Классификация и техническая реализация основных устройств ЭВМ
выбирая
данные из ОП и пересылая их на ВУ, и наоборот. На период операции
ввода/вывода основная программа процессорам не обрабатывается, что может
существенно снижать общую производительность ЭВМ. В случае прямого доступа
ЦП только инициирует операцию ввода/вывода посредством общих команд,
запускающих работу канала/контролёра; после успешной инициации операции
ввода/вывода ЦП переключается на выполнение основной программы, а
канал/контролёр непосредственно выполняет операцию обмена параллельно с
работой ЦП. Таким образом, прямым доступом к ОП управляет канал/контролёр,
выполняющий следующие функции:
-задание массива данных и области ОП, участвующих в операции обмена;
-формирование последовательных адресов ячеек ОП, используемых в
операции;
-подсчёта числа единиц переданной информации в период текущей операции
обмена;
-установление моме6нта завершения текущие6 операфции обмена информацией;
-передача в ЦП с прерывание сигнала о конце текущей операции обмена.
Инициируя операцию ввода/вывода, ЦП, вместе с тем, выполняет её
различными способами, зависящими от схемы подключения СВ/В к ЦП и ОП.
Рассмотрим две типичные организации СВ/В: (1) общей шиной(ОШ), (2)
каналами ввода/вывода(КВ/В). В первом случае все модули ЭВМ соединены
общим интерфейсом - общей шиной(ОШ), в совокупности образуя ВС: ЦП, ОП, ВУ
(через БУВУ и контролеры для ВУ с блочной передачей данных). Однако при
такой организации СВ/В процессор не полностью освобождается от управления
передачей данных и связь ЦП – ОП блокируется, снижая производительность
ЭВМ. Поэтому данная организация СВ/В широко применяется лишь для микро- и
мини-ЭВМ, работающих с короткими словами, имеющих небольшую по количеству
периферию, от которой не требуется высокий производительности.
…
…
…
…
…
(б)
Во - втором случае (Рис.2б), обмен информацией между ОП ВУ производится
через каналы ввода/вывода (КВ/В), представляющие собой специализированные
процессоры ввода/вывода, централизующие аппаратуру управления
вводом/выводом и обеспечивающие программно-управляемый обмен информацией.
Благодаря наличию в СВ/В каналов, способных реализовать достаточно сложные
функции, появляется возможность полностью освободить ЦП от операции
ввода/вывода. КВ/В управляются канальными программами, находящимися в ОП;
поэтому ЦП лишь инициирует операцию ввода/вывода, указывает номера КВ/В и
ВУ, участвующих в операции обмена, и адрес начала канальной программы для
инициируемой операции обмена ОП с ВУ. Данная организация СВ/В используется
в ЭВМ общего назначения и в супер- ЭВМ.
СИСТЕМА ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ ЭВМ
(периферийное оборудование)
Если современный массовый ПК имеет весьма ограниченный набор ВУ (как
правило: клавиатура, дисплей, пышь, НГМД, НМД типа Винчестер и принтер), то
мини- и ЭВМ общего назначения имеют достаточно обширную периферию ВУ
различных типов, назначения и количества. Всю совокупность современных ВУ
можно классифицировать по двум основным группам (Рис.3): внешняя память и
устройства ввода/вывода, наиболее типичные представители которых могут быть
охарактеризованы следующим образом.
Внешние устройства (ВУ) ЭВМ-периферия
- НМЛ - средства
общения с ЭВМ
- НМД/НМБ - средства вывода информации
- НГМД - средства ввода информации
- НОД - терминалы
- НЦМД - АРМы
- ВД - средства телеобработки
- массовая память (МС)
Рис.3 Общая классификация внешних устройств.
Первая группа ВУ обеспечивает расширение возможностей ЭВМ по обработке
информации, предоставляя в распоряжение пользователя устройства для
длительного хранения больших объёмов информации, доступ к которой может
быть достаточно быстрым. Все эти устройства образуют внешнюю память (ВП)
ЭВМ, характеристики которой существенно влияют на технологию обработки
информации. Более того, технические характеристики ВП, её внутренняя
организация и структура во многом определяют технико-экономические
показатели ЭВМ. Структурно СП состоит из внешних запоминающих устройств
(ВЗУ) и боков управления (БУВУ); связь с другими компонентами ЭВМ
обеспечивается посредством СВ/В, рассмотренной ранее. ВЗУ обеспечивают как
оперативную работу с ОП ЭВМ, так и длительное хранение информации.
- НМЛ – накопители на магнитных лентах. Объём и скорость обмена информации
в пределах соответственно (1-500) Мбайт и (0,01-3) Мбайт/с. Магнитный
накопитель размещается в сменных элементах различных конструкций. Обычно
НМЛ (в виде бобин) используются в мини-, супер- и общего назначения ЭВМ
для архивного хранения данных и программ, ибо последовательный метод
доступа к ним делает нецелесообразным использование их в качестве ВП
оперативного обмена. Наряду с традиционным оформлением магнитных лент в
виде бобин используются картриджи, стриммеры (в ПК).
- НМД – накопители на магнитных дисках. Общие важные черты присущие им:
большая скорость обмена информации и возможность прямого доступа к ней,
вместе с тем позволяет хранить большие объёмы информации. (до сотен
гигабайт), поэтому НМД составляют основу ВП компьютеров. По режиму
эксплуатации НМД делятся на стационарные и съёмные. НМД стационарного
типа имеют, как правило, большие ёмкость и скорость обмена, являясь ядром
ВП ЭВМ. В качестве съёмных используются дискеты ёмкостью 50-200 Мбайт,
что характерно для мини- и общего назначения ЭВМ. В ПК в качестве ВП
используются стационарные НМД типа Винчестер и накопители на гибких МД
(НГМД).
- НГМД – дискеты размера 5.25/3.5 дюйма, они являются сменными и служат как
для хранения, так и для транспортировки программ и данных.
- НМБ - накопители на магнитных барабанах, используются значительно реже
чем НМД.
- МС – массовая память, представляет собой большой набор соединённых между
собой маленьких бобин МЛ общей ёмкостью порядка сотен гигабайт. МС
занимает промежуточное положение между НМЛ и НМД; доступ к ней
производится по схеме: (запись((чтение ((MS ((ОП ( MS ((НМД((MS (ОП (.
НОД – один из видов массовой памяти – накопитель на оптических дисках.
Напоминает собой звуковой компакт диск, но отличается избыточностью
информации. По режиму использования НОД делятся на «только для чтения» (CD-
ROM) и «с однократной записью» (CD-WORM), ёмкость которых измеряется в
гигабайтах. НОД представляет интерес для архивирования информации и в
качестве удобного средства её транспортировки. В последние годы в
противовес НМД большой ёмкости появились НОД, допускающие обычные способы
доступа к информации (запись/чтение). Такие диски по ёмкости превышают
обычные НМД на 50-60% и дискеты в 2500-3000 раз.
Принцип работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов
для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM) перемещается
относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая
скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Луч
лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч
проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой
алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается
на детекторе и проходит через призму, отклоняющую его на
светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку, он рассеивается и лишь
малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительного
диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические, яркое
излучение преобразуется в нули слабое - в единицы. Таким образом ямки
воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как
логические единицы
-
- НЦМД – накопители на цилиндрических магнитных доменах, характеризуются
отсутствием механических узлов, высокими надёжностью и стойкостью к
внешней среде, а также возможностью предварительных сортировки и
логической обработки информации в самом накопителе (используются в микро-
и мини- ЭВМ повышенной надёжности).
- ВД – виртуальные диски, которые имеют логическую организацию НГМД и
занимают область ОП, объём которой определяется при загрузке драйвера ВД.
Основным назначением ВД является имитация работы с файловой организацией
обычного НГМД, но в значительно более быстром режиме.
Вторую группу ВУ составляют:
- УВВ – такие, как: клавиатура, дисплей; по виду представляемой
информации дисплеи делятся на алфавитно-цифровые (текстовая информация),
квазиграфические и графические (используют точечное задание изображений и
растровый способ их отображения, делясь по цветности на монохромные (чёрно-
белые) и цветные.
Средством визуализации местоположения на экране дисплея является курсор –
перемещаемый по экрану специальный светящийся символ. Клавиатура
распологает рядом клавиш, управл
| |  скачать работу |
Классификация и техническая реализация основных устройств ЭВМ |
