Тема 6: Складне відношення 4-х точок прямої

Прерывание - это сигналы, которые поступают по шине от внешнего устройства, либо по инициативе самой программы (в том числе и по причине ошибки) и предназначено для выполнения определенных действий, необходимых именно в данный момент.

Система прерываний и конфигурация системной платы.

Любые внешние устройства подключаются к компьютеру через интерфейс ( Interface) - сопряжение).

Интерфейс - совокупность механических, электрических и программных характеристик линий связи, которые позволяют соединить вместе и организовать обмен информацией между двумя объектами.

Термин "интерфейс" можно использовать в самых разнообразных случаях, например, интерфейсный разъем, интерфейсный кабель, интерфейсная программа и т. д.

К процессору с помощью системной шины подключается множество различных устройств, которым необходимо внимание CPU. В одно и то же время процессор может обслуживать только одно событие, и в этом ему помогает контроллер прерываний. Этот контроллер устанавливает для каждого из своих входов определенный уровень важности – приоритет. Без системы прерываний работа ПК вообще невозможна.

Аппаратные прерывания обеспечивают реакцию процессора на события, происходящие асинхронно по отношению к исполняемому программному коду.

Аппаратные прерывания делятся на:

· маскируемые

· немаскируемые.

На немаскируемое прерывание (NMI) процессор реагирует всегда (если обслуживание предыдущего NMI завершено).

Немаскируемые прерывания в PC используются для сигнализациио фатальных аппаратных ошибках.

Маскируемые прерывания используются для сигнализации о событиях в устройствах

Примечание: Реакция процессора на маскируемые прерывания может быть задержана сбросом его внутреннего флага IF (инструкции CLI — запретить прерывания, STI — разрешить). По возникновении события, требующего реакции, адаптер (контроллер) устройства формирует запрос прерывания, который поступает на вход контроллера прерываний. Контроллер прерываний формирует общий запрос маскируемого прерывания для процессора, а когда процессор подтверждает этот запрос, контроллер сообщает процессору вектор прерывания, по которому выбирается программная процедура обработки прерываний. Процедура должна выполнить действия по обслуживанию данного устройства, включая сброс его запроса для обеспечения возможности реакции на следующие события и посылку команды завершения в контроллер прерываний.

Прерывания определяются набором номеров и называются запросами прерываний IRQ (Interrupt Request).

Всего существует 16 номеров прерываний (0-15). Каждому устройству ввода/вывода на шине присваивается уникальный номер прерывания. Некоторые номера прерываний зарезервированы или используются системой, поэтому они недоступны.

Так, например запрос прерывания IRQ 7 назначен первому параллельному порту, а IRQ 5 - второму. Но в большинстве случаев параллельные порты вообще не используют запросы прерывания. Поэтому часто эти запросы присваиваются другим устройствам.

Ниже приведены стандартные назначения запросов прерываний:

IRQ 0 - таймер

IRQ 1 - клавиатура

IRQ 2 – второй контроллер 8259А PIC

IRQ 3 – последовательный порт СОМ 2 (или СОМ 4) или встроенный модем

IRQ 4 - последовательный порт СОМ 1 (или СОМ 3)

IRQ 5 – параллельный порт LPT 2 или звуковая плата

IRQ 6 – контроллер дисковода

IRQ 7 - параллельный порт LPT 1

IRQ 8 – CMOS часы, работающие в реальном времени

IRQ 9 - доступно как IRQ 9 или связано с IRQ 2

IRQ 10 – свободно для использования

IRQ 11 - свободно для использования

IRQ 12 - свободно для использования

IRQ 13 – математический сопроцессор

IRQ 14 – контроллер жесткого диска (используется для Primary IDE)

IRQ 15 - контроллер дисков (используется для Secondary IDE)

Надо внимательно читать документацию или связаться с изготовителем устройства, чтобы определить поддерживает ли оно режим совместного использования запросов прерывания IRQ.

Важно знать, что некоторые запросы прерывания постоянно используются системой. Запрос прерывания IRQ для системного таймера, клавиатуры, портов СОМ и контроллеров дисков изменить нельзя.

В современных ПК, поддерживающих технологию Plug&Play, используется функция управления прерываниями (IRQ steering). Эта функция определяет, какое из этих устройств будет использовать запрос прерывания в тот или иной момент. В современных ПК адаптеры позволяют программно изменить значения запросов прерывания.Windows берет на себя выполнение задач BIOS по назначению запросов прерываний, обходя конфликтные ситуации. И в зависимости от особенности устройств, ОС двум или трем устройствам назначает одно прерывание

Технология Plug&Play -«включи и работай» - это стандарт компьютерных плат при котором настройка платы производиться автоматически самим ПК ипозволяет системе автоматически определить присутствие какой-то платы или нового устройства, установить новые драйверы и т.д. То есть Plug&Play это технология, которая сводит к минимуму усилия по подключению новой аппаратуры.

Прямой доступ к памяти

Второй составляющей процесса обмена данными для многих аппаратных устройств (включая контроллеры дисков, звуковые платы и платы ввода/вывода) является прямой доступ к памяти.

Все компоненты материнской платы связаны друг с другом посредством проводников, по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК. Эти проводники образуют так называемые шины. По шине происходит обмен данными между центральным процессором, установленными в слоты картами расширения и памятью. Особую роль при этом играет так называемый режим DMA (Direct Memory Access – прямой доступ к памяти).

DMA (прямой доступ к памяти) – это режим, позволяющий освободить процессор:

- от обмена данными между внешними устройствами и оперативной памятью;

- от перемещения блока данных из одной области оперативной памяти в другую.

Управление обменом данными в этом режиме осуществляется DMA контроллером. Процессор в это время может обрабатывать другие данные или другую задачу в многозадачной системе.

В современных ПК функции DMA поддерживаются интегрированными в системную плату набором микросхем.

«Конфигурация системы»

Конфигурация – это совокупность программных и аппаратных средств компьютера.

Часто под конфигурацией понимают только его аппаратную часть, «железо».

Перед человеком, который хочет самостоятельно собрать ПК, встает вопрос «С чего начать?». Конечно, в основе выбора компонентов должны лежать задачи, которые он решает. Узлы ПК работают не сами по себе, а опираясь на интерфейсы. Поэтому от того какой интерфейс будет в вашем ПК, будет зависеть его производительность и многие другие параметры системы. Работа ПК зависит и от того, комплектующие каких фирм-производителей выбрать (репутация изготовителя, отзывы потребителей, наличие гарантии и т.д.).

Модульная архитектура системы позволяет улучшать характеристики ПК в процессе эксплуатации путем постепенной модернизации компьютеров (этот процесс часто называют апгрейдом)

Так. в минимальной конфигурации нет отдельных видеокарты и звуковой карты. Тут имеется в виду, что видеоядро и звук интегрированы на материнке. Конфигурация более продвинутого ПК отличается наличием видеокарты в списке комплектующих изделий. Список дополнительного оборудования, расширяющего возможности ПК, может насчитывать сотни позиций.

Конфигурация должна быть сбалансирована. Мы знаем, что компоненты ПК связаны между собой интерфейсами и параметры их взаимодействия должны быть согласованы. Главный критерий, требующий согласования – пропускная способность шины. Например, если процессор может «прокачать» 10ГБ/сек, а шина памяти снабжает его потоком в 1 ГБ/сек, то большую часть времени процессор будет простаивать в ожидании данных.

Есть и другая сторона медали – несовпадение тактовых частот интерфейсов. Рассмотрим ситуацию, когда взаимодействуют два компонента, имеющие интерфейсы с одинаковой пропускной способностью, но разной тактовой частотой. Очевидно, что при несовпадении синхронизирующих импульсов данные напрямую переданы быть не могут. Возникает необходимость на стыке интерфейсов помещать буферную память, куда будут складываться данные в ожидании следующего синхроимпульса. Это схема усложняет и удорожает изделие.

Важная проблема – вопрос энергопотребления. Суммарная пиковая мощность потребителей (все компоненты ПК) не должна превышать 75-80% мощности, обеспечиваемой блоком питания. Если планируется расширение системы, то энергообеспечение новых потребителей надо предусмотреть заранее. Итак,…

Принципы конфигурирования сбалансированной системы:

1. Необходимо в максимально возможной степени согласовать пропускную способность и тактовые частоты ключевых интерфейсов.
2. Надо соотнести производительность компонентов с пропускной способностью интерфейса. Первый параметр не должен превышать второй.
3. Блок питания и стабилизатор материнской платы должны с запасом обеспечивать энергопотребление всех компонентов проектируемой системы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1) Что входит в состав основных компонентов материнской платы?

2) Что такое чипсет и его назначение?

3) Перечислите основные разновидности форм-фактора материнской платы?

4) Перечислите встроенные контроллеры на материнской плате и дайте их характеристику?

1. Что входит в понятие конфигурация системы?

ЛИТЕРАТУРА:

1. Е.И.Гребенюк «Технические средства информатизации» Москва «ACADEMIA» 2003г.

Стр.28-32,47-50;

2. А.Трасковский «Устройство, модернизация и ремонт IBM PC», Санкт-Петербург «БХВ-Петербург» 2004 г. 132-141,166-169,1

Мета: Ввести поняття складного відношення 4-х точок прямої, довести їх властивості; розглянути повний чотирьохвершинник, довести теореми про існування гармонічних точок, гармонічних прямих у повному чотирьох -вершиннику.

Дата добавления: 2014-01-13