97219

Периферийные устройства подключаемые к интерфейсу SATA. Взаимодействие периферийного устройства с ядром ЭВМ

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Опишите периферийные устройства подключаемые к интерфейсу SATA. SATA англ. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA IDE который после появления SATA был переименован в PATA Parallel ATA. SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA.

Русский

2015-10-15

308 KB

2 чел.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

Воронежский филиал

Контрольная работа

по дисциплине:

 Интерфейсы периферийных устройств”

Рецензент:

Ст.пр. Кожевников А.А.

Выполнил:

Студент 4 курса

Загоруйко А.В.

1050 п/ЭВМ-2719

Воронеж

2014

Задание на контрольную работу.

1. Опишите периферийные устройства подключаемые к интерфейсу SATA).

2. Опишите взаимодействие периферийного устройства с ядром ЭВМ.

3. Дайте название и краткое описание программных функций и их параметров для работы с заданным интерфейсом.

4. Подберите современную (не старше 10 лет с начала выпуска или активно применяемую в аппаратуре) номенклатуру микросхемы, обеспечивающей полное или частичное функционирование заданного интерфейса и предоставьте краткое описание ее характеристик в контрольной работе.

SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).

SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.

SATA-кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA также разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA-устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.

Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель, что снимает проблему невозможности одновременной работы устройств, находящихся на одном кабеле (и возникавших отсюда задержек), уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использованиинетерминированных PATA-шлейфов.

Стандарт SATA поддерживает функцию очереди команд (NCQ, начиная с SATA Revision В отличие от PATA, стандарт SATA предусматривает горячую замену активного устройства (используемого операционной системой) (начиная с SATA Revision 1.0)

Разъемы SATA

SATA-устройства используют два разъёма: 7-контактный (подключение шины данных) и 15-контактный (подключение питания). Стандарт SATA предусматривает возможность использовать вместо 15-контактного разъёма питания стандартный 4-контактный разъём Molex.

Интерфейс SATA имеет два канала передачи данных, от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру. Для передачи сигнала используется технология LVDS, провода каждой пары являются экранированными витыми парами.

Существует также 13-контактныйсовмещенный разъём SATA, применяемый в серверах, мобильных и портативных устройствах для тонких накопителей. Состоит совмещенный разъём из 7-контактного разъёма для подключения шины данных и 6-контактного разъёма для подключения питания устройства. Для подключения к данным устройствам в серверах может применяться специальный переходник.

Таблица 1

Контакт #

Назначение

1

GND

2

A+ (Передача данных)

3

A− (Передача данных)

4

GND

5

B− (Прием данных)

6

B+ (Прием данных)

7

GND

Замок



7-контактный кабель передачи данных Serial ATA.

Таблица 2

Контакт #

Порядок подключения

Назначение

 —

Замок

1

3

+3,3 В

2

3

3

2

4

1

GND

5

2

6

2

7

2

+5 В

8

3

9

3

10

2

GND

11

3

Activity indication and/or staggered spin-up

12

1

GND

13

2

+12 В

14

3

15

3



15-контактный кабель питания Serial ATA.

Описание подключаемых устройств.

Принцип работы жесткого диска.


Рис.1 - HDD

На жестком диске (Рис.1) данные хранятся на магнитной поверхности диска. Внутри жесткого диска может быть установлено несколько пластин (дисков), в просторечье именуемые "блинами". Двигатель, вращающий диск, включается при подаче питания на диск и остается включенным до снятия питания.

Двигатель вращается с постоянной скоростью, измеряемой в оборотах в минуту (rpm). Данные организованы на диске в цилиндрах, дорожках и секторах. Цилиндры - концентрическе дорожки на дисках, расположенные одна над другой. Дорожка затем разделяется на сектора. Диск имеет магнитный слой на каждой своей стороне. Каждая пара головок одета как бы на "вилку", обхватывающую каждый диск. Эта "вилка" перемещается над поверхностью диска с помощью отдельного серводвигателя (а не шагового, как часто ошибочно думают - шаговый двигатель не позволяет быстро перемещаться над поверхностью). Все жесткие диски имеют резервные сектора, которые используются его схемой управления, если на диске обнаружены дефектные сектора.

Принцип работы дисковода CD-ROM


Рис.2 –
CD-ROM

Принцип работы дисковода (рис.2) напоминает принцип работы обычных дисководов для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM) перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Луч лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку он рассеивается и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение преобразуется в нули слабое - в единицы. Таким образом ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические единицы

Важной характеристикой дисковода является степень заполнения буфера, которая влияет на качество воспроизведения анимационных изображений и видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа блоков данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем до момента начала их выдачи на системную шину, к общему числу блоков, которые способен вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может привести к задержкам при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны, буфер со слишком малой степенью заполнения будет требовать больше внимания со стороны процессора. Обе эти ситуации приводят к скачкам и срывам изображения во время воспроизведения.

Взаимодействие периферийных устройств с ядром ЭВМ.

          Вычислительная машина содержит помимо процессора (процессоров) и основной памяти, образующих ее ядро, многочисленные и разнообразные по выполняемым функциям и принципам действия периферийные устройства (ПУ), предназначенные для хранения больших объемов информации (внешние запоминающие устройства) и для ввода в ЭВМ и вывода из нее информации, в том числе для ее регистрации и отображения (устройства ввода-вывода).

Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ (память или процессор) называется операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода. Производительность и эффективность использования ЭВМ определяется не только возможностями ее процессора и характеристиками основной памяти, но в очень большой степени составом ее ПУ, их техническими данными и способом организации их совместной работы с ядром (процессором и основной памятью) ЭВМ.

Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами. Интерфейс -представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами. От характеристик интерфейсов во многом зависят производительность и надежность вычислительной машины. При разработке систем ввода-вывода должны быть решены следующие проблемы.

Во-первых, должна быть обеспечена возможность реализации машин с переменным составом оборудования (машин с переменной конфигурацией), в первую очередь с различным набором периферийных устройств, с тем чтобы пользователь мог выбирать состав оборудования (конфигурацию) машины в соответствии с ее назначением, легко дополнять машину новыми устройствами.

Во-вторых, для эффективного и высокопроизводительного использования оборудования ЭВМ должны реализовываться параллельная во времени работа процессора над программой и выполнение периферийными устройствами процедур ввода-вывода.

В-третьих, необходимо упростить для пользователя и стандартизовать программирование операций ввода-вывода, обеспечит независимость программирования ввода-вывода от особенностей того или иного периферийного устройства.

В-четвертых, необходимо обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (готовность устройства, отсутствие носителя, различные нарушения нормальной работы и др.).

Создание современных средств вычислительной техники связано с задачей объединения в единый комплекс различных блоков ЭВМ, устройств хранения и отображения информации, измерительных приборов, устройств для связи с объектом (УСО), аппаратуры передачи данных и непосредственно ЭВМ. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения - интерфейсы. Термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова «сопряжения» и понимается как совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов устройства, системы. Нередко это определение используется для обозначения составных компонентов интерфейса. В одних случаях под интерфейсом понимают программные средства, обеспечивающие взаимодействие программ операционной системы, в других - устройства сопряжения, обеспечивающие взаимосвязь между составными функциональными блоками или устройствами системы. Для акцентирования внимания на комплексном характере интерфейса используются термины «интерфейсная система», «программный интерфейс», «физический интерфейс», «аппаратный интерфейс», и т. п.

Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

Программные функции:

Восстановление системных файлов  (sfc /scannow)

В Windows есть отличное средство проверки системных файлов. Оно позволяет нам проверить версии всех защищенных файлов. Работает оно так – если при проверке системных файлов обнаруживается, что файл был изменен, то он заменяется оригинальной версией, которая копируется из папки %каталог_windows%\system32\dllcache или из папки/диска, с дистрибутивом Windows. Средство проверки системных файлов проверяет и обновляет также и саму папку кэша.

Дефрагментация дисков (dfrgui.exe)

Программа dfrgui.exe пришла на смену оснастки dfrg.msc, начиная с Windows Vista.

Данную программу также можно запустить с помощью кнопки Выполнить дефрагментацию..., расположенной на вкладке Сервис диалогового окна Свойства, вызываемого из контекстного меню диска.

После запуска данной программы начнется анализ дисков, и если программа обнаружит, что дефрагментация действительно нужна, тогда она предложит ее выполнить.

В окне программы имеются кнопки анализа, запуска процесса дефрагментации, настройки расписания автоматического запуска дефрагментации в указанное время (по умолчанию один раз в неделю). Для использования возможности автоматического запуска дефрагментации необходимо, чтобы служба TASK SCHEDULER была запущена. Если эта служба не запущена, тогда вы не сможете запустить программу dfrgui.exe.

По умолчанию операционная система имеет задание ScheduledDefrag, расположенное в разделе Task Scheduler Library/Microsoft/Windows/Defrag. Данное задание выполняет команду defrag.exe -c –i каждую среду в час ночи.

Проверка дисков  (chkdsk)

CHKDSK (сокращение от check disk  проверка диска) — стандартное приложение в операционных системах DOS и Microsoft Windows, которое проверяет жёсткий диск или дискету на ошибки файловой системы (например, один и тот же сектор отмечен как принадлежащий двум разным файлам). Служебная программа CHKDSK также может исправлять найденные ошибки файловой системы.
Под
 Windows NT, Windows 2000 и Windows XP, CHKDSK также может проверять поверхность жёсткого диска на наличие физически повреждённых секторов (bad sectors). Найденные сектора отмечаются как повреждённые, и система больше не пытается читать с этих секторов или писать на них. Ранее эту задачу выполнял [SCANDISK].
В системе UNIX аналогичная команда называется
 fsck.
По умолчанию,
 CHKDSK не исправляет ошибки и не проверяет поверхность диска на наличие повреждённых секторов. Но об этом позже.
Выполнение
 CHKDSK занимает некоторое время – обычно от нескольких минут до нескольких часов (зависит от жёсткого диска, его размера и занятости).

Консоль управления Microsoft Management Console (MMC) — средство для создания, сохранения и открытия средств администрирования (называемых консолями MMC), которые управляют оборудованием, программными и сетевыми компонентами операционной системы Windows.

MMC не выполняет административные функции, но на ней размещаются инструменты, выполняющие эти функции. Основной тип инструментов, которые можно добавить на консоль называется оснасткой. Другими добавляемыми элементами являются элементы управления ActiveX, ссылки на веб-страницы, папки, виды панели задач и задачи.

Windows имеет в своем составе как изолированные оснастки, так и консоли, содержащие несколько оснасток, сгруппированных в одной консоли для удобства администрирования. Доступ к таким консолям осуществляется через апплет панели управления Администрирование.

Пользователь может создавать свои консоли, добавляя в них необходимые для выполнения задач оснастки.

Чтобы открыть консоль MMC, выполните следующее: нажмите кнопку Пуск, выберите команду Выполнить, введите mmc или название одного из файлов, приведенных ниже и нажмите кнопку OK.

diskmgmt.msc

Оснастка "Управление дисками" в операционной системе Windows XP предназначена для таких задач, как создание и форматирование разделов и томов и назначение букв дисков. На компьютерах под управлением Windows XP оснастка «Управление дисками» может также использоваться для выполнения сложных задач, например для создания и восстановления отказоустойчивых томов

dfrg.msc

"Дефрагментация диска" — это системная служебная программа, выполняющая анализ локальных томов с последующим поиском и объединением фрагментированных файлов и папок. Дефрагментацию дисков также можно запустить из командной строки с помощью команды defrag.

devmgmt.msc

Оснастка "Диспетчер устройств", используется для обновления драйверов (или программного обеспечения) оборудования, изменения настроек оборудования, а также для устранения неполадок.

Описание характеристик микросхемы

JM20330 JMICRON (рис.3) - однокристальное решение для последовательного и параллельного перевода ATA.

Интерфейс Serial ATA PHY, Связь, транспорт и Параллельный ATA диспетчер. Интерфейс Serial ATA физический, связь и транспортные уровни послушны к Интерфейсу Serial ATA 1.0. JM20330 поддерживает данные на 1.5 ГГц уровень, и масштабируемый к скорости передачи данных на 3.0 ГГц, непосредственно удваивая внутренний генератор тактовых импульсов.

Слой поддерживает и набор команд регистра ATA и набор команд пакета, который мог вести Жесткий диск и Оптическое Хранение ATAPI, такое как CR-ROM, CD-RW, ROM DVD, DVD-RW, и т.д.

Интерфейс Serial ATA и Параллельный прикладной уровень ATA поддерживают оба узла и эксплуатацию устройства, и могут быть настроены с помощью единого pin-кода. 

Рис.3 – микросхема JMicron

Список используемой литературы.

1. Михаил Гук“Карманная энциклопедия. Аппаратные средства IBM PC”

Второе издание. Санкт-Петербург 1997. Изд. “Питер Пресс”

2. Питер Нортон, Кори Сандлер, Том Баджет“ПК изнутри”

Изд. “Бином” Москва 1995

3. “Мир ПК” 2’97 с.178 – 180

4. “КомпьюТерра” 2декабря #47(174) с.40 – 42статья Л.Подбережного “Интелвидение будущего”


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71731. Методы оценки погрешностей при прямых и косвенных измерениях количественных значений различных величин 150.5 KB
  Научиться обрабатывать результаты прямых и косвенных измерений с учетом случайных и систематических погрешностей. Состояние производства и научных исследований предъявляют постоянно растущие требования к точности измерений которые удовлетворяются не только за счет создания...
71732. Методы статистической обработки выборочных данных 165 KB
  Что показывает корреляционная зависимость между статистическими совокупностями Характеристика корреляционной зависимости по значению коэффициента парной корреляции. Связь коэффициентов уравнений регрессии с коэффициентом корреляции и их геометрический смысл.
71733. Основы спектроскопии и колориметрии 2.64 MB
  Охарактеризуйте электромагнитные волны различных диапазонов по способу получения того или иного вида излучения. Назовите виды спектров излучения и поглощения. Как изменяется спектр излучения твердого тела при нагревании Как связаны спектры излучения и поглощения с атомным...
71734. Основы использования поляризованного света в медико-биологических исследованиях 148.5 KB
  Цель работы: Познакомиться со способами получения поляризованного света. Какова природа света Чем естественный свет отличается от поляризованного Укажите способы получения поляризованного света. Что общего и в чем отличие в получении поляризованного света после прохождения призмы Николя...
71735. Изучение законов радиоактивного излучения 183.5 KB
  Чем объясняется ослабление бета-излучения при прохождении через вещество Охарактеризовать способность вещества поглощать ионизирующее излучение. Методы регистрации ионизирующего излучения. В качестве еще одной из характеристик поглощения бета-излучения веществом используют слой...
71736. Изучение работы термодатчиков 83.5 KB
  Объяснить зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Объяснить зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Какие вещества называются жидкими кристаллами На каком свойстве жидких кристаллов основано измерение температуры различных участков...
71737. Изучение работы фотодатчиков 41 KB
  Как возникает контактная разность потенциалов В чем заключается явление внешнего и внутреннего фотоэффекта Устройство и принцип действия селенового фотоэлемента. Как изменяется фото ЭДС при изменении силы света источника площади поверхности и угла между падающим лучом и перпендикуляром...
71738. Физические основы использования магнитного поля в биологии и медицине. Изучение аппаратов для низкочастотной магнитотерапии “Полюс – 1” и “Магнитер” 354.5 KB
  Познакомиться с физическими основами воздействия на биологические объекты постоянного и низкочастотного магнитного поля. Исследовать распределение в пространстве магнитного поля индукторов при работе аппаратов. Определение магнитного поля.
71739. Изучение операционных усилителей 162.5 KB
  Цель работы: ознакомление с принципами построения усилителей электрических сигналов на базе операционного усилителя ОУ выполненного на интегральной микросхеме. Коэффициент усиления усилителя. Обратная связь в электронных усилителях.