Экзаменационные вопросы и ответы по курсу "Периферийные устройства (ПУ) и интерфейсы эвм" - polpoz.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Эвм и периферийные устройства для направления 230100 1 256.7kb.
Реферат по курсу "Взаимодействие человека с эвм" hа тему звуковые... 1 275.19kb.
Экзаменационные вопросы по курсу «Финансы и кредит» 1 23.01kb.
Вопросы по курсу «Компьютерные офисные технологии» 1 семестр Hardware 1 12.07kb.
Экзаменационные вопросы по курсу Теоретическая Механика 1 29.32kb.
Экзаменационные вопросы по курсу «Техническая термодинамика» для... 1 15.95kb.
Экзаменационные вопросы по курсу лекций Линейная алгебра Лектор:... 1 32.14kb.
По предмету: Периферийные устройства 1 67.64kb.
Экзаменационные вопросы по курсу «Линейная алгебра» 1 25.83kb.
Подготовить ответы на вопросы. Ответы не должны быть объёмными, т к. 1 19.2kb.
Понятие информации. Общее представление об информации 1 37.16kb.
Руководство по монтажу и вводу в эксплуатацию ризур-цсу-2 1 153.88kb.
1. На доске выписаны n последовательных натуральных чисел 1 46.11kb.

Экзаменационные вопросы и ответы по курсу "Периферийные устройства (ПУ) и интерфейсы - страница №1/5

Экзаменационные вопросы и ответы по курсу

"Периферийные устройства (ПУ) и интерфейсы ЭВМ"

для студентов групп 8011

1.Синхронный и асинхронный способы передачи информации по шинам последовательных и параллельных интерфейсов.

Синхронная передача.

Метод передачи, при котором для управления потоком данных используются тактовые синхросигналы. При синхронной передаче кадры (frame) передаются через равные промежутки времени, причем синхронизм должен жестко контролироваться передающим и принимающим компьютерами. Для начальной синхронизации и контроля за синхронизмом в процессе передачи в поток данных включаются специальные символы, благодаря чему оба взаимодействующих устройства могут обнаруживать и корректировать любые временные отклонения.
Асинхронная передача.

Метод передачи данных, при которой интервалы времени между направляемыми блоками данных не являются постоянными (сигнал на линии может появиться в любой момент времени). Для выделения в потоке данных блоков в начале и конце каждого из них записываются старт/стопные биты. При асинхронной передаче передатчик и приемник данных работают не зависимо друг от друга.

Преимущества асинхронной передачи:

· несложная, отработанная технология;

· недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование;

Недостатки:
· примерно треть пропускной способности теряется на передачу служебных битов;
· при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации;

·   невысокая (по сравнению с синхронной) скорость передачи.

Способы передачи информации

Последовательная передача данных

При последовательной передаче данных информация от передатчика к приемнику передается побитово.(используется при передаче информации по двухпроводным линиям связи, оптическим каналам связи (оптоволокно, инфракрасный канал), радиоканалу).

Достоинства:

- простота организации

- возможность передачи информации по различным каналам связи

Недостатки:
- относительно низкая скорость передачи.

Наиболее распространенные последовательные интерфейсы SPI, I2C, RS-232, RS-485, USB и др.

Параллельная передача данных.

При параллельной передаче данных несколько бит информации одновременно передается от передатчика к приемнику. Параллельная передача данных организуется путем группировки в шины отдельных проводников. Количество одновременно передаваемых бит информации определяет разрядность шины и ее пропускную способность.

2. Основные проблемы передачи информации по линиям связи и способы их решения, сравнение основных характеристик последовательных и параллельных интерфейсов.

Проблемы физической передачи данных по линиям связи


Даже при рассмотрении простейшей сети, состоящей всего из двух машин, можно увидеть многие проблемы, присущие любой вычислительной сети, в том числе проблемы, связанные с физической передачей сигналов по линиям связи, без решения которой невозможен любой вид связи.

В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. Внутри компьютера единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы. Представление данных в виде электрических или оптических сигналов называется кодированием. Существуют различные способы кодирования двоичных цифр 1 и 0, например, потенциальный способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю - другой, или импульсный способ, когда для представления цифр используются импульсы различной или одной полярности.

Аналогичные подходы могут быть использованы для кодирования данных и при передаче их между двумя компьютерами по линиям связи. Однако эти линии связи отличаются по своим электрическим характеристикам от тех, которые существуют внутри компьютера. Главное отличие внешних линий связи от внутренних состоит в их гораздо большей протяженности, а также в том, что они проходят вне экранированного корпуса по пространствам, зачастую подверженным воздействию сильных электромагнитных помех. Все это приводит к значительно большим искажениям прямоугольных импульсов (например, заваливанию фронтов), чем внутри компьютера. Поэтому для надежного распознавания импульсов на приемном конце линии связи при передаче данных внутри и вне компьютера не всегда можно использовать одни и те же скорости и способы кодирования. Например, медленное нарастание фронта импульса из-за высокой емкостной нагрузки линии требует передачи импульсов с меньшей скоростью (чтобы передний и задний фронты соседних импульсов не перекрывались и импульс успел дорасти до требуемого уровня).

В вычислительных сетях применяют как потенциальное, так и импульсное кодирование дискретных данных, а также специфический способ представления данных, который никогда не используется внутри компьютера, - модуляцию (рис. 1.9). При модуляции дискретная информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передает имеющаяся линия связи.



Рис. 1.9. Примеры представления дискретной информации

Потенциальное или импульсное кодирование применяется на каналах высокого качества, а модуляция на основе синусоидальных сигналов предпочтительнее в том случае, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы. Обычно модуляция используется в глобальных сетях при передаче данных через аналоговые телефонные каналы связи, которые были разработаны для передачи голоса в аналоговой форме и поэтому плохо подходят для непосредственной передачи импульсов.

На способ передачи сигналов влияет и количество проводов в линиях связи между компьютерами. Для сокращения стоимости линий связи в сетях обычно стремятся к сокращению количества проводов и из-за этого используют не параллельную передачу всех бит одного байта или даже нескольких байт, как это делается внутри компьютера, а последовательную, побитную передачу, требующую всего одной пары проводов.

Еще одной проблемой, которую нужно решать при передаче сигналов, является проблема взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемником другого. При организации взаимодействия модулей внутри компьютера эта проблема решается очень просто, так как в этом случае все модули синхронизируются от общего тактового генератора. Проблема синхронизации при связи компьютеров может решаться разными способами, как с помощью обмена специальными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии, так и с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами характерной формы, отличающейся от формы импульсов данных.

Несмотря на предпринимаемые меры - выбор соответствующей скорости обмена данными, линий связи с определенными характеристиками, способа синхронизации приемника и передатчика, - существует вероятность искажения некоторых бит передаваемых данных. Для повышения надежности передачи данных между компьютерами часто используется стандартный прием - подсчет контрольной суммы и передача ее по линиям связи после каждого байта или после некоторого блока байтов. Часто в протокол обмена данными включается как обязательный элемент сигнал-квитанция, который подтверждает правильность приема данных и посылается от получателя отправителю.

Задачи надежного обмена двоичными сигналами, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, в вычислительных сетях решает определенный класс оборудования. В локальных сетях это сетевые адаптеры, а в глобальных сетях - аппаратура передачи данных, к которой относятся, например, устройства, выполняющие модуляцию и демодуляцию дискретных сигналов, - модемы. Это оборудование кодирует и декодирует каждый информационный бит, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи, проверяет правильность передачи по контрольной сумме и может выполнять некоторые другие операции. Сетевые адаптеры рассчитаны, как правило, на работу с определенной передающей средой - коаксиальным кабелем, витой парой, оптоволокном и т. п. Каждый тип передающей среды обладает определенными электрическими характеристиками, влияющими на способ использования данной среды, и определяет скорость передачи сигналов, способ их кодирования и некоторые другие параметры.


Проблемы объединения нескольких компьютеров


До сих пор мы рассматривали вырожденную сеть, состоящую всего из двух машин. При объединении в сеть большего числа компьютеров возникает целый комплекс новых проблем.

Ethernet - пример стандартного решения сетевых проблем


Рассмотрим, каким образом описанные выше общие подходы к решению наиболее важных проблем построения сетей воплощены в наиболее популярной сетевой технологии - Ethernet.

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет достаточный подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств - маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составила базис сети.

Термин сетевая технология чаще всего используется в описанном выше узком смысле, но иногда применяется и его расширенное толкование как любого набора средств и правил для построения сети, например, технология сквозной маршрутизации, технология создания защищенного канала , технология IP-сетей.

Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии (в узком смысле), специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями, имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей как, Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., - и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.

Стандарт Ethernet был принят в 1980 году. Число сетей, построенных на основе этой технологии, к настоящему моменту оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих в таких сетях, - в 50 миллионов.

Основной принцип, положенный в основу Ethernet, - случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться толстый или тонкий коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны (кстати, первой сетью, построенной на принципе случайного доступа к разделяемой среде, была радиосеть Aloha Гавайского университета).

В стандарте Ethernet строго зафиксирована топология электрических связей. Компьютеры подключаются к разделяемой среде в соответствии с типовой структурой общая шина (рис. 1.13). С помощью разделяемой во времени шины любые два компьютера могут обмениваться данными. Управление доступом к линии связи осуществляется специальными контроллерами - сетевыми адаптерами Ethernet. Каждый компьютер, а более точно, каждый сетевой адаптер, имеет уникальный адрес. Передача данных происходит со скоростью 10 Мбит/с. Эта величина является пропускной способностью сети Ethernet.



Рис. 1.13. Сеть Ethernet

Суть случайного метода доступа состоит в следующем. Компьютер в сети Ethernet может передавать данные по сети, только если сеть свободна, то есть если никакой другой компьютер в данный момент не занимается обменом. Поэтому важной частью технологии Ethernet является процедура определения доступности среды.

После того как компьютер убедился, что сеть свободна, он начинает передачу, при этом захватывает среду. Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом ограничивается временем передачи одного кадра. Кадр - это единица данных, которыми обмениваются компьютеры в сети Ethernet. Кадр имеет фиксированный формат и наряду с полем данных содержит различную служебную информацию, например адрес получателя и адрес отправителя.

Сеть Ethernet устроена так, что при попадании кадра в разделяемую среду передачи данных все сетевые адаптеры одновременно начинают принимать этот кадр. Все они анализируют адрес назначения, располагающийся в одном из начальных полей кадра, и, если этот адрес совпадает с их собственным адресом, кадр помещается во внутренний буфер сетевого адаптера. Таким образом компьютер-адресат получает предназначенные ему данные.

Иногда может возникать ситуация, когда одновременно два или более компьютера решают, что сеть свободна, и начинают передавать информацию. Такая ситуация, называемая коллизией, препятствует правильной передаче данных по сети. В стандарте Ethernet предусмотрен алгоритм обнаружения и корректной обработки коллизий. Вероятность возникновения коллизии зависит от интенсивности сетевого трафика.

После обнаружения коллизии сетевые адаптеры, которые пытались передать свои кадры, прекращают передачу и после паузы случайной длительности пытаются снова получить доступ к среде и передать тот кадр, который вызвал коллизию.

Главным достоинством сетей Ethernet, благодаря которому они стали такими популярными, является их экономичность. Для построения сети достаточно иметь по одному сетевому адаптеру для каждого компьютера плюс один физический сегмент коаксиального кабеля нужной длины. Другие базовые технологии, например Token Ring, для создания даже небольшой сети требуют наличия дополнительного устройства - концентратора.

Кроме того, в сетях Ethernet реализованы достаточно простые алгоритмы доступа к среде, адресации и передачи данных. Простота логики работы сети ведет к упрощению и, соответственно, удешевлению сетевых адаптеров и их драйверов. По той же причине адаптеры сети Ethernet обладают высокой надежностью.

И наконец, еще одним замечательным свойством сетей Ethernet является их хорошая расширяемость, то есть легкость подключения новых узлов.

Другие базовые сетевые технологии - Token Ring, FDDI, l00VGAny-LAN, хотя и обладают многими индивидуальными чертами, в то же время имеют много общих свойств с Ethernet. В первую очередь - это применение регулярных фиксированных топологий (иерархическая звезда и кольцо), а также разделяемых сред передачи данных. Существенные отличия одной технологии от другой связаны с особенностями используемого метода доступа к разделяемой среде. Так, отличия технологии Ethernet от технологии Token Ring во многом определяются спецификой заложенных в них методов разделения среды - случайного алгоритма доступа в Ethernet и метода доступа путем Передачи маркера в Token Ring.

Не полностью.
3.Классификационные признаки интерфейсов ввода-вывода.

Классификация интерфейсов.

В настоящее время не существует достаточно полной объективной классификации интерфейсов. Имеющиеся классификации основываются, как правило, на одном классификационном признаке или же строятся для одного класса интерфейсов. Определенным обобщением этих классификаций является стандарт на классификационные признаки интерфейсов (ГОСТ 26.016-81), включающий четыре признака классификации:


- способ соединения компонентов системы (магистральный, радиальный, цепочечный, смешанный); При магистральном способе имеются коллективные шины, к которым подключены все устройства системы. Характерно, что сигналы шины доступны всем устройствам, но в каждый момент времени только два устройства могут обмениваться данными (1:1). Возможны также широковещательные операции (1:М). В системе с радиальной структурой имеется центральное устройство (контроллер или концентратор), связанный с каждым из абонентов индивидуальной группой однонаправленных линий.
При цепочечной структуре каждое устройство связано не более чем с двумя другими. Частным случаем цепочечной структуры является кольцевая. - способ передачи информации (параллельный, последовательный, параллельно- последовательный);
- принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный);
- режим обмена информацией (симплексный; полудуплексный; дуплексный и мультиплексный режим обмена). Для случая связи двух абонентов в симплексном режиме лишь один из двух абонентов может инициировать в любой момент времени передачу информации по интерфейсу Для случая связи двух абонентов в полудуплексном режиме любой абонент может начать передачу информации другому, если линия связи интерфейса при этом оказывается свободной. Для случая связи двух абонентов в дуплексном режиме каждый абонент может начать передачу информации другому в произвольный момент времени. В случае связи нескольких абонентов в мультиплексном режиме в каждый момент времени связь может быть осуществлена между парой абонентов в любом, но единственном направлении от одного из абонентов к другому.
Указанные признаки позволяют характеризовать только определенные аспекты организации интерфейсов. Более полная характеристика и систематизация интерфейсов могут быть выполнены при условии классификации по нескольким совокупностям признаков:

- области распространения (функциональному назначению);

- логической и функциональной организации;

- физической реализации.

В соответствии с первой совокупностью признаков интерфейсы можно разделить на следующие основные классы:

- машинные (или системные);

- периферийного оборудования;

- мультимикропроцессорных систем;

- распределенных ВС (вычислительных локальных сетей, распределенных систем управления).

Машинные интерфейсы предназначены для организации связей между составными компонентами ЭВМ, ВК, ВС, т. е. непосредственно для их построения и связи с внешней средой.


Интерфейсы периферийного оборудования выполняют функции сопряжения процессоров, контроллеров с УВВ, измерительными приборами, исполнительными механизмами, аппаратурой передачи данных (АПД) и внешними запоминающими устройствами (ВЗУ). Интерфейсы периферийного оборудования представляют самый большой класс систем сопряжения, что объясняется широкой номенклатурой и разнообразием периферийного оборудования. По своему функциональному назначению эти интерфейсы могут быть разделены на группы интерфейсов радиальной структуры (обеспечивающие схему сопряжения «точка-точка») и магистральной структуры (обеспечивающие схему «многоточечного» подключения).

Системы сопряжения первой группы составляют в основном так называемые малые интерфейсы, применяемые для сопряжения исполнительных механизмов ввода-вывода с контроллерами. К этим интерфейсам относятся: системы сопряжения с параллельной передачей информации, предназначенные для подключения стандартной периферии, системы сопряжения для подключения устройств, размещенных на большом удалении друг от друга.

Интерфейсы второй группы используются как самостоятельно, так и в качестве системотехнического дополнения, расширяющего функциональные возможности ЭВМ на уровне связи с объектом управления. К ним относятся магистральные интерфейсы программно-модульных систем типов IEC 625-1. Эти интерфейсы обеспечивают сопряжение программируемых контроллеров и ЭВМ с широким спектром цифровых измерительных приборов, преобразователей информации, генераторов, датчиков, пультов оператора. В вычислительных системах к такого рода интерфейсам относятся SCSI, USB.
Интерфейсы мультимикропроцессорных систем представляют собой в основном магистральные системы сопряжения, ориентированные на объединение в единый комплекс нескольких процессоров, модулей оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), контроллеров ВЗУ, ограниченно размещенных в пространстве. В группу интерфейсов мультимикропроцессорных систем входят в основном внутриблочные, процессорно -независимые системы сопряжения. Характерным их отличием от обычных магистральных интерфейсов является техническая реализация функций селекции и координации, что позволяет подключать к ним один или несколько процессоров как обычные УВВ. Этот класс интерфейсов отличают высокая пропускная способность и минимальное время доступа процессора к общей ОЗУ.

Данный класс систем сопряжения может быть разделен на две крупные группы в соответствии со структурой шин адреса и данных: с раздельными и мультиплексными шинами. Как правило, эти интерфейсы представляют собой внутриблочную систему сопряжения магистральной структуры с высокой пропускной способностью.


Интерфейсы распределенных ВС предназначены для интеграции средств обработки информации, размещенных на значительном расстоянии и ориентированы на использование в системах различного функционального назначения. Обычно это системы сопряжения с бит - последовательной передачей информации магистральной или кольцевой структуры. Этот класс интерфейсов в зависимости от назначения разделяется на группы интерфейсов:

- локальных сетей (с длиной магистрали от десятков метров до нескольких километров);


- распределенных систем управления;

- территориально и географически распределенных сетей ЭВМ (с длиной линии более


десяти километров).

По конструктивному исполнению интерфейс могут быть разделены на четыре категории:


- межблочные, обеспечивающие взаимодействие компонентов на уровне прибора, автономного устройства, блока, стойки, шкафа:

- внутриблочные, обеспечивающие взаимодействие на уровне плат, субблоков;

- внутриплатные, обеспечивающие взаимосвязь между интегральными схемами (СИС, БИС, СБИС) на печатной плате;

- внутрикорпусные, обеспечивающие взаимодействие компонентов внутри СБИС.


Межблочное сопряжение реализуется на уровне следующих конструктивных средств:
коаксиального и оптоволоконного кабеля; многожильного плоского кабеля (шлейфа); многожильного кабеля на основе витой пары проводов. Внутриблочное сопряжение печатных плат, субблоков выполняется печатным способом или накруткой витой парой проводов внутри блока, стойки, шкафа. Ряд интерфейсов может быть реализован комбинацией внутри-блочного и межблочного исполнений. Внутриплатное сопряжение реализуется печатным способом, внутрикорпусное — методами микроэлектронной технологии.
4.Процедуры адресации и идентификации в различных интерфейсах ввода-вывода.

5.Программно-управляемый обмен данными в магистрали ISA8.

. Циклы обмена по ISA

О циклах обмена по магистрали ISA уже упоминалось в разделе 2.2. Здесь мы рассмотрим их несколько подробнее, на уровне, достаточном для практического использования.

В режиме программного обмена информацией на магистрали ISA выполняется четыре типа циклов:

* цикл записи в память;

* цикл чтения из памяти;

* цикл записи в устройство ввода/вывода;

* цикл чтения из устройства ввода/вывода.

Циклы обмена с памятью и с устройствами ввода/вывода различаются между собой используемыми стробами записи и чтения, а также временными задержками между сигналами.

Цикл обмена с устройствами ввода/вывода начинается с выставления за-датчиком кода адреса на линиях SAO...SA15 и сигнала -SBHE, определяющего разрядность информации. Чаще всего используются только 10 младших линий SAO...SA9, так как большинство разработанных ранее плат расширения задействуют только их. В ответ на получение адреса исполнитель, распознавший свой адрес, должен сформировать сигнал -I/O CS16 в случае, если обмен должен быть 16-разрядным. Далее следует собственно команда чтения или записи.

При цикле чтения задатчик выставляет сигнал -IOR, в ответ на который исполнитель должен выдать данные на шину данных. Эти данные должны быть сняты исполнителем после окончания сигнала -IOR.

В цикле записи задатчик выставляет записываемые данные и сопровождает их стробом записи -IOW. Исполнитель должен принять эти данные (для гарантии - по заднему фронту сигнала -IOW).

6.Программно-управляемый обмен данными в магистрали ISA16.

Магистраль ISA была разработана специально для персональных компьют6еров типа IBM PC AT и является фактическим стандартом для всех изготовителей этих компьютеров.

Магистраль ISA относится к демультиплексированным (то есть имеющим раздельные шины адреса и данных) 16-разрядными системными магистралями среднего быстродействия. Обмен осуществляется 8- или 16-разрядными данными. Максимальный объем адресуемой памяти составляет 16Мбайт (24 адресные линии). Максимальной адресное пространство для устройств ввода-вывода – 64Кбайта (16 адресных линий), хотя практически все выпускаемые платы расширения используют только 10 адресных линий (1Кбайт). Магистраль поддерживает регенерацию динамической памяти, радиальные прерывания и прямой доступ к памяти.

Основными сигналами управления в схеме являются: IOR, IOW, AEN, IRQ N.

IOR - строб чтения данных из устройств ввода-вывода.

IOW – строб записи данных в устройства ввода-вывода.

AEN (разрешение адреса) – используется в ПДП для сообщения всем платам расширения, что производится цикл ПДП.

IRQ N – сигналы запроса радиальных прерываний.

В магистрали ISA для каждого подключаемого устройства забронированы конкретные адреса, наше устройство не является стандартным, поэтому для его адресации используем резервные адреса: 360h – регистр ввода, 361h – регистр вывода, 362h – регистр ввода-вывода.

Для адресации конкретного устройства используем дешифратор адреса (ДшА). К нему подведены старшие биты адреса (SA2-SA9). И управляющий сигнал AEN. Младшие биты адреса (SA0-SA1) включены в дешифратор управляющих сигналов (ДшУС). Для дешифрации управляющих сигналов используются сигналы IOR и IOW.

На выходе ДшУС образуются сигналы чтение регистра ввода (ЧтРВв), запись в регистр вывода (ЗпРВыв), чтение регистра ввода-вывода (ЧтРВ/В) и запись в регистр ввода-вывода (ЗпРВ/В). В таблице 1.1. показан принцип образования сигналов управления.

 Таблица 1.1.



Управляющие сигналы/ Сигналы ISA

ЧтРВв

ЗпРв

ЧтРВ/В

ЗпРВ/В

SA0

0

1

0

0

SA1

0

0

1

1

IOR

0

1

0

1

IOW

1

0

1

0

В приемопередатчик (ПП) поступают восьмиразрядные данные (SD0-SD7) и сигнал разрешения чтения (IOR).

В регистры ввода (РгВв) и вывода (РгВыв) восьмиразрядные, управляются сигналами ЧтРВв и ЗпРВыв соответственно. Регистр ввода/вывода (РВ/В) двухразрядный, управляется сигналами ЗпРВ/В и ЧтРВ/В.

Кроме того, регистры ввода и ввода/вывода управляются сигналом запись в регистр ввода из периферийного устройства.

Дешифратор адреса реализован микросхемами К1533ЛН1, К1533ЛА2 и К555ЛЛ1. В дешифраторе используется простая логика, поэтому описывать подробно принцип образования сигналов не имеет смысла.

Дешифратор управляющих сигналов реализован на микросхеме К1533ИД3, которая представляет собой дешифратор - демультиплексор с 4 на 16.

Согласно таблице истинности этой микросхемы и таблице 1.1. были определены выводы, с которых снимаем управляющие сигналы.

Приемопередатчик реализован на микросхеме К1533АП6, представляющей из себя двунаправленный восьмиразрядный шинный усилитель с тремя состояниями выхода.

Регистры ввода и вывода собраны на микросхемах К1533ИР22, а регистр ввода/вывода – на ИМС К1533ИР34.



7.Прерывание в магистрали ISA.

При аппаратных прерываниях протокол обмена совсем простой, так как прерывания используются радиальные. Исполнитель, желающий инициировать прерывание, выставляет свой запрос (положительный переход на одной из линий IRQ) на магистраль. Контроллер прерываний, получив этот запрос, преобразует его в запрос прерываний процессора. Процессор, закончив выполнение текущей команды, переходит на адрес начала программы обработки данного прерывания, который однозначно определяется по номеру используемого сигнала IRQ. После обработки прерывания процессор возвращается к основной программе.

Для проведения регенерации динамической памяти компьютера используются специальные циклы регенерации

Такие циклы выполняет контроллер регенерации, который должен для этого получать управление магистралью каждые 15 микросекунд. Во время цикла регенерации производится чтение одной из 256 ячеек памяти (для адресации при этом используются только восемь младших разрядов адреса SAO...SA7). Читаемая информация нигде не применяется, то есть это цикл псевдочтения. Проведение 256 циклов регенерации, то есть псевдочтение из 256 последовательных адресов памяти, обеспечивает полное обновление информации в памяти и ее непрерывное сохранение. Если по каким-то причинам цикл регенерации памяти не производится вовремя, возможна потеря информации.

Цикл регенерации включает в себя выставление сигнала -REFRESH, сигналов кода адреса SAO...SA7 и строба чтения из памяти -MEMR. В случае необходимости может использоваться сигнал I/O CH RDY, обеспечивающий асинхронный обмен.

При включении питания, а также при нажатии кнопки RESET на передней панели компьютера на магистрали вырабатывается сигнал RESET DRV, который используется всеми устройствами, подключенными к магистрали для сброса в исходное состояние и отключения от магистрали.



Захват магистрали сторонним задатчиком, в принципе, предусмотренная стандартом, используется на практике довольно редко, так как требует от устройства, захватившего магистраль, полного управления ею, включая и поддержку периодической регенерации памяти.


8.Характеристики и основные процедуры интерфейсов PCI и PCI-express.

Интерфейс PCI


Доминирующее положение на рынке ПК занимают системы на основе шины PCI (Peripheral Component Interconnect - Взаимодействие периферийных компонентов). Этот интерфейс был предложен фирмой Intel в 1992 году (стандарт PCI 2.0 - в 1993) в качестве альтернативы локальной шине VLB/VLB2. Следует отметить, что разработчики этого интерфейса позиционируют PCI не как локальную, а как промежуточную шину (mezzanine bus), т.к. она не является шиной процессора. Поскольку шина PCI не ориентирована на определенный процессор, ее можно использовать для других процессоров. Шина PCI была адаптирована к таким процессорам, как Alpha, MIPS, PowerPC и SPARC. Именно PCI сменила NuBus на платформе Apple Macintosh. 

Шины ISA, EISA или MCA могут управляться шиной PCI с помощью моста сопряжения (рис. 14.3), что позволяет устанавливать в ПК платы устройств ввода-вывода с различными системными интерфейсами. Например, в чипсете Intel Triton использовалась микросхема PIIX1), помимо контроллера IDE предоставляющая мост для шины ISA.


Рис. 14.3.  Система на основе PCI

Существуют три варианта плат PCI: с уровнями сигналов 3,3 В, с уровнями сигналов 5 В и универсальные. Ключ в разъеме гарантирует, что платы с одним уровнем сигнала и невзаимозаменяемые не будут по ошибке вставлены в разъем с другим уровнем сигнала. Платы с пониженным напряжением питания в основном используются в мобильных компьютерах.

Существует 32-разрядная и 64-разрядная реализация шины PCI. В 64-разрядной реализации используется разъем с дополнительной секцией. 32-разрядные и 64-разрядные платы можно устанавливать в 64-разрядные и 32-разрядные разъемы и наоборот. Платы и шина определяют тип разъема и работают должным образом. При установке 64-разрядной платы в 32-разрядный разъем остальные выводы не задействуются и просто выступают за пределы разъема.


На шине PCI сигналы адреса и данных мультиплексированы, поэтому для передачи каждых 32 или 64 разрядов требуется два шинных цикла: один - для пересылки адреса, а второй - для пересылки данных. Однако возможен также пакетный режим, при котором вслед за одним циклом передачи адреса разрешается осуществить до четырех циклов передачи данных (до 16 байт в PCI-32). После этого устройство должно подать новый запрос на обслуживание и снова получить управление над шиной (и выполнить адресный цикл). Поэтому шина PCI-32 с тактовой частотой 33 МГц имеет пиковую скорость обычной передачи около 66 Мбайт/с (два шинных цикла для передачи 4 байт) и пиковую скорость пакетной передачи около 105 Мбайт/с.


PCI поддерживает процедуру прямого доступа к памяти ведущего устройства на шине (bus mastering DMA), хотя некоторые реализации PCI могут и не предоставлять такую возможность для всех разъемов PCI. Процессор может функционировать параллельно с периферийными устройствами, являющимися ведущими на шине.


Кроме того, платы PCI поддерживают:


  • автоматическую конфигурацию Plug&Play (не требуют назначения адресов расширений BIOS вручную); 

  • совместное использование прерываний (когда один и тот же номер прерывания может использоваться разными устройствами); 

  • контроль четности сигналов шины данных и адресной шины; 

  • конфигурационную память от 64 до 256 байт (код производителя, код устройства, код класса (функции) устройства и др.).


Персональные компьютеры могут иметь две или больше шин PCI. Каждой шиной управляет свой мост PCI, что позволяет устанавливать в компьютер больше плат PCI (вплоть до 16 - ограничение адресации). Если управление второй шиной PCI осуществляется с первой шины, то это называется каскадной или иерархической схемой. В этом случае первая шина будет также нести нагрузку второй шины. Если управление каждой шиной PCI осуществляется непосредственно с шины процессора, это называется равноправной схемой. Обычно мост PCI выполняет также функции контроллера внешней кэш-памяти, контроллера основной памяти и обеспечивает сопряжение с процессором. В системах на основе Pentium II/III эти функции распределены между двумя мостами: "северным" (North Bridge) и "южным" (South Bridge), что связано с наличием дополнительного высокоскоростного системного интерфейса для подключения видеокарты (AGP).

В 1995 году был выпущена улучшенная версия интерфейса - PCI 2.1, которая предоставила следующие возможности:


  • поддержка тактовой частоты шины 66 МГц; 

  • таймер обработки множественных запросов MTT (Multi-Transaction Timer) позволяет устройствам, осуществляющим прямой доступ к памяти, удерживать шину для "прерывистой" передачи пакетов, при этом не требуется повторно добиваться права управления шиной, что особенно полезно при передаче видеоданных; 

  • пассивное разъединение (Passive Release) позволяет устройствам, осуществляющим прямой доступ к памяти по шине PCI, передавать данные в то время, когда ведется передача данных по шине ISA (обычно это приводило к блокированию передачи по шине PCI, поскольку она использовалась для подключения центрального процессора к шине ISA); 

  • задержанные транзакции PCI позволяют передаваемым данным ведущего устройства на шине PCI получать приоритет над ожидающими в очереди данными для передачи с PCI на ISA (которые будут переданы позже); 

  • повышение производительности записи благодаря оснащению PCI-чипсета буферами большего объема, поэтому транзакции могут выстраиваться в очередь, когда шина PCI занята, и происходит сбор байтов, слов и двойных слов, которые могут объединяться в единую 8-байтную операцию записи.


C 2005 года в ПК на основе Pentium 4 вместо PCI используют новый системный интерфейс - PCI Express.
9. Интерфейс RS-232C.

Интерфейс RS-232C предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные (ООД — оконечное оборудование данных, или АПД — аппаратура передачи данных; DTE — Data Terminal Equipment), к оконечной аппаратуре каналов данных (АКД; DCE — Data Communication Equipment). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно выступает модем. Конечной целью подключения является соединение двух устройств АПД. Полная схема соединения приведена на рис. 1; интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств АКД, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля (рис. 2).




Рис.1. Полная схема соединения по RS-232C


Рис.2. Соединение по RS-232C нуль-модемным кабелем

Стандарт описывает управляющие сигналы интерфейса, пересылку данных, электрический интерфейс и типы разъемов. В стандарте предусмотрены асинхронный и синхронный режимы обмена, но COM-порты поддерживают только асинхронный режим. Функционально RS-232C эквивалентен стандарту МККТТ V.24/ V.28 и стыку С2, но они имеют различные названия сигналов.

Стандарт RS-232C описывает несимметричные передатчики и приемники — сигнал передается относительно общего провода — схемной земли (симметричные дифференциальные сигналы используются в других интерфейсах — например, RS-422). Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. Логической единице (состояние MARK) на входе данных (сигнал RxD) соответствует диапазон напряжения от –12 до –3 В; логическому нулю — от +3 до +12 В (состояние SPACE). Для входов управляющих сигналов состоянию ON (“включено”) соответствует диапазон от +3 до +12 В, состоянию OFF (“выключено”) — от –12 до –3 В. Диапазон от –3 до +3 В — зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога (рис. 3). Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах от –12 до –5 В и от +5 до +12 В. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2 В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие сигналов. Заметим, что сигналы уровней ТТЛ (на входах и выходах микросхем UART) передаются в прямом коде для линий TxD и RxD и в инверсном — для всех остальных.

Интерфейс предполагает наличие защитного заземления для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.

ВНИМАНИЕ

Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием должно производиться при отключенном питании. Иначе разность невыровненных потенциалов устройств в момент коммутации может оказаться приложенной выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.

Стандарт RS-232C регламентирует типы применяемых разъемов.

На аппаратуре АПД (в том числе на COM-портах) принято устанавливать вилки DB-25P или более компактный вариант — DB-9P. Девятиштырьковые разъемы не имеют контактов для дополнительных сигналов, необходимых для синхронного режима (в большинстве 25-штырьковых разъемах эти контакты не используются).

На аппаратуре АКД (модемах) устанавливают розетки DB-25S или DB-9S.

Это правило предполагает, что разъемы АКД могут подключаться к разъемам АПД непосредственно или через переходные “прямые” кабели с розеткой и вилкой, у которых контакты соединены “один в один”. Переходные кабели могут являться и переходниками с 9 на 25-штырьковые разъемы (рис. 4).

Если аппаратура АПД соединяется без модемов, то разъемы устройств (вилки) соединяются между собой нуль-модемным кабелем (Zero-modem, или Z-modem), имеющим на обоих концах розетки, контакты которых соединяются перекрестно по одной из схем, приведенных на рис. 5.



10. Интерфейсы RS-485, RS-422, RS423.

следующая страница >>


izumzum.ru