Основные концепции

Рассмотрим общие концепции аппаратуры и ОС, связанные с устройствами ввода-вывода.

Каждое устройство подключается к компьютерной системе через порт – контроллер и разъем (либо беспроводное устройство) для передачи данных между устройством ввода-вывода и компьютером. Каждый порт имеет свое традиционное обозначение и свой номер в системе. Порт может существовать физически, как разъем для проводного соединения и связанный с ним контроллер порта (например, USB – универсальный порт для подключения широкого спектра устройств; LPT – порт для подключения принтеров и сканеров), либо может быть организован операционной системой как виртуальный порт для унификации обработки внешних устройств. Виртуальные порты, обычно – коммуникационные порты (COM) с большими номерами – например, COM10, COM15, - организуются для обмена с устройствами беспроводной связи – например, мобильными телефонами и органайзерами. Беспроводная связь чаще всего организуется через Bluetooth – радиосвязь на расстоянии до 20 м, в новых стандартах – до 1 км.

Шина (bus) - это цепочка устройств прямого доступа в компьютерной системе, через которую передается информация от одних устройств к другим. Обычно в настольных и портативных компьютерах используется шина PCI (Personal Computer Interface), тактовая частота которой в современных компьютерах 1 – 1.5 GHz. Она фактически и определяет суммарную производительность компьютерной системы. К шине PCI подключены контроллеры внешних устройств и портов.

Контроллер (host adapter) – специализированный микропроцессор для управления внешним устройством и портом. Контроллер внешнего устройства – это устройство управления командами ввода-вывода с данным внешним устройством. Устройства имеют адреса, используемые командами непосредственного ввода-вывода и командами ввода-вывода, отображаемого в память. Каждый контроллер устройства использует свой буфер памяти для хранения одного или нескольких блоков информации, расположенный либо в специализированной памяти устройства (контроллера), либо являющийся частью оперативной памяти компьютерной системы.

Типовая структура общей шины персонального компьютера изображена на рис. 21.1.

Рис. 21.1. Типовая структура общей шины персонального компьютера.

Некоторые пояснения к схеме.

IDE – типовой интерфейс для подключения внутри корпуса компьютера через шлейфы внутренних жестких дисков, устройств CD – и DVD-ROM. Шлейф имеет характерную плоскую форму, шириной 2 -3 см, очень малой толщины, с широким разъемом. В современных компьютерах для внутренних дисков вместо IDE используется более высокоскоростной интерфейс SATA.

Контроллер и шина SCSI – возможность подключения к одному SCSI-порту цепочки (гирлянды) SCSI-устройств (дисков, сканеров, устройств CD-ROM и DVD-ROM и др.), каждое из которых имеет свой, уникальный в данной цепочке, номер – SCSI ID от 0 до 9. Удобство интерфейса SCSI в том, что цепочка организуется из внешних устройств, каждое из которых соединяется SCSI-кабелем со следующим, а последнее устройство в цепочке содержит включенный терминатор, обозначающий конец цепочки. Это удобно при наращивании объема внешней памяти компьютера. SCSI-устройства использовались автором на рабочих станциях SPARC фирмы Sun, которая являлась одним из активных сторонников интерфейса SCSI (Small Computer System Interface).

В таблица 1 приведен пример адресов внешних устройств персонального компьютера.

Таблица 1. Пример таблицы адресов внешних устройств ПК (частично)
диапазон адресов устройств ввода-вывода (шестнадцатиричных	устройство
000-00F	DMA-контроллер
020-021	контроллер прерываний
040-043	таймер
200-20F	игровой контроллер
2F8-2FF	последовательный порт (вторичный)
320-32F	контроллер жесткого диска
378-37F	параллельный порт
3D0-3DF	графический контроллер
3F0-3F7	контроллер гибких дисков (дискет)
3F8-3FF	последовательный порт (первичный)

Дата добавления: 2013-12-13