ЭВМ и ПУ. Лекция 08

щей головки. Световой импульс сфокусированного лазера быстро разогревает магнитный материал до температуры Кюри. Одновременно с этим записывающая головка генерирует магнитное поле, достаточное для изменения ориентации намагниченности данной точки.

Техника чтения данных с МО диска использует следующее свойство магнитной среды для записи: ее способность изменять поляризацию света. Лазерный луч состоит из света одной длины волны, двигающегося в одном направлении. Кроме того, он может быть сильно поляризован, т.е. магнитные поля каждого кванта света параллельны друг другу (и перпендикулярны направлению распространения луча). При отражении такого луча от намагниченной поверхности магнитные поля всех фотонов немного повернутся в направлении, зависящем от ориентации магнитного поля того участка поверхности, от которого отразился луч.

Возвращающийся луч проходит линейный поляризатор, который будет пропускать почти все фотоны, отразившиеся от участков с одной ориентацией, и практически ни одного фотона, отразившегося от участка с противоположной ориентацией намагниченности. Отмечая скачки в амплитуде отраженного луча, можно, в результате, считывать ориентацию магнитного поля на поверхности среды.

Современные МО устройства имеют два стандарта размеров: 5 14 дюйма и

3 12 дюйма. Объем столько же, с колько у CD дисков. МО диски заключены в гораздо более прочные и толстые картриджи, чем трехдюймовые дискеты.

Новый тип МО дисков

Дисковод Floptical представляет собой обычный дисковод с дополнительной аппаратурой для оптического позиционирования. У него есть две головки: одна – традиционная головка записи/чтения для любых трехдюймовых дискет; другая головка намного меньше и изначально предназначалась для использования жестких дисков. Оптические компоненты заимствованы из стандартных дисководов CD. Технология LS120, названная по имени среди используемой для высокоплотной записи, может хранить до 120 Мбайт на одной 3-дюймовой дискете.

2.5.5. Дисковые массивы и уровни RAID

Одним из способов повышения производительности ввода/вывода является использование параллелизма путем объединения нескольких физических дисков в матрицу (группу) с организацией их работы аналогично одному логическому диску. К сожалению, надежность матрицы любых устройств падает при увеличении числа устройств. Полагая интенсивность отказов постоянной, т.е. при экспоненциальном законе распределения наработки на отказ, а также при условии, что отказы независимы, получим, что среднее время безотказной работы (mean time to failure - MTTF) матрицы дисков будет равно:

MTTF одного диска / Число дисков в матрице

Для достижения повышенного уровня отказоустойчивости приходится жертвовать пропускной способностью ввода/вывода или емкостью памяти. Необходимо использовать дополнительные диски, содержащие избыточную информацию, позволяющую восстановить исходные данные при отказе диска. Отсюда получают акроним для избыточных матриц недорогих дисков RAID (redundant array of

21

inexpensive disks). Существует несколько способов объединения дисков RAID. Каждый уровень представляет свой компромисс между пропускной способностью ввода/вывода и емкостью диска, предназначенной для хранения избыточной информации.

Когда какой-либо диск отказывает, предполагается, что в течение короткого интервала времени он будет заменен и информация будет восстановлена на новом диске с использованием избыточной информации. Это время называется средним временем восстановления (mean time to repair – MTTR). Этот показатель можно уменьшить, если в систему входят дополнительные диски в качестве "горячего резерва": при отказе диска резервный диск подключается аппаратно-программными средствами. Периодически оператор вручную заменяет все отказавшие диски. Четыре основных этапа этого процесса состоят в следующем:

−определение отказавшего диска,

−устранение отказа без останова обработки;

−восстановление потерянных данных на резервном диске;

−периодическая замена отказавших дисков на новые.

RAID1: Зеркальные диски

Зеркальные диски представляют традиционный способ повышения надежности магнитных дисков. Это наиболее дорогостоящий из рассматриваемых способов, так как все диски дублируются и при каждой записи информация записывается также и на проверочный диск. Зеркальные диски широко применяются многими фирмами. В частности компания Tandem Computers применяет зеркальные диски, а также дублирует контроллеры и магистрали ввода/вывода с целью повышения отказоустойчивости. Эта версия зеркальных дисков поддерживает параллельное считывание.

Контроллер HSC-70, используемый в VAX-кластерах компании DEC, выполнен по методу зеркальных дисков, называемому методом двойников. Содержимое отдельного диска распределяется между членами его группы двойников. Если группа состоит из двух двойников, мы получаем вариант зеркальных дисков. З а- данный сектор может быть прочитан с любого из устройств группы двойников. П о- сле того как некоторый сектор записан, необходимо обновить информацию на всех дисках-двойниках. Контроллер имеет возможность предсказывать ожидаемые отказы некоторого диска и выделять горячий резерв для создания копии и сохранения ее на время работы механизма создания группы двойников. Затем отказавший диск может быть выключен.

Дублирование всех дисков может означать удвоение стоимости всей системы или, иначе, использование лишь 50% емкости диска для хранения данных. Повышение емкости, на которое приходится идти, составляет 100%. Такая низкая экономичность привела к появлению следующего уровня RAID.

RAID 2: матрица с поразрядным расслоением

Один из путей достижения надежности при снижении потерь емкости памяти может быть подсказан организацией основной памяти, в которой для исправления одиночных и обнаружения двойных ошибок используются избыточные контрольные разряды. Такое решение можно повторить путем поразрядного расслоения данных и записи их на диски группы, дополненной достаточным количеством кон-

22

трольных дисков для обнаружения и исправления одиночных ошибок. Один диск контроля четности позволяет обнаружить одиночную ошибку, но для ее исправления требуется больше дисков.

Такая организация обеспечивает лишь один поток ввода/вывода для каждой группы независимо от ее размера. Группы большого размера приводят к снижению избыточной емкости, идущей на обеспечение отказоустойчивости, тогда как при организации меньшего числа групп наблюдается снижение операций ввода/вывода, которые могут выполняться матрицей параллельно.

При записи больших массивов данных системы уровня 2 имеют такую же производительность, что и системы уровня 1, хотя в них используется меньше ко н- трольных дисков и, таким образом, по этому показателю они превосходят системы уровня 1. При передаче неболь ших порций данных производительность теряется, так как требуется записать либо считать группу целиком, независимо от конкретных потребностей. Таким образом, RAID уровня 2 предпочтительны для суперкомпьютеров, но не подходят для обработки транзакций. Компания Thinking Machine использовала RAID уровня 2 в ЭВМ Connection Machine при 32 дисках данных и 10 контрольных дисках, включая 3 диска горячего резерва.

RAID 3: аппаратное обнаружение ошибок и четность

Большинство контрольных дисков, используемых в RAID уровня 2, нужны для определения положения неисправного разряда. Эти диски становятся полностью избыточными, так как большинство контроллеров в состоянии определить, когда диск отказал при помощи специальных сигналов, поддерживаемых дисковым интерфейсом, либо при помощи дополнительного кодирования информации, записанной на диск и используемой для исправления случайных сбоев. По существу, если контроллер может определить положение ошибочного разряда, то для восстановления данных требуется лишь один бит четности. Уменьшение числа контрольных дисков до одного на группу снижает избыточность емкости до вполне разумных размеров. Часто количество дисков в группе равно 5 (4 диска данных плюс 1 контрольный). Подобные устройства выпускаются, например, фирмами Maxtor и Micropolis. Каждое из таких устройств воспринимается машиной как отдельный логический диск с учетверенной пропускной способностью, учетверенной емкостью и значительно более высокой надежностью.

RAID 4: внутригрупповой параллелизм

RAID уровня 4 повышает производительность передачи небольших объемов данных за счет параллелизма, давая возможность выполнять более одного обращения по вводу/выводу к группе в единицу времени. Логические блоки передачи в данном случае не распределяются между отдельными дисками, вместо этого каждый индивидуальный блок попадает на отдельный диск.

Достоинство поразрядного расслоения состоит в простоте вычисления кода Хэмминга, что необходимо для обнаружения и исправления ошибок в системах уровня 2. В RAID уровня 3 обнаружение ошибок диска с точностью до сектора осуществляется дисковым контроллером. Следовательно, если записывать отдельный блок передачи в отдельный сектор, то можно обнаружить ошибки отдельного считывания без доступа к дополнительным дискам. Главное отличие между систе-

23

мами уровня 3 и 4 состоит в том, что в последних расслоение выполняется на уровне сектора, а не на уровне битов или байтов.

В системах уровня 4 обновление контрольной информации реализовано достаточно просто. Для вычисления нового значения четности требуются лишь старый блок данных, старый блок четности и новый блок данных:

новая четность = (старые данные xor новые данные) xor старая четность

В системах уровня 4 для записи небольших массивов данных используются два диска, которые выполняют четыре выборки (чтение данных плюс четности, запись данных плюс четности). Производительность групповых операций записи и считывания остается прежней, но при небольших (на один диск) записях и считываниях производительность существенно улучшается. К сожалению, улучшение производительности оказывается недостаточной для того, чтобы этот метод мог занять место системы уровня 1.

RAID 5: четность вращения для распараллеливания записей

RAID уровня 4 позволяли добиться параллелизма при считывании отдельных дисков, но запись по-прежнему ограничена возможностью выполнения одной операции на группу, так как при каждой операции должны выполняться запись и чтение контрольного диска. Система уровня 5 улучшает возможности системы уровня 4 посредством распределения контрольной информации между всеми дисками группы.

Это небольшое изменение оказывает огромное влияние на производительность записи небольших массивов информации. Если операции записи могут быть спланированы так, чтобы обращаться за данными и соответствующими им блоками четности к разным дискам, появляется возможность параллельного выполнения N/2 записей, где N - число дисков в группе. Данная организация имеет одинаково высокую производительность при записи и при считывании как небольших, так и больших объемов информации, что делает ее наиболее привлекательной в случаях смешанных применений.

RAID 6: Двумерная четность для обеспечения большей надежности

Этот пункт можно рассмотреть в контексте соотношения отказоустойчивость/пропускная способность. RAID 5 предлагают, по существу, лишь одно измерение дисковой матрицы, вторым измерением которой являются секторы. Теперь рассмотрим объединение дисков в двумерный массив таким образом, чтобы секторы являлись третьим измерением. Мы можем иметь контроль четности по строкам, как в системах уровня 5, а также по столбцам, которые, в свою очередь. могут ра с- слаиваться для обеспечения возможности параллельной записи. При такой организации можно преодолеть любые отказы двух дисков и многие отказы трех дисков. Однако при выполнении логической записи реально происходит шесть обращений к диску: за старыми данными, за четностью по строкам и по столбцам, а также для записи новых данных и новых значений четности. Для некоторых применений с очень высокими требованиями к отказоустойчивости такая избыточность может оказаться приемлемой, однако для традиционных суперкомпьютеров и для обработки транзакций данный метод не подойдет.

24

В общем случае, если доминируют короткие записи и считывания и стоимость емкости памяти не является определяющей, наилучшую производительность демонстрируют системы RAID уровня 1. Однако если стоимость емкости памяти существенна, либо если можно снизить вероятность появления коротких записей (например, при высоком коэффициенте отношения числа считываний к числу записей, при эффективной буферизации последовательностей считывания- модификации-записи, либо при приведении коротких записей к длинным с использованием стратегии кэширования файлов), RAID уровня 5 могут обеспечить очень высокую производительность, особенно в терминах отношения стоимость/производительность.

2.6. Интерфейсы и контроллеры накопителей информации

Под интерфейсом понимается описание способа взаимодействия различных компонентов компьютера друг с другом. Он определяет путь для передачи сигналов между функциональными блоками компьютера.

Первоначально дисковые накопители и их интерфейсы получали название, соответствующее способу технологи кодирования данных, MFM. Следующее поколение использовало улучшенный метод кодирования данных – RLL, и для этих накопителей потребовался новый интерфейс.

Дисковые накопители усовершенствовались другими способами. Вслед за накопителями MFM и RLL появились жесткие диски с интерфейсом ESDI, в него были внесены некоторые усовершенствования, которые увеличили скорость и емкость этих дисков. Популярность ESDI была непродолжительной, и накопители жестких и гибких дисков исчезли после появления дисковых устройств с интерфейсом IDE.

Отличительной особенностью интерфейса IDE является реализация функций контроллера в самом накопителе. Плата с электронными компонентами, которая обычно включается между системной шиной контроллера и самими накопителями, контроллером не является. Она выполняет функции дешифратора базовых адресов контроллера и формирователя интерфейсных сигналов. Контроллер накопителя предназначен для обеспечения операции преобразования и пересылки информации от головок чтения / записи к интерфейсу накопителя. Преимущество IDE накопителей проявляется, прежде всего, при приеме и передаче информации, в них оптимально согласованы прием и передача сигналов. Накопители с интерфейсом IDE связаны с контроллером 40-жильным плоским кабелем. Тактовая частота – 10 МГц и выше. При установке двух IDE HDD они должны конфигурироваться с помощью джамперов на их платах: первый винчестер – Master, второй – Slave. Общая скорость этих устройств не может превышать 1 Гбайта (около 504 Мбайт на один накопитель). Поэтому потребовалось создание нового интерфейса. Компания Western Digital разработала новый интерфейс ЕIDE.

В случае IDE интерфейса используется протокол обмена ATAPI (пакетный интерфейс АТА). Он позволяет подключить к физическому IDE интерфейсу системной платы дисководы компакт-дисков. Протокол ANAPI имеет расширенный набор команд.

25

Интерфейс ЕIDE имеет четыре основных особенности:

-использование IDE-накопителей емкостью свыше 504 Мбайт;

-более производительные режимы обмена данными;

-подключение к одному адаптеру до четырех устройств;

-поддержка ПУ, отличных от жестких дисков.

Для поддержки интерфейса ЕIDE BIOS реализует режим LBA. Работа с логическими блоками позволяет преодолеть ограничение в 504 Мбайта.

При использовании ЕIDE интерфейса повышается скорость обмена с диском и обеспечивается возможность установки в компьютере до четырех устройств IDE. Другие устройства (приводы CD-ROM, стримеры) должны поддерживать специфи-

кацию ATAPI.

В устройствах ЕIDE предусмотрен режим экономии электроэнергии. При этом режиме двигатель винчестера сам останавливается при отсутствии обращения к нему в течение временного интервала, определяемого пользователем системы.

Более производительный обмен данными обеспечивается реализацией режима PIO (Processor Input / Output). Обмен данными обеспечивает режим прямого доступа в память, который позволяет занимать системную шину для передачи нескольких слов при одном обращении.

Другим распространенным способом соединения накопителей информации с компьютером является интерфейс SCSI.

Интерфейс SCSI не разрабатывался специально для работы с дисковыми устройствами, он представляет собой миниатюрную сеть, построенную в пределах одного компьютера. Для подсоединения устройства любого типа с этим интерфейсом к ЭВМ необходимо наличие специальной платы расширения, называемой адаптером SCSI. Эта карта расширения используется в качестве моста между системной шиной ПК и шиной SCSI.

В отличие от последовательных интерфейсов (IDE и EIDE), SCSI осуществляет параллельную пересылку данных, что существенно повышает скорость обмена данными.

Устройства, подключаемые к шине SCSI, могут выступать в двух вариантах: ведущий (например, ПК) и ведомый (например, винчестер). В стандарте выделяются четыре схемы подключения устройств:

-один ведущий и один ведомый;

-один ведущий и несколько ведомых;

-несколько ведущих и один ведомый;

-несколько ведущих и несколько ведомых.

Кшине одновременно может быть подключено до 8 устройств, в том числе

основной (хост) адаптер SCSI. Если необходимо подключить более семи устройств, то следует использовать второй хост-адаптер. Большинство систем позволяет использовать до 4 хост-адаптеров.

Хост-адаптер SCSI имеет собственную BIOS, которая занимает обычно 16 Кбайт в верхней области памяти UMB. Для осуществления обмена с процессором адаптер SCSI использует такие системные ресурсы, как порты ввода-вывода, прерывания IRQ и каналы прямого доступа в память DMA.

Стандарт SCSI содержит нормированный список команд CCS, который обеспечивает доступ к данным с помощью адресации логических, а не физических блоков (интерфейс ESDI). Программное обеспечение для интерфейса SCSI не опериру-

26

ет физическими характеристиками винчестера (то есть числом цилиндров, головок и так далее), а имеет дело только с логическими блоками. Это дает возможность работать практически с любыми блочными устройствами.

На магистрали SCSI возможны синхронные и асинхронные передачи. Чтобы передать данные ведущему в асинхронном режиме, ведомое устройство выдает их на шину данных вместе с сигналом запроса. В этом случае данные на шине должны удерживаться до тех пор, пока от ведущего устройства не будет принят сигнал подтверждения. Только после этого на шину могут выдаваться другие данные.

Когда оба устройства могут выполнять синхронную передачу данных, ведущее не будет ждать поступления сигнала подтверждения перед выдачей сигнала запроса для приема следующих данных. После выдачи определенной серии импульсов запроса ведущее устройство сравнивает его с числом подтверждений, чтобы удостовериться в том, что группа данных принята успешно. Передача данных в синхронном режиме осуществляется быстрее.

Контроллер накопителя предназначен для обеспечения операции преобразования и пересылки информации от головок чтения к интерфейсу накопителя. Контроллер жестких дисков представляет собой сложнейшее устройство – микрокомпьютер, со своим процессором, ОЗУ и ПЗУ, схемами и системой ввода / вывода и тому подобное.

Контроллер занимается множеством операций преобразования потока данных, так как длина дорожек неравна, данные на различные дорожки необходимо записывать неравномерно. Это становится проблемой с высокой плотностью записи (число дорожек более 1000). Простые контроллеры, как правило, записывают одно и то же количество информации на каждую дорожку, независимо от ее длины. Для этого контроллер упаковывает данные более плотно, начиная с определенной по счету дорожки. Цилиндр, с которого начинается более плотная упаковка данных, называется цилиндром начальной прекомпенсации информации при чтении, запись данных производится с предварительным смещением битов, которое учитывает искажения.

Данные, записываемые в сектора, защищаются от некоторых ошибок (Error Correction Code - ECC). Записывая байты на диск, адаптер производит накопление циклическим делением входных данных на специальный полином, остатка от деления, который представляет собой уникальную комбинацию бит и записывается контроллером вместе с данными. Число байт ЕСС для каждого устройства определяется видом используемого полинома. При считывании данных производится аналогичное накопление и расчет контрольной суммы. В случае несовпадения результатов рассчитываемого и хранимого с данными ЕСС, производится попытка восстановления – коррекции данных при помощи полинома, имеющихся данных и контрольной суммы. Восстановление данных происходит на уровне контроллера и прозрачно для программ и пользователя.

Большинство современных накопителей поддерживают режим работы контроллеров Ultra DMA, DMA, DMA 2 и PIO. DMA – прямой доступ к памяти – режим взаимодействия контроллера накопителя и интерфейса ПК, при котором обмен данными по интерфейсу осуществляется без участия процессора ПК. Режим DMA позволяет заметно разгрузить процессор по сравнению с режимом PIO (программный ввод / вывод), при котором все пересылки выполняет непосредственно центральный процессор ПК. Скорость обмена в режиме DMA 2 может достигать 16,6

27

Мб/с. А накопители и системы с поддержкой режима Ultra DMA, при использовании соответствующего драйвера, могут передавать и принимать информацию со скоростью 33,6 или 66 Мб/с. Однако, это лишь предельно возможные скорости о б- мена данными контроллера с буфером накопителя.

3. УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

Ввод графической информации в ЭВМ производится в три этапа. На первом этапе определяются координаты графических элементов, на втором - координаты преобразуются в цифровой код, на третьем - они записываются в память ЭВМ и передаются для обработки в арифметическое устройство (АУ).

Определение координат графических элементов можно производить автоматическим и полуавтоматическим способами. Преобразование координат графических элементов в цифровой код осуществляется несколькими методами:

1)в память ЭВМ записываются значения текущих координат всех элементов;

2)графическая информация представляется в аналитическом виде;

3)исходные данные описываются на специальном графическом языке.

Все перечисленные методы и способы преобразования и представления в ЭВМ графической информации определяют требования, предъявляемые к техническим средствам преобразования информации для ЭВМ в АСУ.

Устройство ввода графической информации (УВГИ) - это устройство, преобразующее графические данные в машинные коды.

Любую графическую информацию можно рассматривать как набор оптических неоднородностей, отличающихся по яркости и цвету. Таким образом, любое УВГИ решает следующие задачи:

1)дискретизация изображения на элементы;

2)преобразование оптической информации в электрический аналоговый сиг-

нал;

3) преобразование аналогового сигнала в цифровой код.

Количество дискретных элементов определяется заданной точностью представления графической информации. Объемом информации о графическом изображении определяется быстродействие УВГИ.

По методам дискретизации различают УВГИ автоматического и полуавтоматического типов. К автоматическим УВГИ относятся матричные, сканирующие и следящие устройства; к полуавтоматическим - телевизионные, акустические, оптические, электрические и электромеханические устройства.

3.1. Клавиатура

По расположению клавиш настольные клавиатуры делятся на два основных типа. В первом варианте функциональные клавиши располагаются в двух вертикальных рядах, а отдельных группы клавиш управления курсором нет. Всего в такой клавиатуре 84 клавиши. Этот стандарт использовался в персоналках типа IBM РС, XT и АТ до конца 80 -х годов. Второй вариант клавиатуры имеет 101 или 102

28

клавиши. Клавиатурой такого типа снабжаются сегодня почти все настольные персональные компьютеры.

В портативных компьютерах клавиатура обычно является встроенной частью конструкции. Клавиатуры портативных компьютеров похожи на оба типа клавиатур настольных компьютеров, но в них уменьшено количество и размеры клавиш.

Расположение буквенных клавиш на компьютерных клавиатурах стандартно. Сегодня повсеместно применяется стандарт QWERTY - по первым шести латинским буквенным клавишам верхнего ряда. Ему соответствует отечественный стандарт ЙЦУКЕН расположения клавиш кириллицы, аналогичный расположению клавиш на пишущей машинке.

Стандартизация в размере и расположении клавиш нужна для того, чтобы пользователь на любой клавиатуре мог работать «слепым методом», который является наиболее профессиональным и эффективным. Клавиатура из-за низкой производительности оказывается сегодня самым «узким местом» быстродействующей вычислительной системы.

Существуют различные способы реализации клавиатур, отличающиеся способом уведомления пользователя о том, что нужная клавиша была нажата или отпущена. В зависимости от назначения, существует множество разновидностей клавиатур.

1. Клавиатуры со «щелчком»

В клавиатурах IBM первых моделей использовались миниатюрные переключатели. При медленном нажатии на такую клавишу ее сопротивление растет по мере увеличения глубины нажатия. Однако в определенной точке сопротивление клавиши мгновенно уменьшается. Клавиша продвигается на короткий отрезок вниз, и сопротивление восстанавливается. Вскоре после этого клавиша останавливается, с какой бы силой на нее не нажимали.

Начав медленно ослаблять давление на клавишу, она медленно возвращается в исходное положение. При этом в определенной точке сопротивление клавиши давлению упадет практически до нуля, и клавиша переместится за пальцем вверх, пока не достигнет исходного положения. Точки резкого изменения сопротивления при нажатии и отпускании клавиши не совпадают. Разность положений называется гистерезисом.

1.Вверх

2.Клавиша

3.Вниз

4.Нажать

5.Отпустить

6.Давление

Рисунок. График зависимости перемещения клавиши от давления

При нажатии на клавишу, приблизительная характеристика которой приведена на рисунке, пользователем ощущается момент срабатывания соответствующей кнопки на замыкание и размыкание. Это дает очень ценную «тактильную обратную

29

связь». В момент замыкания и размыкания кнопки слышен щелчок. Для описываемого типа клавиатуры все три события (отображение в ЭВМ символа на экране, тактильные ощущения и щелчок) происходят одновременно. Это обусловлено конструктивными особенностями используемых клавиатур.

2. Клавиатура с «сухим контактом» Наиболее простой реализацией переключателя с сухим контактом является

проводник в форме пружины, который прижимается к другому проводнику. При их соприкосновении контакт замыкается. Когда они расходятся, контакт размыкается.

3.Мембранные клавиатуры Мембранные клавиатуры обычно герметично закрываются и используют мем-

бранные или простейшие емкостные переключатели. Вместо перемещающихся клавиш эти клавиатуры имеют чувствительные области. Каждое прикосновение к такой области вызывает появление соответствующего сигнала. Так же регистрируется и размыкание контакта.

4. Клавиатура из формированного эластичного полимера В этих клавиатурах между клавишами и печатной платой располагается про-

слойка из эластичного полимера. На прослойке под клавишами клавиатуры расположены бугорки, образованные за счет изгиба прослойки. При нажатии на клавишу бугорок продавливается, и его внутренняя сторона прижимается к печатной плате. При этом токопроводящая прокладка, расположенная с обратной стороны каждого бугорка, замыкает контакты, расположенные на печатной плате, и посылает ЭВМ сигнал о нажатии клавиши.

При нажатии или отпускании клавиши происходит только замыкание и размыкание электрических контактов. Это действие само по себе не позволяет сформировать какое-либо сообщение для ЭВМ. Такие сообщения формируются электронн ы- ми схемами, расположенными на самой клавиатуре. На печатной плате клавиатуры имеется отдельная шина для каждого ряда клавиш и отдельная шина для каждого смещенного столбца клавиш. Комбинация этих шин образует матрицу, на пересечении строк и столбцов которой расположена конкретная клавиша. Электронные схемы клавиатуры на короткое время подают напряжение на шину каждого ряда и просматривают отклики на шинах столбцов. Таким образом, производится проверка состояния каждой клавиши во всей матрице. За одну секунду выполняется несколько проверок состояния каждой клавиши.

Сообщения клавиатуры поступают в системный блок через специальный выделенный последовательный порт клавиатуры. Из порта сообщения попадают в контроллер клавиатуры, при этом он предпринимает два действия. Прежде всего, он помещает в буфер (небольшая область оперативной памяти), обычно расположенный в младших адресах основной памяти ЭВМ, скан-код нажатой клавиши, затем он инициирует аппаратное прерывание 09h. Скан-код определяет нажатую клавишу, а не символ. Поэтому, например, для «а» и для «А» используется один и тот же скан-код клавиши. Обработчик прерывания считывает скан-коды клавиш из б у- фера и проверяет состояния клавиши группы «shift» и группы «shift-lock», которые хранятся в области памяти BIOS в ячейках 0417h и 0418h. После этого он преобра-

30