1.6 Взаємодія комп’ютера із зовнішніми пристроями.

Основная память и центральный процессор образуют центральное звено компьютера. В этом разделе мы рассмотрим, как это центральное звено взаимодействует с различными периферийными устройствами, такими как дисковые накопители, принтеры, а также другими компьютерами. Взаимодействие через управляющее устройство Взаимодействие между машиной и другими устройствами обычно осуществляется через промежуточное устройство, называемое контроллером. Если в качестве примера взять персональный компьютер, то контроллер будет представлять собой ту монтажную плату, которая вставляется в разъем на основной плате компьютера (материнской плате). С помощью кабелей платы контроллеров соединяются с периферийными устройствами, установленными в самом компьютере, а соединение с внешними устройствами осуществляется через промежуточные разъемы, установленные на задней стенке корпуса компьютера. Каждый контроллер обеспечивает взаимодействие с определенным видом устройства. Некоторые из них разработаны для взаимодействия с монитором, другие отвечают за взаимодействие с дисководами, а есть контроллеры, поддерживающие взаимодействие компьютера с устройствами чтения компакт-дисков. Поэтому иногда вместе с новым периферийным устройством приходится покупать и новый контроллер. Задача контроллера состоит в преобразовании сообщений и данных, которыми обмениваются компьютер и периферийное устройство, в тот формат, который будет совместим с внутренними характеристиками самого компьютера и подключенного к нему устройства. Подобные контроллеры часто представляют собой небольшие специализированные компьютеры с собственной основной памятью и центральным процессором, который выполняет программу, управляющую всеми действиями данного контроллера. Когда контроллер вставляется в один из разъемов на материнской плате компьютера, он электрически подключается к шине, соединяющей ЦП компьютера и его основную память (рис. 2.8). В месте своего подключения каждый контроллер осуществляет непрерывное наблюдение за сигналами, посылаемыми из ЦП машины, и отвечает на те, которые адресованы непосредственно ему. Более того, когда контроллер подключен к шине компьютера, он может посылать сигналы чтения и записи непосредственно в основную память машины, используя для этого те микросекунды, когда ЦП не обращается к шине. Подобный тип доступа контроллера к основной памяти называется прямым доступом к памяти (DMA — direct memory access) и является важным средством повышения производительности компьютера. Если в компьютере контроллер дисковых устройств обладает прямым доступом к памяти, то ЦП может посылать ему представленные в виде битовых комбинаций запросы, требующие считать с диска определенный сектор и поместить прочитанные данные в указанный блок ячеек основной памяти. Такой блок ячеек называется буфером. В общем случае буфер представляет такое местоположение, где одна система может оставить данные, к которым позднее сможет получить доступ другая система. Пока контроллер будет выполнять затребованную операцию считывания данных, ЦП может продолжать обработку других заданий. Это означает, что в одно и то же время будут выполняться два разных действия. ЦП будет выполнять программу, а контроллер в это время будет обеспечивать передачу данных между дисковым устройством и основной памятью компьютера. Такой подход позволяет избежать простоя вычислительных ресурсов во время выполнения относительно медленного процесса передачи данных.

Комп’ютерна схемотехніка