5. Конструкция устройств ввода-вывода информации.
А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А Кириченко — Выч. машины, сети и телек-ые системы
Клавиатура – одно из основных средств ввода в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Вид информации определяется программой, интерпретирующей нажатые или отпущенные клавиши. Рассмотри конструкцию и работу устройства ввода на её примере.
Сигналы, поступающее от клавиатуры, проходят трёхуровневую обработку:
Физический уровень. Работает с сигналами, поступающими в ВМ при нажатии и отпускании клавиш.
Логический уровень. Реализуется BIOS, транслирует скан-код в специальный 2-байтовый код, где младший байт содержит ASCII-код или Unicode (для ОС Windows) нажатой алфавитно-цифровой или знаковой клавиши. Этот байт называется «главным». Старший «вспомогательный» байт содержит исходный скан-код этой клавиши.
Функциональный уровень. Отдельным клавишам присваиваются определённые функции программным путём. Программирование клавиш осуществляется при помощи драйвера, который обслуживает клавиатуру в ОС.
Устройство клавиатуры не является простым. Внутри неё используется свой микропроцессор, который работает по прошитой в ПЗУ программе. Контроллер клавиатуры постоянно опрашивает клавиши, определяет какие из них нажаты, проводит контроль на «дребезг», и выдаёт код нажатой или отпущенной клавиши на вход ЭВМ.
6. Принцип действия цифровых комбинационных устройств.
Цифровые комбинационные устройства (ЦКУ) представляют собой типовые комбинации логических элементов, которые выполняются как единое целое в виде отдельных интегральных микросхем. На входы ЦКУ подаются информационные сигналы и сигналы управления.
Шифратор.
Работа шифратора (кодера - coder) заключается в переводе унитарного кода в двоичный код. Прямой унитарный код – это двоичный код фиксированной длины с единственной «1». Входной унитарный код интерпретируется как выбранное десятичное число, которые затем преобразуется в его двоичное представление на выходе.
Дешифратор.
Принцип действия дешифратора обратный шифратору. На вход подаётся двоичный код, а на выходе получается унитарный код, который указывает на закодированное на входе десятичное число.
Мультиплексор.
Мультиплексор позволяет добиться поочерёдной коммутации сигналов с каждого из информационных входов D, путём изменения кода на адресных входах A0 и A1.
Демультиплексор.
Демультиплексор осуществляет коммутацию единственного информационного входа на один из выходов. Индекс выходного сигнала задаётся на адресных входах (входах управления X1, X2).
Ещё к ЦКУ относят одноразрядные и многоразрядные двоичные сумматоры, которые производят сложение двоичных чисел.
Это был перечень основных ЦКУ. По определению можно сказать, что ЦКУ нужной функции можно собрать и самостоятельно, комбинируя отдельные логические элементы и формируя из них микросхему.
У цифровых комбинационных устройств присутствуют две особенности.
Быстродействие ЦКУ зависит от величины и цепочки логических элементов. Это выражается во времени задержки переключения выходного сигнала после изменения входного сигнала. Новый выходной сигнал достигается только после завершения всех переходных процессов в логических элементах, которые остались от предыдущего инпута.
Явление «состязания» в ЦКУ. Оно происходит в тот момент, когда разные цепочки логических элементов в ЦКУ имеют разную скорость переключения сигнала, о которой говорилось в первой особенности. Это может привести к появлению помех на выходе устройства, а следовательно, снижает надёжность цифровых устройств.
В качестве возможных решение данных проблем можно подбирать особый порядок смены кодов, чтобы при переключении входных сигналов снизить время помех до безопасного значения, либо синтезировать логическую структуру так, чтобы минимизировать величину импульсной помехи. Главный способ борьбы с помехами – синхронизировать передачу сигналов от одного устройства к другому. Для этого вводятся специальные импульсы синхронизации, которые задают моменты передачи сигнала. Пауза между импульсами выбирается так, чтобы за её время закончились все переходные процессы и на выходах устройств установились стационарные значения.