- •Электронный конспект лекций по курсу «Системы ввода - вывода и интерфейсы»
- •Глава 1. Основные принципы построения систем ввода-вывода и интерфейсов
- •1.1. Роль и место систем ввода-вывода и интерфейсов в компьютере
- •1.2. Основные принципы организации передачи информации в вычислительных системах
- •1.3. Компьютерные коммуникации и интерфейсы
- •1.4. Системные интерфейсы и шины расширения
- •1.5. Интерфейсы периферийных устройств
- •1.6. Структура систем ввода-вывода
- •1.7. Основные функции и принципы построения интерфейсов
- •1.8. Протоколы передачи данных в компьютерных интерфейсах
- •1.8.1. Алгоритмы протоколов передачи данных
- •1.8.2. Протокол параллельных интерфейсов
- •1.8.3. Протоколы последовательных интерфейсов
- •1.8.4. Принципы взаимодействия шин расширения и интерфейсов периферийных устройств
- •Глава 2. Шины расширения
- •2.1. Шина isa
- •2.1.1. Введение
- •2.1.1.1. Виды устройств, работающие на шине isa
- •2.1.1.1. Виды устройств, работающие на шине isa
- •2.1.2. Характеристики задатчиков на шине
- •2.1.2.2. Контроллер пдп
- •2.1.2.3. Внешняя плата
- •2.1.2.4. Режимы прямого доступа к памяти или к устройствам ввода/вывода
- •2.1.2.5. Режим сброса
- •2.1.2.6. Контроллер регенерации памяти
- •2.1.3. Общее описание шины isa
- •2.1.3.2. Адресное пространство для устройств ввода/вывода
- •2.1.3.3. Структура прерываний
- •2.1.3.4. Перестановщик байтов
- •2.1.4. Описание сигналов на шине isa
- •2.1.4.2. Командные сигналы
- •2.1.4.3. Центральные сигналы управления
- •2.1.4.4. Сигналы прерывания
- •2.1.4.5. Сигналы режима пдп
- •2.1.4.6. Питание
- •2.1.5. Циклы шины
- •2.1.5.1. Цикл Доступа к Ресурсу
- •2.1.5.1.1. Цикл Доступа к Ресурсу - 0 тактов ожидания
- •2.1.5.1.2. Цикл Доступа к Ресурсу - Нормальный цикл
- •2.1.5.1.3. Цикл Доступа к Ресурсу - Удлиненный цикл
- •2.1.5.2. Цикл Регенерации - Введение
- •2.1.5.2.1. Цикл Регенерации - Нормальный цикл
- •2.1.5.2.2. Цикл Регенерации - Удлиненный цикл
- •2.1.5.3. Цикл пдп
- •2.1.5.3.1. Цикл пдп - Нормальный цикл
- •2.1.5.3.2. Цикл пдп - Удлиненный цикл
- •2.1.5.4. Цикл Захвата Шины
- •2.2. Шина pci
- •2.2.1. Архитектура шины pci
- •2.2.2. Описание сигналов шины
- •2.2.3. Команды шины
- •2.2.4. Разновидности операций на шине
- •2.2.4.1. Начало и продолжение транзакции
- •2.2.4.2. Окончание транзакции
- •2.2.4.3. Способы завершения транзакций
- •2.2.4.4. Цикл чтения
- •2.2.4.5. Цикл записи
- •2.2.4.6. Арбитрация
- •2.2.4.7. Цикл конфигурации
- •2.3. Шина 3gio и Hyper Transport
- •2.3.1.1. Архитектура 3gio
- •2.3.2.1. Топологии
- •2.3.2.2. Совместимость с шиной pci
- •Глава 3. Интерфейсы периферийных устройств
- •3.1. Параллельный интерфейс: lpt-порт
- •3.1.1. Интерфейс Centronics
- •3.1.2. Традиционный lpt-порт
- •3.1.3. Функции bios для lpt-порта
- •3.1.4. Стандарт ieee 1284-1994
- •3.1.5. Физический и электрический интерфейс
- •3.1.6. Режим ерр
- •3.1.7. Режим еср
- •3.1.8. Конфигурирование lpt-портов
- •3.1.9. Использование параллельных портов
- •3.1.10. Параллельный порт и РпР
- •3.2. Последовательные интерфейсы: com-порт
- •3.2.1. Интерфейс rs-232с
- •3.2.2. Электрический интерфейс
- •3.2.3. Управление потоком передачи
- •3.2.4. Микросхемы асинхронных приемопередатчиков
- •3.3. Интерфейс scsi
- •3.3.1.2.1. Краткий обзор многочисленных разновидностей scsi.
- •3.3.1.2.2. Основные отличия scsi-2 от scsi-1
- •3.3.1.2.3. Быстрее, выше, сильнее
- •3.3.1.4. Совместимость устройств scsi
- •3.3.2. Описание сигналов
- •3.3.2.1. Физический интерфейс
- •3.3.2.2. Фазы шины
- •3.3.2.1. Физический интерфейс
- •3.3.2.2. Фазы шины
- •3.3.3. Описание сообщений и управление интерфейсом
- •3.3.4. Описание команд
- •3.3.4.1. Адресация и система команд
- •3.3.4.2. Выполнение команд
- •3.3.4.1. Адресация и система команд
- •3.3.4.2. Выполнение команд
- •3.3.5. Типы пу
- •3.3.5.1. Устройства прямого доступа (0)
- •3.3.5.2. Устройства последовательного доступа (1)
- •3.3.5.3. Принтеры (2)
- •3.3.5.4. Процессорными устройствами (3)
- •3.3.5.5. Устройства однократной записи (4)
- •3.3.5.6. Приводы cd-rom (5)
- •3.3.5.7. Сканеры (6)
- •3.3.5.8. Устройства оптической памяти (7)
- •3.3.5.9. Устройства смены носителей (8)
- •3.3.5.10. Коммуникационные устройства (9)
- •3.3.6. Конфигурирование устройств scsi
- •3.3.6.1. Хост-адаптер scsi
- •3.3.6.1. Хост-адаптер scsi
- •3.4. Интерфейс usb
- •3.4.1. Общая информация
- •3.4.2. Обзор архитектурыch2
- •3.4.2.1. Структура системы usb
- •3.4.2.1.1. Топология шины
- •3.4.2.2. Устройства usb
- •3.4.2.2.2. Функция
- •3.4.2.3. Физический интерфейс
- •3.4.2.3.1. Электрические характеристики
- •3.4.2.3.2. Механические характеристики
- •3.4.3. Модель передачи данныхch3
- •3.4.3.1. Конечные точки устройств usb
- •3.4.3.2. Каналы
- •3.4.3.2.1. Потоки
- •3.4.3.2.2. Сообщения
- •3.4.3.3. Типы передачи данных
- •3.4.4. Протоколch4
- •3.4.4.1. Форматы полей пакетов
- •3.4.4.1.1. Поле синхронизации
- •3.4.4.1.2. Поле идентификатора пакета
- •3.4.4.2.2. Маркер начала кадра (sof)
- •3.4.4.2.3. Пакет данных
- •3.4.4.2.4. Пакет подтверждения
- •3.4.4.3. Типы транзакций
- •3.4.4.3.1. Сплошные передачи
- •3.4.4.3.2. Управляющие посылки
- •3.4.4.3.3. Прерывания
- •3.4.4.3.4. Изохронные передачи
- •4.1.1.1.Структурная схема таймера
- •4.1.1.2. Назначение входов и выходов бис
- •4.1.1.3. Назначение блоков и сокращения, используемые в окне иммитационной модели таймера
- •4.1.2. Программирование таймера
- •4.1.3. Режимы работы таймера
- •4.1.3.1. Режим 0 - прерывание терминального счета
- •4.1.3.2. Режим 1 - программируемый ждущий мультивибратор
- •4.1.3.3. Режим 2 - импульсный генератор частоты
- •4.10. Функционирование таймера в режиме 2
- •4.1.3.4. Режим 3- генератор меандра
- •4.11. Функционирование таймера в режиме 3
- •4.1.3.5. Режим 4 - программно-формируемый строб
- •4.1.3.6. Режим 5 - аппаратно-формируемый строб
3.3.5.6. Приводы cd-rom (5)
в начало
Приводы CD-ROM предназначаются для работы с CD-дисками. Изначально диски содержали звукозапись и приводы были рассчитаны не только на чтение блоков данных, но и на потоковый вывод на внешний аудио-интерфейс. Запись не предусмотрена. Данные на диске адресуются по-разному. Физический сектор имеет 2352 байт, из которых обычно используется 2048, поле синхронизации 12 байт и поле тега адреса сектора 4 байт. Дополнительное поле 288 байт используется для исправления ошибок данных, но если ошибки допустимы, его тоже используют для хранения данных. Таким образом, физический сектор данных может иметь размер 2048 байт (CD-ROM Data Mode 1) или 2336 и даже 2340 (вместе с полем тега) байт (CD-ROM Data Mode 2). В зависимости от размера логического блока (1024, 512 или 256 байт) сектор может вмещать 2,4 или 8 блоков.
Один сектор, или кадр (frame), аудиодиска хранит 1/75 с звукозаписи. От этого происходит адресация MSF: 75 смежных кадров, адресуемых полем F (0-74), объединяются в более крупную единицу, адресуемую полем S (0-59), звучащую 1 с. 60 полей S соответствуют полю М (0-74), звучащему 1 мин. Адресация MSF может использоваться как абсолютная или относительно начала трека.
Носитель делится на треки (track), характерные однотипностью записанной информации. Каждый трек (они нумеруются от 1 до 99) делится на последовательно нумеруемые (1-99) индексы (index).
Носитель CD-ROM и CD-DA кроме основного канала имеет субканал (sub-channel), разделенный на 8 частей, называемых Р, Q, R, S, Т, U, V и W. К примеру, часть Q несет информацию для контроллера и привода - управляющие поля и MSF-адрес. Каждая часть имеет производительность, равную 1/192 основного канала.
3.3.5.7. Сканеры (6)
в начало
Сканеры передают ИУ данные, описывающие растровое изображение сканируемого объекта. Команды позволяют задавать окна сканирования, определяя в них режим и разрешение. Для некоторых функций требуется посылка данных в сканер (например, полутоновые маски). Для сканеров с автоподачей имеются команды позиционирования.
3.3.5.8. Устройства оптической памяти (7)
в начало
Устройства оптической памяти близки к устройствам прямого доступа со сменными носителями, но имеют ряд характерных особенностей. Большая емкость носителя вызывает необходимость применения команд с 12-байтным дескриптором. Устройства могут обеспечивать считывание, однократную или многократную запись. На носителе могут быть определены зоны, недоступные для записи. Блоки носителя имеют состояние "чистый" и "записанный", что отмечается соответствующим атрибутом. Для устройств многократной записи перед повторной записью блока необходимо его стереть. Стирание может выполняться специальной командой или автоматически по команде записи. В записи фаза стирания может отсутствовать. К этим устройствам применимо понятие обновления (update) логического блока - запись новых данных по тому же адресу логического блока, но на другое место носителя. Прежние данные могут быть считаны специальной командой, указывающей кроме логического адреса блока и его поколение (generation). Емкость носителя в таком случае сообщается без учета множества поколений. Оптические носители по сравнению с магнитными имеют существенно более высокий уровень ошибок, так что приходится использовать более сложные алгоритмы восстановления информации.