1. Системы ввода/вывода. Эволюция шинной архитектуры.

Структура систем ввода/вывода - совокупность взаимосвязанных внутренних и внешних интерфейсов (шин), посредством которых все устройства (модули) объединены в единую систему (компьютер).

Плюс общей шины - простота, минус - низкая скорость. Общая шина - ISA – изнач. была 8-разрядной, потом 16-разр., частота - 8 МГц. Выделили шину для взаимодействия ЦП и ОЗУ, построенную на базе внешнего интерфейса процессора, изолированную от ISA посредством контроллера шины данных.

Выделили кэш. Мост - устройство для объединения шин, использующих разные/одинаковые протоколы обмена. Мост осуществляет коммутацию каналов передачи данных и управление соответствующими шинами.

Для выполнения функций интерфейса применяют контроллеры и схемы (контроллер прерываний, прямого доступа к памяти, таймер, часы реального времени, буферы шин данных и т.д.).

Предыдущие рисунки действительны для ПК.

3. Системы ввода/вывода. Чипсет.

Чипсет - набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Чипсет размещен на материнской плате, выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирования подсистем памяти, центрального процессора, ввода/вывода и д.p.

Северный мост обеспечивает работу с наиболее скоростными подсистемами. Содержит контроллер системной шины, контроллер шины памяти, контроллер графической шины и PCI контроллер. Южный мост обеспечивает работу с медленными компонентами системы и ПУ.

4. Режимы ввода/вывода. Программный режим.

Три основных режима:

- программный ввод/вывод;

- ввод/вывод в режиме прерывания;

- ввода/вывод с прямым доступом к памяти

Программный:

программный режим инициируется ЦП.

а) прямо; процессором дается команда

на выполнение ввода/вывода данных;

б) условный с занятием цикла

ввод/вывод данных осуществляется

через цикл проверяющий готовность

устройства начать ввод/вывод

в) условный с замещением

так же используется цикл проверки.

Если устройство готово производится

ввод/вывод данных, в противном

случае выполняются другии действия.

Режим прерываний.

Режим прерывания. Инициатор прерывания - само ПУ. Когда устройство готово к вводу/выводу, оно посылает сигнал процессору - запрос на прерывание.

Режим прямого доступа к памяти.

Ввод вывод в режим прямого доступа к памяти используют канал прямого доступа к памяти по которому массивы данных передаются непосредственно между периферийным устройством и АЗУ, минуя микропроцессор. Это позволяет достичь наибольшей скорости передачи, но требует специального контроллера прямого доступа к памяти.

5. Основные принципы организации передачи информации в вычислительных системах

При передаче информации используют активные и пассивные устройства. Активные - ведущие - задатчик (синонимы) ‡ пассивные - ведомые - исполнитель.

Операцию ввода/вывода начинает процессор.

1 - процессор должен убедится, что канал ввода/вывода готов к работе. Если готов, то

2 - процессор выдает в главный контроллер ввода/вывода соответствующую команду.

2 - активизация контроллера ввода/вывода. Процессор, после того, как послал команду главному контроллеру ввода/вывода, отключается. Теперь инициатором становится главный контроллер.

3 - главный контроллер проверяет готовность контроллера интерфейса.

4 - передача управления от главного контроллера ввода/выводу контроллеру интерфейса. Теперь контроллер интерфейса инициатор.

5 - при помощи вектора прерываний находим драйвер нужного устройства.

6 - передаем драйвер главному контроллеру ввода/вывода.

7 - передача управления контроллеру интерфейса.

8 - готовность ПУ.

9 - взаимодействие с ПУ.

10 - передача данных от ОЗУ к ПУ через все контроллеры и наоборот.