Занятие 2 - Принципы организации систем ввода-вывода

Россошанский колледж мясной и молочной промышленности

(ФГОУ СПО «РКММП»)

 

 

Конспект лекций

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

ИНФОРМАТИЗАЦИИ

 

 

по специальности:

Автоматизированные системы обработки информации и управления (по отраслям)

Россошь 2011

 

Занятие 1 ВВЕДЕНИЕ

ДОСТУП К ПАМЯТИ

В системах ввода-вывода ЭВМ используются два основных способа организации передачи данных между памятью и периферийными устройствами: 

1. Программно-управляемая передача данных осуществляется при непосредственном участии и под управлением ЦП, который при этом выполняет спец.подпрограмму процедуры ввода-вывода. Данные между памятью и ВУ пересылаются через процессор. Операция ввода - вывода инициируется текущей командой программы или запросом прерывания от ВУ. При этом ЦП на все время выполнения операции ввода-вывода отвлекается от выполнения основной программы. Это сильно снижает скорость передачи данных (не выше 100 Кб/сек).

Для быстрого ввода-вывода блоков данных используется прямой доступ к памяти.

2. Прямым доступом к памяти (ПДП) - способ обмена данными, обеспечивающий независимую от процессора передачу данных между памятью и периферийным устройством.

Прямым доступом к памяти управляет контроллер ПДП, который выполняет следующие функции:

1) управление процессором или ВУ передачей данных между ОП и ВУ;

2) задание размера блока данных, который подлежит передаче;

3) формирование адресов ячеек ОП, участвующих в передаче;

4) подсчет числа переданных единиц данных (байт или слов) и определение момента завершения операции ввода-вывода.

Указанные функции реализуются контроллером ПДП с помощью одного или нескольких буферных регистров, регистра – счетчика текущего адреса данных и регистра-счетчика подлежащих передаче данных. Контроллер ПДП обычно имеет более высокий приоритет в занятии цикла обращения к памяти по сравнению с процессором. Управление памятью переходит к контроллеру ПДП, как только завершается цикл обращения к памяти для текущей команды процессора.

Прямой доступ к памяти обеспечивает высокую скорость обмена данными за счет того, что управление обменом производится не программными, а аппаратными средствами.

 

 

 

 

Занятие  2 - Принципы организации систем ввода-вывода

Тема: Принципы организации систем ввода-вывода

Цель Занятиеа: дать студентам представлениео  принципах организации в ЭВМ

Вид занятия: лекция.

 

 

Тема 1.1 Принципы организации систем ввода-вывода.

Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ называется операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода. Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения - интерфейсов.

Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами. От характеристик интерфейсов во многом зависят производительность и надежность вычислительной машины. Передача информации с периферийного устройства в ЭВМ называется операцией ввода, а передача из ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода.

Материнская плата  -  её характеристикой является ее форм-фактор, определяющий ее размеры, расположение разъемов расширения и процессора, точек крепления платы, а также тип разъема питания платы и питающие напряжения. Форм-фактор платы определяет и используемый тип корпуса и блока питания типа desktop или tower в которых используются форм-факторы плат - AT и ATX.

AT — форм-фактор плат на основе процессоров от 286 до 486, Pentium и Pentium Pro. Для не выпускаются. Распространенный baby AT имеет размеры 305x244 мм. Для питания AT-платы требуются напряжения ±12В и ±5В.

ATX (рисунок3)  размер305×244 - Конструкция ATX позволила усовершенствовать:

· Все необходимые разъемы для подключения периферийных устройств расположены на задней панели платы.

· Разъемы для подключения накопителей расположены вблизи, что позволяет применять короткие шлейфы, что повышает надежность передачи данных.

· Процессор и модули памяти сдвинуты в сторону вентилятора блока питания, что улучшает охлаждение и имеется свободное пространства для установки дополнительного кулера.

· Вентилятор блока питания направляет поток воздуха внутрь корпуса. Обратный поток приводит к повышению давления в корпусе, что препятствует проникновению грязи и пыли

· Используется новый одноключевой (невозможно установить неправильно) 20-контактный разъем питания, через который подаются напряжения ±12В, ±5В и +3,3В, а также сигналы soft power, позволяющие программно производить включение и выключение питания компьютера.

Низкопрофильные(уменьшиные в размерах) форм-факторы для недорогих ПК

NLX имеется выносная дополнительная плата с разъёмами, можно снять крышку корпуса ПК и извлечь плату, не отключив ни одного кабеля из разъем, что позволяет быстро заменить системную плату;

Мicro-ATX -уменьшенная плата 244 мм вместо 305 мм или 284 мм, предназначенный для небольших и недорогих систем, её конструкция привела к уменьшению размеров корпуса и блока питания со сниженным потреблением, может использовать в корпусе ATX.

Flex-ATX, еще меньшего размера, чем micro-ATX 229×191 мм, по сравнению с 305×244 мм;

ATX Riser ( 1999 г) в стандартный 22-контактный разъем PCI можно установить вертикальную плату на которой имеется два или три разъема. Дополнительная плата предназначена только для плат PCI (отсутствует поддержка AGP или ISA).

В современную системную плату встроены такие компоненты:

1. Слот для процессора, бывают типа Socket " гнездовыми" или Slot плата.  Каждый тип Socket или Slot имеет свой номер, по номеру можно точно определить, какие типы процессоров могут быть установлены в данный разъём. В этот слот помещается процессор.

- Процессор – реализующее все основные операции по обработке информации и выполненное в виде большой интегральной микросхемы (СБИС). Состоит из:

·А Л У - обеспечивает выполнение основных операций по обработке информации.

·У У - управляет процессом обработки и обеспечивает связь с внешнимиустройствами.  

·РЕГИСТРЫ -внутренние носители информации МП (внутренняя память) Регистров - три. Один хранит команды или инструкции, два других - данные

Тактовая частота - указывает, сколько операций (тактов) МП выполняет в 1-у секунду. Напр. МП 100 МГц ”тикает”100 миллионов раз в секунду! С каждым тактом МП выполняет 1 или 2 команды.

Основными параметрами являются: набор выполняемых команд, разрядность, тактовая частота. Тактовая частота служит относительным показателем производительности процессора.

 - Кэш память англ. «сасhе» - убежище, тайник, это означает, что кэш является промежуточным буферным запоминающим устройством Ее использование позволяет избегать циклов ожидания в работе МП что, снижает производительность всей системы.

2. Чипсет - набор микросхем, управляющий процессором, памятью, кэш-памятью, системными шинами и интерфейсами передачи данных, и рядом периферийных устройств. Состоит из северного моста, который отвечает за процессор и память и южного - за слоты расширения. 

3. BIOS (базовая система ввода - вывода) энергонезависимое микросхема постоянное запоминающее устройство, в которой записаны программы, реализующие функции ввода ‑ вывода, и программа начального тестирования устройств ПК после включения питания. В своей работе BIOS опирается на сведения об аппаратной конфигурации ПК, которая хранит микросхема CMOS RAM - энергозависимая память, постоянно подпутывающаяся от батарейки.

4. Батарейка, она же питает схему кварцевых часов, непрерывно отсчитывающих число и текущую дату.

5. Гнезда модулей памяти для оперативной памяти, бывают SIMM - однорядный модуль памяти, DIMM - двухрядный, это уже устарели и DDR с удвоенной, утроенноё и т.д. частотой. Оперативная память ( ОЗУ, RAM)- совокупность электронных ячеек, каждая из которых хранит комбинацию из 0 и1. ОП, она предназначена для хранения переменной информации;

6. Слоты расширения (интерфейсы для подключения внутренних устройств) ISA/PCI/AGP. 

 

7. Современные разъем AMR (Audio Modem Riser) – для звуковой карты;   

                                и  CNR (Communications and Networking Riser) - для модем и сетевой карты.

8. Слоты (интерфейсы) для подключения накопителей,  бывают  IDE и SCSI.

9.Преобразователь напряжения для ЦП состоит из: конденсатор (ёмкость), катушки индуктивности (дроссель) стабилизаторы напряжения (например процессор работает  на 3,3 В, а ЦП на 2,4 В);