Центральные устройства ЭВМ, страница 2

В защищенном режиме базовые адреса сегментов хранятся в дескрипторных таблицах и имеют длину 24 или 32 бита (в зависимости от типа МП). В сегментных регистрах хранится селектор, содержащий № дескрипторной таблицы и дескриптор смещения, т.е. порядковый № дескриптора в дескрипторной таблице.

Физический адрес очередной команды проходит через внутреннюю магистраль МП и интерфейс памяти и поступает на шину адреса системной магистрали. Одновременно из УУ исполнительного блока на шину управления выдается команда в ОП, предписывающая выбрать число, находящееся по адресу, указанному в системной магистрали. Выбранное число, являющееся очередной командой поступает из основной памяти через шину данных системной магистрали, интерфейс памяти, внутр. магистраль в регистр команд. В регистре команд из нее выделяется код операций, который поступает в УУ исполнительного блока для выработки управляющих сигналов, настраивающих МП на выполнение нужной операции. В зависимости от используемого в команде режима адресации организуется выборка необходимых исходных данных.

Управление внешними устройствами

Принципы управления

ЭВМ помимо ЦП и ОП, образующие ядро ЭВМ, содержащие различные периферийные устройства:

·  внешние ЗУ

·  устройства ввода-вывода

Передача информации с периферийных устройств в ЭВМ называется операцией ввода, в периферийное устройство – операцией вывода. Производительность и эффективность ЭВМ определяется не только возможностями ее ЦП и характеристиками ОП, но и составом периф. оборудования, его тех. данными и способом организации совместной работы с ЭВМ.

При разработке систем I\O для ЭВМ особое внимание уделяется решению следующих проблем:

·  обеспечение реализации ЭВМ с переменным составом оборудования за счет обеспечения возможности работы с различными наборами периф. оборудования, чтобы пользователь мог выбирать конфигурацию машины в соответствии с ее назначением и мог бы при необходимости дополнять ее новым оборудованием.

·  для высокой эффективности использования ЭВМ должна реализовывать одновременно работу над программой и выполнять процедуры I\O с периф. оборудования.

·  упростить и стандартизировать процедуры программируемых операций I\O и сделать их независимыми от особенностей пер. о.

·  обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на возникающие в пер.о. ситуации (степень готовности, нарушения в работе)

Стремление к повышению производительности ЭВМ привело к появлению автономности  внешних устройств, начиная со 2ого поколения для того, чтобы обеспечить согласование скорости работы с устройствами в ЭВМ.

Автономность внеш. устройств заставило разработать определенную технолог. обращение к внеш. устройствам, т.е. интерфейс.

После унификации этой технологии появилось понятие стандартного интерфейса. Стандартизация интерфейсов I\O позволила изменять конфигурацию ЭВМ путем изменения набора внеш. устройств. По мере совершенствования и развития ПО и аппаратной части, расширился и диапазон использования ЭВМ. В результате возник комплекс средств, обеспечивающих связь ядра ЭВМ с пер.о. различного типа и назначения. В число этих средств входят soft и hardware (линии связи, шины, сигналы, Эл. схемы, алгоритмы, программы, предназначенные для обеспечения обмена информацией) Весь этот комплекс называется интерфейсом.

В зависимости от вида соединительных устройств различают:

·  внутренний интерфейс ЭВМ – сопряжение элементов внутри системного блока

·  интерфейс I\O для сопряжения различных устройств с системным блоком

·  интерфейсы межмашинного обмена (напр., при создании ЛВС)

·  интерфейсы человек-машина

Способы обмена ядра ЭВМ и внешних устройств

В зависимости от используемых программных тех. средств интерфейсы I\O делятся на:

·  физический уровень

·  логический уровень

В зависимости от степени участи ЦП в обмене данными в информационных системах применяется 3 способа управления обменами:

1.  режим сканирования (асинхронный)

2.  синхронный обмен

3.  прямой доступ к памяти

Режим сканирования является малопроизводительным, т.к. требуется от ЦП выполнения множество мелких операций, что снижает скорость передачи. Отсюда а) ЦП постоянно задействован в управлении внеш. оборудовании и не может выполнять др. работу; б)при быстродействующем пер.о. ЦП не успевает организовать своевременный обмен.

Синхронный режим. ЦП также выполняет основную работу по организации обмена, но в отличие от режима сканирования, он не ждет готовности устройства, а производит парал. другую работу, однако в случае необходимости внеш. устройство с помощью прерываний обращается к ЦП.

Для быстрого I\O блоков данных и разгрузки ЦП от операций I\O используют прямой доступ к памяти (DMA), осуществляющий обмен данными между ОП и внеш. устройствами автономно от ЦП. В этом случае устройство-контроллер прямого доступа, который перед началом обмена программируется ЦП сколько и каких данных необходимо переслать из ОП, затем ЦП переключается на другую работу.

Режим DMA позволяет:

1.  освободить ЦП от управления операциями I\O/