Блок периферийных устройств

Периферийными, или внешними, устройствами называются устройства, не обладающие системными ресурсами, к которым относятся адресные пространства памяти и устройств ввода-вывода, каналы запросов прерываний и прямого доступа к памяти, т. е. средства, используемые устройствами для обмена данными. Устройства, обладающие системными ресурсами, называются системными устройствами. Процессор имеет возможность непосредственного обращения к системным устройствам и не имеет таковой при обращении к периферийным устройствам. Поэтому периферийные устройства подключаются к интерфейсам системных устройств. Например:

• • винчестер, подключенный к контроллеру, является периферийным устройством, так как он не занимает отдельных ресурсов и процессор обращается к нему через ресурсы контроллера;
• • контроллер является системным устройством, так как обладает системными ресурсами в виде портов и линий прерывания, имеющих собственные адреса.

Периферийные устройства располагаются в системном блоке (дисковые накопители) и вне него (монитор, сканер и многие другие).

Блок интерфейса

Этот блок содержит средства, обеспечивающие взаимодействие между собой процессора, основной памяти и периферийных устройств (см. рис. 1.8). К интерфейсу относится и системная шина (магистраль), содержащая большое количество линий (проводников), которые в соответствии с их функциональным назначением подразделяются на три отдельные шины:

• • шину адреса, предназначенную для передачи адреса. Адрес формируется микропроцессором для выбора необходимой ячейки основной памяти (ОЗУ, ПЗУ) или системного устройства (например, порта ввода-вывода), к которому подключено требуемое периферийное устройство. Для IBM-совместимых компьютеров принят объем адресуемой ячейки, равный одному байту. Поэтому разрядность шины адреса определяет максимальный объем адресуемой процессором внешней памяти. Например, 32-разрядная шина адреса обеспечивает адресацию памяти объемом до 232 байт = 4 Гбайт, а 36-разрядная шипа — до 236 байт = 64 Гбайт;
• • шину данных, которая служит для выборки команд, поступающих из ОЗУ или ПЗУ в устройство управления микропроцессора, а также для пересылки операндов между микропроцессором и ОЗУ или внешним устройством. В первых поколениях компьютеров количество линий (8, 16 или 32) шины данных соответствовало разрядности операндов, обрабатываемых микропроцессором. В современных 32-разрядных компьютерах используется 64-разрядная шина данных, чтобы обеспечить одновременную пересылку из памяти в процессор двух команд или операндов;
• • шину управления, по которой передаются разнообразные управляющие сигналы. Они задают режимы работы памяти (запись или считывание), интерфейсных устройств (ввод или вывод информации) и микропроцессора (запуск, запросы внешних устройств на обслуживание, выдача информации о текущем режиме работы и др.). Разрядность шины управления определяется организацией работы системы, возможностями реализации различных режимов ее функционирования, используемыми методами контроля микропроцессора и ряда других устройств. Поэтому набор передаваемых по этой шине управляющих сигналов является индивидуальным для каждой модели микропроцессора. Имеется ряд управляющих сигналов, которые используются в большинстве микропроцессорных систем. К ним относятся сигналы начального запуска (RESET); сигналы, задающие режим работы памяти (чтение — RD, запись — WR); сигналы, необходимые для реализации прерываний, и некоторые другие.

Интерфейсные средства, или средства сопряжения устройств и компонентов компьютера, можно разбить на несколько групп:

• • шинный интерфейс, содержащий шины расширения, или шины ввода-вывода, и рассмотренную выше системную шину. Шины расширения обеспечивают основу функциональной расширяемости PC-совместимого компьютера, ориентируя его на выполнение помимо вычислительных широкого круга различных задач (формирование и обработка видеоизображений, графика, текстовые документы и многие другие) с помощью периферийных устройств. Они предназначены для подключения различных адаптеров и контроллеров периферийных устройств к системной плате. Адаптеры и контроллеры служат для сопряжения периферийных устройств с конкретной шиной (по сути дела с центральными устройствами — процессором и основной памятью). Контроллер в отличие от адаптера после получения команды от обслуживающей программы способен к самостоятельным действиям. Адаптеры и контроллеры обладают системными ресурсами, поэтому через них возможно обращение процессора к периферийным устройствам;
• • системная логика, представляющая собой набор микросхем, устанавливаемых на системной плате, для организации обмена данными между центральным процессором и периферийными устройствами. Такой набор микросхем называют чипсетом (Chipset). Чипсет включает в себя интерфейс шины процессора, контроллеры памяти, шины ввода-вывода и др. На современные чипсеты возлагается выполнение большого количества разнообразных функций;
• • конструктивные интерфейсные средства, к которым относятся ряд элементов: карты (платы) расширения, слоты, сокеты, переключатели, кабели, разъемы и др.

Существует широкий класс коммуникационных устройств, предназначенных для передачи информации между компьютерами. В частности, эти устройства обеспечивают соединение компьютеров в локальной сети.