СПОСОБЫ ОБМЕНА ДАННЫМИ В МАШИНАХ С ШИННОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ. МЕХАНИЗМ ПРЕРЫВАНИЙ
СПОСОБЫ ОБМЕНА ДАННЫМИ В МАШИНАХ С ШИННОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ. МЕХАНИЗМ ПРЕРЫВАНИЙ - раздел Компьютеры, Принципы функционирования ЭВМ. Учебное пособие по курсам «Технология программирования» и «Операционные системы» Рассмотрев Алгоритм Функционирования Процессора И Способы Организации Системы...
Рассмотрев алгоритм функционирования процессора и способы организации системы шин в ЭВМ, попытаемся выяснить, какие особенности в работу и организацию ЭВМ вносит необходимость обеспечения взаимодействия с внешними устройствами. Этот вопрос вынесен в отдельный раздел по двум причинам. Первая из них состоит в том, что представление данных на системной шине может существенно отличаться от представления данных внутри внешнего устройства. Вторая причина состоит в том, что из-за наличия механических компонент, скорость работы большинства периферийных устройств обычно значительно ниже, чем скорость работы системы процессор - память, что вызывает необходимость привлечения дополнительных средств для синхронизации работы системы процессор - память и внешних устройств.
Для обеспечения согласования системной шины и внешнего устройства по скорости работы и способу представления данных каждое внешнее устройство комплектуется схемой (устройством), называемой контроллером внешнего устройства. Контроллер устройства может иметь внутри себя ряд регистров. В регистры контроллера помещаются команды для управления внешним устройством или самим контроллером; данные, подлежащие передаче между устройством и системной магистралью; значения параметров, управляющих режимами работы устройства, либо информация о состоянии внешнего устройства. Для того, чтобы обеспечить доступ центрального процессора к регистрам контроллера они должны быть отображены на порты ввода - вывода. Как правило, одному устройству приписывается несколько соседних портов ввода - вывода. Процессор для доступа к контроллеру помещает на шину адреса адрес порта внешнего устройства. Этот адрес принимается всеми контроллерами внешних устройств одновременно. Каждый контроллер устройства должен содержать в своем составе дешифратор, в котором зафиксированы адреса портов, приписанных регистрам данного контроллера. Во избежание конфликтных ситуаций адреса портов, приписанных к разным контроллерам, должны быть различны. Благодаря наличию дешифратора контроллер устройства “определяет” обращения, относящиеся именно к нему, и обрабатывает их. В результате центральный процессор может читать содержимое регистров контроллера или устанавливать в них новые значения.
Таким образом, процессор теперь может передать в контроллер команды и данные, прочитать информацию о состоянии устройства и получить данные из устройства. Для обмена данными с устройством может быть разработана программа обмена информацией с контроллером. Процесс создания такой программы носит название программирование контроллера. Помещая в контроллер некоторую команду, процессор запускает обменную операцию. Контроллер выполняет эту команду, осуществляя непосредственное управление устройством (например, чтобы прочитать данные с магнитной ленты, надо запустить двигатель, считать информацию, проверить правильность чтения и т.д.). А как теперь процессор может “узнать” о том, что контроллер выполнил то, что от него требовалось?
Как мы уже показали, возможно большое разнообразие в способах реализации системы шин в ЭВМ. Несмотря на это, в машинах с шинной организацией можно выделить всего три базовых способа обмена данными между “быстрой” частью (процессор и память) и “медленной” частью (контроллеры и периферийные устройства). К таким способам относятся:
В пособии излагаются базовые принципы организации и функционирования ЭВМ Рассмотрен состав минимальной ЭВМ с шинной организацией назначение и... Илл библиограф наим...
ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА
Большинство современных ЭВМ строятся на базе принципов, сформулированных американским ученым, одним из “отцов” кибернетики Дж. фон Нейманом. Впервые эти принципы были опубликованы фон Нейманом в 19
КОМАНДЫ ЭВМ
В данном разделе пособия кратко рассмотрим набор команд, используемых в типичных ЭВМ и действия, реализуемые этими командами.
ПЕРЕЙТИ ЕСЛИ БОЛЬШЕ К АДРЕСУ L .
Первая из команд (сравнение) производит, как отмечалось выше, вычитание значения операнда B из операнда A. Если A>B, то результат будет положителен и, соответственно, флаг знака во флаговом реги
СИСТЕМНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ С ИЗОЛИРОВАННОЙ И ОБЩЕЙ СИСТЕМОЙ ШИН
В предыдущих разделах при описании обобщенного алгоритма работы центрального процессора мы намеренно опустили из рассмотрения вопрос о том, как процессор “отличает” порты внешних устройств от ячеек
Программно - управляемый обмен данными
Так как скорость работы периферийного оборудования обычно ниже скорости работы процессора, чтобы осуществить операцию обмена процессор должен убедиться, что устройство готово к выполнению операции
Обмен по прерываниям
Чтобы понять, что такое прерывание, обратимся к следующему примеру.
Некоторый человек сидит в кресле и читает книгу. В это время на кухонной плите что-то готовится, и, кроме того, его прия
Внепроцессорный прямой доступ к памяти
Обмен данными с медленнодействующими периферийными устройствами, например, с посимвольным принтером, организуется по прерываниям, инициирующим передачу каждого слова или байта. Если подпрограмма об
И ЕЩЕ О ПРЕРЫВАНИЯХ
Описанный выше механизм прерываний, или аппаратные прерывания, является эффективным способом организации взаимодействия процессора с медленными внешними устройствами и начал
РЕЖИМЫ АДРЕСАЦИИ
При выполнении программы многим командам требуется доступ к памяти для выборки данных, записи промежуточных и окончательных результатов вычислений. Для любого такого обращения, что уже отмечалось в
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ
Память в современных компьютерах строится по иерархическому принципу. Одним из явлений, характерных для фоннеймановских ЭВМ является принцип локальности. Это означает, что за ограниченный промежуто
Кэш-память
Как уже говорилось выше, назначение кэш-памяти – временное хранение данных и команд, часто используемых процессором. Основной структурной единицей кэш-памяти является так называемая строка кэша (ca
Страничная организация виртуальной памяти
В системах со страничной организацией основная и внешняя память (главным образом дисковое пространство) делятся на блоки или страницы фиксированной длины. Каждому пользователю предоставляется некот
Сегментная организация виртуальной памяти
Другой подход к организации памяти опирается на тот факт, что программы обычно разделяются на отдельные области-сегменты. Каждый сегмент представляет собой отдельную логическую единицу информации,
Процесс переадресации виртуальной памяти
Процесс переадресацииопишем на примере микропроцессора 80386 фирмы Intel. Процесс переадресации показан на рис. 19 и 20.Перед исполнением загрузочные модели помещаются в оперативну
ФОРМАТЫ ДАННЫХ
Основными типами данных, которые встречаются при обработке информации в ЭВМ, являются числа, представленные в двоичной системе счисления, а также алфавитно-цифровые символы. Некоторые ЭВМ также осу
ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ЭВМ
Обработка чисел, символьной информации, логическая обработка, обработка сигналов - это все частные случаи общего понятия над названием «обработка информации». Для ЭВМ характерен признак: информация
Простейший конвейер, производительность конвейера
Существует достаточно простое общеизвестное правило – чтобы выполнить некоторую работу быстрее, необходимо разделить ее между несколькими исполнителями и заставить их действовать одновременно. Раз
Структурные конфликты
Структурные конфликты возникают, если на различных участках конвейера производится обращение к одному, недублированому ресурсу. Подобная ситуация возникает, например, если процессор имеет единую к
Конфликты по данным
Конфликты по данным возникают, когда несколько последовательно выполняемых команд оказываются логически зависимыми друг от друга. Если порядок обращения к данным при конвейерной обработке некоторо
ЭВМ С КАНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ
В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов.
Упрощенная схема организации ЭВМ с каналами приведена на ри
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов