Читайте также:
|
В распределенных многопроцессорных системах, когда расстояние между процессорами значительно, для взаимодействия процессоров используются быстродействующие последовательные интерфейсы.
В качестве системной шины могу импользоваться интерфейсы
51. Классификация шин по назначению. Шины процессор-память, шины ввода-вывода, системные шины. Необходимость использования иерархии системных шин.
52. Системная (процессорная) шина. Назначение, типы, характеристики.
53. Интерфейсы внутренних накопителей. ATA, ATAPI, SATA.
IDE (Самая распространенная расшифровка - Integrated Drive Electronics), он же ATA (Advanced Technology Attachment) - один из старейших стандартов в PC, был разработан еще в 1989 году тремя компаниями: Imprimus - подразделением Control Data Corporation, Western Digital и Compaq (небольшое отступление по терминологии: ATA и его дальнейшие варианты вроде ATA-2, ATA-3, и т.д. - это официальные названия стандарта, а IDE, EIDE, UltraATA, и т.д. - это маркетинговые термины, используемые производителями винчестеров, и прочими причастными компаниями).
ATAPI (ATA Packet Interface) - стандарт, созданный с тем, чтобы позволить таким устройствам, как дисководы CD-ROM или стриммеры, подключаться напрямую к ATA-портам - дешево, и без необходимости специальных контроллеров, как это было ранее. Спецификация была разработана максимально заинтересованными лицами - группой производителей дисководов CD-ROM, с большой помощью от Western Digital и Oak Technology. В результате появления ATAPI-устройств, появилась возможность подключать дисководы CD-ROM и стримеры непосредственно к тому же шлейфу, к которому подключен и винчестер.
Таким образом, ATAPI - это стандарт для CD-Rom'ов и стриммеров, позволяющий им работать с устройствами на основе IDE (ATA), такими как винчестеры, используя те же шлейфы и порты без каких-либо дополнительных контроллеров (если кто-то помнит, то ранее для этого требовался специальный контроллер, в качестве которого в ряде случаев могла выступать, например, звуковая плата).
В последнее время появился новый стандарт - SATA (SerialATA), который позволил совершить значительный рывок в увеличении пропускной способности интерфейсов передачи данных.
54. Периферийные интерфейсы ПЭВМ. SCSI, SPI, SAS.
-SCSI (англ. Small Computer System Interface,— представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. SCSI стандарты определяют команды, протоколы и электрические и оптические интерфейсы. Разработан для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д.
-SPI (англ. Serial Peripheral Interface, SPI bus — последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) — последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, разработанный компанией Motorola для обеспечения простого и недорогого сопряжения микроконтроллеров и периферии. SPI также иногда называют четырёхпроводным (англ. four-wire) интерфейсом.
-Serial Attached SCSI (SAS) — компьютерный интерфейс, разработанный для обмена данными с такими устройствами, как жёсткие диски и ленточные накопители. SAS использует последовательный интерфейс для работы с непосредственно подключаемыми накопителями (англ. Direct Attached Storage (DAS) devices). SAS разработан для замены параллельного интерфейса SCSI и позволяет достичь более высокой пропускной способности, чем SCSI; в то же время SAS обратно совместим с интерфейсом SATA: устройства 3Гбит/с и 6Гбит/с SATA могут быть подключены к контроллеру SAS, но устройства SAS нельзя подключить к контроллеру SATA.
55. Шины расширения ПЭВМ. PCI, PCI-X, PCI-Express.
PCI (англ. Peripheral component interconnect, дословно — взаимосвязь периферийных компонентов) — шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера.
Стандарт на шину PCI определяет:
физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий);
электрические параметры (например, напряжения);
логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на шине).
PCI-X 1.0 — расширение шины PCI64 с добавлением двух новых частот работы, 100 и 133 МГц, а также механизма раздельных транзакций для улучшения производительности при одновременной работе нескольких устройств. Как правило, обратно совместима со всеми 3.3В и универсальными PCI-картами.
PCI-X карты обычно выполняются в 64-бит 3,3 В формате и имеют ограниченную обратную совместимость со слотами PCI64/66, а некоторые PCI-X карты — в универсальном формате и способны работать (хотя практической ценности это почти не имеет) в обычном PCI 2.2/2.3.
PCI Express, или PCIe, или PCI-E (также известная как 3GIO for 3rd Generation I/O; не путать с PCI-X и PXI) — компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных.
В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express, в общем случае, является пакетной сетью с топологией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором.
56. Назначение шины LPC, ее место в общей системной шине ПЭВМ.
Low Pin Count (LPC bus) — шина, используемая в IBM PC-совместимых персональных компьютерах для подключения устройств, не требующих большой пропускной способности к ЦПУ. К таким устройствам относятся загрузочное ПЗУ и контроллеры «устаревших» низкопроизводительных интерфейсов передачи данных, такие как последовательный и параллельные интерфейсы, интерфейс подключения манипулятора «мышь» и клавиатуры, НГМД, а с недавнего времени и устройств хранения криптографической информации. Обычно контроллер шины LPC расположен в южном мосте на материнской плате.
Шина LPC была введена фирмой Intel в 1998 году для замены шины ISA. Хотя LPC физически сильно отличается от ISA, программная модель периферийных контроллеров, подключаемых через LPC, осталась прежней. Это позволило без доработок использовать на компьютерах с LPC ПО, разработанное для управления периферийными контроллерами, которые подключались к шине ISA.
Спецификация на шину LPC определяет семь обязательных сигналов, необходимых для обеспечения двусторонней передачи данных. Четыре из этих сигналов используются для передачи как адресной информации, так и для передачи данных. Оставшиеся три используются для управления; это сигналы frame, сигнал сброса и тактовый сигнал.
57. Интерфейсы подключения графических адаптеров.
Стандартным интерфейсом для подключения видеокарт в настоящее время является шина PCI-Express 1.1 (PCIe или PCI-E). Последовательная передача данных в режиме "точка-точка", примененная в PCI-E, обеспечивает возможность ее масштабирования (в спецификациях описываются реализации PCI-Express 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32x)
PCI-Express 2.0 с увеличенной вдвое пропускной способностью (что в случае PCI-E 16x дает 8 Гб/с в каждом направлении)
Устаревший, но еще широко используемый видеоинтерфейс AGP (Accelerated Graphics Port - видео порт с повышенной скоростью передачи данных), основан на параллельной 32-битной шине PCI. В отличие от прототипа, она предоставляет прямую связь между центральным процессором и видеочипом, а также более высокую тактовую частоту (66 МГц вместо 32 МГц), упрощенные протоколы передачи данных и другие.
58. Назначение системы ввода-вывода.
59. Что такое модуль ввода-вывода?
60. Модуль ввод-вывода, канал ввода-вывода, процессор ввода-вывода: функциональные различия.
61. Виды каналов ввода-вывода.
62. Методы управления вводом-выводом.
63. Системная память CMOS
Чтение системной памяти в CMOS (Comlementary Metal Oxide Semiconductor)
Ограниченная область памяти 128 байт используется для хранения системных настроек. Доступ к ней осуществляется не как к обычной памяти, а по команда int и out через порты ввода вывода. Первых 16 байт от 00 до 00FH занимают часы реального времени (real time clock). Адрес 10h до 2Fh (32 байта) в них находится информация по настройке устройств подключенных к системной шине, по адресу 14h находится байт с информацией об установленном оборудовании. От адреса 30h до 3Fh находится другая специфическая информация BIOS. 40h до 7Fh – расширенная информация о конфигурации системы.
Чтобы прочитать из системной памяти необходимо послать в порт с номером 70h адрес байта, который хотим прочитать, командой чтения из порта с номером 71h можно получить содержимое этого байта.
Чтобы прочитать часы реального времени можно и из файла соответствующего proc/driver/rts на для этого необходимо его открыть с функцией open и пока не конец файла считать информацию cget() и не забыть закрыть этот файл.
64. Управление работой клавиатуры в текстовом и графическом режимах работы.
Управление работой клавиатуры в текстовом режиме осуществляется драйвером терминала, который входит в состав ядра ОС Linux.
Графический режим управления клавиатуры используется при работе приложениями, которые имеют собственный драйвер клавиатуры (пример система XWindow). Приложение само решает какой код символа выбрать для данного скан-кода при заданном сочетании видов модификаторов.
При каждом нажатии на клавишу контроллер клавиатуры генерирует скан-код представляющий собой последовательность длинной от 1 до 6 байта, которую можно получить чтением порта 0x60.
Основная задача драйвера (системного контроллера) – преобразовать эти скан-коды в соответствующие коды клавиш и далее коды символов. Код клавиши (виртуальный код) иногда говорят просто скан-код занимает размер всегда 1 байт (внутренние однобайтовые значения). Для обычной клавиши внутренний код идентичен чистому скан-коду, а расширенные коды заменяются по каким-то алгоритмам и на втором этапе уже внутренние коды преобразуются по специальной таблице раскладки клавиатуры (их много таких) преобразуются в обычные ASCII-коды.
65. Режимы работы драйвера клавиатуры: RAW, CODE, XLATE, UNICODE.
Драйвер клавиатуры может работать в одном из 4 режимов:
1. RAW (K_RAW) – прикладной программе передается последовательность чистых скан кодов (которые сгенерировала клавиатура). Для интерпретации скан-кодов существуют специальные подпрограммы в библиотеке X_LIB они выбирают подходящий символ в соответствии с таблицей символов которую можно поменять с помощью утилиты xmodmap.
2. CODE (K_MEDIUMRAW) в скан код клавиши преобразуется 1 из 127 возможных кодов клавиш keycode преобразование осуществляется в соответствии с внутренней таблицей драйвера клавиатуры. Посмотреть эту таблицу можно с помощью команды getkeycodes и так же ее можно изменить при помощи setkeycodes.
3. XLATE(K_XLATE) – режим код клавиши преобразуется в ASCII-код символа. Команда dumpkeys выводит на экран таблицу действующую в данный момент раскладки клавиатуры. Раскладу можно поменять при помощи команды loadkeys - загружает в драйвер раскладку клавиатуры из указанного файла (sudo loadkeys./filename).
4. UNICODE скан коды преобразуются в двухбайтовые коды таблицы UNICODE (она одна и содержит полный набор всевозможных символов) выбор режима осуществляется прикладной программой которая в данный момент выполняется. Узнать или изменить режим работы драйвера можно с помощью команды kbd_mode.
66. Определение понятий «SCAN-код» и «ASCII-код».
Скан-код — код, присвоенный каждой клавише, с помощью которого драйвер клавиатуры распознает, какая клавиша была нажата. При нажатии любой клавиши контроллер клавиатуры распознаёт клавишу и посылает её скан-код в порт 60h.
ASCII (англ. American Standard Code for Information Interchange) — американская стандартная кодировочная таблица для печатных символов и некоторых специальных кодов. В американском варианте английского языка произносится [э́ски], тогда как в Великобритании чаще произносится [а́ски]; по-русски произносится также [а́ски] или [аски́].
67. Программирование клавиатуры через порты ввода-вывода (регистры контроллера клавиатуры).
Из буфера клавиатуры коды можно извлечь при помощи программного прерывания BIOS int 16h.
Любой контроллер, как правило состоит из 3-ех регистров регистр данных, управления, состояния. Регистр данных имеет порт с адресом 60h. Используется для:
· Считывания информации поступившей от клавиатуры.
· Для передачи информации в клавиатуру.
· Для получения информации возвращаемой контроллером интерфейса в ответ на выданную ему команду.
· Запись информации необходимой для исполнения ранее выданной контроллеру команды.
Признаком наличия данных для считывания служит единица в младшем бите регистра состояния. Регистр состояния доступен при считывании из управляющего порта 64h.
Формат регистра состояния:
0 бит равен единице – выходной буфер контроллера содержит информацию.
1 бит равен единице – входной буфер контроллера заполнен, запись в регистр данных и команд запрещена.
2 бит равен нулю – был выполнен аппаратный сброс, равен единице – инициализация персонального компьютера закончена.
3 бит равен нулю – сигнализирует о том что последней передачей байта контроллеру была выдача команды, равен единице – последней передачей была выдача данных.
4 бит равен нулю – если клавиатура заблокирована.
5 бит равен единице – если в регистре данных находится байт полученный от мыши.
6 бит равен единице при зафиксированном таймауте. (если таймаут возник при передаче данных в устройство клавиатуры в регистре данных находится слово FE, а если при приеме данных от клавиатуры то будет значение FF).
7 бит равен единице если обнаружена ошибка четности.
Регистр команд доступен только для записи порт 64h.
68. Типы прерываний.
69. Что такое программное прерывание?
70. Что такое аппаратное прерывание?
71. Программируемый контроллер прерываний 8259А. Назначение, основы функционирования.
Программируемый контроллер прерываний – это устройство отвечающае за возможность последовательной обработки запросов на аппаратное прерывание от разных устройств. Как отдельная микросхема.
1 Инициализация контроллера и конфигурирование прерываний – каждому устройству назначается своя линия запроса прерывания IRQ и свой вектор прерывания. Указатель на адрес его обработки.
2 Программируемый контроллер прерываний (ПКП) при обнаружении одного либо нескольких запросов на своих входах IRQ[i] выдает общий запрос прерывания int поступающий на соответствующий вход.
3 ЦП если флаг IF установлен сохраняет в стеке регистр флагов и адрес возврата, запрещает маскируемые прерывания и формирует сигнал подтверждения прерывания INTA.
4 ПКП осуществляет снова опросы своих линий и определяет номер прерывания (если их несколько, то наиболее приоритетный), посылает его к центральному процессору. ЦП получив номер прерывания вызывает соответствующую процедуру его обработки.
6 ПКП получив код процессора команду завершения обработки прерывания, разрешает прием запросов с линий IRQ0-IRQ7.
7 процедура завершается инструкцией IRET по которой ЦП возвращается к выполнению прерванной программы извлекая из стека необходимую информацию и вновь разрешает аппаратные прерывания.
72. Схема и алгоритм взаимодействия контроллера прерываний с центральным процессором.
1 Инициализация контроллера и конфигурирование прерываний – каждому устройству назначается своя линия запроса прерывания IRQ и свой вектор прерывания. Указатель на адрес его обработки.
2 Программируемый контроллер прерываний (ПКП) при обнаружении одного либо нескольких запросов на своих входах IRQ[i] выдает общий запрос прерывания int поступающий на соответствующий вход.
3 ЦП если флаг IF установлен сохраняет в стеке регистр флагов и адрес возврата, запрещает маскируемые прерывания и формирует сигнал подтверждения прерывания INTA.
4 ПКП осуществляет снова опросы своих линий и определяет номер прерывания (если их несколько, то наиболее приоритетный), посылает его к центральному процессору. ЦП получив номер прерывания вызывает соответствующую процедуру его обработки.
6 ПКП получив код процессора команду завершения обработки прерывания, разрешает прием запросов с линий IRQ0-IRQ7.
7 процедура завершается инструкцией IRET по которой ЦП возвращается к выполнению прерванной программы извлекая из стека необходимую информацию и вновь разрешает аппаратные прерывания.
73. Каскадирование контроллеров прерываний.
Каскадирование контроллеров. Обычно используются всего лишь 2 контроллера позволяющие управлять запросами от 16 устройств в/в. И традиционно выход запроса прерывания 1 микроконтроллера подключается именно ко 2 входу.
74. Усовершенствованный контроллер прерываний. Особенности функционирования. Схема подключения.
На современных чипсетах устанавливаются усовершенствованные APIC контроллеры предназначенные для симметричных мультиконтроллерных систем. Система состоит из локальных контроллеров и контроллеров прерываний от устройств в/в.
LocalAPIC – передает принятый по локальной шине сообщения только своему процессору, может передавать генерируемые своим прерывания для других.
Статический каждый запрос только своему процессору, и его номер указывается. Динамически каждый вход запроса может быть индивидуально запрограммирован с помощью таблицы перенаправления прерывания в/в (любой запрос посылается наимее приоритетному свободному процессу).
Обмен сообщениями между контроллерами APIC осуществляется по локальной шине.
Встроенной чет-там включает 2 вида прерываний:
От локальных внутренних устройств.
От таймера APIC, встроенного в него самого.
От таймера мониторинга производительности.
От термодатчика.
Внутренние ошибки APIC:
Межпроцессорные.
От внешних устройств.
Толко улучшенный контроллер APIC поддерживает технологию MCI сообщений – передача запросов на прерывание не выделенными сигнальными линиями, а циклами записи памяти, сообщениями.
Вместе использования традиционного APIC возникает проблема нехватки линий прерываний
75. Контроллер прямого доступа к памяти. Назначение, основы функционирования.
DMA – это режим обмена данными между устройствами или устройством и основной памятью без участия ЦП.
Скорость данных растет, так как не участвует ЦП.
Контролер DMA имеет 344 бита внутренней памяти в виде RG-ов.
BAR – в нем задается стартовый адрес ОЗУ, с которого начинается передача, содержит 16 разрядов и определяет адрес внутри заданной страницы памяти размером 64k.
WCR – регистр начального счетчика циклов. Задается Начальное число циклов передачи для программируемого канала.
CAR – регистр текущего адреса.
MR – регистр режима. Задает режим работы контролера для своего канала. Используется 6 младших разрядов.
0 и 1 разряды:
00 – проверка;
01 – запись в память;
10 – чтение из памяти;
11 – недопустимая комбинация;
2 разряд:
1 – автоинициализация режима;
0 – запрещена.
3 разряд:
0 – увеличение тек. адреса при обмене
1 – уменьшение ---//---.
4 и 5 разряды:
00 – режим передачи по требованию;
01 – режим одиночной передачи;
10 – режим блочной передачи;
11 – каскадный режим
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 72 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |