Файл: Kurs_lektsy_TS_AiU.doc

В качестве основной памяти используются ПЗУ и ОЗУ. ОЗУ (Оперативное запоминающее устройство) используется для хранения команд и данных, изменяется в процессе работы системы. В ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) хранятся загрузчики ОС и тестовые программы, выполняющие самотестирование при включении питания.

7	6	5	4	3	2	1	0
0	0	1	1	0	0	1	1

Номер разряда соответствует показателю степени числа 2.

- 33₁₆, 51₁₀.

Характеристики основной памяти:

Объем памяти.
Время доступа – время подачи команды на считывание или запись до завершения операции.

Форматы представления чисел в озу.

Целые числа

Знак

Значение в дополнительном коде
Вещественные числа

Знак

E – порядок

M - мантисса

X = Знак*M*2⁽^E^-^p⁾

2.3. Каналы ввода-вывода информации.

Средство общения ЭВМ с внешним миром.

Набор проводников, по которым передаются сигналы одного функционального назначения принято называть шиной.

Магистралью называется набор проводников, по которым передаются сигналы различного функционального назначения.

Различают 3 шины магистрали: шина данных, адресная шина и шина управления.

По способу соединения между собой ЦП, основной памяти и каналов ввода-вывода данных различают два типа архитектур ЭВМ:

ЭВМ с общим магистральным каналом
ЭВМ с изолированными магистралями.

ЭВМ с общим магистральным каналом (семейство Macintosh).

Рис. 2.1. ЭВМ с общим магистральным каналом

Особенности:

Все устройства подключаются к магистрали одинаково и имеют единый интерфейс.
Одно адресное пространство используется для основной памяти и ВУ.
Определенная часть адресного пространства зарезервирована для ВУ.
Для обращения к ВУ используются те же команды, что и для обращения к памяти.
ВУ имеют возможность обмена данными с любым регистром процессора.

ЭВМ с изолированными магистральными каналами.

Рис. 2.2. ЭВМ с изолированными магистральными каналами

Особенности:

С функциональной точки зрения имеются два тракта передачи данных.
Имеются две изолированные области адресов.

Левый рис. Относится к схеме 2.1, правый – к схеме 2.2

Рис. 2.3. Области адресов основной памяти и внешних устройств.

Общая структура магистрали эвм

Рис. 2.4. Структура магистрали ЭВМ

Магистраль включает три шины:

ШД – шина данных n– разрядная, двунаправленная. Данные могут передаваться параллельноn– разрядным параллельным кодом:n= 8, 16, 32, 64.

ША – шина адреса, m– разрядная, однонаправленная, используется для адресации памяти и ВУ.

m= 16, 18, 20, 24, 32.

Объем памяти: 2^m=64Кбайт, 256Кбайт, 1Мбайт, 16Мбайт, 4Гбайт

ШУ – шина управления. Включает проводники, по которым передаются сигналы управления.

Наименование сигнала	Направление передачи по отношению к ЦП	Архитектура	Назначение сигнала (Архитектура: 1 – Единый магистральный канал обмена данными; 2 – Изолированные магистральные каналы обмена данными.)
Чтение	Вывод	1,2	Считывает в регистр ЦП одно n-разрядное слово по указанному адресу из ячейки ОЗУ (1,2) или регистра ВУ (1).
Ввод	-«-	2	Считывает в регистр ЦП одно n-разрядное слово по указанному адресу из регистра ВУ.
Запись	Вывод	1,2	Записывает в ячейку ОЗУ (1,2) или регистр ВУ (1) по указанному адресу одно n-разрядное слово из регистра ЦП.
Вывод	-«-	2	Записывает в регистр ВУ одно n-разрядное слово из регистра ЦП по указанному адресу.
Запрос Прерывания (ЗП)	Ввод	1,2	Требование ВУ прерывания текущей программы ЦП и его приоритетное обслуживание.
Разрешение Прерывания (РП)	Вывод	1,2	ЦП разрешает ВУ прерывание текущей программы для выполнения операций по его обслуживанию.
Запрос Шины (ЗШ)	Ввод	1,2	Требование ВУ к ЦП освободить магистраль и предоставить ВУ возможность обмена данными с ОЗУ, минуя ЦП.
Разрешение Шины (РШ)	Вывод	1,2	ЦП удовлетворяет требование ВУ и отключается от шин магистрали.

Рис.2.5. Типовые сигналы шины управления ЭВМ.

Передача информации по системной магистрали

Передача по системной магистрали байта или слова данных называется циклом шины. При передаче данных используются все шины магистрали. На магистрали всегда действуют два устройства: задатчик и исполнитель. Задатчиком чаще всего является процессор, исполнителем — ячейка ОЗУ или регистр внешнего устройства. Задатчик управляет шиной адреса и шиной управления. Исполнитель может принимать данные с шины данных или передавать данные на шину данных.

Вывод данных Ввод данных

Рис. 2.6. Передача информации по системной шине

Лекция №3 Принципы организации обмена данными между эвм и внешними устройствами.

3.1 Режимы обмена данными

Возможны два режима обмена данными по системной магистрали:

Программно – управляемая передача данных.
Прямой доступ ВУ к оперативной памяти ЭВМ (режим ПДП).

Если данные передаются из ВУ в ОЗУ (из ОЗУ к ВУ), то выполняются действия, изображенные на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Блок-схема программно – управляемой передачи данных

Режим ПДП

В режиме ПДП данные передаются, как показано на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Блок-схема обмена данными в режиме ПДП

Обмен выполняется аппаратными средствами КПДП и интерфейса ВУ.

Интерфейс может выполнять следующие функции при обмене данными:

Буферное хранение данных.
Устранение временных различий в работе ВУ и ЦП (или ВУ и КПДП).
Передача информации о состоянии ВУ либо в процессор, либо в КПДП.
Передача приказов ВУ от процессора или КПДП.

Известны три способа программно управляемой передачи данных:

Безусловная передача;
Обмен по готовности ВУ;
Обмен с прерыванием текущей программы процессора.

3.2 Безусловная передача данных.

Может выполняться только для устройств, быстродействие которых выше быстродействия процессора.

Плюсы: реализуется при минимальных затратах программных и аппаратных средств.

Недостаток: устройство всегда должно быть готово к обмену.

Рис. 3.3. Интерфейс безусловного вывода данных.

РД - регистр данных, служит для временного хранения n-разрядного слова данных для вывода в ВУ.

2И – информационные вентили, пропускают данные с шины данных в регистр данных, если поступает внутренняя команда интерфейса «Запись в РД».

ДВК – дешифратор внутренних команд, формирует внутреннюю команду интерфейса «запись в РД» на выходе, когда на ША установлен адрес РД, а на ШУ сигнал «Вывод». Вентили 2И открываются и данные с ЩД поступают в РД.

РД представляет собой набор триггеров Т1…Тn(рис.3.4.).

Рис. 3.4. Регистр данных

Рис. 3.5. Функциональная схема интерфейса безусловного ввода данных.

Интерфейс безусловного ввода данных содержит в себе все компоненты интерфейса безусловного вывода данных. Количество и назначение регистров интерфейса может меняться. Интерфейс вывода может содержать регистры управления, которые передают ВУ не данные, а приказы, позволяющие изменять режим работы ВУ.

Для программного управления подобными устройствами необходимо знать их программную модель.

В понятие программная модель интерфейса входят: