Устройство  Контролер  Порт  Шина  цпу

Контроллер (другие названия – адаптер, плата, карта) – это специальный электронный блок, непосредственно управляющий работой устройства. Для установки контроллеров на материнской плате имеются специальные разъёмы – слоты.

Программное управление работой периферийного устройства производится через специализированную программу – драйвер, которая является компонентом операционной системы. Так как существует огромное количество разнообразных устройств, которые могут быть установлены в компьютер, то обычно к каждому устройству поставляется драйвер, взаимодействующий непосредственно с этим устройством.

Связь контроллеров с шинами осуществляется через коммуникационные порты. Порт – обычно соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и передаются данные. Наиболее часто портом называют Аппаратный порт и Порт ввода-вывода.

Аппаратный порт – это аппаратура, дающая возможность подключения оборудования определённого типа. Сюда относятся:

• Последовательный порт или COM–порт (communications port). Служит для подключения к компьютеру достаточно «медленных» устройств. Информация через него передаётся по одному биту, бит за битом (в отличие от параллельного порта). Сейчас почти не используется.

• Параллельный порт или LPT–порт (Line Print Terminal). Обеспечивает параллельный интерфейс. В основном использовался для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако применялся и для других целей (например, для связи между двумя компьютерами, подключения каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления и т.п.).

• Порт PS/2. Служил для подключения клавиатуры и мыши.

• Игровой порт. Служит для подключения джойстика, руля и др. игровых устройств.

• USB–порт (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) Универсальный последовательный порт для подключения самых разнообразных устройств, который сейчас призван заменить все остальные.

Порт ввода-вывода – используется в микропроцессорах (например, Intel) и микроконтроллерах при обмене данными с аппаратурой. Порт ввода-вывода сопоставляется с тем или иным устройством и позволяет программам обращаться к нему для обмена данными.

Чтобы устройства, входящие в состав компьютера, могли взаимодействовать с центральным процессором, в IBM–совместимых компьютерах предусмотрена система прерываний (interrupts). Система прерываний позволяет процессору приостановить текущее действие и переключиться на другие в ответ на поступивший запрос, например, на нажатие клавиши на клавиатуре. Ведь с одной стороны желательно, чтобы процессор был занят возложенной на него работой, а с другой — необходима его мгновенная реакция на любой требующий внимания запрос устройства. Прерывания обеспечивают немедленную реакцию системы на «желание» устройства выполнить свою функцию.

В целом архитектура компьютера строится в соответствии с семью классическими принципами.

1. Компьютер состоит из процессора, памяти и внешних устройств.

2. Единственным источником активности (не считая стартового и аварийного вмешательства человека) является процессор, который, в свою очередь, управляется программой, находящейся в памяти компьютера.

3. Память состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой адрес. Каждая ячейка хранит команду программы или некоторую единицу обрабатываемой информации, причём и команда и информация выглядят одинаково (машинное слово).

4. В любой момент процессор выполняет одну команду программы, адрес которой находится в специальном регистре процессора — счётчике команд (регистры – специальные ячейки процессора, предназначенные для обработки данных).

5. Обработка информации происходит только в регистрах процессора. Информацию в процессор можно ввести из любой ячейки памяти или внешнего устройства и, наоборот, можно направить из процессора в любую ячейку или на внешнее устройство.

6. В каждой команде программы зашифрованы следующие предписания:

• а) из каких ячеек памяти взять обрабатываемую информацию;

• б) какие операции совершить со взятой информацией;

• в) в какие ячейки памяти направить полученную информацию;

• г) как изменить содержимое счётчика команд, чтобы знать, откуда взять для выполнения следующую команду.

7. Процессор исполняет программу команда за командой в соответствии с изменением содержимого счётчика команд в памяти, пока не получит команду остановиться.

В настоящее время активно используется принцип открытой архитектуры компьютера, который был заложен ещё при разработке IBM PC. В IBM PC была предусмотрена возможность усовершенствования отдельных компонентов компьютера и использования новых устройств. Фирма IBM обеспечила возможность сборки компьютера из независимо изготовленных устройств. Этот принцип, при котором методы сопряжения различных устройств с IBM PC были стандартизованы, и был назван принципом открытой архитектуры.

Реализация этого принципа проста. На системной (или материнской) плате компьютера размещают только те блоки, которые выполняют обработку информации. Схемы, управляющие всеми другими устройствами компьютера — монитором, дисками и т.д., реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъёмы (слоты) на системной плате.

При таком подходе фирмы IBM к разработке компьютеров другие фирмы получили возможность разрабатывать различные дополнительные устройства, а пользователи — самостоятельно модернизировать и расширять возможности компьютеров по своему усмотрению. Сейчас многие фирмы производят IBM–совместимые компьютеры и комплектующие к ним.

______________________________________________________________________________________________________