28. Основные функции модулей ввода-вывода. Структурная схема модуля ввода-вывода. Бля это все в 26 есть))
29.Взаимодействие устройств в режиме dma.
Мы уже знаем, что в вычислительных системах используется два способа организации обмена данными между внешним устройством и памятью. Первый способ - программируемый ввод-вывод (PIO). В этом режиме ввод и вывод данных осуществляет процессор, используя для пересылки свои внутренние регистры. Процессор читает данные из порта (регистра) внешнего устройства и записывает его в нужную область памяти, или наоборот, читает данные из памяти и передает их внешнему устройству (дисковый накопитель, например). Режим PIO определяет, с какой скоростью данные передаются от диска к памяти и от памяти к диску. В самом медленном режиме - PIO mode 0 - время цикла передачи данных не превышает 600 наносекунд. За один цикл к диску и от диска передаются 16 бит (2 байта). Отсюда следует, что теоретическая скорость передачи данных в режиме PIO Mode 0 - 3.3 мегабайта в секунду. Обмен между двумя устройствами может производиться по разным протоколам и с разными задержками на выдачу тех или иных сигналов. Существует 5 режимов PIO, управляемых процессором. Старший режим PIO4 позволяет работать со скоростью 16.6 Мбайт/c. Второй способ обмена - прямой доступ памяти (DMA -Direct Memory Access). Прямой доступ к памяти в современных вычислительных системах претерпел значительные изменения. Познакомимся с основными принципами организации прямого доступа к памяти. Для реализации режима прямого доступа к памяти, внешнее устройство должно отправить процессору запрос (поэтому такому устройству должна быть выделена специальная линия запроса прерывания). Процессор программирует специальный контроллер (контроллер DMA) на обслуживание работы внешнего устройства в режиме прямого доступа к памяти. Он задает адрес памяти, размер передаваемого блока данных, направление передачи (чтение или запись), после чего дает команду на выполнение. Пересылкой данных управляет контроллер DMA. Процессор, в это время, может продолжить выполнение прерванной программы, но доступа к памяти он не имеет и не может вмешаться в процесс обмена, пока контроллер не закончит передачу данных и не выдаст соответствующего сообщения. Режимы контроллера DMA позволяют передавать данные как по одному слову (Single Word), так и по несколько сразу (Multi Word). Передача данных со скоростью до 16.6 Мбайт/c - обычный протокол, со скоростью 66 Мбайт/c (или 100) - протокол UltraDMA. Упрощенная схема обмена внешнего устройства с памятью в режиме прямого доступа к памяти показана на рис.1.
Рис.1. Взаимодействие памяти и внешнего устройства в режиме DMA
Внешние устройства эвм. Клавиатура. Мышь. Джойстик. Трекбол. Сенсорная панель.
Персональный компьютер общего назначения имеет как минимум три составные части — системный блок, клавиатуру и дисплей. Клавиатуру с дисплеем можно назвать одним словом — консоль («выступающая» часть компьютера, обращенная к оператору-пользователю). Этот минимум может расширяться дополнительными устройствами, в том числе манипуляторами (мышь, трекбол, джойстик), устройствами вывода (принтер, плоттер), устройствами ввода (сканер, считыватели штрих-кодов и магнитных карт), мультимедийными устройствами (аудио и видео), дополнительными устройствами хранения данных (стример, дисковые устройства), коммуникационными устройствами (модем, адаптер локальной сети, телефон) и рядом других. Эти дополнительные устройства либо встраиваются в системный блок, либо являются отдельными «коробками», подключаемыми к системному блоку. Устройства, подключаемые через интерфейсы последовательных шин (USB и FireWire), физически (кабелями) могут подключаться и к дисплею (или подставке под него), который теперь иногда выполняет и функцию кабельного центра (хаба). Это удобно, поскольку системный блок не обязательно держать под рукой (его можно спрятать под стол), в то время как дисплей всегда должен быть перед глазами. Хотя логически все эти устройства остаются подключенными к системному блоку, кабельное хозяйство становится «элегантнее» и переключения выполняются проще. Некоторые периферийные устройства (чаще всего принтеры) могут иметь беспроводное соединение с системным блоком — через инфракрасный порт или по радиосвязи Bluetooth. Системный блок является центральным блоком компьютера, определяющим его основные характеристики — производительность (тип и тактовую частоту) процессора, объем оперативной и дисковой памяти, графическую систему, аудиосистему и ряд других. Системный блок включает ряд обязательных компонентов: ¦ системную плату; ¦ дисплейный адаптер; ¦ устройства дисковой памяти; ¦ набор разъемов для подключения внешних устройств; ¦ блок питания, систему охлаждения или просто вентиляции, особо актуальную для высокочастотных процессоров, высокооборотных винчестеров и графических адаптеров с мощными акселераторами. Дисплейный адаптер и дисковая память в некоторых случаях могут и отсутствовать. В слоты системной платы могут быть установлены дополнительные карты расширения. Системный блок может иметь разные конструктивные исполнения, и перечисленные элементы в них компонуются по-разному
Клавиатура - это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Вид вводимой информации определяется программой, интерпретирующей нажатые или отпущенные клавиши. С помощью клавиатуры можно вводить любые символы - от букв и цифр до иероглифов и знаков музыкальной нотации. Клавиатура позволяет управлять курсором на экране дисплея -устанавливать его в нужную точку экрана, перемещать по экрану, “прокручивать” экран в режиме скроллинга, отправлять содержимое экрана на принтер, производить выбор при наличии альтернативных вариантов и т.д.
Общее число клавиш в основной модификации клавиатуры - 83, в расширенной клавиатуре - до 101. Количество различных сигналов от клавиатуры значительно превышает это число.
Устройство-указатель — мышь или трекбол (шар) — служит для позиционирования курсора на экране, а также подачи команд нажатием нескольких кнопок. Мышь подключается к специализированному интерфейсу системной платы, СОМ-порту или шине USB. Подробно мыши рассмотрены далее. В блокнотных ПК вместо мыши используют сенсорную панель, чувствительную к прикосновению. Как правило, к компьютеру подключают лишь одну мышь (и указатель тоже один), но при желании можно подключить несколько устройств-указателей, возможно, и разных типов. Все они будут управлять одним курсором.
Джо́йстик (англ. joystick — «ручка управления самолётом», дословно «палочка веселья») — устройство ввода информации, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях ручку. Наклоняя ручку вперёд, назад, влево и вправо, пользователь может передвигать что-либо по экрану. На ручке, а также в платформе, на которой она крепится, обычно располагаются кнопки и переключатели различного назначения. Помимо координатных осей X и Y, возможно также изменение координаты Z, за счет вращения рукояти вокруг оси, наличия второй ручки, дополнительного колёсика и т. п.
Широкое применение джойстик получил в компьютерных играх, мобильных телефонах. В английском языке словом «joystick» называют любую качающуюся ручку управления, в русском языке значение более узкое: помимо компьютерного контроллера, «джойстиком» называют в разговорной речи миниатюрную электрическую ручку — в отличие от традиционной механической.
Тачпа́д (англ. touchpad — сенсорная площадка), се́нсорная пане́ль — указательное устройство ввода, применяемое чаще всего в ноутбуках.
Как и другие указательные устройства, тачпад обычно используется для управления «указателем» путем перемещения пальца по поверхности устройства. Тачпады имеют различные размеры, но обычно их площадь не превышает 50 см². Форма исполнения - чаще всего прямоугольник, но существуют модели и в виде круга[1].
В 1988 году Джордж Герфайде (George E. Gerpheide) изобрел сенсорную панель (тачпад). Фирма Apple лицензировала его проект и начала использовать его в своих ноутбуках PowerBook, начиная с 1994 года. С тех пор, тачпад стал наиболее распространенным устройством управления курсором для ноутбуков.
Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью.
Поскольку работа устройства основана на измерении ёмкости, тачпад не будет работать, если водить по нему каким-либо непроводящим предметом, например, основанием карандаша. В случае использования проводящих предметов тачпад будет работать только при достаточной площади соприкосновения. (Попробуйте касаться тачпада пальцем лишь чуть-чуть). Влажные пальцы затрудняют работу тачпада.