Середа, 18.09.2019, 04:49 Вітаю Вас Гість | RSS Головна | Реєстрація | Вхід
ДНЗ "Тернопільський професійний коледж з посиленою військовою та фізичною підготовкою"
тел. (03550) 2-13-24
Вхід на сайт

Пошук
Категорії розділу
Технології обробки інформації [3]
Засоби комп'ютерних інформаційних систем [7]
Конспект з предмету "Засоби комп'ютерних інформаційних систем" (51 год.)
Основи алгоритмізації та програмування [1]
Основи комп'ютерної графіки та Web-дизайну [6]
ОС та їх обслуговування [1]
ЗАПРОШУЄМО

на курси (на платній основі):

Трактористів-машиністів категорій А1, А2, В1, В3, D1, Е1, G1.

Початок навчання в міру комплектації груп. Термін навчання 2 – 3 місяці.

Адреса коледжу:   47302  м. Збараж, Тернопільської області, вул. Д Галицького, 48.       

Телефон: (03550) 2-13-24,  e-mail: zbar.college@ukr.net

Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Головна » Статті » Конспекти лекцій » Засоби комп'ютерних інформаційних систем

Урок 11.Системні ресурси: адреси памяті, переривання, канали прямого доступу до памяті, адреси портів вводу виводу

Урок 11.

Тема :«Системні ресурси: адреси памяті, переривання, канали прямого доступу до памяті, адреси портів вводу виводу»

 Мета

  • навчальна: актуалізувати раніше отримані знання про розєми системної плати та їх призначення.Розєми шин та їх призначення.
  • розвивальна: розвивати логічне мислення та креативність;
  • виховна: виховувати інформаційну культуру, дбайливе ставлення до комп’ютерної техніки.

Тип уроку: Комбінований.

Хід уроку

І. Організаційний етап

  • привітання
  • перевірка присутніх
  • перевірка готовності учнів до уроку

ІІ. Актуалізація опорних знань

  • Які знаєте розєми системної плати ?
  • Для чого призначений роз’їм гніздо?
  • Як називається роз’їм для оперативної памяті?
  • Які ви знаєте розєми шин ?

 

Хід уроку

Системні ресурси

Системними ресурсами називаються комунікаційні канали, адреси й сигнали, використовувані вузлами комп'ютера для обміну даними за допомогою шин. 
Звичайно під системними ресурсами мають на увазі:
- адреси пам'яті;
- канали запитів переривань (IRQ);
- канали прямого доступу до пам'яті (DMA);
- адреси портів вводу-висновку.
У наведеному списку системні ресурси розміщені в порядку зменшення ймовірності виникнення через них конфліктних ситуацій у комп'ютері. Найпоширеніші проблеми пов'язані з ресурсами пам'яті, іноді розібратися в них і усунути причини їхнього виникнення досить складно. Більш докладно ці проблеми розглядаються в главі 6, "Оперативна пам'ять". У даній главі мова йде про інші види перерахованих вище ресурсів. Так, виникає значно більше конфліктів, пов'язаних з ресурсами IRQ, чим з ресурсами DMA, оскільки переривання запитуються частіше. Практично у всіх платах використовуються канали IRQ. Канали DMA застосовуються рідше, тому звичайно їх цілком достатньо. Порти уведення-висновку використовуються у всіх підключені до шини пристроях, але 64 Кбайт пам'яті, відведеної під порти, звичайно вистачає, щоб уникнути конфліктних ситуацій. Загальним для всіх видів ресурсів є те, що будь-яка встановлена в комп'ютері плата (або пристрій) повинна використовувати унікальний системний ресурс, інакше окремі компоненти комп'ютера не зможуть розділити ресурси між собою й відбудеться конфлікт.

Всі ці ресурси необхідні для різних компонентів комп'ютера. Плати адаптерів використовують ресурси для взаємодії з усією системою й для виконання специфічних функцій. Кожній платі адаптера потрібний свій набір ресурсів. Так, послідовним портам для роботи необхідні канали IRQ і унікальні адреси портів уведення-висновку, для аудиоус-тройств потрібно ще хоча б один канал DMA. Більшістю мережних плат використовується блок пам'яті ємністю 16 Кбайт, канал IRQ і адреса порту виводу-вводу-висновку.

У міру установки додаткових плат у комп'ютері росте ймовірність конфліктів, пов'язаних з використанням ресурсів. Конфлікт виникає при установці двох або більше плат, кожної з яких потрібна лінія IRQ або адреса порту виводу-вводу-висновку. Для предот- ' обертання конфліктів на більшості плат установлюються перемички або перемикачі, за допомогою яких можна змінити адресу порту уведення-висновку, номер IRQ і т.д. А в сучасних операційних системах Windovvs&r, що задовольняє специфікації Plug and Play, установка правильних параметрів здійснюється на етапі інсталяції встаткування. На щастя, знайти вихід з конфліктних ситуацій можна майже завжди, для цього потрібно лише знать правила гри.
 

Переривання

Канали запитів переривання (IRQ), або апаратні переривання, використовуються різними пристроями для повідомлення системній платі (процесору) про необхідність обробки певного запиту.

Канали переривань являють собою проводники на системній платі й відповідні контакти в розніманнях. Після одержання IRQ комп'ютер приступає до виконання спеціальної процедури його обробки, першим кроком якої є збереження в стеці вмісту регістрів процесора. Потім відбувається звертання до таблиці векторів переривань, у якій утримується список адрес пам'яті, що відповідають певним номерам (каналам) переривань. Залежно від номера отриманого переривання, запускається програма, що ставиться до даного каналу.

Покажчики в таблиці векторів визначають адреси пам'яті, по яких записані програми-драйвери для обслуговування плати, що послала запит. Наприклад, для мережної плати вектор переривання містить адреса мережних драйверів, призначених для роботи з нею; для контролера жорсткого диска вектор указує на програмний код BIOS, що обслуговує контролер.
Після виконання необхідних дій по обслуговуванню пристрою, що послав запит, процедура обробки переривання відновлює вміст регістрів процесора (витягаючи його зі стека) і повертає керування комп'ютером тій програмі, що виконувалася до виникнення переривання.

Завдяки перериванням комп'ютер може вчасно реагувати на зовнішні події. Щораз, коли послідовний порт передає байт даних системі, генерується відповідне переривання, завдяки якому система повинна обробити байт даних до надходження наступних даних. Урахуйте, що в деяких випадках пристрій, що підключається до порту (наприклад, модем з мікросхемою UART 16550 або вище), може містити спеціальний буфер, що дозволяє зберігати кілька символів перед генеруванням переривання.
Апаратні переривання мають ієрархію пріоритетів: чим менше номер переривання, тим вище пріоритет. Переривання з більше високим пріоритетом мають перевагу й можуть "переривати переривання". У результаті в комп'ютері може виникнути трохи "вкладених" переривань.

При генерації великої кількості переривань стік може переповнитися й комп'ютер зависне. При цьому буде видане повідомлення Internal stack overflow - system halted. Якщо така помилка виникає занадто часто при роботі в DOS, спробуйте виправити ситуацію, збільшивши параметр Stacks (розмір стека) у файлі Conf ig. sys.

По шині ISA запити на переривання передаються у вигляді перепадів логічних рівнів, причому для кожного з них призначена окрема лінія, підведена до всіх рознімань. Кожному номеру апаратного переривання відповідає свій провідник. Системна плата не може визначити, у якому розніманні перебуває плата, що послала переривання,, тому можливо виникнення невизначеної ситуації в тому випадку, якщо кілька плат використовують один канал. Щоб цього не відбувалося, система настроюється так, що кожний пристрій (адаптер) використовує свою лінію (канал) переривання. Застосування однієї лінії відразу декількома різними пристроями в більшості випадків неприпустимо. Спільне використання переривання допускається тільки Рсі-Устройствами. Ця можливість підтримується системної BIOS і операційною системою.

Технологія спільного використання переривань для адаптерів PCI називається PCI IRQ Steering і підтримується операційними системами, починаючи з Windows 95 OSR 2.x, а також BIOS системної плати. Ця технологія дає можливість Windows з підтримкою пристроїв Plug and Play динамічно розподіляти стандартні переривання для плат PCI (звичайно використовують переривання PCI INTA#), а також призначати одне переривання декільком платам PCI.

Зовнішні апаратні переривання часто називаються маскируемыми перериваннями, тобто їх можна відключити ("замаскувати") на час, поки процесор виконує інші важливі операції.

Оскільки в шині ISA спільне використання переривань звичайно не допускається, при установці нових плат може виявитися недолік ліній переривань. Якщо дві плати використовують ту саму лінію IRQ, то їхню нормальну роботу порушить виниклий конфлікт.

Прямий доступ до пам'яті. Передача даних у режимі прямого доступу до пам'яті (Direct Memory Access, DMA) потрібно при обміні даними між оперативною пам'яттю і високошвидкісними пристроями. У режимі прямого доступу периферійний пристрій зв'язаний з оперативною пам'яттю безпосередньо через канали прямого доступу (канали DMA), а не через внутрішні регістри мікропроцесора. Найбільш ефективний такий режим обміну даними буває в ситуаціях, коли потрібна висока швидкість для передачі великого обсягу інформації (наприклад, при завантаженні даних у пам'ять з компакт-диску).

Для ініціалізації процесу прямого доступу на системній шині використовуються відповідні сигнали. Так, пристрій, що вимагає прямий доступ до пам'яті, по одному з вільних каналів DMA звертається до контролера, повідомляючи йому шлях (адресу), звідки або куди переслати дані, початкова адреса блоку даних і обсяг даних. Ініціалізація обміну відбувається за участю процесора, але власне передача даних здійснюється вже під керуванням контролера DMA, а не процесора.

Для організації прямого доступу в пам'ять у комп'ютерах IBM PC/XT використовувалася одна 4-канальна мікросхема DMA 18237, канал 0 якої призначений для регенерації динамічної пам'яті. Канали 2 і 3 слугують для керування високошвидкісною передачею даних між дисководами гнучких дисків, вінчестером і оперативною пам'яттю відповідно. Доступним є тільки канал DMA1.

IBM РС/Ат-сумісні комп'ютери мають уже 7 каналів прямого доступу до пам'яті. Як і для контролерів переривань, це досягається шляхом каскадного включення двох мікросхем 18237, інтегрованих у мікросхему контролера периферії; одна з ліній (канал DMA 4) використовується для підключення каналів DMA 0-DMA 3.

З усіх каналів DMA стандартно задіяний тільки канал DMA 2 для обміну даними з дисководом гнучких дисків. Канал DMA 1 звичайно використовується звуковими картами.

Один канал DMA може використовуватися різними пристроями, але не одночасно.

Порти введення/виведення. У ПК будь-який пристрій (контролери, встановлені на картах розширення або на материнській платі) за винятком оперативної пам'яті розглядається центральним процесором як периферійний.

Обмін даними між CPU і периферійними пристроями здійснюється через так називані порти введення/виведення. Конструктивно порт введення/виведення – це буферний пристрій або регістр контролера, процесора опрацювання сигналів і т.п., що безпосередньо підключені до шини введення/виведення ПК.

Для керування обміном даними між апаратними компонентами комп'ютера кожному порту введення/виведення привласнюється свій унікальний шістнадцятирічний номер (адреса порту), наприклад 2F8h, 370h.

У IBM-сумісних ПК можна адресувати (використовувати) 65536 (216) портів введення/виведення (хоча більшість з них, як правило, не використовується). Причому адресний простір портів введення/виведення не збігається з адресним простором пам'яті, що дає можливість мати повний обсяг пам'яті і повний набір портів введення/виведення. Стандартний діапазон адрес портів введення/виведення для IBM-сумісних комп'ютерів складає 0-3FFh включно, хоча реально можна використовувати адреси аж до FFFFh

Периферійними пристроями можуть використовуватися кілька портів введення/виведення. Іноді їхня кількість може досягати декількох десятків. Наприклад, контролер паралельного інтерфейсу, до якого звичайно підключається принтер, має три регістри: регістр виведення даних, регістр стану і регістр керування, що адресуються через свої порти введення/виведення, а контролер послідовного інтерфейсу – десять регістрів, що адресуються через сім портів введення/виведення.

Природно, адресація портів здійснюється центральним процесором при виконанні тієї або іншої програми. Для того щоб виключити необхідність вказівки конкретної адреси кожного порту введення/виведення при програмуванні, а також для оперативної їхньої зміни в залежності від конкретної конфігурації комп'ютера, існує поняття базова адреса порту введення/виведення (Base Address In/Out).

Базова адреса порту введення/виведення привласнюється кожному периферійному пристрою і відповідає молодшій адресі з групи портів (звичайно адресі порту регістра даних). Адресація інших портів периферійного пристрою здійснюється шляхом задання зсуву (ціле число) щодо базової адреси. Наприклад, для адресації порту регістра стану контролера паралельного інтерфейсу необхідне значення базової адреси порту LPT збільшити на одиницю.

Слід пам'ятати, що під базовою адресою введення/виведення будь-якого периферійного пристрою розуміється весь діапазон адрес портів введення/виведення.

BIOS резервує ряд діапазонів адрес портів введення/виведення стандартних апаратних компонентів ПК, що не можуть бути використані іншими периферійними пристроями.

 

Табл. 2 – Стандартний розподіл адрес введення/виведення

 

Діапазон адреси

Призначення

 

000-01F

Перший контролер DMA

 

020-03F

Перший контролер переривань

 

040-05F

Таймер

 

060-06F

Контролер клавіатури

 

070-07F

Поточний час

 

080-09F

Регістр сторінок DMA

 

0A0-0BF

Другий контролер переривання

 

0C0-0DF

Другий контролер DMA

 

0F0-0FF

Співпроцесор

 

100-1EF

Вільний

 

1F0-1F8

Контролер вінчестера

 

1F9-1FF

Вільний

 

200-20F

Ігровий порт (джойстик)

 

200-217

Вільний

 

220-24F

Вільний

 

250-277

Вільний

 

278-27F

LPT2

 

280-2EF

Вільний

 

2F8-2FF

COM2

 

300-31F

Вільний

330-35F

Вільний

 

360-36F

Мережна карта

 

370-377

Вільний

 

378-37F

LPT1

 

380-38 F

SDLC 2 (синхронне керування передачею даних 2)

 

390-39F

Вільний

 

3A0-3AF

SDLC 1 (синхронне керування передачею даних 1)

 

3B0-3BF

Монохромна графічна карта, паралельний інтерфейс (IBM PS/2)

 

3C0-3CF

Графічна карта EGA

 

3D0-3DF

Графічна карта CGA

 

3E0-3EF

Вільний

 

         
 

 

 

Діапазон адреси

Призначення

3F0-3F7

Контролер дисководу

 

3F8-3FF

СОМ1

 

         
 

 

Зміна базової адреси порту введення/виведення може здійснюватися за допомогою джамперів на карті контролера (материнській платі), програмно (наприклад, використовуючи команду Пуск (Start), Налаштування (Setting), Панель керування (Control Panel), Система (System)  або через CMOS Setup.

Підсумки уроку

  • Що ми вивчили на уроці
  • Що було найцікавішим
  • Що виявилось занадто важким

 

Категорія: Засоби комп'ютерних інформаційних систем | Додав: paster37 (15.11.2016)
Переглядів: 1590 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
avatar
Copyright Андрій Романець © 2019
uCoz