АЭВМ_КР_2

Устройства ввода информации клавиатура и мышь.

4 типа внешних устройств:

1.Устройство ввода

2.Устройство вывода

3.Внешние запоминающие устройства

4.Средства для дистанционного обмена данных

По способу получения кода нажатой клавиши, клавиатуры делятся на клавиатуры кодирующего, и клавиатуры сканирующего типа.

Клавиатура кодирующего вида - матрица контактов подключено ко входам шифратора. Нажатие клавиши вызывает появление скан кода на выходе шифратора.

Клавиатуры сканирующего вида - в них в цикле последовательно опрашиваются все клавиши, при обнаружении нажатой фиксируется номер такта внутри цикла, которая является идентификационным кодом клавиши.

Скан код - некоторое однобайтовое слово, представляющее собой ID номер клавиши.

Каждая клавиша имеет два типа скан кодов: Код нажатия и код отжатия.

После нажатия, скан код оказывается в буфере, процессор реализует процедуру прерывания, эта процедура содержится в БИОСе, из буфера вычитывается скан код, если нет кода отжатия, то символ размножается.

Эффект Ребезга - некоторые переходные процессы в момент замыкания.

2 метода борьбы с этим: аппаратное и программное.

Пассивный триггер Шмидта ставится в аппаратном.

Суть программных методов следующая:

1. В случае обнаружения факта нажатия осуществляется программная задержка на некоторое время Т, а затем сигнал снова считывается.

2.Непрерывное сканирование сигналов, если некоторое определенное количество раз сигнал подтверждается, то это нажатие.

Устройство ввода информации - Мышь.

Характеристики:

1.Количество кнопок

2.Время отклика

3.Оптическая или механическая.

4.Тип интерфейса

5.Минимальный шаг

Мышка - микропроцессорное устройство, в основе которого микроконтроллер.

Механическая мышь.

При перемещении мышки, шарик приходит в движение и перемещает специальные валики, оси вращения валиков взаимноперпендикулярны.

Оптическая мышь.

Мышь посылает на поверхность световой луч (лазер), а также воспринимает отраженный луч, анализируется угол падения и угол отражения, эти данные контроллер преобразует в числа, означающие смещение по оси х и у.

Видеосистема.

Видеосистема занимается визуальным отображением информации.

Основные характеристики видеосистем:

1.Тип адаптера (монохромный, EGA, VGA)

2.Тип системной шины (ISA, PCI, VLB, AGP, PCI-E)

3.Тип отображения: графический или текстовый.

4.Разрешение

5.Количество цветов

6.Объем и тип видеопамяти

7. Интерфейс и монитор

Мониторы.

Основная функция мониторовобеспечение комфортного восприятия информации.

Электроннолучевая трубка.

LSD.

ЖК.

Параметры ЖК мониторов:

1.Время отклика. Состояние пикселя ЖК панели меняется за счет изменения угла поворота жидких кристаллов под действием электрического поля. Однако жидкие кристаллы - это вязкое вещество, из-за чего их поворот происходит не мгновенно, счет идет на десятки мили секунд. Время отклика - это изменение пикселя с черного на белый.

2.Угол обзора.

3.Яркость и контраст. Под яркостью понимается яркость белого цвета, а под контрастностью отношение уровня белого к уровню черного. В отличие от большинства электронных устройств отображения матрица ЖК мониторов является не активным, а пассивным элементом, т.е она не излучает свет, а только модулирует проходящий через нее, поэтому позади такой матрицы всегда располагается модуль подцветки. А матрица только управляет свое прозрачностью ослабляя свет заданное количество раз.

Матрицы ЖК мониторов.

TN+film

при подаче напряжения кристаллы сворачиваются в спираль, ось которой перпендикулярна плоскости панели. Поскольку крайние кристаллы не точно параллельны поверхности, а располагаются к ней под небольшим углом, форма спирали оказывается слегка искажена. Поэтому при взгляде под углом изображение будет сильно отличатся. Поэтому недостатки таких матриц: низкая контрастность и низкий угол обзора.

IPS

кристаллы в PS панели всегда расположены в одной плоскости и всегда параллельны плоскости панели.

MBA матрица

Технология придумала компания Фуджитсу в 1992 году.

Компромисс между TN и PN матрицами. Она обеспечивает хороший угол обзора.

PVA матрица

Придумала компания SAMSUNG взамен MBA. Еще улучшило угол обзора.

Электролюминесцентные.

Используются для работы в жестких условиях, до -40 градусов. Очень маленький угол обзора. Недостатки: - вся внешняя защита дает очень много зеркальных помех. Высокое сопротивление ударам и т.д. Малое количество цветов. Стоят дорого.

ТИПЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ.

FPM - память быстрого страничного доступа.

память типа EDO - скорость 5222. Используется дополнительный регистр - защелка выходных данных для стробирования данных на выходе и для конвейерной обработки.

Виртуальная память.

Часть работающих программ на диске, а часть в ОП.

Виртуальная память решает следующие задачи:

1.Размещает данные в запоминающих устройствах разного типа.

2.Перемещает данные между этими устройствами.

3.Преобразование виртуальных адресов в физические.

Врамках идеи виртуальной памяти, ОП рассматривается как линейное пространство из n адресов и называется физическое пространство памяти. Для задач где имеется больше чем n адресов, пользователю предоставляется большее число адресов и такое пространство называется виртуальным. Аналогично вводятся понятия виртуального и физического адреса. Любая программа пишется в виртуальном адресном пространстве. Следовательно, нам нужен механизм преобразования виртуального адреса в физический, т.е. нужно перезаписывать из внешнего носителя в ОП ту информацию, на которую указывает виртуальный адрес. Это называется отображением виртуального пространства на физическое.

Существует 4 реализации виртуальной памяти:

1.Страничная реализация. Программа разбивается на равные части по 4-8 Кб, которые называются страницы. Виртуальное и физическое адресные пространства разбиваются на страницы. Страница ОП называется страничный фрейм. Каждой странице присваивается номер. При обращении к какой-либо ячейке процессор выставляет виртуальный адрес, который состоит из двух частей: 1. Номер страницы 2. Смещение относительно начала страницы. Т.к. смещения и в виртуальном и в физическом пространствах одинаковые, преобразовать надо только номер страницы. Если необходимая страница не обнаруживается в ОП, то эта ситуация называется сигнал страничного сбоя и требуемая страница подгружается из внешней памяти в оперативную. Преобразование выполняется с помощью двух таблиц.

Недостатки страничной реализации виртуальной памяти:

- Непрерывный массив со сквозной нумерацией. Реальные программы состоят из разных частей (код, стэк и т.д.) и заранее неизвестной длинны этих самых частей, поэтому удобнее было бы использовать свою нумерацию для каждого блока.

2.Сегментная память.

Для каждой части программы в виртуальном пространстве выделяются независимые линейные пространства произвольной длинны, они называются сегментами. В каждом сегменте своя независимая нумерация и независимая адресация слов внутри сегмента. Соответственно адрес - это номер сегмента и смещение внутри сегмента. Недостаток: фрагментация (из-за того, что сегменты различного размера).

3.Сегментно-страничная.

При которой размер сегмента выбирается кратный размеру страницы.

Системные шины. Назначения и характеристики.

Процессор определяет системную мощь ЭВМ, а системная шина определяет взаимодействие с внешней средой.

Системная шина оказывает влияние на производительность, она определяет, как конфигурацию, так и конструктив системы. Взаимодействие с устройством ввода, вывода и связь между устройствами. Системная шинаэто интерфейс внутри конструкции.

Интерфейс - совокупность унифицированных, аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов вычислительной системы.

Основное назначение системных шин:

Унификация интерфейса (внутренних связей)

Основные функции: обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости.

Информационная совместимость - согласованность взаимодействия элементов в соответствии с совокупностью логических условий, она определяет правила обмена информацией и описывается с помощью временных диаграмм.

Электрическая совместимость - согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов.

Конструктивная совместимость - согласованность конструкторских элементов интерфейса, обеспечивает механический контакт электрических соединений.

Основные характеристики системных шин:

1.Пропускная способность байт в секунду.

2.Разрядность шины данных (сколько байт за такт передается)

3.Тактовая частота (для синхронных шин)

4.Тип системной шины (синхронная или асинхронная; в синхронной шине обмен происходит по тактам, в асинхронной необходимые сигналы и стробы устанавливаются по мере необходимости согласно протоколу)

5.Адресуемая емкость памяти

6.С каким количеством процессоров может взаимодействовать системная шина

7.Уровни питания и номинал напряжения

8.Размер плат

9.Логически системная шина состоит из набора шин: шина адреса, шина данных, шина управления. Для сокращения количества линий шину адреса и шину данных объединяют. И получается мультиплексированная шина адреса/шина данных. Для определения что там идет по шине, адрес или данные, в шине выделяется специальный сигнал - строп адреса.

Шины: VME, VXI, Futurebus+

Шина VME получила в свое время распространение в военной отрасли.

Область применения шины VME и Multibus: телекоммуникация, военная отрасль и промышленная автоматика. Производители данных шин моторолла, трак данных у них не мультиплексированный, скорость передачи 57 мб/с, шина асинхронная.

Логически шина VME состоит из четырех шин:

сама VME (асинхронная, параллельная шина, для связи между модулями),

VMX локальная шина с повышенной пропускной способностью например между процессором и памятью,

каналы ввода/вывода (локальная, 8 разрядная параллельная шина, для низко скоростных устройств),

шина VMS (последовательная шина, с постепенным способом передачи, для подключения большего количества микропроцессоров).

Цикл чтения данных

Адрес	Ведущие
Стробирование адреса	Ведущее
Чтение данных	Ведущее
Данные	Подчиненное
Подтверждение	Подчиненное

Ведущее устройство выводит на шину адрес и после того как подчиненный увидит этот адрес и будут выдержаны все временные интервалы подается стробирующий сигнал, затем подается строб данных , который говорит о том, что ведущее устройство готово к чтения, после этого подчиненный вставляет на шину данных .

Шина Futurebus+

Особенности: увеличенное количество процессоров, до 32, повышенная пропускная способность, за счёт понижения интервалов задержки, увеличена разрядность шин данных (каждая линия снабжается битом паритета), данная шина поддерживает кэш память.

Шина VXI

Узкоспециализированная шина для построения систем контрольно-измерительных приборов (вольтметры ...)

Шина, которая скорее внешняя, чем внутренняя.

Системная шина ISA

Является асинхронной, параллельной шиной, под нее было разработано много устройств. Скорость до 2Мб/с.

Основные сигналы системных шин

Обозначение	Назначение			Направление	Тип
SA<19..0>	Адресные сигналы			I	Z
-SBHE	Разрешение старшего байта по линиям			I	Z
	шины данных
BALE	Строб для записи адреса			I	ТТЛ
AEN	Сигнал разрешения адреса. Сигнал сообщает			I	ТТЛ
	устройству, что идет по шине обмен в
	режиме ПДП
SD<15..0>	Шина данных			I/O	Z
-MEMR	Сигнал чтения памяти			I	Z
-MEMN	Сигнал записи в память			I	Z
-IOR	Чтение из устройства ввода/вывода			I	Z
-IOW	Запись в устройство ввода/вывода			I	Z
-I/O CS16	Выбор цикла для устройства ввода/вывода.			O	ОК
	Обмен будет 16-ти разрядным.
-I/O CH RDY	Сигнал готовности канала ввода/вывода,			O	ОК
	предназначен для удлинения цикла доступа.
SYSCLK	Тактовый сигнал			I	Z
RESET DRV	Сигнал сброса			I	ТТЛ
IRQ <15..3>	Запрос на прерывание. Если требуется			O	ТТЛ
	обеспечить обмен в режиме прерывания
DRQ <7..5, 3..0>	Сигналы запроса на ПДП			O	ТТЛ
-DACK <7..5,3..0>	Подтверждение	ПДП,	вырабатывается	I	ТТЛ
	задатчиком шины, говорит о возможности
	передачи

Системная шина PCI

PCI 2.1 неофициальный, не гласный единый стандарт.

Разновидности:

1.IndustrialPCI

2.AGP

3.Compact PCI

4.PC - 104+

Основные особенности и характеристики шины PCI:

-Синхронная шина

-Тактовая частота 8-33 МГц

-Мультиплексируемая шина адреса/шина данных

-Адресуемая емкость обращения к памяти 4 Гб

-Наличие трех адресных пространств: пространства памяти, пространства вв/выв, пространства конфигураций

-Возможность управления энергопотреблением

Основные сигналы системной шины PCI:

1)CLK – таковая частота, по нему происходит синхронизация всех других сигналов шины.

2)–RST – сигнал сброса.

3)AD[0…31] – мультиплексированная шина адреса и шина данных.

4)C/BE[0…5] – 4-х разрядная мультиплексированная шина управления, кроме управляющих сигналов используются указатели байт.

5)PAR – сигнал паритета (четности).

6)–FRAME – строб адреса, данный сигнал указывает на начало адреса.

7)–IRDY – сигнал готовности мастера к обмену данными.

8)–TRDY – готовность подчиненного к обмену данными.

9)–DEVSEL – сигнал подтверждения адреса устанавливается подчиненным.

10)–STOP – сигнал остановки передачи данных устанавливается подчиненным.

11)–IDSEL – признак обращения к области конфигурации.

12)–INTx – запросы прерываний.

13)–PERR – ошибка четности данных.

14)–SERR – сигнал ошибки адреса или данных.

15)–REQ – требование захвата шины.

16)–GNT – подтверждение захвата шины.

Для выполнения автоматической конфигурации устройств необходимо два условия:

1.Наличие на платах ... И Наличие ПО, которое умеет с ним работать

2.Наличие программных средств доступа к области конфигурации.

Шина PCI имеет возможность электронной конфигурации присоединенных к ней устройств, это позволяет автоматически перераспределять ресурсы компьютера (линии прерывания, диапазоны адресов). В случае обнаружения конфликта возможно аппаратное отключение.

Устройства с шиной PCI содержат 256 байт конфигурации. В ней зашивается идентификатор производителя, идентификатор устройства и т.д.

Передача данных по шинам PCI состоит из 4-х фаз: фаза адреса, фаза ожидания,

фаза данных, фаза завершения.

На фазе адреса – процессор выставляет адрес на шине управления, выдается команда и так же на фазе адреса формируется сигнал –FRAME.

На фазе ожидания. На шине управления процессор указывает байты, участвующие в обмене, если порт указал адрес, то порт мастер выставляет сигнал –IRDY.

Фаза данных – выставление данных подчиненным, сигнал –TRDY – готовность к приему данных.

Фаза завершения – для приведения всех сигналов в исходные состояния.

Сигнал –IDSEL – может быть выставлен для установки в процессе конфигурации.

Схема цифрового автомата, реализующего протокол шины PCI.

Системная шина AGP

Графический адаптер – основной потребитель пропускной способности. Пути повышения его пропускной способности: