Контроллеры, основные функции и реализация

Контроллер (англ. controller - регулятор, управляющее устройство).

Контроллер - специализированное техническое устройство, предназначенное для управления другими устройствами путем получения информации в виде цифровых данных или аналого-дискретного сигнала от внешнего устройства (ЭВМ, датчики или иное устройство), преобразования этой информации по специальному алгоритму и выдачи управляющих воздействий в виде цифрового или аналого-дискретного сигнала. Чаще всего контроллеры представляют собой программируемые устройства, имеющие в своем составе программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) или специализированные процессоры.

Примеры контроллеров: - контроллер информационной шины (PCI, SCSI и т. п.); - контроллер видеомонитора (видеоадаптер);

Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ или ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.

Программируемый логический контроллер - электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного (компьютеризированного) устройства, используемого для автоматизации технологических процессов.

Структурно контроллер представляет из себя микрочип с зашитым в нем набором простейших микрокоманд, присутствует шинный формирователь (шина адреса и шина данных), при необходимости ЦАП и АЦП устройства, а также некоторая память ОЗУ.

современных ПЭВМ наиболее часто применяются совмещенные контролеры жесткого диска, дисководов, параллельного и последовательного портов – т.п. мультикарта. Для эффективной работы с данными на носителе, которые хранятся в виде определенного набора физических записей, необходимо выполнения целого ряда функций. Система управления устройствами внешней памяти (каковым является НЖМД, НГМД) в ПЭВМ обычно имеет трехуровневую структуру, включающую ЦП, контроллер и логику управления самих накопителей. ЦП координирует работу контроллера, реализующего совокупность функций, общих для конкретной группы накопителей. Основными функциями контроллеров накопителей являются: управление позиционированием головок в накопителе, организация размещения информации на носителе, выполнение функциональных операций (чтение, запись, проверка) над информационными блоками, последовательно-параллельное преобразование информации, обнаружение и коррекция ошибок данных, организация обмена с машинной, проверка работоспособности (тестирование) как накопителей, так и собственного оборудования.

В настоящее время, в связи с увеличением быстродействия микропроцессоров и элементной базы вообще, накопители стали ограничивать своей работой общую производительность вычислительных систем. Поэтому разработке высокопроизводительных накопителей и их контроллеров уделяется особое внимание. Необходимо отметить, что производительность дисковой системы в значительной мере зависит от типа используемого контроллера. Ниже приводятся основные типы контроллеров:

MFM (Modified Frequency Modulation – модифицированная частотная модуляция) – контролеры появились самыми первыми и до сих пор очень распространены среди пользователей ПЭВМ. Максимальная скорость передачи данных не превышает 500 Кбайт/сек. При MFM-кодировке последовательности бит одной той же длины занимают на диске одно и то же линейное пространство.

RLL (Run-Length Limited – ограничение периоды работы) – контролеры позволяют использовать накопители примерно в 1,5 раза плотнее, обеспечивая скорость передачи данных 800Кбайт/сек.

SCSI (Small Computer System Interface – интерфейс малых компьютерных систем) – перспективное поколение контроллеров, отдельные марки которых позволяют подключать до семи накопителей одновременно. Скорость передачи данных у этого типа контроллеров – 3 Мбайт/сек.

ESDI (Enhanced Small Device Interface – улучшенный интерфейс малых устройств) – контроллер этим интерфейсом поддерживает разнообразные типы накопителей. Скорость передачи данных до 15 Мбайт/сек.

В идеальном системном блоке должны быть установлены самые совершенные контролеры, обеспечивающие высокую скорость обмена с устройствами массовой памяти и такими ПУ, как принтеры и модемы.

Практически все современные мультикарты имеют встроенные средства EIDE(интегрированные электронные схемы управления накопителями), которые обеспечивают работу до четырех винчестеров, CD-ROM-ов, и возможность работы с дисками объема свыше 528 Мбайт. Кроме того на плате должны стоять УАПП 16550 (универсальные асинхронные приемопередатчики), управляющие через последовательные порты модемами со скоростью 14,4 и 28,8 Кбит/сек. А также следует выбрать параллельные порты со стандартом EPP (EnhancedParallel Port – параллельный порт с расширенными возможностями.) и позволяющих осуществлять двунаправленный обмен между ПЭВМ и подключенными к ней устройствами (обычно принтером) со скоростью в 10 раз более высокой по сравнению со стандартом Centronics.