Адресация периферийных устройств

Адресация периферийных устройств на больших ЭВМ осуществляется составным адресом, включающим: номер канала, номер котроллера, номер устройства на контроллере: 0 0 F № канала №контр. № устройства. В мини- и микро- ЭВМ для адресации устройств используются зарезервированные ячейки памяти. Доступ к периферийным устройствам здесь осуществляется как обычный доступ к ячейкам ОП, что значительно упрощает программирование ввода/вывода.

Схема организации ввода/ вывода для мини ЭВМ Схема организации ввода/вывода для многомашинного комплекса

24 Программно – управляемый ввод-вывод. Ввод-вывод по прерываниям

В ВМ находят применение три способа организации ввода/вывода (В/ВЫВ): - программно управляемый ввод/вывод; - ввод/вывод по прерываниям; - прямой доступ к памяти

При программно управляемом вводе/выводе все связанные с этим действия происходят по инициативе центрального процессора и под его полным контролем. ЦП выполняет программу, которая обеспечивает прямое управление процессом ввода/вывода, включая проверку состояния устройства, выдачу команд ввода или вывода. Выдав в МВВ команду, центральный процессор должен ожидать завершения ее выполнения, и, поскольку ЦП работает быстрее, чем МВВ, это приводит к потере времени Существуют четыре типа команд В/ВЫВ, которые может получить МВВ: управление, проверка, чтение и запись.

Ввод/вывод по прерываниям во многом совпадает с программно управляемым методом. Отличие состоит в том, что после выдачи команды ввода/вывода ЦП не должен циклически опрашивать МВВ для выяснения состояния устройства. Вместо этого процессор может продолжать выполнение других команд до тех пор, пока не получит запрос прерывания от МВВ, извещающий о завершении выполнения ранее выданной команды В/ВЫВ. Как и при программно управляемом В/ВЫВ, ЦП отвечает за извлечение данных из памяти (при выводе) и запись данных в память (при вводе)

Ввод-вывод с прямым доступом к памяти. Основные понятия

Повышение как скорости В/ВЫВ, так и эффективности использования ЦП обеспечивает третий способ В/ВЫВ - прямой доступ к памяти (ПДП). В этом режиме основная память и модуль ввода/вывода обмениваются информацией напрямую, минуя процессор.

Когда пересылаются большие объемы данных, требуется более эффективный способ ввода/вывода - прямой доступ к памяти (ПДП). ПДП предполагает наличие на системной шине дополнительного модуля — контроллера прямого доступа к памяти (КПДП), способного брать на себя функции ЦП по управлению системной шиной и обеспечивать прямую пересылку информации между ОП и ВУ, без участия центрального процессора. В сущности, КПДП - это и есть модуль ввода/вывода, реализующий режим прямого доступа к памяти. Если ЦП желает прочитать или записать блок данных, он прежде всего должен поместить в КПДП информацию, характеризующую предстоящее действие. Этот процесс называется инициализацией КПДП и включает в себя занесение в контроллер следующих четырех параметров: вида запроса (чтение или запись); - адреса устройства ввода/вывода; - адреса начальной ячейки блока памяти, откуда будет извлекаться или куда будет вводиться информация; - количества слов, подлежащих чтению или записи. Эффективность ПДП зависит от того, каким образом реализовано распределение системной шины между ЦП и КПДП в процессе пересылки блока. Здесь может применяться один из трех режимов: - блочная пересылка; - пропуск цикла; - прозрачный режим. При блочной пересылке КПДП полностью захватывает системную шину с момента начала пересылки и до момента завершения передачи всего блока. На весь этот период ЦП не имеет доступа к шине. В режиме пропуска цикла КПДП после передачи каждого слова на один цикл шины освобождает системную шину, предоставляя ее на это время процессору. В прозрачном режиме КПДП имеет доступ к системной шине только в тех циклах, когда ЦП в ней не нуждается. Это обеспечивает наиболее эффективную работу процессора, но может существенно замедлять операцию пересылки блока данных.

26. Прямой доступ к памяти (DirectMemoryAccess, DMA) — режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью (RAM) без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

Самая распространенная и чаще всего используемая компьютерную память - это RAM (Память прямого доступа) - оперативная память Вашего компьютера. Память прямого доступа (RAM) так называется, потому что Вы можете получить доступ к любой ячейке памяти в любое время для любой информации, как для восстановления, так и для хранения, если Вы знаете адрес ячейки, в которой хранится необходимая информация.

Оперативная память также может быть классифицирована на различные типы. Во-первых, есть SRAM - статическая память прямого доступа. Этот вид памяти обычно используется для кэш-памяти компьютеров. Затем есть DRAM - динамическая память прямого доступа. Этот вид памяти имеет ячейки памяти со спаренными транзистором и конденсатором, которым нужна постоянная замена. Также существует DRAM EDO - память с усовершенствованным выходом. Это очень быстрая память, которая не дожидается конца обработки первого бита, а переходит к следующему биту. Кроме того, существует SDRAM - синхронная динамическая память прямого доступа. Этот вид памяти основан на факте, что в большинстве случаев данные хранятся в последовательности, и поэтому становится возможным очень быстрый метод доступа к памяти. Обычно скорость такой памяти составляет около 528 мегабит в секунду, что чрезвычайно быстро..

DMA-контроллер может получать доступ к системной шине независимо от центрального процессора. Контроллер содержит несколько регистров, доступных центральному процессору для чтения и записи. Регистры контроллера задают порт (который должен быть использован), направление переноса данных (чтение/запись), единицу переноса (побайтно/пословно), число байтов, которое следует перенести.

Интерфейсы ЭВМ и систем. Классификация, основные понятия

Интерфе́йс (interface — поверхность раздела, перегородка) — совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т. д.) между элементами системы. Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами (например, научившись работать с одной программой под Windows, пользователь с легкостью освоит и другие — потому, что они имеют одинаковый интерфейс). В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. Соответственно, согласно этому, интерфейсы могут существовать как: *Сетевой интерфейс *Сетевой шлюз — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом *Шина (компьютер)

Способ взаимодействия виртуальных устройств (Программный интерфейс) -Интерфейс функции

-Интерфейс программирования приложений (API): набор стандартных библиотечных методов, которые программист может -использовать для доступа к функциональности другой программы.

-Вызов удалённых процедур

-COM-интерфейс

-Интерфейс (ООП)

Способ взаимодействия человек-машина (Интерфейс пользователя) Совокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными программами и устройствами.

-Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).

-Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана.

-Диалоговый интерфейс: например, Поиск

-Естественно-языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.

-Тактильный интерфейс: руль, джойстик и т. д.

-Нейрокомпьютерный интерфейс (англ. brain-computerinterface): отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных электродов.

28 Принципы организации интерфейсов, структура связей, функциональная организация
Составными физическими элементами связей интерфейса являются электрические цепи, называемые линиями интерфейса. Часть линий, сгруппированных по функциональному назначению, называется шиной, а вся совокупность линий — магистралью. В системе шин интерфейсов условно можно выделить две магистрали: информационного канала и управления информационным каналом. По информационной магистрали передаются коды данных, адресов, команд и состояний устройств.

Шины адреса — предназначены для выборки в магистрали узлов устройства. Шины команд — используются для передачи команд управления следующими операциями на магистрали: 1) управление функционированием устройств и 2) обеспечения сопряжения между ними. По функциональному назначению различают следующие команды: адресации, управления обменом информацией, изменения состояния и режимов работы. Адресные команды используются для задания режимов адресации: вторичной, широковещательной, групповой и т.п. Наиболее распространенными командами являются: чтение, запись, конец передачи, запуск. Шины данных используются для передачи в основном двоичных кодов. Как правило, в параллельных интерфейсах шины данных кратны байту (8, 16, 24, 32 разряда) Шины состояний — используются для передачи сообщений, описывающих результат операции на интерфейсе или состояния устройств сопряжения. Коды состояний формируются в ответ на действие команды или отображают состояние функционирования устройств, таких, как готовность, занятость, наличие ошибки и т.д.

Магистраль управления информационным каналом по своему функциональному назначению делится на ряд шин: управления обменом, передачи управления, прерывания, специальных управляющих сигналов. Шина управления обменом включает в себя линии синхронизации передачи информации. В зависимости от принятого принципа обмена (синхронного, асинхронного) число линий может меняться от одной до четырех. Шина передачи управления — выполняет операции приоритетного занятия магистрали информационного канала. Состав и конфигурация линий этой шины зависят от структуры управления интерфейсом. Различают децентрализованную и централизованную структуры.

Шина прерывания применяется в основном в системных интерфейсах ЭВМ и программно-модульных системах управления и измерения. Основная ее функция — идентификация устройства, запрашивающего сеанс обмена информацией. Шина специальных управляющих сигналов включает в себя линии, предназначенные для обеспечения работоспособности и повышения надежности устройств интерфейса. К этим линиям относятся: линии питания, контроля источника питания, тактирующих импульсов, защиты памяти, общего сброса, контроля информаци и т.п.

В соответствии с существующим стандартом структуры связей интерфейсов подразделяются на следующие классы:· магистральную;· радиальную;· цепочечную;· смешанную (комбинированную)