Система ввода-вывода

Основные понятия

Устройства ввода и вывода, такие как клавиатура, мышь, монитор, принтер, жесткий диск, накопитель на гибких магнитных дисках, CD-ROM, модем и другие, принадлежат к стандартной комплектации системы, и их исполь­зование является само собой разумеющимся.

Все периферийные устройства ввода должны коммутироваться с PC таким образом, чтобы данные, вводимые пользователем, могли не только корректно поступать в компьютер, но и в дальнейшем эффективно обрабатываться. В случае вывода информация, поступающая на монитор, принтер или другие внешние периферийные устройства, должна быть предварительно обработана таким образом, чтобы соответствовать спецификации соответствующих вы­ходных устройств.

Передача информации с периферийного устройства (ПУ) в ядро ЭВМ называется операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода.

Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения - интерфейсов.

Интерфейс представляет собой совокупность физических средств сопряжения (коннекторов, разъемов), линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами. От характеристик интер­фейсов во многом зависят производительность и надежность вычислительной машины.

Время ответа – характеристика системы ввода-вывода ­– является одним из самых главных показателей производительности ЭВМ. Время ответа определяется временем, прошедшим с момента подачи запроса на ввод-вывод до момента начала передачи данных.

При разработке систем ввода-вывода должны быть решены следующие проблемы:

1. Должна быть обеспечена возможность реализации машин с переменным составом оборудования.

2. Для эффективного использования оборудования ЭВМ должны реализовываться параллельная во времени работа процессора над программой и выполнение периферийными устройствами процедур ввода-вывода.

3. Необходимо стандартизировать программирование операций ввода-вывода для обеспечения их независимости от особенностей периферийного устройства.

4. Необходимо обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (готовность устройства, различные неисправности и т.п.).

При конструировании ЭВМ широко применяются различные средства унификации.

Средства вычислительной техники проектируются на основе модульного принципа, который заключается в том, что отдельные устройства выполняются в виде конструктивно законченных модулей, из которых можно собирать ЭВМ в различных конфигурациях.

При обмене между ПУ и ЭВМ используются унифицированные форматы данных. Преобразование унифицированных форматов данных в индивидуальные, приспособленные для отдельных ПУ, производится в самих ПУ. Унификации также подвергают все компоненты интерфейса, а также формат и набор команд процессора для операций ввода-вывода. Унификация распространяется на семейство моделей ЭВМ.

Для обеспечения параллельной работы процессора и пери­ферийных устройств схемы управления вводом-выводом отделяют от процессора. Выполнение общих функций возлагают на общие для групп периферийного оборудования унифицированные устройства - контроллеры прямого доступа к памяти, процессоры ввода-вывода.

BIOS (Basic Input Output System) - базовая система ввода-выво­да. Содержит набор основных функций управления стандартными внешними устройствами PC.

Назначение ROM BIOS состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг, связанных с осуществлением ввода-вывода.

Обозначение ROM расшифровывается как Read Only Memory (память только для чтения, ПЗУ), т.е. информация может только считываться, но не мо­жет быть записана. На самом деле, все современные ROM BIOS позволяют в режиме обновления BIOS стирать и переписывать (обновлять) информацию BIOS.

ROM BIOS выполняет три основные функции:

· предоставляет операционной системе аппаратные драйверы и осуществляет сопряжение между материнской платой и остальным PC;

· содержит тест проверки системы, так называемый POST (Power On Self Test), который проверяет при включении PC все важнейшие компоненты;

· содержит программу установки параметров BIOS и аппаратной кон­фигурации PC – CMOS Setup.

Изменения конфигурации (например, информация о новом винчестере) за­писываются в специальную область памяти (и оттуда считываются ROM BIOS), называемую CMOS RAM. Эта область памяти (емкостью 100–129 байт) pacположена в контроллере периферии 82С206. Для того чтобы записанные зна­чения не были потеряны, контроллер обеспечивается питанием аккумулятор­ной батареи. Таким образом, информация о конфигурации PC остается в памяти, даже если долго не включать компьютер. Эта аккумуляторная батарея обеспечивает хранение установок CMOS Setup и работу системного таймера.

Таймер – устройство, служащее для отсчета текущего времени.