройствами ввода и вывода компьютера
б) для разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ +
в) решать какие-либо задачи в пределах данной проблемной области
19. Перед отключением компьютера информацию можно сохранить:
а) в оперативной памяти
б) в процессоре
в) во внешней памяти +
24. Назначение операционной системы:
а) редактирование, сохранение текстовых документов
б) организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ +
в) выводить информацию на экран или печатающее устройство
Вопрос: Компьютерная программа, управляющая внешним устройством. (Слово из 7 букв)
Компьютерная программа, управляющая внешним устройством.
Добрый вечер! Здравствуйте, уважаемые дамы и господа! Пятница! В эфире капитал-шоу «Поле чудес»! И как обычно, под аплодисменты зрительного зала я приглашаю в студию тройку игроков. А вот и задание на этот тур:
Вопрос: Компьютерная программа, управляющая внешним устройством. (Слово из 7 букв)
Если этот ответ не подходит, пожалуйста воспользуйтесь формой поиска.
Постараемся найти среди 775 682 формулировок по 141 989 словам .
Тест по информатике Программное обеспечение компьютера 10 класс
Тест по информатике Программное обеспечение компьютера 10 класс с ответами. Тест включает 5 заданий с выбором ответа.
2. Отметьте основные функции, выполняемые ОС современного компьютера.
1) управление устройствами, входящими в состав ПК
2) управление процессами, выполняемыми на ПК
3) предоставление интерфейса работы пользователю
4) организация работы с файлами
1) специальные программы, управляющие работой подключённых к компьютеру внешних (периферийных) устройств
2) обеспечивают диалог пользователя с компьютером на базе графического интерфейса
3) с их помощью осуществляется контроль за нормальным функционированием оборудования
4) осуществляющие сжатие программ и данных
5) обеспечивают реакцию на возникающие ошибки и аварийные ситуации
4. Установите соответствие между типами программного обеспечения и их назначениями
А) средства для разработки и отладки программ
Б) программы, предназначенные для решения определенного круга задач в различных областях человеческой деятельности
В) комплекс программ, обеспечивающих работу компьютера
5. Как называется инструмент для поиска ошибок в новой программе?
Ответы на тест по информатике Программное обеспечение компьютера 10 класс
1. 14
2. 1234
3. 135
4. 1В 2А 3Б
5. Отладчик
Однозадачные операционные системы названы так потому, что позволяют человеку заниматься в каждый момент на компьютере только одним делом, позволяют решать только одну задачу. Точнее говоря, такие системы обычно позволяют запустить одну программу в основном режиме.
Источник: trud-prav.ru