Организация ЭВМ и периферийные устройства

Рыбальченко Михаил

Для обозначения прямого доступа к памяти часто используется сокращение DMA от Direct Memory Access. Существуют более производительные разновидности – Ultra DMA. Обмен посредством ПДП меньше загружает процессор, а скорость обмена с использованием ПДП может быть выше, чем посредством процессора (так называемого программируемого обмена или PIO – Programmable Input/Output), поскольку процессор может выделить для обмена только часть всего времени работы.

Также ПДП может осуществляться так

называемыми каналами или процессорами ввода/вывода. Они, в отличие от контроллера ПДП, сами выполняют программы ввода-вывода из ОП по указанию ЦП. В дальнейшем механизм прямого доступа к памяти будет рассмотрен подробнее.

Интерфейс аппаратный (Interface) – средство сопряжения двух систем или подсистем, в котором все конструктивные, электрические и логические параметры предварительно согласованы или стандартизованы.

Физически аппаратный интерфейс реализуется обычно в виде разъёма. Основными разновидностями интерфейсов компьютера являются последовательный и параллельный интерфейс.

Последовательный интерфейс – сопряжение, через которое информация передаётся по одному биту за один такт передачи. Примером стандартного последовательного интерфейса может служить интерфейс RS 232, предназначенный для подключения к компьютеру относительно медленных периферийных устройств (модем, мышь). В настоящее время последовательный тип интерфейса используется и для подключения к компьютеру устройств среднего быстродействия, например, накопители на жёстких магнитных дисках (SATA), внешние накопители, сканеры (USB) и т.д.

Параллельный интерфейс – сопряжение, через которое за один такт передаётся два и более бита информации (обычно по одному байту). Примером стандартного параллельного интерфейса является Centronics, используемый для подключения принтера.

Вопросы для самопроверки

1. Поясните назначение и особенности построения оперативной памяти.

2. Поясните назначение и особенности построения кэш-памяти.

3. В чём назначение и основные функции System BIOS компьютера?

4. В чём назначение и основные функции CMOS RAM компьютера?

5. Поясните назначение, функции и состав чипсета компьютера.

6. Поясните назначение и функции контроллера прерываний.

7. Поясните назначение и функции контроллера прямого доступа к памяти.

8. Дайте понятие интерфейса и укажите его основные разновидности.

4. Центральный процессор

4.1. Принципы адресации

к памяти в реальном режиме работы процессоров

Особенности адресации в реальном режиме определены следующими факторами.

1. Особенности процессоров i8086/88, впервые применённых в микрокомпьютерах типа IBM PC: эти процессоры содержат 16-разрядные регистры, имеют 20-разрядную шину адреса и, таким образом, могут адресовать 2²⁰ 1 млн слов данных. С учётом того, что внешняя шина данных является 8-разрядной (для i8088), слово данных имеет размер 1 байт, и поэтому максимальный объём адресуемой памяти составляет 1 Мбайт.

2. Сегментная организация памяти и соответствующий механизм адресации. Это позволяет процессору, используя 16-разрядные регистры, формировать 20-разрядные адреса.

Для обеспечения доступа вся память логически разбивается на сегменты размером по 64 Кбайт, внутри которых процессор может адресовать память, используя 16-разрядные адреса. При этом физический адрес байта памяти т.е. адрес, выставляемый процессором на шине адреса, определяется по формуле

Addr = Segment + Offset ,

где Addr – физический адрес;

Segment – адрес начала сегмента памяти (20-битный);

Offset – смещение относительно начала сегмента (16-битное); первый байт сегмента имеет смещение 0, второй байт – 1 и т.д. до 65 535.

Всё адресное пространство памяти, начиная с нулевого адреса, логически разбито также на параграфы – области памяти, состоящие из 16-ти смежных байт (рис. 2).

Сегмент – непрерывная область памяти размером 64 Кбайта, выровненная на границу параграфа, т.е. имеющая адрес, кратный 16 (рис. 2).

Рассмотрим теперь, каким образом процессоры 8086/8088 адресуют память, размером в 1 Мбайт. Так как адрес сегмента расположен на границе параграфа, младшие четыре бита его адреса всегда равны нулю (рис. 2). Хранить биты, всегда равные нулю, нецелесообразно. Поэтому значение адреса сегмента XXXX0h хранится в так называемых сегментных регистрах процессора в виде XXXXh, где X – шестнадцатеричная цифра. Процессор же «понимает», что дополнительно имеется младший шестнадцатеричный нуль (четыре младших нулевых бита), который и добавляется перед вычислением физического адреса. Наибольшее значение адреса сегмента FFFF0h плюс максимальное смещение FFFFh с избытком позволяет адресовать 1 Мбайт памяти.

Конец ознакомительного фрагмента.