Иерархия зу, каналы ввода –вывода и интерфейсы.

Иерархическая структура предполагает разделение всей памяти ЭУС на несколько уровней рис.10. Признаком принадлежности ЗУ тому или иному уровню служат основные характеристики ЗУ: емкость Е, время обращения Т_обр_.и удельная стоимость С. Изменение значений этих характеристик показаны в правой части рис. 10. в виде вертикальных линий, направление которых указывает на их увеличение. Все ЗУ распределены по четырем уровням. На первом уровне находятся СОЗУ; на втором – ПЗУ; на третьем – ОЗУ; на четвертом – ВЗУ. Обмен информацией между ЗУ разных уровней обеспечивается через интерфейсы (И2 – И6) и каналы ввода-вывода. Интерфейс И1 показан на рис. 10. для связи с периферийными управляющими устройствами и цифровым коммутационным полем (ЦКП). Для СОЗУ не требуется интерфейс при обмене информацией с Пр, так как СОЗУ входит в состав структуры Пр. Для связи с ПЗУ и ОЗУ необходимо использование интерфейсов И2 и И3. Наиболее сложная иерархия взаимосвязи требуется для обмена информацией между ВЗУ, ОЗУ и Пр. Эта взаимосвязь осуществляется с помощью трех интерфейсов И4 – И6, коммутатора доступа КД и каналов ввода-вывода. В зависимости от типа ВЗУ они могут иметь индивидуальные УУ или групповые ГУУ. ИУУ являются принадлежностью устройства ВЗУ и не требуют введения специального интерфейса, а для ГУУ при связи с ВЗУ необходимо использовать интерфейс И6. В связи с применением в ЭУС нескольких типов внешних устройств, обладающих различными временными характеристиками, для управления обменом информацией между ВУ и ОЗУ с Пр используются два типа КВВ: селекторные и мультиплексные. Селекторный канал СК применяется для подключения к ЭУС внешних ЗУ. К каждому СК в существующих ЭУС могут быть подключено 6-8 ВЗУ. Селекторный канал обеспечивает большую скорость передачи данных при обмене информацией с ВЗУ, и его использование для работы с низкоскоростными ВУ неэкономично. С целью эффективного использования быстродействующей аппаратуры КВВ при работе с низкоскоростными ВУ применяются мультиплексные каналы МК. С помощью МК обеспечивается одновременная работа с несколькими низкоскоростными ВУ с разделением по времени. МК работает в режиме временного уплотнения. При этом ВУ логически подключается к МК только на время, необходимое для передачи одного элемента данных, например байта. В промежутке времени между передачей двух последовательных элементов данных ВУ отключается, и МК освобождается для работы с другими ВУ. В состав МК входит несколько подканалов. Подканал представляет собой часть средств МК, обеспечивающих обмен информацией с одним ВУ. Число подканалов МК определяется максимальным числом одновременно работающих с этим МК внешних устройств. Обычно ЭУС содержит один МК, к которому подключаются медленнодействующие ВУ. Все каналы ввода-вывода ЭУС могут работать одновременно и независимо друг от друга, поэтому возможно возникновение конфликтных ситуаций, когда несколько КВВ одновременно передают информацию в ОЗУ и Пр или получают от них информацию. Очередность доступа КВВ к Пр и ОЗУ и наоборот управляет коммутатор доступа. Все ЗУ ЭУС связаны, как следует из схемы , между собой с помощью специальной системы связи – стандартных интерфейсов И2 – И6. Стандартные интерфейсы создают условия для использования стандартных форматов данных, стандартных правил передачи данных и синхронизации. Интерфейсы И2 – И6 различаются по видам:

ЦПр – ПЗУ (И2);
ЦПр – ОЗУ (И3);
ЦПр и ОЗУ – КД (И4);
Интерфейсы ввода-вывода (И5 и И6).

Интерфейс связи Пр с ПУУ и ЦКП (И1) не относится к стандартным интерфейсам и является сугубо специальным, используемым только в ЭУС.

Процесс ввода-вывода информации осуществляется КВВ по специальной программе, называемой программой ввода-вывода, которая хранится в ПЗУ или ОЗУ и является частью операционной системы ЭУС. Порядок обмена информацией с ВУ организуется процессором. В командах ввода-вывода указывается номер канала и ВУ, с которым необходимо выполнить обмен информацией, а также объемы передаваемой информации и зоны ее расположения в ОЗУ, если это касается обмена информацией между ВЗУ и ОЗУ. В ЭУС, построенной на базе микропроцессоров, имеется ряд особенностей построения интерфейса ввода-вывода. Это следующие особенности:

1. обмен информацией с ВУ осуществляется по общей системе шин, к которой подключаются специальные интерфейсные модули, называемые цифровой ввод-вывод ЦВВ;

2. ЦВВ адресуются точно также как ячейки памяти внутренних ЗУ ЭУС;

3. для обеспечения совместной работы различных типов внешних устройств с ЭУС последние снабжаются контроллерами.