1.Организация ввода/вывода.

В вычислительной системе, состоящей из множества подсистем, необходим механизм для их взаимодействия. Эти подсистемы должны быстро и эффективно обмениваться данными. Процессор, с одной стороны, должен быть связан с памятью, с другой стороны, с устройствами ввода/вывода. Механизмом взаимодействия является центральная шина, к которой подсоединяются все подсистемы. Подобная организация имеет два основных преимущества: низкая стоимость и универсальность. Недостатком организации с единственной шиной является то, что шина ограничивает пропускную способность ввода/вывода.

Максимальная скорость шины ограничивается ее длиной и количеством подсоединяемых устройств.

Традиционно шины делятся на шины, обеспечивающие организацию связи процессора с памятью, и шины ввода/вывода. Шины ввода/вывода имеют большую протяженность, поддерживают соединение многих типов устройств, и обычно следуют одному из шинных стандартов. Шины процессор-память сравнительно короткие, высокоскоростные и стремятся обеспечить максимальную пропускную способность канала память-процессор.

Локальной шиной называется шина, электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора. Она обычно объединяет процессор, память, схемы буферизации для системной шины и ее контроллер, а также некоторые вспомогательные схемы.

Главное устройство шины – это устройство, которое может инициировать операции чтения или записи. Процессор, например, всегда является главным устройством шины. Шина имеет несколько главных устройств, если имеется несколько центральных процессоров или когда устройства ввода/вывода могут инициировать транзакции на шине. Приоритетность управляющих устройств основано на системе прерываний.

Шина бывает синхронной и асинхронной. Если шина синхронная, то по линиям управления шины передаются сигналы синхронизации. Все на шине должно происходить с одной и той же частотой синхронизации, поэтому из-за проблемы перекоса синхросигналов, синхронные шины не могут быть длинными. Обычно шины процессор-память синхронные.

В асинхронной шине используется старт-стопный режим передачи. Шины ввода/вывода обычно асинхронные.

2 .Накопители на магнитных дисках.

Дисковый накопитель обычно состоит из набора металлических дисков, покрытых магнитным материалом и соединенных между собой при помощи центрального шпинделя. Для записи данных используются обе поверхности диска. В современных дисковых накопителях используется от 4 до 9 дисков. Шпиндель вращается с высокой постоянной скоростью (обычно 3600, 5400 или 7200 оборотов в минуту). Каждая пластина содержит набор концентрических записываемых дорожек. Обычно дорожки делятся на блоки данных объемом 512 байт, иногда называемые секторами.

Данные записываются или считываются с пластин с помощью головок записи/считывания, по одной на каждую поверхность. Линейный двигатель представляет собой электромеханическое устройство, которое позиционирует головку над заданной дорожкой. Обычно головки крепятся на кронштейнах, которые приводятся в движение каретками. Цилиндр – это набор дорожек, соответствующих одному положению каретки. Накопитель на магнитных дисках (НМД) представляет собой набор пластин, магнитных головок, кареток, линейных двигателей плюс воздухонепроницаемый корпус. Дисковым устройством называется НМД с относящимися к нему электронными схемами.

Производительность диска определяется временем доступа, временем ожидания и временем передачи данных. Время доступа – это время, необходимое для установки головок на нужную дорожку. Время ожидания – время, за которое искомый сектор повернется до совмещения с положением головки. После этого данные могут быть записаны или считаны. Время передачи данных – это время, необходимое для физической передачи байтов.

В состав компьютеров входят специальные устройства – дисковые контроллеры. К дисковому контроллеру может подключаться несколько дисковых накопителей. Между дисковым контроллером и основной памятью может быть целая иерархия контроллеров и магистралей данных. Поскольку время передачи составляет малую часть общего времени доступа к диску, контроллер разъединяет магистрали данных от диска на время доступа так, что другие диски, подсоединенные к контроллеру, могут передавать свои данные.