🗊Презентация Устройства ввода-вывода

Ввод-вывод Ввод-вывод

Физическая структура ПК

Логическая структура обычного персонального компьютера

Устройства ввода-вывода Контроллер управляет своим УВВ и для этого регули­рует доступ к шине. Пример: считывание данных с диска Если контроллер считывает данные из памяти или записывает их в память без участия ЦП, то говорят, что осуществляется прямой доступ к памя­ти (Direct Memory Access, DMA). Когда передача данных заканчивается, контрол­лер выдает прерывание, вынуждая ЦП приостановить работу текущей программы и начать выполнение особой процедуры – программы обработки прерываний [выполняется проверка ошибок, в случае их обнаружения производит необходимые действия и сообщает ОС, что процесс ввода-вывода завершен]. Когда программа обработки прерывания завершается, ЦП возобновляет работу программы, которая была приостановлена в момент прерывания.

Контроллер Контроллер управляет своим УВВ и для этого регули­рует доступ к шине. Пример: считывание данных с диска Если контроллер считывает данные из памяти или записывает их в память без участия ЦП, то говорят, что осуществляется прямой доступ к памя­ти (Direct Memory Access, DMA). Когда передача данных заканчивается, контрол­лер выдает прерывание, вынуждая ЦП приостановить работу текущей программы и начать выполнение особой процедуры – программы обработки прерываний [выполняется проверка ошибок, в случае их обнаружения производит необходимые действия и сообщает ОС, что процесс ввода-вывода завершен]. Когда программа обработки прерывания завершается, ЦП возобновляет работу программы, которая была приостановлена в момент прерывания.

Контроллер Шина используется не только контроллерами ввода-вывода, но и ЦП для передачи команд и данных. Если ЦП и контрол­ер ввода-вывода хотят получить доступ к шине одновременно? арбитр шины (особая микросхема), решает, чья очередь первая. предпочтение отдается УВВ, поскольку работу дисков и других движущихся устройств нельзя прерывать, так как это может привести к потере данных. если работает какое-нибудь УВВ, оно будет запрашивать доступ к шине и получать его каждый когда ему это необходимо. Этот процесс называется захватом цикла памяти (cycle stealing).

Шины PCI и PCIe IBM PС: шина ISA (Industry Standard Architecture — стандартная промышленная архи­тектура) IBM PS/2: шина с более высокой скоростью передачи данных Компьютеры с несколькими шинами: Первая: шина ISA, либо шина EISA (Extended ISA — расширенная стандартная промышленная архитектура), как и ISA совместимая со старыми УВВ Вторая: шина PCI (Peripheral Component Interconnect - взаимодействие периферийных компонентов), разработанная компанией Intel

Современный персональный компьютер с шиной PCI

Шины PCI Express (PCIe) Шина PCIe представляет собой не шину, а одноранговую сеть, использующую разрядно-последовательные линии и коммутацию пакетов.

Шины PCIe Соединения между устройствами являются последовательными, т.е. имеют разрядность в один бит вместо 8, 16, 32 или 64 бит. различия во времени распространения 64-разрядной информации, называемые расфазировкой, заставляют использовать относительно низкие скорости переда­чи данных. по последовательному соединению данные передаются на значитель­но более высокой скорости, что более чем компенсирует потерю параллелизма. Шины PCI: макс. тактовая частота 66 МГц, при передаче 64 бит за такт скорость передачи данных составляет 528 Мбайт/с. Шины PCIe: при тактовой частоте 8 Гбит/с, даже в случае последовательной передачи, скорость передачи составляет 1 Гбайт/с.

Шины PCIe Устройство может иметь до 32 проводных пар, называемых трактами (lanes) или дорожками. Тракты работают несинхронно, поэтому расфазировка в данном случае несущественна. Все взаимодействия являются одноранговыми. Когда ЦП хочет обратиться к устройству, он отправляет этому устройству пакет и обычно получает ответ. Пакет проходит через корневой комплекс на материнской пла­те, а затем передается устройству - как правило, через коммутатор (или для устройств PCI - через мост PCI).

Шина PCIe передает данные со скоростью в десятки гигабит в секунду использует выделенные непосредственные со­единения типа «точка — точка», все биты сообщения отправляются по одному соединению, известному как дорожка (lane), что очень похоже на отправку сетевого пакета. На­пример, для параллельной передачи 32 сообщений могут использоваться 32 дорожки Стандарт PCIe обновляется каждые 3-5 лет

Терминалы Клавиатуры Сенсорные экраны Плоские мониторы Видеопамять Мыши Игровые контроллеры Принтеры

Телекоммуникационное оборудование Последовательная передача двоичного числа 01001011000100 по телефонной линии: двухуровневый сигнал (а); амплитудная модуляция (б); частотная модуляция (в); фазовая модуляция (г)

Модемы Несущий сигнал – синусоидальный сигнал с частотой от 1000 до 2000 Гц Процесс модуляции: изменяя амплитуду, частоту или фазу можно передавать последовательность 0 и 1. При амплитудной модуляции используются 2 уровня напряжения, соответственно для 0 и 1. Если цифровые данные передаются с очень низкой скоростью, то при передаче 1 слышен громкий шум, а при передаче 0 шум отсутствует При частотной модуляции различаются частоты не­сущего сигнала для 1 и 0. В этом случае при передаче цифровых данных можно услышать два тона: один из них соответствует 0, а дру­гой - 1. Частотную модуляцию иногда называют частотной манипуляцией.

Модемы При простой фазовой модуляции амплитуда и частота сохраняются на одном уровне, а фаза несущего сигнала меняется на 180°, когда данные меняются с 0 на 1 или с 1 на 0. В более сложных системах фазовой модуляции в начале каждого неделимого временного отрезка фаза несущего сигнала резко сдвигается на 45, 135, 225 или 315°, чтобы передавать 2 бита за один временной отрезок. Это называется дибитной фазовой кодировкой. Например, сдвиг по фазе на 45° представляет 00, на 135° - 01 и т. д. Системы для пере­дачи трех и более битов за один временной отрезок: число временных интервалов (то есть число потенциальных изменений сигнала в секунду) назы­вается скоростью в бодах.

Модемы Биты должны пересылаться последовательно один за другим (или в группах по два, если используется дибитная кодировка). Устройство, которое получает символы из компьютера в форме двухуровневых сигналов (по одному биту в каждый отрезок времени) и передает биты по одному или по два в форме амплитудной, фазовой или частотной модуляции, называется модемом. Линии связи, которые могут передавать информацию только в одном направлении, называются симплексными, в обоих направлениях одновременно дуплексными

Телекоммуникационное оборудование Цифровые абонентские линии Кабельный интернет