ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.12.2021
Просмотров: 6780
Скачиваний: 22
400
До числа пристроїв введення належать наступні: ■ Клавіатура.
■ Оптичні пристрої, зокрема зчитувачі
перфокарт, паперових стрічок та
штрихо
вих кодів, цифрова відеокамера,
оптичний пристрій зчитування міток.
■ Магнітні пристрої, наприклад, пристрій для зчитування коду, нанесеного в вигляді магнітних стрічок.
■ Екранні пристрої, до числа яких входять сенсорні екрани, світлове перо, мишка.
-
Широкий спектр аналогових пристроїв з цифровим виходом. До числа пристроїв виведення належать наступні:
-
Електронно-променева трубка.
-
Рідкокристалічний дисплей.
-
Принтер (ударного типу, струменевий, лазерний, точково-матричний).
-
Графопобудовувач.
-
Перфоратори карт та стрічок.
-
Широкий спектр аналогових пристроїв з цифровим входом.
-
Звукові пристрої.
Пристрої введення-виведення та з'єднані з ними внутрішні пристрої комп'ютера, крім вузлів прямого функціонального призначення, містять елементи, які переміщують інформацію між ними та процесором і основною пам'яттю. До цих елементів належать:
■ Блоки, призначені для зберігання інформації, яка підлягає введенню-виведенню.
■ Шини, по яких здійснюється обмін інформацією між процесором та пам'яттю комп'ютера і керуючими вузлами зовнішніх пристроїв.
-
Керуючі вузли внутрішніх та периферійних пристроїв (контролери введення-виведення).
-
Пристрої зв'язку (інтерфейсні схеми, які далі скорочено будемо називати інтерфейсами) зовнішніх пристроїв, які забезпечують зв'язок між зовнішніми і внутрішніми пристроями комп'ютера відповідно до протоколів обміну.
407
Рис. 11.1 показує, як всі ці компоненти можуть бути з'єднані між собою, щоб сформувати об'єднану підсистему введення-виведення. Контролери введення-виведення призначені для переміщення даних між основною пам яттю та інтерфейсом відповідного пристрою. Інтерфейси проектуються спеціально під конкретний пристрій введення-виведення, щоб зв'язатися з певними видами пристроїв, як наприклад клавіатурою, дисками або принтерами. Інтерфейси повідомляють контролери про готовність зовнішніх пристроїв до приймання наступної партії даних, або, повідомляють зовнішні пристрої, що внутрішні пристрої комп'ютера готові одержати від них наступну партію даних.
Порядок обміну інформацією між передавачем і приймачем задається в протоколі обміну. Протоколи вказують порядок поступлення сигналів керування, як наприклад, скидання принтера сигналів статусу, як наприклад готовність принтера, або сигналів передачі даних, як наприклад "тут є байти, які ви запросили."
В комп'ютерах використовуються два принципи передачі інформації - синхронний і асинхронний. При синхронному принципі передавач інформації утримує на своєму виході інформацію деякий наперед визначений час, достатній для її фіксування в приймачі. При асинхронному принципі приймач отримавши інформацію повідомляє про це приймача, який лише після цього може змінити інформацію на своєму виході. Тому існують два методи передачі даних. Перший передбачає передачу разом з даним тактового сигналу, призначеного для фіксування даного. Цей вид протоколів обміну називають протоколами з стробуванням. У більшості протоколів обміну використовується другий метод, згідно з яким приймач повинен підтвердити отримання відправлених йому команд і даних, або вказати, що готовий одержати дані. Цей вид протоколів обміну називають протоколами з квітуванням.
Зовнішні пристрої, які оперують великими блоками даних, як наприклад, принтери і драйвери магнітних дисків і стрічок часто обладнуються буферною пам'яттю. Буферна пам'ять дозволяє операційній системі комп'ютера відправляти або приймати великі об'єми даних до/від зовнішніх пристроїв найшвидше. Додаткова спеціалізована пам ять на дисках є зазвичай різновидністю кеш пам'яті, тоді як принтери обладнуються повільнішою пам'яттю з довільною вибіркою. Пристрої керування здійснюють керування відповідним зовнішнім пристроєм та зчитують дані з буферної пам'яті і вказують місце 'їх поступлення.
Магнітні диски та стрічки належать до типів пам'яті, призначених для тривалого зберігання інформації. Проте, зрозуміло, що і для них існує відповідний термін зберігання. Він становить приблизно п'ять років для магнітних пристроїв пам'яті та до 100 років для оптичних пристроїв пам'яті.
Інтерфейси введення-виведення забезпечують узгодження передачі інформації між внутрішніми (як наприклад пам'ять і регістри процесора) та зовнішніми пристроями введення-виведення. Зовнішні пристрої часто є електромеханічними, тоді як процесор і пам ять - електронні пристрої. Тому швидкість передачі даних від зовнішніх пристроїв є зазвичай, повільнішою..
1 1.2. Розпізнавання пристроїв введення-виведення
Оскільки в комп'ютері може бути багато пристроїв введення-виведення, при зверненні до них їх потрібно розпізнати. Спосіб розпізнавання залежить від способу їх підключення до процесора.
402
На рис. 11.2 для пристроїв введення-виведення виділена окрема шина введення-ви-ведення, яка з'єднує їх з процесором.
В цьому випадку процесор звертається до пристрою введення-виведення за його номером і незалежно від пам'яті. Наприклад, він може вказувати тип операції введення-виведення та номер пристрою введення-виведення.
На рис. 11.1 наведено варіант взаємодії внутрішніх та зовнішніх пристроїв комп'ютера з використанням двох окремих шин - шини пам'яті та шини введення-виведення. Можливе використання об'єднаної шини пам'яті та введення-виведення. Якщо використовується спільна шина для основної пам'яті та пристроїв введення-виведення, то може бути використана спеціальна лінія активації, по якій вибирається для взаємодії з процесором або пам'ять, або пристрій введення-виведення (рис. 11.3).
Коли на лінії активації "0" - проводиться обмін процесора з основною пам'яттю, коли "1" - з пристроями введення-виведення.
В цьому випадку об'єднана шина розподіляється в часі між пам'яттю та пристроями введення-виведення. Хоча при такому підході продуктивність комп'ютера дещо нижча, ніж при використанні двох окремих шин, він часто застосовується завдяки таким перевагам як простота організації взаємодії пристроїв та нарощування 'їх кількості. Прикладом об'єднаних шин є шини VME bus, Multibus II, Nubus.
Інший спосіб організації взаємодії процесора з пам'яттю та пристроями введення-виведення - це включення номерів пристроїв введення-виведення в адресний простір пам'яті. Це так зване скрите пам'яттю введення-виведення. Тут не потрібна лінія акти-
403
вації. Зв'язок процесора з пристроями введення-вивєдення здійснюється так само, як з комірками пам'яті. Цей спосіб використовується частіше за інші.
Для взаємодії з процесором пристрої введення-вивєдення мають спеціальні вузли (рис. 11.4), які називають інтерфейсами або інтерфейсними схемами.
Кожен пристрій введення та виведення має інтерфейсну схему (рис. 11.1), яка виконує наступні функції:
-
декодує адресу пристрою (номер пристрою), який поступає з процесора;
-
декодує команди (визначає потрібну дію);
-
забезпечує взаємодію з контролером пристрою введення-вивєдення;
-
синхронізує потік даних і контролює швидкість передачі даних між пристроєм введення-вивєдення і процесором або пам'яттю.
11.3. Методи керування введенням-виведенням
В комп'ютерах використовують чотири загальних методи керування введенням-виведенням. Це наступні методи:
-
програмно кероване введення-вивєдення,
-
кероване перериваннями введення-вивєдення (введення-вивєдення за перериваннями),
-
прямий доступ до пам'яті,
-
введення-вивєдення під керуванням периферійних процесорів (каналів).
Тип методу керування введенням-виведенням суттєво впливає на структуру та продуктивність комп'ютера. Тому потрібно знати, в якому випадку доцільно використовувати конкретний метод введення-вивєдення в деякому комп'ютері, та як він використовується.
11.4. Програмно-кероване введення-вивєдення
В комп'ютерах, що використовують програмно-кероване введення-вивєдення, в ін-терфейсній схемі кожного пристрою введення-вивєдення наявний регістр команд і станів РКС (рис. 11.5). В цьому регістрі є розряд прапорця F, який при потребі обміну з боку пристрою введення-вивєдення встановлюється в "1".