Компьютер – это пример очень сложной техники. При изучении таких систем воз- можно несколько разных подходов. Например, можно изучать:
- устройство конкретного экземпляра компьютера: набор микросхем, тип основной платы, конструкцию и разновидности модулей памяти и т.п.;
- семейство компьютеров, например, IBM-совместимые персональные компьютеры;
- различные конструкции компьютеров (настольные компьютеры, портативные компьютеры, карманные компьютеры);
- функциональное устройство компьютера, т.е. его основные узлы и способы взаимодействия между ними.
Взаимодействие устройств
Процессор должен обмениваться данными с внутренней памятью и устройствами ввода и вывода. Выделить отдельные каналы для связи процессора с каждым из много- численных устройств нереально. Вместо этого сделана общая линия связи, доступ к которой имеют все устройства, использующие ее по очереди. Такой информационный канал называется шиной.
Шина (или магистраль) – это группа линий связи для обмена данными между несколькими устройствами компьютера.
Машечкин И. В. — Операционные системы — Управление внешними устройствами
Традиционно шина делится на три части:
- шина данных, по которой передаются данные;
- шина адреса, определяющая, куда именно передается информация;
- шина управления, которая организует процесс обмена (несет сигналы чтение/запись, обращение к внутренней/внешней памяти, данные готовы/не готовы и т.п.).
По сравнению с первыми ЭВМ, взаимодействие процессора с внешними устройствами организуется теперь по-другому. В классической архитектуре процессор контролировал все процессы ввода-вывода. Получалось так, что быстродействующий процессор тратил много времени на ожидание при работе с значительно более медленными внешними устройствами. Поэтому появились специальные электронные схемы, которые руководят обменом информацией между процессором и внешними устройствами. В третьем поколении такие устройства назывались каналами ввода-вывода, а в четвертом – контроллерами (на схеме они обозначены буквой К).
Контроллер – это электронная схема для управления внешним устройством и для простейшей предварительной обработки данных. Современный контроллер – это микропроцессор, предназначенный специально для обслуживания одного (или даже нескольких однотипных) устройств ввода-вывода или внешней памяти. Нагрузка на центральный процессор при этом существенно снижается, и это увеличивает эффективность работы всей системы в целом. Контроллер, собранный в виде отдельной микросхемы называют микроконтроллером.
Обмен данными с внешними устройствами
Существуют три режима обмена данными между центральным процессором (ЦП) и внешними устройствами:
- программно-управляемый ввод/вывод;
- обмен с устройствами по прерываниям;
- прямой доступ к памяти (ПДП).
При обмене по прерываниям устройства ввода-вывода в случае необходимости са- ми требуют внимания процессора. Например, клавиатура оповещает процессор каждый раз когда была нажата или отпущена клавиша; все остальное время процессор выполняет программу, вообще «не отвлекаясь» на клавиатуру.
07. Основы устройства компьютера. Ввод-вывод. [Универсальный программист]
Когда прерывание произошло, ЦП «откладывает» на некоторое время выполнение основной программы и переходит на служебную программу обработки прерывания. Завершив его обработку, ЦП снова возвращается к тому месту программы, где она оказалась прервана. При этом основная программа даже «не заметит» возникшей задержки. Этот режим обмена более сложен, но зато значительно эффективнее – процессор не тратит время на ожидание.
В обоих описанных выше вариантах управление обменом выполнял центральный процессор. Именно он извлекал из памяти выводимые данные (или записывал туда вводимые), подсчитывал их количество и полностью контролировал работу шины. Если передаваемые данные не требуют сложной обработки, ЦП напрасно расходует время на проведение обмена.
Чтобы освободить процессор от этой работы и увеличить скорость передачи крупных блоков данных от устройства ввода в память и обратно, применяется прямой доступ к памяти (ПДП, англ. DMA = Direct Memory Access). Принципиальное отличие ПДП состоит в том, что в этом режиме процессор не производит обмен, а только подготавливает его, программируя контроллер ПДП: устанавливает режим обмена, а также передает начальный адрес ОЗУ и количество циклов обмена. Далее контроллер в ходе ПДП самостоятельно наращивает первое значение и уменьшает второе, что позволяет освободить центральный процессор. Изложенный материал о режимах ввода/вывода может быть сведен в таблицу (здесь УВВ обозначает устройство ввода-вывода):
Источник: sysoevaa.blogspot.com
Презентация, доклад Лекция 1.1.2.Связь компьютера с периферийными устройствами
Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Лекция 1.1.2.Связь компьютера с периферийными устройствами. Презентация на заданную тему содержит 39 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!
Презентации » Образование » Лекция 1.1.2.Связь компьютера с периферийными устройствами
Untitled
Контроллер: Как правило представляет собой электронное устройство, иногда выполненное как часть самого процессора или же сложных микросхем его обрамления, входы которого присоединены электрически к соответствующим выходам различных устройств. Номер входа контроллера прерываний обозначается «IRQ». Следует отличать этот номер от приоритета прерывания, а также от номера входа в таблицу векторов прерываний (INT). Так, например, в IBM PC в реальном режиме работы (в этом режиме работает MS-DOS) процессора прерывание от стандартной клавиатуры использует IRQ 1 и INT 9.
Адаптер: Устройство сопряжения ЭВМ (ПЭВМ) и внешнего (см. “Периферийного “ ) устройство. Средство сопряжения различных устройств ЭВМ в том числе использующих различные способы представления данных. В коммутационных, соединительных и кабельных устройствах (также – “переходник”) — элемент с разнотипными разъемами, служащий для соединения разнотипных штекеров и/или гнезд, либо для подключения их к телекоммуникационным розеткам различных размеров и типов, изменения разводки или числа проводов в разъемах, соединения разнотипных кабелей.
Мост: устройство передачи данных, соединяющее две и более компьютерные шины, например мост PCI-PCI. Основная функция моста — передать информацию от основной шины к дополнительной.
Видеоадаптеры: назначение, функции и типы. Режимы работы:
Видеоадаптер — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Первые мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, работали по телевизионному принципу сканирования экрана электронным лучом, и для отображения требовался видеосигнал, генерируемый видеокартой.
Назначение: преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри РС, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Другими словами, видеоадаптер выполняет роль интерфейса между компьютером и устройством отображения информации (монитором).
Типы: MDA, CGA, HGC, EGA, VGA, SuperVGA, IBM 8514
Режимы работы: Графический режим, Текстовый режим.
Внешние интерфейсы: RS-232, LPT, USB, FireWire. Назначение и тех. характеристики:
RS-232: физический уровень для асинхронного (UART) интерфейса. Исторически имел широкое распространение в телекоммуникационном оборудовании для персональных компьютеров. В настоящее время всё ещё широко используется для подключения всевозможного специального (а так же устаревшего) оборудования к компьютерам, однако в основном он уже вытеснен интерфейсом USB.
Изначально создавался для подключения телефонных модемов к компьютерам. В связи с такой специализацией имеет рудименты в виде, например, отдельной линии RING («звонок»). Постепенно телефонные модемы перешли на другие интерфейсы (USB), но разъем RS-232 имелся на всех персональных компьютерах и многие изготовители оборудования использовали его для подключения своего оборудования. Например, компьютерные мышки.
LPT: международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера. В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).
USB: последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике
Fire Wire: последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.
Различные компании продвигают стандарт под своими торговыми марками:
Apple — FireWire
Sony — i.LINK
Yamaha — mLAN
Creative — SB1394
Внешние устройства хранения информации: флеш-накопителя, ZIP-накопители и др. Принцип работы, основные тех. характеристики:
Flash-накопитель: запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память, и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB. Элементарной ячейка хранения данных флэш-памяти представляет из себя транзистор с плавающим затвором. Особенность такого транзистора в том, что он умеет удерживать электроны (заряд).
Вот на его основе и разработаны основные типы флэш-памяти NAND и NOR. Конкуренции между ними нет, потому что каждый из типов обладает своим преимуществом и недостатком. Кстати, на их основе строят гибридные версии такие как DiNOR и superAND.
ZIP-накопитель: устройство для записи и считывания информации на диск, в основе которого лежит та же технология, что и для обычных дискет. При этом диск в накопителе Zip вращается со скоростью, в 8 раз превышающей скорость вращения стандартной дискеты (1,44 МБ), что позволяет плотнее размещать на нем дорожки и записывать до 100 МБ данных.
Внутренние интерфейсы: ISA, EISA, PCI, AGP. Назначение и тех. характеристики;
ISA: 8- или 16-разрядная шина ввода-вывода IBM PC-совместимых компьютеров. Служит для подключения плат расширения стандарта ISA. Конструктивно выполняется в виде 62- или 98-контактного разъёма на материнской плате. Корзина с разъёмами шин ISA и PCI внутри промышленного компьютера Siemens SIMATIC RACK PC 840 V2.
С выпуском Спецификации PC99, которая декларировала полный отказ от шины ISA, её роль в компьютерах стала сокращаться. С появлением материнских плат формата ATX и соответствующих плат адаптеров, шина ISA перестала широко использоваться в компьютерах, хотя встречается в промышленных компьютерах (как правило, в качестве «мезонинной шины» в специальной корзине расширения).
EISA: шина для IBM-совместимых компьютеров. Была анонсирована в конце 1988 консорциумом из девяти основных производителей IBM-совместимых компьютеров (Compaq, Hewlett-Packard, Epson, NEC, Olivetti, AST Research, Tandy, Wyse и Zenith) как ответ на введение фирмой IBM новой скоростной (по сравнению с устаревающей ISA), но проприетарной, шины MCA в компьютерах серии PS/2.
EISA расширяет распространённую шину ISA до 32 разрядов и позволяет подключать к шине более одного ЦПУ. Адресное пространство, по сравнению с ISA, увеличено до 4 ГБ. Кроме того, шина поддерживает bus mastering. EISA является надмножеством ISA, поэтому, в отличие от MCA, к ней можно подключать старые платы, предназначенные для работы с 8- и 16- разрядными версиями ISA: имеется как электрическая, так и механическая совместимость. Разрядность шины: 32 бита; Совместимость: 8 разрядная ISA, 16 разрядная ISA, 32 разрядная EISA; Количество линий: 98 + 100; Напряжения питания: +5 V, ?5 V, +12 V, ?12 V; Частота: 8,33 МГц.
PCI: шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Стандарт на шину PCI определяет:
Физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий);
Электрические параметры (например, напряжения);
Логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на шине).
AGP: специализированная 32-разрядная системная шина для видеокарты, разработанная в 1996 году компанией Intel. Появилась одновременно с чипсетами для процессора Intel Pentium MMX; у сторонних производителей появилась в чипсетах MVP3, MVP5 c Super Socket 7. Основной задачей разработчиков было увеличение производительности и уменьшение стоимости видеокарты, за счёт уменьшения количества встроенной видеопамяти. По замыслу Intel, большие объёмы видеопамяти для AGP-карт были бы не нужны, поскольку технология предусматривала высокоскоростной доступ к общей памяти.
ЖК-мониторы. Принцип действия и технологии ЖК-мониторов:
ЖК-монитор: плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея. Простые приборы с дисплеем (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2—5-цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью RGB-триад.
Дисплей на жидких кристаллах используется для отображения графической или текстовой информации в компьютерных мониторах (также и в ноутбуках), телевизорах, телефонах, цифровых фотоаппаратах, электронных книгах, навигаторах, планшетах, электронных переводчиках, калькуляторах, часах и т. п., а также во многих других электронных устройствах. На 2008 год в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом (6 бит на каждый RGB-канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом. LCD TFT (англ. thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) — разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами.
Источник: pastebin.com
>»>