Интерфейсы ЭВМ. Стандартный интерфейс, его характеристики. Принцип построения и структуры устройств ввода-вывода

В-1 Интерфейсы ЭВМ; стандартный интерфейс, его характеристики.

Интерфейс – это совокупность средств сопряжения и связи устройств, обеспеч. их эффективное взаимодействие (из тетр.).

Вычислительная машина кроме процессора и основной памяти; образующих ее ядро, содержит разные периферийные устройства (ПУ). Процесс передачи информации между ядром ЭВМ и периферийными устройствами называется операциями ввода - вывода. Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью сопряжений, которые называются интерфейсами.

Интерфейс - представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электрических схем и алгоритмов (протоколов), предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами.

При разработке интерфейсов должны быть решены следующие проблемы:

• должна быть обеспечена возможность реализации машин с переменным составом оборудования;

• необходимо реализовать параллельную во времени работу процессора над программой и выполнение периферийными устройствами процедур ввода - вывода;

• необходимо  обеспечить  независимость  программирования в-в от особенностей периферийных устр-в;

• необходимо обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (отсутствие носителя, нарушения нормальной работы).

Основные пути решения этих проблем.

1. Модульность. Отдельные устройства выполняются в виде конструктивно законченных модулей. Присоединение нового устройства не должно вызывать в существующей части машины никаких изменений, кроме кабельных соединений и корректировки программ.

2. Унифицированные форматы данных для обмена ПУ с ядром ЭВМ, в том числе унифицированный формат сообщения о состоянии ПУ. Преобразование унифицированных форматов в индивидуальные (приспособленные для отдельных ПУ) должны производиться в самих ПУ (их блоках управления).

3. Унифицированный интерфейс.

4. Унифицированный формат и набор команд процессора для операций ввода-вывода.

Принцип построения и структуры устройств ввода-вывода.

Можно выделить 2 характерных принципа построения и соответствия структуры в-в:

1.  ЭВМ с общим интерфейсом.

2.  ЭВМ с процессорами (каналами) в-в.

1.  Структура с общим интерфейсом

К общей шине (магистрали) подключаются все модули, которые образуют ЭВМ. В каждый момент времени через общую шину может обмениваться данными лишь одна пара модулей.

ПДП - данные между ОП и ПУ пересылаются под непосредственным управлением процессора, при этом ПР на время передачи данных отвлекается от основных задач, что ведёт к понижению производительности.

Для ускорения ввода блоков данных и разгрузки процессора, от управления в-в используется ПДП, которым управляют контроллеры ИДП.

В персональных ЭВМ в основном применяется интерфейс «общая шина».

В-2 Логические элементы и схемы, их виды и применение в ЭВМ.

Основной строительный материал ЭВМ - логические элементы (ЛЭ). Имеющиеся в составе ЭВМ устройства могут быть синтезированы на основе ЛЭ, составляют 70 - 80% от общего количества узлов ЭВМ и определяют понятие «элементная база». На базе логических элементов И (конъюнктор), ИЛИ (дизъюнктор), НЕ (инвертор) синтезируются другие логические элементы и логические схемы, к которым относятся:

Триггеры - элементарные цифровые автоматы с двумя устойчивыми состояниями. Одному состоянию присваивается значение 0, другому - 1, служит для хранения информации.

Регистры - узлы ЭВМ, служащие для хранения инф-ции в виде машинных слов