Курсовая работа (т): Установка и конфигурирование периферийного оборудования

1.6 Периферийные оборудования, устройства передачи данных

Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) - физический перенос данных (цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу передачи данных, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники. Примерами подобных каналов могут служить медные провода, ВОЛС, беспроводные каналы передачи данных или запоминающее устройство.

Передача данных может быть аналоговой или цифровой (то есть поток двоичных сигналов), а также модулирован посредством аналоговой модуляции, либо посредством цифрового кодирования.

Последовательное и параллельная передача.

В телекоммуникации, последовательная передача - это последовательность передачи элементов сигнала, представляющих символ или другой объект данных. Цифровая последовательная передача - это последовательная отправка битов по одному проводу, частоте или оптическому пути. Так как это требует меньшей обработки сигнала и меньше вероятность ошибки, чем при параллельной передаче, то скорость передачи данных по каждому отдельному пути может быть быстрее.

Параллельной передачей в телекоммуникациях называется одновременная передача элементов сигнала одного символа или другого объекта данных. В цифровой связи параллельной передачей называется одновременная передача соответствующих элементов сигнала по двум или большему числу путей. Используя множество электрических проводов можно передавать несколько бит одновременно, что позволяет достичь более высоких скоростей передачи, чем при последовательной передаче.

1.7 Периферийные оборудования, устройства хранения информации

Устройства хранения информации. Запоминающее устройство - носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Устройства хранения информации делятся на 2 вида:

• внешние (периферийные) устройства
• внутренние устройства
• К внешним устройствам относятся магнитные диски, CD, DVD, BD, cтримеры, жесткий диск(винчестер),а также флэш-карта. Внешняя память дешевле внутренней, создаваемой обычно на основе полупроводников. Кроме того, большинство устройств внешней памяти может переноситься с одного компьютера на другой. Главный их недостаток в том, что они работают медленнее устройств внутренней памяти.
• К внутренним устройствам относятся оперативная память, кэш-память, CMOS-память, BIOS. Главным достоинством является скорость обработки информации. Но в то же время устройства внутренней памяти довольно дорогостоящи.
• Существует много разных внешних устройств для хранения устройств такие как: НГМД; НЖМД; Flesh-карты; USB Flesh Drive; оптические диски и т.д.
• Так же имеются устройства внутренней памяти: оперативная память, которая должна обладать некими характеристиками:
• Объем памяти определяется максимальным количеством информации, которая может быть помещена в эту память, и выражается в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах.
• Время доступа к памяти (секунды) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации.
• Плотность записи информации (бит/см2) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя;
• Кэш-память. По принципу записи результатов в оперативную память различают два типа кэш-памяти:
• в кэш-памяти «с обратной записью» результаты операций, прежде чем их записать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;
• в кэш-памяти «со сквозной записью» результаты операций
• одновременно, параллельно записываются и в кэш-память, и в ОП;

CMOS-память. CMOS-память(изготовленная по технологии CMOS - complementary metal - oxide semiconductor) предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в том числе и когда питание компьютера выключено;

BIOS. BIOS- постоянная память, т.е. память, хранящая информацию при отключенном питании теоретически сколь угодно долго, в которую данные занесены при ее изготовлении.

периферийный информация шина нейман

2. Специальная часть

.1 Компьютерная шина

Компьютерная шина ( англ. computer bus ) служит для передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера и представляет собой совокупность сигнальных линий, которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины могут различаться разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные, синхронные или асинхронные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя или интерфейсная).

Раньше в электронике шиной звался информационный канал, к которому присоединялась ряд устройств, которые могли читать и передавать данные. Но с развитием компьютерных технологий шинами теперь стали называть соединения типа точка-точка (например AGP или Hyper Transport ), а также каналы со сложной диспетчеризацией доступа.

Шина входит в состав материнской платы, на которой располагаются ее проводники и разъемы (слоты) для подключения плат адаптеров устройств (видеокарты, звуковые карты, внутренние модемы, накопители информации, устройства ввода / вывода и т. д.) и расширений базовой конфигурации (дополнительные пустующие разъемы).

Существуют 16 - и 32-разрядные, высокопроизводительные (VESA, VLB, AGP и РКИ с тактовой частотой более 16 МГц) и низкопродуктивные (ISA и EISA с тактовой частотой 8 и 16 МГц) системные шины. Также шины, разработанные по современным стандартам (VESA, VLB и РКИ), допускают подключение нескольких одинаковых устройств, например несколько жестких дисков, а шина РКИ обеспечивает самостоятельную конфигурацию периферийного (дополнительного) оборудования- поддержку стандарта Plug and Play, что исключает ручную конфигурацию аппаратных параметров периферийного оборудования при его изменении или наращивании. Операционная система, поддерживающая этот стандарт, сама настраивает оборудование, подключенное через шину РКИ, без вмешательства пользователя.

Существуют как 64-разрядные расширения шины РКИ, так и 32-разрядные, работающие на частоте 66 МГц.

В данной теме нас интересует шины ISA и EISA поэтому подробно рассмотрим эти шины по отдельности и сделаем сравнение.

.2 Шина ISA

Шина ISA была первой стандартизированной системной шиной (ISA означает Industry Standart Architecture) и долгие годы являлась стандартом в области ПК. И даже сегодня разъемы этой шины можно встретить на некоторых системных платах.

-ми разрядная шина. Родоначальником в семействе шин ISA была появившаяся в 1981 году 8-разрядная шина (8 bit ISA Bus), которую можно встретить в компьютерах ХТ-генерации. 8-разрядная шина имеет 62 линии, контакты которых можно найти на ее слотах. Они включают 8 линий данных, 20 линий адреса, 6 линий запроса прерываний. Шина функционирует на частоте 4.77 MHz. 8-разрядная шина ISA - самая медленная из всех системных шин (пропускная способность составляет всего 1.2 Mb в секунду), поэтому она уже давным давно устарела и поэтому сегодня нигде не используется, ну разве что о-о-очень редко (например, некоторые карточки FM-тюнера могут 8-разрядный ISA-интерфейс, так как там шина используется только для управления, а не для передачи собственно данных, и скорость ее работы является некритичной).

-ти разрядная шина. Дальнейшим развитием ISA стала 16-разрядная шина, также иногда называемая AT-Bus, которая впервые начала использоваться в 1984 году. Если вы посмотрите на ее слоты (извините, пожалуйста, за плохое качество рисунка), то увидите, что они состоят из двух частей, из которых одна (большая) полностью копирует 8-разрядный слот. Дополнительная же часть содержит 36 контактов (дополнительные 8 линий данных, 4 линии адреса и 5 линий IRQ плюс контакт для нового сигнала SBHE). Для обеспечения обратной совместимости с 8-битными платами большинство новых возможностей было реализовано путем добавления новых линий.

Новый слот содержал 4 новых адресных линии (LA20-LA23) и копии трех младших адресных линий (LA17-LA19). Необходимость в таком дублировании возникла из-за того, что адресные линии ХТ были линиями с задержкой (latched lines), и эти задержки приводили к снижению быстродействия периферийных устройств. Использование дублирующего набора адресных линий позволяло 16-битной карте в начале цикла определить, что к ней обращаются, и послать сигнал о том, что она может осуществлять 16-битный обмен. На самом деле это ключевой момент в обеспечении обратной совместимости. Если процессор пытается осуществить 16-битный доступ к плате, он сможет это сделать только в том случае, если получит от нее соответствующий отклик IO16. В противном случае чипсет инициирует вместо одного 16-битного цикла два 8-битных. И все бы было хорошо, но адресных линий без задержки всего 7, поэтому платы, использующие диапазон адресов меньший, чем 128 Kb, не могли определить, находится ли переданный адрес в их диапазоне адресов, и, соответственно, послать отклик IO16. Таким образом, многие платы, в том числе платы EMS, не могли использовать 16-битный обмен.

Передача байта данных по шине ISA происходит следующим образом: сначала на адресной шине выставляется адрес ячейки RAM или порта устройства ввода/вывода, куда следует передать байт, затем на линии данных выставляется байт данных. Производится задержка тактами ожидания и подается сигнал на передачу байта (строб записи), причем неизвестно, успели записаться данные или нет. Поэтому тактовая частота шины выбрана 8.33 MHz, чтобы даже самые медленные устройства гарантированно могли произвести по шине обмен данными (командами). Пропускная способность при этом составила 5.3 Mb/s.

Несмотря на отсутствие официального стандарта и технических "изюминок", шина ISA превосходила потребности среднего пользователя 1984 года, а популярность IBM AT на рынке массовых компьютеров привела к тому, что производители плат расширения и клонов AT приняли ISA за стандарт. Такая популярность шины привела к тому, что слоты ISA до сих пор присутствуют на многих современных системных плат, и карты для шины ISA все еще производятся (именно поэтому мы и представили так детально распайку 16-разрядной шины ISA).

.3 Шина EISA

Необходимость повышения производительности наряду с обеспечением совместимости привела к дальнейшему развитию шины ISA. Поэтому в сентябре 1988 года Compaq, Epson, Hewllett-Packard, NEC, Wyse, Zenith, Olivetti, AST Research и Tandy представили 32-разрядное расширение шины с полной обратной совместимостью, которое получило название EISA (Extended ISA). Основные характеристики нового интерфейса были следующими:

1. Слот EISA полностью совместим со слотом ISA. Как и в случае 16-разрядного расширения, новые возможности обеспечивались путем добавления новых линий. Поскольку дальше удлинять разъем ISA было некуда, разработчики нашли оригинальное решение: новые контакты были размещены между контактами шины ISA и не были доведены до края разъема. Специальная система выступов на разъеме и щелей в cоответствующих местах на EISA-картах позволяла им (картам) глубже заходить в разъем и подсоединяться к новым контактам. На "первом этаже" (верхнем) этой двухэтажной конструкции находятся контакты уже известной ISA, в то время как на "втором этаже" (нижнем) находятся новые выводы EISA. По этой причине в слоты EISA могут вставляться и ISA-карточки (последние не будут полностью входить в разъем, так как они не имеют прорези)
2. EISA является 32-разрядной шиной, что в сочетании с 8.33 MHz'ами дает пропускную способность в 33 Mb/s
3. 32-разрядная адресация памяти позволяла адресовать до 4 Gb памяти (как и в расширении ISA, новые адресные линии были без задержки)
4. Автонастройка плат расширения, а также возможность их конфигурации не с помощью DIP-переключателей, а программно.
5. Поддержка возможности задания уровня двухуровневого (edge-triggered) прерывания, что позволяло нескольким устройствам использовать одно прерывание, как и в случае многоуровневого (level-triggered) прерывания
6. Поддержка multiply bus master
7. Шина EISA предоставляет большие преимущества при использовании кэш-памяти

Важной особенностью шины являлась возможность для любого bus master обращаться к любому устройству памяти или периферийному устройству, даже если они имели разные разряды шины. Говоря о полной обратной совместимости с ISA, следует отметить, что ISA-карты, естественно, не поддерживали разделение прерываний, даже будучи вставленными в EISA-коннектор. Что касается поддержки multiply bus master, то она представляла собой улучшенную и дополненную версию таковой для ISA.

Имелся также арбитр шины EISA - так называемый перефирийный контроллер (ISP, Integrated System Peripheral), который следил за порядком. Кроме этого, наличествовало еще одно устройство - Intel's Bus Master Interface Chip (BMIC), которое следило за тем, чтобы master не засиживался на шине. Через определенное количество тактов master снимался с шины и генерировалось немаскируемое прерывание.

.4 Сравнение шин ISA и EISA и их характеристики

Для того, чтобы сравнить данные шины нам не обойтись без характеристик. и ISA-16(Industry Standard Architecture) - является самой распространенной и самой простой шиной, основы которой были заложены в ПК ЮМ PC/XT(ISA-8) и после ее усовершенствования (ISA-16) она широко используется в ШМ PC/AT практически для всех современных микропроцессоров. ISA-8 имеет разрядность 8 бит данных и 20 бит адреса (максимальное адресное пространство -1 Мбайт). В ISA-16 шину расширили до 16 бит данных и 24 бит адреса. В таком виде она существует и поныне как самая распространенная шина для периферийных адаптеров. Шина обеспечивает своим абонентам возможность отображения 8- или 16-битных регистров на пространство ввода/вывода и памяти. Предельная скорость передачи данных достигает 16 Мбайт/с.

Диапазон адресов ввода/вывода сверху ограничен количеством используемых для дешифрации бит адреса, при этом традиционно используется 10-битная адресация пространства ввода/вывода, а в настоящее время в интеллектуальных устройствах стали применять и 12-битную адресацию, но при ее использовании всегда необходимо учитывать возможность присутствия на шине и старых 10-битных адаптеров, которые "отзовутся" на адрес с подходящими ему битами А(9 - 0) во всей допустимой области 12-битного адреса четыре раза. В распоряжении абонентов ISA-8 может быть до 6 линий запросов прерываний IRQ(для ISA-16 их число достигает 11) и до трех 8-битных каналов DMA(для ISA-16 быть доступными еще три 16-битных канала). Все перечисленные ресурсы системной шины должны быть бесконфликтно распределены между абонентами. Задача распределения ресурсов в старых адаптерах решалась с помощью джемперов, затем появились программно-конфигурируемые устройства, которые вытесняются автоматически конфигурируемыми платами РпР. С появлением 32-битных процессоров делались попытки расширения разрядности шины, но все 32-битные шины ISA не являются стандартизованными, кроме шины EISA.

Конструктивно слот шины ISA выполнена в виде двух щелевых разъемов с шагом выводов 2,54 мм (0,1 дюйма). Подмножество 1SA-8 использует только 62-контактный слот (ряды А, В), в ISA-16 применяется дополнительный 36-контактный слот (ряды С, D).(Extended ISA)- расширенная шина ISA, реализует 32-разрядную архитектуру (32-разрядные шины адреса и данных) и является более производительной, применяется для подключения высокоскоростных адаптеров, обеспечивающих эффективную работу с файлами или для надлежащей работы серверов.

Шина EISA имеет:

.развитую систему прерываний, кроме прерывания по фронту сигнала предусмотрена система прерывания по уровню сигнала с возможностью программного выбора схемы прерывания;

.развитую систему работы каналов ДМ А, допускающую циклы обмена за 8, 6, 4 и 1 тактов. Циклы поддерживают работу с 8-/16-/32- разрядными устройствами;

.автоматическую конфигурацию системы и плат расширения с раз¬делением ресурсов компьютера между отдельными платами;

.средства реализации мультипроцессорной архитектуры;

.развитую систему арбитража, используется системный арбитр, участвующий в реализации центрального управления;

.выделенный адресный диапазон до 4 Кбайт для каждого разъема для устранения конфликтов между слотами. Адресное пространство шины до 4<3байт. Предельная скорость передачи данных в пакетном режиме 33 Мбайта/с.

Перед шиной PCI у нее есть некоторое преимущество в количестве слотов, которое для одной шины PCI не превышает четырех, а у EISA может достигать восьми.

Конструктивное исполнение обеспечивает совместимость с ней и обычных ISA-адаптеров (Рис. 2.5). Узкие дополнительные контакты расширения (ряды Е,F,G,Н) расположены между ламелями разъема ISA и ниже ламелей А,В,С,D таким образом, что адаптер ISA, не имеющий дополнительных ключевых прорезей в краевом разъеме, не достает до них. Установка карт EISA в слоты ISA недопустима, поскольку ее специфические цепи попадут на контакты цепей ISA, в результате чего системная плата окажется неработоспособной.