Для реализации этих функций базовая система ввода/вывода включает в себя программы тестирования оборудования компьютера, программу начальной загрузки и драйверы стандартных внешних устройств компьютера.
Драйвер — программа, которая управляет работой соответствующего внешнего устройства и предназначена для:
- приема запросов от выполняемой программы на обращение к внешнему устройству
- преобразования этого запроса в команды управления устройством
- обработки запросов, поступающих от самого устройства
Следовательно, драйвер — промежуточное звено между выполняемой программой и внешним устройством, к которому эта программа обращается.
Программы тестирования предназначены для проверки работоспособности основного оборудования компьютера сразу после включения питания.
Программа начальной загрузки служит для считывания с магнитного диска в оперативную память системного загрузчика (программы загрузки конкретной ОС).
Все программы BIOS расположены в ПЗУ компьютера => с одной стороны BIOS -часть компьютера, а с другой — компонент любой ОС, запускаемой на данном компьютере.
Программа на Python для управления компьютером / Python + PyAutoGUI
- Модуль расширения — надстройка над BIOS, которая выполняет следующие функции:
- в процессе загрузки ОС выполняет логическую замену драйверов хранящихся в BIOS и подключение, если требуется, новых драйверов.
- организация интерфейса с BIOS.
Модуль расширения BIOS хранится на системном диске в виде файла с именем io.sys и является неотъемлемой частью MS-DOS.
- Внешние драйверы устройств — это те драйверы, которые не вошли в состав BIOS. Это чаще всего драйверы мыши, принтера, таймера.
Все внешние драйверы хранятся на дисках в виде отдельных файлов и являются компонентами DOS.
Информация о необходимости подключения того или иного внешнего драйвера хранится в специальном файле с именем config.sys, который должен быть расположен на системном диске. - Системный загрузчик предназначен для считывания и размещения в ОП компьютера модуля расширения и базового модуля MS-DOS.
Системный загрузчик — это программа, которая размещена в самом начале системного диска и предназначена для того, чтобы вывести на экран сообщение о попытке загрузить MS-DOS с не системного диска.
Таким образом системный загрузчик, BIOS, модуль расширения и подключенные внешние драйверы устройств составляют программное обеспечение единой системы компьютера, получившей название: «система ввода/вывода».
Ее основная цель — обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами компьютера.
Программы системы ввода/вывода (кроме системного загрузчика) постоянно, в процессе работы, находятся в оперативной памяти. - Базовый модуль MS-DOS является центром системы ввода/вывода и реализует основные функции по управлению всеми ресурсами компьютера и выполняемыми программами. Базовый модуль хранится на системном диске в виде файла с именем msdos.sys.
После загрузки базового модуля он постоянно находится в оперативной памяти компьютера. - Командный процессор (интерпретатор) предназначен для организации взаимодействия пользователя с компьютером, т.е. пользователь дает указание MS-DOS на выполнение тех или иных действий посредством ввода с клавиатуры соответствующих команд.
Функции: - обрабатывает файл с именем autoexec.bat
- воспринимает вводимые пользователем команды, проверяет их синтаксис
- выполняет внутренние команды
- обрабатывает командные файлы
Командный процессор находится на системном диске в виде файла с именем command.com.
- Утилиты MS-DOS. Реализуют выполнение внешних команд. Внешние, т.к. для их выполнения программа подгружается в оперативную память (ОП) по требованию пользователя (format, copydisk).
Утилиты могут находиться в виде программных файлов на любом диске. При этом имя файла, как правило, дублирует имя команды.
Вывод: ОС получила название «дисковой», потому что изначально все ее элементы (модули) за исключением BIOS находятся на магнитных дисках. При этом на системном диске должны быть расположены:
- системный загрузчик
- модуль расширения (io.sys)
- базовый модуль (msdos.sys)
- командный интерпретатор (command.com)
- файлы конфигурации (config.sys)
- файл автозагрузки (autoexec.bat)
Модульная структура MS-DOS значительно облегчает ее модификацию, т.е. она открыта для наращивания своих возможностей.
Уровни вложенности элементов MS-DOS.
На внутреннем уровне находятся программы, управляющие аппаратурой, а на внешнем — средства для организации диалога с пользователями. Основная часть MS-DOS — промежуточные уровни, которые управляют файловой системой, выполнением и взаимодействием программ, использованием
Источник: studopedia.org
Компьютерное управление внешними устройствами через стандартные интерфейсы
Одним из наиболее простых и часто используемых способов организация обмена данными между компьютером и внешними устройствами является использование стандартных портов ввода-вывода — таких, как COM, LPT, IrDA и USB, а также промышленных интерфейсов SPI,12С, I-Wire. Данная книга посвящена объяснению принципов их работы и созданию управляющих пользовательских программ. Рассмотрены вопросы сопряжения устройств с компьютером по указанным интерфейсам. Рассмотрены вопросы сопряжения устройств с компьютером по указанным интерфейсам. Приводятся примеры схем, а также исходные коды программ для компьютера и микроконтроллеров семейства AVR, Пособие ориентировано на разработчиков электронной аппаратуры, у которых возникает необходимость в обеспечении программной поддержки своих устройств.
Параллельный порт
Аппаратная организация порта
Традиционный LPT- порт
Расширения параллельного порта
Режимы работы параллельного порта
Физический и электрический интерфейсы
Конфигурирование LPT-портов
Неисправности и тестирование параллельных портов
Программирование LPT-порта
Установка драйвера giveio sys
Управление состоянием линий LPT-порта
Схема стенда для отладки программы
Сопряжение микроконтроллера с LPT-портом
Аппаратно-программные средства снятия вольт-амперных характеристик полупроводниковых приборов
Снятие вольт-амперных характеристик биполярных транзисторов
Снятие вольтамперных характеристик полевых транзисторов
Снятие вольт-амперных характеристик диодов
Снятие вольт-амперных характеристик стабилитронов
Блок управления
Описание программных средств
Последовательный порт
Аппаратная организация порта
Интерфейс RS-232C
Электрический интерфейс
Управление потоком передачи
Интерфейс «токовая петля»
Инфракрасный интерфейс
Интерфейс MIDI
Конфигурирование СОМ-портов
Использование СОМ-портов
Неисправности и тестирование СОМ-портов
Проверка конфигурирования
Функциональное тестирование
Программирование UART для микроконтроллеров
Передача данных
Прием данных
Управление UART
Бод-генсратор (Baud Rate Generator)
Сопряжение компьютера с микроконтроллером по СОМ-порту
Программа для микроконтроллера
Программирование COM-портов
Открытие порта
Настройка параметров порта
Настройка тайм-аутов
Использование стандартного диалога настроек порта
Прием и передача данных
Использование потоков
Шина USB
Аппаратная организация шины
Преобразователи USB-FIFO
Подключение микросхемы FT245BM к USB
Преобразователи USB-RS232
Подключение микросхемы FT232BM к USB
Программирование USB-шины
Установка драйверов
Определение подключенных устройств. Получение информации об устройстве
Организация обмена данными
Программа для контроллера AVR
Использование тайм-аутов
Программирование устройств на базе FT232
Программирование EEPROM
Коды ошибок при работе с USB
Обзор программных средств для работы с портами
Proteus
SCADA-снстемы
Принцип работы SCADA систем
Система Genie
Teiminat
Wtnscope
Принципы организации сетевых коммуникаций
Использование Windows Sockets
Инициализация Winsock
Создание гнезда и открытие соединения
Отправление и получение сообщений
Управление процессом генерации сообщений
Пример разработки программы
Название: Компьютерное управление внешними устройствами через стандартные интерфейсы
Авторы: Рябенький В.М., Ходаков В.Е., Ушкаренко А.О
Издательство: Олди-плюс
Год издания: 2008
Страниц: 380
ISBN: 978-966-8447-51-8
Язык: русский
Формат: PDF
Размер: 10,56 Мб
Скачать Компьютерное управление внешними устройствами через стандартные интерфейсы
Источник: radiohata.ru
Драйверы внешних устройств.
Драйвер — программа, которая управляет работой внешнего устройства, преобразует данные на входе и выходе.
Чтобы сигнал от внешнего устройства был воспринят и правильно расшифрован процессором или сигнал, передаваемый процессором, был верно отображен, необходима работа драйвера.
Каждое внешнее устройство имеет свой драйвер. Драйверы основных стандартных устройств (таких, как клавиатура, монитор, дисковод дисков и др.) включены в базовую систему ввода/вывода (BIOS) и зашиты в ПЗУ. Драйверы, которые обеспечивают работу новых устройств (лазерного пойнтера, сканера и многих других) или нестандартное использование стандартных устройств, хранятся на системном диске в виде обычных файлов. При начальной загрузке операционной системы они автоматически загружаются в оперативную память, для этого их имена должны быть перечислены в специальном файле config.sys. Таким образом, можно легко добавить или заменить драйверы вновь подключаемых устройств, не затрагивая основных системных файлов.
3. Командный процессор (процессор командного языка, интерпретатор команд) — программа, которая обеспечивает диалог пользователя с компьютерной системой. Она хранится на системном диске в файле со стандартным именем command.com. Диалог ведется на командном языке. Команды, отдаваемые пользователем, обрабатываются командным процессором и затем исполняются.
В командный язык конкретной ОС (в нашим случае MS-DOS) входит определенный набор команд. Это так называемые внутренние команды (например, DIR — вывод каталога, COPY — копирование файлов, TYPE -просмотр текстового файла и т.д.). Программы их исполнения хранятся в файле command.com.
Набор команд командного языка может быть расширен. Имя «любого исполняемого файла с расширениями .com или .ехе становится новой командой командного языка. Такие команды можно назвать, внешними командами ДОС.
Когда от пользователя поступает команда, она принимается и разбирается командным процессором. Если это внутренняя команда, из файла command.com — она исполняется операционной системой. Если поступившей команды нет среди внутренних команд, на диске ищется файл с соответствующим именем и расширениями .com или .ехе (исполняемый файл), и управление передается хранящейся в нем программе.
Если такого файла нет, выдается сообщение об ошибке. Такие файлы могут содержать сервисные программы ДОС (утилиты), которые поставляются вместе с ДОС в виде внешних файлов, но могут содержать и прикладные программы. Командный процессор, в сущности, не отличает их друг от друга, поэтому обращение к внешней команде ДОС и запуск прикладной программы осуществляются одинаково.
В функции командного процессора входит также исполнение файла автозапуска (autoexec.bat). В нем указаны команды и программы, которые требуется автоматически выполнить при запуске компьютера. Такой файл пользователь формирует сам, если желает соответствующим образом настроить свой компьютер.
Взаимодействие пользователя с операционной системой MS-DOS (пользовательский интерфейс) осуществляется с помощью командной строки в режиме диалога. Операционная система выводит на экран приглашение пользователю, который в ответ вводит с клавиатуры команду, предписывающую выполнить то или иное действие, и, если требуется, имя файла, над которым это действие должно быть совершено. ДОС обеспечивает выполнение команды и вновь выводит приглашение к диалогу. Если по каким-то причинам команда не может быть выполнена, выдается соответствующее сообщение и диалог может быть продолжен.
Такой способ взаимодействия весьма неудобен, особенно если файл имеет длинное полное имя. Для облегчения диалога используются так называемые операционные оболочки, которые выполняют роль посредника уже между операционной системой и пользователем и делают более удобным общение с ней — предоставляют удобный пользовательский интерфейс.
К числу операционных оболочек. получивших наибольшее распространение, можно отнести Norton Commander. Оболочки такого типа можно назвать также диалоговыми. К ним относятся такие оболочки, как Far Manager, Dos Navigator и др.
Диалоговые оболочки обеспечивают
- наглядное представление каталогов и информации о файлах;
- удобное перемещение по файловой системе и удобный доступ к нужному файлу;
- удобство; манипуляций с файлами (копирование, перемещение удаление и пр.);
- замену набора команды в командной строке выбором ее из меню с помощью функциональных клавиш и предоставляют много других возможностей пользователю.
Следующим шагом в развитии и совершенствовании пользовательского интерфейса стали графические операционные оболочки, ярким примером которых является Windows 3.1 (и последующие версии Windows 3.1х). Оболочки, Windows 3.1х работают на базе – MS DOS и в совокупности с ней образуют полноценную операционную систему.
Идеи и концепции, заложенные в графических оболочках Windows 3.1х, получили дальнейшее развитие в разработке Windows 95; которая является самостоятельной операционной системой, как и операционные системы Windows 98 и Windows NT.
Поскольку операционные оболочки Windows 3.1x и операционные системы семейства Windows, идеологически близки, будем для их общего обозначения использовать термин «операционные среды Windows».
Операционные системы, такие как MS DOS, разработанные специально для персональных компьютеров в момент начала их широкого распространения (в начале 80-х) годов, являлись однозадачными ОС. Они функционировали преимущественно в текстовом режиме видеоадаптера.
Однозадачными такие ОС называются потому, что в каждый момент компьютер может выполнять только одну программу (задачу), которая использует все его ресурсы. Такая особенность явилась отличительной чертой ПК по сравнению с более мощными ЭВМ, работающих под управлением многозадачных ОС.
Многозадачные операционные системы позволяют практически одновременно выполнять несколько (десятки и даже сотни) программ. Однако, в большинстве систем многозадачность является кажущейся, так как единственный процессор физически не в состоянии в один и тот же момент времени выполнять команды нескольких задач. Для обеспечения видимости параллельного выполнения нескольких программпроцессор исполняет каждую из них по очереди небольшими фрагментами, переключаясьмежду задачами несколько десятков раз в секунду . Короткий промежуток времени, в течениекоторого выполняется фрагмент одной задачи, принято называть квантом. Естественно, что при этом время выполнения каждой из программ увеличивается. Несмотря на псевдомногозадачность такие ОС получили очень широкое распространение, в том числе и среди персональных компьютеров.
Многозадачная операционная система позволяет:
- Работать с несколькими приложениями (программами), оперативно переключаясь между ними без необходимости выходить из них и запускать повторно
- Выполнять незаметно для пользователя длительные процессы (например, печать документа, проверка диска на вирусы и др.), не мешая ему работать в это время о другими программами
- Автоматически запускать программы в установленное время и прекращать их выполнение (например, приём электронной почты, автоответчик на телефонные звонки и т.п.)
- Одновременно обслуживать несколько периферийных устройств (например, в одно и то же время печатать на принтере, копировать файл на дискету, слушать музыкальный компакт-диск и обмениваться с другим компьютером посредством модема)
- Использовать удобный графический интерфейс и средства Multimedia (воспроизведение и запись звуковой и видеоинформации)
- Операционные среды Windows предоставляют возможность работы с одним объектом средствами различных программ. В особенности это характерно для программных средств, ориентированных на работу под управлением Windows — приложений Windows. Их взаимодействие организовано так, что объекты, созданные одними приложениями, можно встраивать в другие приложения. Используется также технология связывания; изменения, которые производит с объектом одно приложение, отображаются в другом.
Если в графическом редакторе нарисовать зайца и встроить его в текстовый документ как иллюстрацию, установив соответствующие связи, а затем в графическом редакторе добавить к рисунку лису, то лиса без дополнительных усилий появится и на рисунке, и в текстовом документе.
- В операционных системах Windows используется технология, которая позволяет легко подключать новые внешние устройства. Это особенно полезно для работы с мультимедиа-приложениями, использующими, визуальное отображение информации, анимацию, звук- музыку и речь.
- Для операционных сред Windows и для разработанных для них приложений характерен единый стандартный пользовательский интерфейс. Освоив технику управления и взаимодействия с одним приложением, можно использовать ее в работе со всеми другими.
- Windows — графические операционные среды, для них характерно преобладание графического режима работы, представление информации в графической форме, использование мыши для манипуляций с объектами (переключение между окнами, «прокручивание» документов, выбор кнопок, меню и многое другое).
Хотя преимущества операционных систем Windows наиболее полно проявляются при работе с приложениями Windows, программные средства, разработанные для DOS, вполне совместимы с Windows и могут работать под ее управлением.
Многопользовательские ОС появились исторически раньше других типов ОС. Они были предназначены для работы на мини- и суперкомпьютерах одновременно большого числа программ различных пользователей. В настоящее время многопользовательские ОС широко используются на серверах в информационных сетях. К этому типу ОС относится большинство операционных систем, например, Unix, Linux, Solaris и их многочисленные аналоги.
Системы реального времени обеспечивают гарантированное время реакции на наступление внешнего события (например, появление сигнала от датчика). Такие системы могут использоваться для управления критически важным оборудованием (станками, технологическими процессами, средствами передвижения, военной и космической техникой, энергетическими установками). В персональных компьютерах системы реального времени не применяются, так как они требуют специального аппаратного обеспечения.
Для повышения производительности системы используют объединение нескольких процессоров. Операционные системы, обеспечивающие равномерную нагрузку каждого процессора при выполнении программ, называются многопроцессорными.
Другие распространенные ОС (Unix, Linux, OS/2, Windows NT)
Персональные компьютеры могут работать не только под управлением Windows (которая является самой распространённой системой для ПК), но и других операционных систем. Каждая из них имеет определённые уникальные особенности, вместе с тем, однако, нельзя утверждать, что какая-то ОС является лучшей для всех применений. Среди наиболее популярных ОС следует отметить Unix (и её многочисленные клоны), OS/2 и Windows NT (Windows 2000).
Unix (Юникс) — одна из самых первых ОС, разработанная для больших ЭВМ ещё в 1960-е годы. Обеспечивает многопользовательский, многозадачный режим работы. Отличается большой надёжностью. Реализована на языке С, в связи с чем обладает переносимостью на различные платформы и сравнительной простотой модификации. Существуют версии для практически всех типов ЭВМ, в том числе и для PC.
Unix поддерживает также многопроцессорные системы. Используется в основном в системах массового обслуживания (серверы баз данных, WEB-серверы) и управления технологическим оборудованием. Имеются модификации Unix для работы в реальном времени (например, для управления ядерным реактором).
Большое количество самостоятельных модификаций (клонов) Unix позволяет выбрать лучшее решение для каждого конкретного случая использования ЭВМ. В частности, для персонального применения и построения небольших серверов целесообразно использовать операционную систему Linux (Линукс). Linux обладает всеми достоинствами Unix, но предоставляет несколько более дружественный интерфейс (в том числе графический) и, самое главное, является открытым ПО, то есть распространяется в исходных текстах. Разработка н поддержка Linux производится как независимым содружеством программистов, так и многими ведущими производителями ПО (Red Hat, Caldera, Corel и др.). В настоящее время популярность Linux среди администраторов и пользователей небольших сетей стремительно растёт (во многом благодаря бесплатному распространению), однако для полноценной замены Windows в офисах время пока ещё не пришло.
. Всем модификациям Unix свойственны общие достоинства (высокая надёжность, защищенность от умышленных повреждений и вирусов, разумные требования к аппаратуре, огромное количество служебного ПО и утилит) и недостатки (трудоемкость установки и обслуживания, относительно малое количество прикладного ПО, особенно офисного). Таким образом, Unix-подобные системы целесообразно использовать для управления серверами или ответственным оборудованием.
OS/2 — разработана в начале 1990-х годов фирмой IBM (первое время совместно с Microsoft). Получила большую известность к середине 90-х годов. После выхода Microsoft Windows 95 (и особенно NT) OS/2 стала утрачивать популярность. В настоящее время не развивается и новые версии не выпускаются. Обладает графическим интерфейсом (подобный реализован в Windows) и поддержкой многозадачности.
В отличие от Windows, более требовательна к производительности и качеству аппаратуры. Имеет смысл использовать OS/2 в старых системах для управления серверами в небольших сетях или управления оборудованием при наличии соответствующего ПО. Многие узлы сети FidoNet работают под управлением этой ОС.
Windows NT — наиболее известная операционная система для небольших компьютерных систем, поддерживаемая большинством производителей аппаратного и программного обеспечения. Безусловные достоинства NT и агрессивная политика Microsoft в области рекламы, распространения и поддержки своей ОС обеспечивают лидерство среди серверных систем в жёсткой конкуренции с основным соперником — Linux.
Windows NT и её последние версии Windows 2000 и Windows XP существуют в нескольких модификациях: Workstation (для использования на персональных компьютерах) и Server — для установки на серверах (есть ещё Advanced Server и Enterprise Edition для использования в болышгх системах, но эти задачи здесь не рассматриваются). NT имеет поддержку нескольких процессоров, удалённого управления, развитыми средствами диагностики и обслуживания.
Некоторым недостатком NT принято считать повышенные требования к аппаратуре, в частности, к объёму оперативной памяти, но данные особенности совершенно естественны для ОС такого уровня. NT обладает высокой надёжностью и защищенностью (при соответствующей настройке и квалифицированном обслуживании).
При всём этом в NT сохранён удобный графический интерфейс, идентичный интерфейсу Windows 9x. Под управлением NT работает большое количество прикладных программ для Windows 9x, кроме того, существуют профессиональные программы, разработанные специально для Windows NT (для обработки трёхмерной графики, видео и аудио информации, бухгалтерское ПО).
Большинство систем масштаба небольшого подразделения или предприятия используют Windows NT (или 2000) как на сервере, так и на рабочих местах. Стоимость NT достаточно высока, но недостаток ли это, ведь хороший продукт не может быть слишком дешёвым. Таким образом, Windows NT целесообразно применять для управления персональными компьютерами и серверами в небольших и среднего размера сетях, для обработки текстовой, графической информации, баз данных и других целей. Однако управление критически важным оборудованием NT лучше не доверять: эта ОС не является системой реального времени и не свободна от ошибок.
Статьи к прочтению:
- Dvd (digital versatile disc)
- Двоичное кодирование в компьютере
Драйверы Внешних Устройств Относятся К
Похожие статьи:
- Управление файлами и внешними устройствами Функциональные компоненты ОС автономного компьютера 9.1. Управление процессами Управление памятью Управление файлами и внешними устройствами Защита…
- Внешние запоминающие устройства, виды взу и физические принципы работы. Запоминающее устройство большой емкости с относительно низким быстродействием. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен…
Источник: csaa.ru