КР по Микропроцессорным системам. МПС. 1. Расставьте числа в порядке возрастания и объясните свой выбор
 Скачать 0.96 Mb.
|
|
Шина ISA Шина ISA (Industry Standart Architecture) – шина, применявшаяся с первых моделей PC и ставшая промышленным стандартом. В PC моделей XT применялась шина с разрядностью данных 8 бит и адреса – 20 бит. В моделях AT шина была расширена до 16 бит данных и 24 бита адреса, какой она остается до сих пор. Конструктивно шина выполнена в виде двух слотов. Подмножество ISA-8 использует только первый 62-контактный слот, в ISA-16 применяется дополнительный 36-контактный слот. Тактовая частота – 8 МГц. Скорость передачи данных до 16 Мбайтс. Обладает хорошей помехоустойчивостью. В распоряжении абонентов шины ISA-8 может быть до 6 линий запросов прерываний IRQ (Interrupt Request), для ISA-16 их число достигает 11. Заметим, что при конфигурировании BIOS Setup часть из этих запросов могут отобрать устройства системной платы или шина PCI. Абоненты шины могут использовать до трех 8-битных каналов DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти), а на 16-битной шине могут быть доступными еще три 16-битных канала. Шина EISA С появлением 32-разрядных микропроцессоров 80386 (версия DX) фирмами Compaq, NEC и рядом других фирм, была создана 32-разрядная шина EISA, полностью совместимая с ISA. Шина EISA (Extended ISA) - жестко стандартизованное расширение ISA до 32 бит. Конструктивное исполнение обеспечивает совместимость с ней и обычных ISA-адаптеров. Шина MCA Шина MCA (MicroChannel Architecture) - микроканальная архитектура - была введена в пику конкурентам фирмой IBM для своих компьютеров PS/2 начиная с модели 50 в 1987 году. Обеспечивает быстрый обмен данными между отдельными устройствами, в частности с оперативной памятью. Шина MCA абсолютно несовместима с ISA/EISA и другими адаптерами. Состав управляющих сигналов, протокол и архитектура ориентированы на асинхронное функционирование шины и процессора, что снимает проблемы согласования скоростей процессора и периферийных устройств. Шина PCI Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus – взаимосвязь периферийных компонентов) - шина соединения периферийных компонентов. Была анонсирована компанией Intel в июне 1992 года на выставке PC Expo. Эта шина занимает особое место в современной PC-архитектуре(mezzanine bus), являясь мостом между локальной шиной процессора и шиной ввода-вывода ISA/EISA или MCA. Эта шина разрабатывалась в расчете на Pentium-системы, но хорошо сочетается и с 486 процессорами, а также с не Intel'овскими процессорами. Шина PCI является четко стандартизованной высокопроизводительной шиной расширения ввода-вывода. PCI – мультиплексная 32-разрядная шина. Существует также 64-разрядная версия. Частота шины 20-33 МГц. Стандарт PCI 2.1 допускает и частоту 66 МГц. Теоретическая максимальная скорость 132/264 Mбайт/с для 32/64 бит при 33 МГц, и 528 Мбайт/с при 66 МГц. Слот PCI достаточен для подключения адаптера (в отличие от VLB), на системной плате он может сосуществовать с любой из шин ввода- вывода и даже с VLB (хотя в этом и нет необходимости). 10.2. Ввод-вывод через порты — схемотехническое решение, организующее взаимодействие процессора и устройств ввода-вывода. Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора. Примеры портов: COM (последовательный порт) LTP (параллельный порт) USB (последовательный с высокой производительностью) PS/2 (универсальный для подключения мыши и клавиатуры) Через последовательные порты данные передаются последовательно байт за байтом. Предельное значение производительности последовательного порта – 112 Кбит/с. Этого недостаточно для передачи больших объемов данных, поэтому к последовательным портам подключают устройства, не требующие высокой производительности: модемы, мыши, устаревшие модели принтеров. Через параллельный порт передаются одновременно все восемь битов, составляющих один байт. Предельное значение производительности параллельного порта – 5 Мбайт/с. К этому порту, как правило, подключается принтер. Преимущество параллельного порта от последовательного заключается еще в возможности использования более длинных кабелей для соединения (до 10 м против 1.5 м). Все современные компьютеры комплектуются портами нового поколения – USB. Это порты последовательного типа, но с высокой производительностью (до 12 Мбайт/с). Кроме высокой производительности к достоинствам USB портов относится удобство работы с ними: не требуется выключать оборудование перед стыковкой, возможно подключение нескольких устройств в одному порту. Многие модели современной периферийного оборудования могут подключаться к портам этого типа. Кроме универсальных коммуникационных портов, предназначенных для любого оборудования, компьютер имеет два специализированных порта для подключения мыши и клавиатуры – это порты PS/2. Другие устройства к этим портам не подключаются. Если требуется обеспечить взаимодействие процессора с периферийным устройством, то регистры этого устройства могут быть отображены на ячейки обычной оперативной памяти процессора (memory-mapped I/O) либо на ячейки специального адресного пространства, называемого пространством портов ввода-вывода. Ввод-вывод с отображением в память обслуживается обычными командами доступа к памяти (MOV, MOVS и т.п.) При этом используются обычные механизмы защиты на уровне сегментов и на уровне страниц. Для обслуживания устройств через пространство портов ввода-вывода используются специальные команды и особый механизм защиты. Особенностью обмена через пространство ввода-вывода является то, что процессор обеспечивает синхронизацию выполнения инструкций ввода-вывода, тогда как при обмене через отображаемую память надо дополнительно позаботиться о предотвращении кэширования и изменения порядка выполнения инструкций (P6+). Пространство портов ввода-вывода состоит из 65536 индивидуально адресуемых 8-битных ячеек (портов), пронумерованных от 0 до FFFF. Порты с адресами 0F8h...0FFh зарезервированы фирмой Intel. Два соседних 8-битных порта могут использоваться как 16-битный порт. Четыре соседних 8-битных порта могут использоваться как 32-битный порт. Рекомендуется выравнивать 16-битные порты по четным адресам, а 32-битные - по адресам, кратным четырем. В защищенном режиме выполнение инструкций обращения к портам ввода-вывода (IN, INS, OUT, OUTS) регулируется следующими механизмами защиты: уровень привилегий ввода-вывода (I/O Privilege Level - IOPL); битовая карта разрешения ввода-вывода (I/O Permission Bit Map); Процессор разрешает выполнение инструкций ввода-вывода, если текущий процесс обладает достаточными привилегиями: CPL<=IOPL. В противном случае включается второй механизм контроля. Обычно операционная система устанавливает уровень привилегий ввода-вывода таким, чтобы операции ввода-вывода могли выполняться только специальным программным обеспечением (драйверами или самой ОС, IOPL=1 или IOPL=0), тогда как попытки прикладной программы (CPL=3) выполнить эти инструкции будут приводить к нарушению общей защиты. Битовая карта разрешения ввода-вывода позволяет более гибко регулировать доступ к портам ввода-вывода непривилегированных программ и задач. Битовая карта разрешения ввода-вывода располагается в сегменте состояния задачи (TSS) по адресу, задаваемому полем "Адрес карты вв-выв." Размер битовой карты может быть любым и ограничивается пределом сегмента состояния задачи. Каждый бит в этой карте соответствует определенному порту ввода-вывода. Когда непривилегированный код пытается обратиться к определенному порту ввода-вывода, процессор тестирует соответствующий бит. Если бит сброшен, то доступ к порту предоставляется, в противном случае генерируется нарушение общей защиты. Для 16- и 32-битных портов тестируются все соответствующие им биты, если хоть один из них 1, то возникает нарушение общей защиты.  Битовая карта не обязательно должна представлять весь диапазон портов ввода-вывода и может быть короче. Если процессор пытается обратиться к биту карты и выходит за ее пределы, считается, что бит установлен, и операция ввода-вывода вызывает нарушение общей защиты. Если адрес битовой карты совпадает с пределом TSS или больше него, то считается, что битовая карта отсутствует, тогда работает только механизм защиты по полю IOPL. |