Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной icon

Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной


Скачать 30.63 Kb.
НазваниеСтруктура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной
Размер30.63 Kb.
ТипДокументы

Оглавление








  1. Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной.


Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название - системная магистраль).

Возможно построение микро-ЭВМ с одной или двумя магистралями, по которым последовательно передаются код адреса и обрабатываемая информация, при этом увеличивается время выполнения команды и усложняется организация обмена информацией между узлами.

В процессе эволюции мини- и микро- ЭВМ, а также повышения быстродействия процессоров одной системной магистрали оказалось недостаточно.

http://dplm2008.narod.ru/images/gifs/images/1/1_clip_image001_0000.gif

магистральный компьютер

Магистральность – это способ соединения между различными модулями компьютера, когда входные и выходные устройства модулей соединяются одними и теми же проводами, совокупность которых называется шиной.

Магистраль компьютера состоит из нескольких групп шин, разделяемых по функциональному признаку — шина адреса, шина данных, шина управления.

Шина - это кабель, состоящий из множества проводников. По одной группе проводников - шине данных передаётся обрабатываемая информация, по другой - шине адреса - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Третья часть магистрали - шина управления, по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др).

Структура с одним общим интерфейсом предполагает наличие общей шины, к которой подсоединяются все модули, в совокупности образующие ЭВМ: процессор, оперативная и постоянная память и периферийные устройства. В каждый данный момент через общую шину может происходить обмен данными только между одной парой присоединенных к ней модулей. Таким образом, модули ЭВМ разделяют во времени один общий интерфейс, причем процессор выступает как один из модулей системы.

Периферийные устройства подсоединяются к общей шине с помощью блоков управления периферийными устройствами (контроллеров), осуществляющих согласование форматов данных периферийных устройств с форматом, принятым для передачи по общей шине.

При общем интерфейсе аппаратура управления вводом-выводом рассредоточена по отдельным модулям ЭВМ. Процессор при этом не полностью освобождается от управления операциями ввода-вывода.

Более того, на все время операции передачи данных интерфейс оказывается занятым, а связь процессора с памятью блокированной.

Интерфейс с общей шиной применяется только в малых и микро-ЭВМ, которые имеют короткое машинное слово, небольшой объем периферийного оборудования и от которых не требуется высокой производительности.


  1. Интерфейсы. Классификация интерфейсов.


Интерфейсы предназначены для организации взаимодействия между микросхемами, организующими функциональные модули при построении вычислительной системы. Интерфейсы регламентируют правило взаимодействия между всеми функциональными модулями микропроцессорной системы, устанавливают взаимодействие и определяют протоколы и порядок обмена информацией.

Конфигурации интерфейсов разработаны исходя из следующих требований:

1) получение нужного быстродействия и организации стандартного обмена информацией между блоками вычислительной системы независимо от их быстродействия;

2) простота наращивания структуры многопроцессорного комплекса и возможность доступа для диагностики;

3) широкая область применения.

Электрические соединения между выводами микросхем выполняются электрическими связями или линиями. Эти линии сгруппированы по определенному функциональному назначению образуют шину адреса, шину данных и шину управления. Совокупность шин образует магистраль. В зависимости от функционального назначения интерфейсы классифицируются по следующим принципам:

- по способу создания функциональных модулей;

- по способу передачи данных - параллельный, последовательный и последовательно-параллельный ;

- по режиму передачи данных - односторонние, 2-х сторонние, одновременная или поочередная передача (дуплекс или полудуплекс).

- по принципу обмена информацией - синхронный и асинхронный.


  1. Интерфейсы периферийных устройств.


Большинство периферийных устройств подключаются через промежуточные периферийные интерфейсы, находящиеся на нижних уровнях иерархии подключений (на верхнем уровне — системная шина, см. далее). Периферийные интерфейсы — самые разнообразные из всех аппаратных интерфейсов. По назначению периферийные интерфейсы можно разделить на специализированные и универсальные, выделенные и разделяемые:

Специализированные интерфейсы ориентированы на подключение устройств определенного узкого класса, и в них используются сугубо специфические протоколы передачи информации. Примеры — популярнейший интерфейс мониторов VGA, интерфейс накопителя на гибких дисках, традиционные интерфейсы клавиатуры и мыши, IDE/АТА и ряд других.

Универсальные интерфейсы имеют более широкое назначение, их протоколы обеспечивают доставку данных, не привязываясь к специфике передаваемой информации. Примеры — коммуникационные порты (СОМ), интерфейс SCSI, шины USB и FireWire.

Выделенные интерфейсы позволяют подключить к одному порту (точке подключения) адаптера (контроллера) лишь одно устройство; число подключаемых устройств ограничено числом портов. Примеры — СОМ-порт, интерфейс VGA-монитора, порт AGP, интерфейс Serial SCSI.

Разделяемые интерфейсы позволяют подключить к одному порту адаптера множество устройств. Варианты физического подключения разнообразны: шина (жесткая, как ISA или PCI; кабельная шина SCSI и IDE/ATA), цепочка (daisy chain) устройств (SCSI, IEEE 1284.3), логическая шина на хабах (USB) или встроенных повторителях (IEEE 1394 FireWire).


  1. Периферийное оборудование. Классификация периферийных устройств.


Периферийное устройство (ПУ) - устройство, входящее в состав внешнего оборудования микро-ЭВМ, обеспечивающее ввод/вывод данных, организацию промежуточного и длительного хранения данных.

Можно выделить следующие основные функциональные классы периферийных устройств:



  1. ПУ, предназначенные для связи с пользователем. К ним относят различные устройства ввода (клавиатуры, сканеры, а также манипуляторы - мыши, трекболы и джойстики), устройства вывода (мониторы, индикаторы, принтеры, графопостроители и т.п.) и интерактивные устройства (терминалы, ЖК-планшеты с сенсорным вводом и др.) 

  2. Устройства массовой памяти (винчестеры, дисководы, стримеры, накопители на оптических дисках, флэш-память и др.) 

  3. Устройства связи с объектом управления (АЦП, ЦАП, датчики, цифровые регуляторы, реле и т.д.) 

  4. Средства передачи данных на большие расстояния (средства телекоммуникации) (модемы, сетевые адаптеры).

  1. Канал ввода-вывода. Функции КВВ.


КВВ представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для организации, управления обменом и непосредственной передачи данных между ОП и ПУ. КВВ образует маршрут передачи данных между ОП и ПУ и осуществляет управление обменом, начиная от установления связи и кончая завершением передачи и разрушением установленной связи.

Основные функции КВВ можно разделить на три группы:

1) функции по установлению логической связи между ПУ и ОП, т. е. образование «канала» для передачи данных (выделение самого приоритетного запроса, определение маршрута для него, проверка работоспособности и готовности ПУ к обмену);

2) функции передачи данных между ПУ и ОП;

-Определение текущего адреса ячейки памяти для записей или чтения определенного кванта информации передаваемого по сформированному каналу.

-преобразование формата данных используемых в ПУ и ОП

-контроль передаваемых данных

- определение особых условий в процессе выполнения заданий

3) функции завершения обмена и разрушения «канала».

-определение момента завершения обмена по сигналу ПУ или ЦП

-определение причины завершения обмена

-информирование ЦП о состоянии компонентов сигналов вв

Эти функции КВВ реализуются различными сочетаниями аппаратных и программных средств. Выделяют два способа реализации — программный КВВ и прямой доступ к памяти.


  1. Методы и средства ввода графической информации.


Основными способами получения графики в компьютере являются:

  • сканирование;

  • использование цифровых фотокамер;

  • использование графических планшетов;

Сканеры - мощное средство ввода изображений. Можно сканировать не только изображения на бумаге, но и различные предметы (листья растений, наручные часы, человеческая рука и пр.). Процесс сканирования всегда должен производиться с максимальным качеством.

Цифровые фотокамеры сразу формируют изображения в электронном виде, так что не требуется никакого дополнительного времени на преобразование фотографий из аналоговой в цифровую форму. Фотография записывается в память камеры, а затем может быть загружена в компьютер.

Применяя для ввода в компьютер рисунков графический планшет со специальным пером, можно рисовать точно так же, как и на листе бумаги. При этом, возможности графического пера значительно больше, т.к. Photoshop может воспринимать его как карандаш, кисть, аэрограф и другие доступные в программе инструменты. Использование графического планшета помогает создавать на компьютере любые иллюстрации.


  1. Методы и средства регистрации информации, печатающие и графические регистрирующие устройства.


Информация преобразуется из сигналов в форму, удобную для приведения в действие регистрирующих органов, и наносится на материал (носитель). Способ регистрации и тип носителя зависят от дальнейшего использования информации, т.к. она может предназначаться для чтения человеком или ввода в компьютер.

Основные методы регистрации:

1) нанесение слоя вещества на бумагу карандашом, чернилами, металлическим стержнем через копировальную бумагу или ленту разных цветов (печать на пишущей машинке);

2) снятие слоя вещества резцом, иглой, стержнем, струей нагретого воздуха, носитель покрывают слоем воска, парафина, сажи и т.д.;

3) снижение качества вещества носителя, бумагу пропитывают химическим составом;

4) использование метода фотографии.

5) использование магнитной записи.

Регистрация может быть обратимой и необратимой (бумага и магнитная лента)

Существует два вида регистрации:

1) аналоговая, при которой непрерывное изменение измеряемой величины воспроизводится различными методами на движущемся с постоянной скоростью носителе, обычно на бумаге. Запись осуществляется чернилами, или используется фотозапись, магнитная запись и т.д.

2) цифровая, данные представляются в виде цифр.


^ Средства регистрации информации

Устройства аналоговой регистрации самопишущие миллиамперметры, шлейфовые и электронные осциллографы, а также автоматические потенциометры. Самой распространенной является регистрация чернилами на бумаге в виде ленты или диска.

^ Устройства цифровой регистрации - применяется цифропечатающие механизмы с электрические управлением и цифрозаписывающие устройства с использованием различных принципов записи.

  • Электрические пишущие машинки

  • Игловые печатающие (матричная печать) устройства

  • Телетайп - буквопечатающее устройство.

  • Устройство построчной печати с вращающимся цилиндром со знаковыми дорожками.

Все печатающие устройства можно подразделить на последовательные, строчные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной из перечисленных групп зависит от того, формирует он на бумаге символ за символом или сразу всю строку, а то и целую страницу. В свою очередь, в каждой группе можно выделить устройство ударного (impact) и безударного (non-impact) действия. Обычно безударными принтерами называются такие устройства, у которых носитель печатной информации не касается бумаги. Далее, различают принтеры матричные и символьные (т.е. имеющих набор определенных символов), и только после этого можно говорить об используемой технологии печати.

Графические регистрирующие устройства (графопостроители) предназначены для вывода на бумажный носитель графической и текстовой информации в виде документа.


  1. Способы обмена.


Прежде всего, организация обмена данными осуществляется между периферийными устройствами и памятью. Возможны три способа обмена данными по общим магистралям:

1. Это программный обмен информации.

2. Это обмен по прерыванию

3. Обмен в режиме прямого доступа к памяти


Программный обмен информации

В этом режиме процессор является единоличным хозяином системной магистрали. Все циклы обмена информации инициируются процессором и выполняются в строго определённом порядке. Обмен информации производится в соответствии с командами заданными программой, не на какие внешние события процессор не реагирует.

^ Обмен по прерыванию:

Прерывание микропроцессорной системы бывает двух основных типов: векторное прерывание (при этом требуется проведение цикла чтения по магистралям) и радиальное прерывание (его тип непосредственно передаётся через сигнал по прерыванию).

При векторном прерывании код номера прерывания передаётся процессору тем устройством, которое запросило его.

При радиальном прерывании в магистрали имеются столько линий запроса прерывания (каналов аналогичных VIRQ) сколько всего может быть разных прерываний, т.е. каждое устройство ввода/вывода имеют свою линию запроса.

Обмен в режиме прямого доступа к памяти (ПДП):

Прямой доступ к памяти освобождает процессор от управления операциями ввода - вывода, позволяя осуществлять параллельно во времени выполнение процессором программы с обменом данными между периферийными устройствами (ПУ) и оперативной памятью (ОП), и производить этот обмен со скоростью, ограниченной только пропускной способностью ПУ и ОП. Таким образом увеличивается производительность ЭВМ.


  1. Канал обмена информацией.


Канал обмена информацией обеспечивает передачу информации между любыми устройствами, подключенными к нему, и представляет собой набор пассивных электрических линий. Логика работы Канала в общих чертах сводится к следующему.

В каждый момент времени какое-то из устройств, подключенных к каналу, берет на себя организацию передачи информации и в этом случае является активным. В каждый момент в Канале есть одно активное и одно пассивное устройство. Активное управляет циклами обращения к Каналу, в частности выбирает пассивное устройство, определяет направление передачи информации (чтение-запись), а также обеспечивает регенерацию оперативной памяти динамического типа. При этом пассивное устройство является чисто исполнительным, т. е. может только удовлетворять; требования активного устройства по передаче — приему информации. Выполнение функций пассивного устройства обязательно для всех подключенных к Каналу устройств. К активным устройствам относятся центральный процессор и устройства прямого доступа, являющиеся, по сути дела, периферийными процессорами. Следует отметить, что устройства прямого доступа поочередно являются то пассивными, то активными: сначала их «заряжает» некоторой программой центральный процессор, при этом устройство является пассивным; при выполнении этой программы оно становится активным.

Связь между активным и пассивным устройствами является асинхронной (замкнутой), т. е. каждый управляющий сигнал активного устройства вызывает ответный сигнал пассивного. Это позволяет вести обмен с максимально возможной для данной пары активный — пассивный скоростью.

Большинство устройств, подключенных к Каналу, являются пассивными и не могут самостоятельно управлять передачей данных в Канале. Но они могут запросить центральный процессор; для этого предусмотрен механизм прерываний.

Таким образом, в Канале имеют место три вида действий: программный обмен данными центрального процессора с любым устройством, подключенным к Каналу; обмен данными между устройством прямого доступа и памятью; прерывание, т. е. передача заявки от устройства центральному процессору на программный обмен. Несмотря на то, что семейство «Электроника» имеет две разновидности Канала для мини- и микроЭВМ, отличающиеся числом линий (шин), уровней прерывания и другими особенностями, реализация указанных трех действий в общих.

Похожие:

Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной iconСтруктура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной
Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Информационная связь между устройствами...
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной icon1. понятие и структура информатики
Термин информ возник в 60-х гг во Франции для названия обл занимающ автоматиз обработкой информ спомощью ЭВМ
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной icon1. Что такое эвм? Классы ЭВМ
Для ЭВМ в качестве сырья выступает информация, а на выходе – результаты обработки. Термин «вычислительная» означает, что обработка...
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной iconПоколения Языки программирования
Ориентированы на использование в конкретной эвм, сложны в освоении, требуют хорошего знания архитектуры ЭВМ
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной iconОрганизационная структура и структура управления предприятием
Построение структур управления предприятием – это важная составная часть общей функции управления – организовывания, содержание которой...
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной iconОсновной блок Устройство компьютера. Программное обеспечение. Компьютерные сети
Организация ЭВМ по Фон Нейману. Поколения ЭВМ. Классификация современных компьютеров
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной icon1. Представление информации в ЭВМ
Информация это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специализированным устройством,...
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной iconИнтерфейс текстового процессора Microsoft Word 2007
Интерфейс Microsoft Word 2007 кардинально отличается от предыдущих версий программы (рис. 1)
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной iconИнтерфейс. Термины. Определения. Общие понятия. Линия связи. Магистраль. Периферийное устройство. Типы. Классификация
Интерфейс – граница раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые...
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной icon1. Интерфейс приложений Office 2007
Если в предыдущих версиях большинство элементов окна приложений Office не вызывали вопросов у пользователей, знакомых с другими...
Структура ЭВМ с одной магистралью. Интерфейс с общей шиной iconМетодическое пособие по курсу "Схемотехника эвм" для студентов специальности 22. 01. 00
Данное методическое пособие содержит теоретические материалы, примеры построения цифровых схем, контрольные вопросы и задания по...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы