Характеристики внешних устройств

Глава 24. Общие вопросы организации ввода-вывода

Обязательным компонентом любого компьютера, помимо процессора и модулей памяти, является подсистема ввода-вывода(рис. 24.1), состоя­щая из нескольких контроллеров интерфейсов и подключенных к ним внешних устройств.

Рис. 24.1. Подсистема ввода-вывода. Место в системе и обобщенная структура

В литературе встречаются и другие равнозначные обозначения внешних устройств, такие как периферийные устройства, устройства ввода-вывода. В дальнейшем будут употребляться все эти синонимические обозначения.

Каждое внешнее устройство имеет в своем составе устройство управления, контроллер интерфейса и, собственно, внешнее устройство. Устройство управления (контроллер) внешнего устройства взаимодействует через контроллеры интерфейса и коммуникационную подсистему с остальными базовыми компонентами компьютера (процессором, оперативной памятью) или другими внешними устройствами, подключенными к этому же интерфейсу.

Могут возникнуть вопросы: "А зачем во внешнем устройстве устройство управления? Зачем нужны контроллеры интерфейсов? Почему нельзя внешнее устройство подключить напрямую к коммуникационной подсистеме? Сколько интерфейсов должна иметь в своем составе подсистема ввода-вывода?

Для ответа на эти и ряд других вопросов рассмотрим некоторые характеристики внешних устройств.

На сегодняшний день номенклатура внешних устройств очень широка. Не вдаваясь в подробности работы отдельных внешних уст­ройств, все их можно разделить на следующие большие группы:

внешние устройства, предназначенные для непосредственной работы с человеком;

внешние устройства, предназначенные для работы с каким-либо оборудованием;

коммуникационные устройства, предназначенные для связи с удаленными абонентами.

Примером внешних устройств, предназначенных для непосредственной работы с человеком, являются дисплейные терминалы, клавиатуры, «мыши», принтеры и т. п.

Номенклатура внешних устройств второй группы чрезвычайно широка. В нее входят устройства внешней (массовой) памяти, различные датчики и исполнительные механизмы компьютеризированных систем управления.

Коммуникационные устройства позволяют компьютерной системе обмени­ваться данными с удаленными абонентами, которые, в свою очередь, могут пред­ставлять собой как устройства, непосредственно работающие с пользователями (удаленные дисплейные терминалы), так и устройства, работающие с оборудова­нием, или даже другие компьютеры.

Во внешних устройствах разных типов и разного назначения используются самые разнообразные методы выполнения операций.

Скорость обмена данными с внешним устройством (в ту или иную сторону даже для самых быстродействующих устройств) значительно ниже пропускной способности процессора и оперативной памя­ти.

Внешние устройства могут иметь формат представления информации, совершенно отличный от коммуникационной подсистемы, через которую устройство должно взаимодействовать при обменах информацией.

Загружать процессор компьютера абсолютно несвойственными ему функциями управле­ния широкой номенклатурой разнородных устройств, конечно же, нецелесообразно. Современная тенденция управлением вводом-выводом состоит в том, чтобы в максимально возможной степени освобождать процессор от рутинных операций по непосредственному управлению внешними устройствами при проведении с ними операций ввода-вывода. А это означает, что в подсистеме ввода-вывода должны быть соответствующие аппаратные средства, которые позволят освободить процессор от этих рутинных действий, и в тоже время обеспечат эффективную работу с внешними устройствами. Таковыми средствами и являются устройства прямого доступа в оперативную память, контроллеры интерфейсов и устройства управления внешними устройствами.