99581

Периферийные устройства информационных систем железнодорожного транспорта

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Все контроллеры взаимодействуют с МП и ОП через системную магистраль по передаче данных называемую шиной. Взаимодействия ПУ с ядром ЭВМ Основное назначение ПУ - обеспечить поступление в ЭВМ из окружающей среды программ и данных для обработки а также выдачу результатов работы ЭВМ в виде пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ или в иной необходимой форме. Для работы с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами используются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для преобразования цифровых...

Русский

2016-09-25

58.98 KB

0 чел.

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

Контрольная работа

по дисциплине:

Периферийные устройства информационных систем железнодорожного транспорта

   Выполнил студент 6 курса

        Архипова А.С.

        Шифр:1010- п/ЭВМ-8734

Проверил:

                                      Легкий Н. М.

Москва 2014г.

Задание на контрольную работу:

Необходимо по исходным данным выполнить следующее:

  1.  Определить совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен данными между ПУ и ядром ЭВМ выбранного предприятия. Описать взаимодействия ПУ с ядром ЭВМ.
  2.  Разработать структурную схему системы с определением выполняемых функций периферийными устройствами.
  3.  Описать виды взаимодействия ПУ с ядром ЭВМ.
  4.  Для каналов (интерфейсная аппаратура) определить область применения, разработать структурную и функциональную схемы для характерных примеров применения.
  5.  Для организации интерфейса ПУ с ядром ЭВМ описать организацию работ, определить область применения, проработать блок-схему алгоритма функционирования ПУ при реализации заданной организации работ.

  1.  Определим совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен данными между ПУ и ядром ЭВМ. Опишем взаимодействия ПУ с ядром ЭВМ.

Аппаратные средства

Основные блоки

-системный блок;

-клавиатура (для организации ввода информации в компьютер);

-дисплей (для отображения текстовой и графической информации).

В системном блоке располагаются

-электронные схемы (микропроцессор, ОП, контроллеры устройств);

-блок питания (преобразует напряжение сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на эл. схемы);

-НЖМД (винчестер).

Дополнительное оборудование

К системному блоку подключены дополнительные устройства ввода-вывода информации через специальные гнезда (разъемы) на задней стенке компьютера.

-принтер;

-мышь

-сканер;

-CD-ROM;

-модем;

-звуковые колонки;

-коммутатор D-link.

Логическое устройство

-Микропроцессор - мозг компьютера. Производит все вычисления и обработку информацию.

-Сопроцессор.

-Оперативная память.

-Контроллеры и шина (обмен информацией между ОП и внешними устройствами (ВУ). Такой обмен называется вводом-выводом. Для каждого ВУ в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером. Все контроллеры взаимодействуют с МП и ОП через системную магистраль по передаче данных, называемую шиной.

-Электронные платы (на материнской плате - МП, сопроцессор, ОП, шина).

-Контроллеры портов ввода-вывода.

-Порты USB.

Программные средства

Операционная система Windows XP, пакет прикладных программ Microsoft Office, драйвера для периферийных устройств, различные специализированные программы.

Взаимодействия ПУ с ядром ЭВМ

Основное назначение ПУ - обеспечить поступление в ЭВМ из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ЭВМ в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме. ПУ в немалой степени определяют возможности применения ЭВМ.

ПУ ЭВМ включают в себя внешние запоминающие устройства, предназначенные для сохранения и дальнейшего использования информации, устройства ввода-вывода, предназначенные для обмена информацией между оперативной памятью машины и носителями информации, либо другими ЭВМ, либо оператором. Входными устройствами могут быть: клавиатура, дисковая система, мышь, модемы, микрофон. Выходными - дисплей, принтер, дисковая система, модемы, звуковые системы, другие устройства. С большинством этих устройств обмен данными происходит в цифровом формате. Для работы с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами используются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для преобразования цифровых данных в аналоговые и наоборот.

Цифровой интерфейс проще по сравнению с цифроаналоговым, но и для него требуются специальные схемы. Различают последовательную и параллельную передачу данных, необходима синхронизация взаимодействующих устройств. Один из наиболее распространенных стандартов RS-232C. Последовательные интерфейсы применяются для передачи данных на любые расстояния. Однако на короткие расстояния целесообразнее передавать данные байтами, а не битами, для этого используют параллельные интерфейсы ввода-вывода.

Для ввода-вывода данных используются разнообразные типы ПУ: накопители на гибких дисках (дискеты), накопители на жестких дисках (винчестер), ленточные, магнитооптические, CD-ROM, WORM. Сейчас наиболее популярны накопители на гибких и жестких дисках; первоначально же использовались перфоленты и перфокарты, позже - магнитная лента.

Диски хранят данные в последовательной форме, а процессор считывает и записывает данные по параллельной шине данных. Функции преобразования данных выполняет интерфейсная система. В семействе IBM PC накопителями управляет контроллер диска, подключенный плоским кабелем к накопителю. Перед передачей данных накопитель подает сигнал на одну из четырех линий запроса контроллера. Контроллер отвечает выходным сигналом на соответствующей линии подтверждения. После этого контроллер передает сигнал в остальные устройства ввода-вывода. Затем в контроллер загружаются начальный адрес и число передаваемых байтов. Данные начинают передаваться с диска через плату контроллера на шину данных и в запоминающее устройство. После передачи данных управление шиной данных возвращается процессору. В интерфейсе диска необходима микросхема, которая преобразует данные из последовательной формы в параллельную и наоборот. С одной стороны платы имеется вход с шины данных компьютера, а с другой - вход от дискового накопителя. Между ними находится микросхема сдвига, которая преобразует данные.

  1.  Разработаем структурную схему системы с определением выполняемых функций периферийными устройствами.

Ядро ЭВМ образуют процессор и основная память (ОП), состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения наиболее часто используемых программ управления. Подключение всех внешних устройств, дисплея, клавиатуры, внешних ЗУ и других обеспечивается через соответствующие адаптеры - согласователи скоростей работы сопрягаемых устройств или контроллеры - специальные устройства управления периферийной аппаратурой. Контроллеры в ЭВМ играют роль каналов ввода-вывода.

Центральный процессор

ОП

Контроллер

Контроллер

Контроллер

Контроллер

Контроллер

мышь

монитор

HDD FDD CDD

принтер

клавиатура

Рисунок 1. Структурная схема ЭВМ

За управление аппаратными устройствами компьютера (процессором, памятью, дисководами и устройствами ввода-вывода) отвечают служебные программы - операционная система и драйверы (driver). Драйвер "переводит" команды ОС в конкретные команды, понятные устройству.

Обычно драйвер общается не напрямую с устройством, а с микропрограммами (прошивкой) "железки", которые выполняют управление элементами устройства.

Некоторые простейшие устройства не имеют собственных микропрограмм, в этом случае управление ими целиком выполняется драйвером. О успешном завершении операции или о возникшей ошибке драйвер сообщает ОС. К большинству устройств производители пишут свои драйвера и прилагают к устройству на диске. Драйвера для наиболее распространенных устройств, например, для контроллера IDE, разработчики ОС добавляют в дистрибутивы.

  1.  Описать виды взаимодействия ПУ с ядром ЭВМ.

Устройства вычислительной системы соединяются друг с другом с помощью унифицированных систем связи, называемых интерфейсом. Интерфейс представляет собой систему шин, согласующих устройств, алгоритмов обеспечивающих связь всех частей ЭВМ между собой. От характеристик интерфейса зависит быстродействие и надежность ЭВМ. Интерфейс должен быть стандартизирован с тем, чтобы он обеспечивал связь процессора и оперативной памяти с любым периферийным устройством (ПУ). Необходимое преобразование формата данных должно производиться в ПУ. Алгоритмы функционирования интерфейса и управляющего сигнала также должны быть стандартизированы. Схемы интерфейса обычно располагаются в самих связываемых устройствах.

Типы интерфейса:

1. Интерфейс ОЗУ - через него производится обмен данными между ОЗУ и процессором, между ОЗУ и каналами ввода - вывода. Ведущим в обмене данными, т.е. начинающим операцию обмена, является процессор и каналы ввода - вывода, а исполнителем - ОЗУ. Этот интерфейс является быстродействующим. Информация через него передается словами и полусловами.

2. Интерфейс с процессором - через него происходит обмен информацией между процессором и каналами ввода - вывода. Ведущий - процессор, исполнитель - каналы. Интерфейс является быстродействующим. Обмен информацией через него происходит словами и полусловами.

3. Интерфейс ввода - вывода. Через него происходит обмен информацией между каналами ввода - вывода и устройствами управления ПУ. Обмен информацией производится байтами. Его быстродействие меньше, чем у первых двух типов.

4. Интерфейс периферийных аппаратов (ПА). Через него происходит обмен информацией между устройствами управления ПА и самими ПА. Он не может быть стандартизирован, т.к. ПА очень разнообразны.

Интерфейсы могут быть односвязными и многосвязными.

При односвязном интерфейсе общие для всех устройств шины используются всеми устройствами, подключенными к данному интерфейсу, на основе разделения времени.

При многосвязном интерфейсе одно устройство связывается с другими устройствами по нескольким независимым магистралям.

Односвязный интерфейс применяется в малых и микро ЭВМ, а многосвязный - в средних и больших ЭВМ. Многосвязный интерфейс характеризуется тем, что каждое устройство снабжается одной выходной магистралью для выдачи информации и несколькими входными для приема информации от других устройств.

При неисправности, какой - либо входной шины или сопряженных с ней согласующих устройств, оказывается отключенным только одно периферийное устройство. Интерфейс автоматически определяет неисправное ПУ и выбирает исправные и незанятые магистрали. МП в зависимости от заданной программы выбирает последовательность опроса датчиков, т.е. вырабатывает управляющие сигналы обмена информацией по выбранному каналу и осуществляет сбор и обработку данных.

По цифровому каналу связи сигнал может передаваться параллельно или последовательно. Параллельная передача цифрового сигнала требует отдельные линии для каждого разряда, но является более быстродействующей. При последовательной передаче цифровые сигналы передаются последовательно по одной линии связи. По способу передачи информации во времени интерфейс может быть синхронный и асинхронный. Синхронный характерен постоянной временной привязкой, а асинхронный - без постоянной временной привязки. При синхронной передаче данных синхронизирующие сигналы МП задают временной интервал, в течении которого считывается информация с одного датчика. Временной интервал определяется наибольшим временем задержки в системе передачи данных и максимальным временем преобразования аналогового сигнала в цифровой. Асинхронная передача данных характеризуется наличием управляющих сигналов: "Готовность к обмену" вырабатываемый датчиком исходной информации: "Начало обмена", "Конец обмена", "Контроль обмена", вырабатываемые МП. При такой организации обмена автоматически устанавливается рациональное соотношение между скоростью передачи данных и величинами задержки сигналов в канале связи.

  1.  Каналы (интерфейсная аппаратура)

Канал ввода-вывода (КВВ) представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для организации, управления обменом и непосредственной передачи данных между ОП и ПУ. Таким образом, КВВ является функциональным элементом системы ввода-вывода.

Он образует маршрут передачи данных между ОП и ПУ и осуществляет управление обменом, начиная от установления связи и заканчивая завершением передачи и разрушением установленной связи. Физическая разновидность КВВ отличается широким разнообразием, однако независимо от её функции подключения ПУ к КВВ выполняется специальными аппаратными средствами (средствами интерфейса) в соответствии с определенными стандартами.

Основные функции КВВ.

Основные функции КВВ можно разделить на три группы. В первую группу можно отнести функции по установлению логической связи между ПУ и ОП, т.е. по образованию передачи данных.

Вторая группа функций КВВ связанна непосредственно с передачей данных между ПУ и ОП и включает в себя:

-определение текущего адреса ячейки памяти для записи или чтения одной единицы информации, передаваемому по созданному каналу передачи;

-преобразование форматов данных используемых в ПУ и ОП;

-контроль передаваемых данных;

-определение особых условий в процессе выполнения операции.

К числу таких операций можно отнести завершение процесса передачи определенной порции информации и потребность в дополнительной управляющей информации для каких-либо компонентов, возникновение ошибки и пр.

Третья группа функций связанна с завершением обмена и разрушением канала:

-определение момента завершения обмена, т.е. завершена ли передача информации;

-определение причины завершения обмена, т.е. завершена ли передача всех необходимых данных или в процессе обмена обнаружена ошибка;

-информирование ЦП об изменении состояния компонентов;

-передача управляющей информации.  

Перечисленные функции КВВ реализуются различными сочетаниями аппаратных и программных средств. Если все функции управления обменом осуществляются средствами интерфейса и аппаратурой ЦП то такой интерфейс называют программным. С помощью программного интерфейса ЦП обеспечивается не совмещенный режим ввода-вывода, при котором управление ПУ и операциями обработки осуществляется последовательно, и совмещенный режим при котором ПУ имеет автономные схемы управления.

Программное управление обменом или программный интерфейс КВВ реализуется средствами управления интерфейсом и аппаратурой ЦП, которая используется для управления обменом в течении всей операции ввода-вывода непрерывно. В свободное от управления обменом время аппаратура ЦП используется для выполнения операций обработки.

Основные характеристики КВВ:

-Номинальная пропускная способность, т.е. число байт данных, которые могут быть переданы посредством КВВ между ПУ и ОП за единицу времени.

-Нагрузочная способность, т.е. наибольшее число ПУ, которое может обслуживать КВВ.

Т.е. каналы (интерфейсная аппаратура) применяется для подключения ПУ к ЭВМ.

5. Организация интерфейса ПУ с ядром ЭВМ

1. Программно-управляемый обмен данными. В этом случае передача данных от ПУ в память и обратно производится через МП в соответствии с микропрограммой, записанной в ОЗУ, МП руководит обменом и операция обмена происходит так же, как и операция основной программы.  Операция ввода - вывода активизируется текущей командой программы или запроса от ПУ. При программном управлении передачей данных процессор "отвлекается" от выполнения основной программы на все время операции ввода - вывода, следовательно снижается производительность ЭВМ. Для ввода блока данных необходимо слишком много операций, таких как преобразование форматов, адресация в памяти, определение начала и конца блока данных. В результате скорость передачи данных снижается. Дешифратор определяет номер ПУ, с которым будет происходить обмен данными в соответствии с программой. Мультиплексор передает данные от одного из ПУ соответствующего номера через МП в ОЗУ. После того, как дешифратор определил номер ПУ и МП послал запрос об обмене данными, МП ждет сигнала готовности от ПУ. Демультиплексор передает данные из ОЗУ на одно из ПУ.

2. Обмен данными с использованием прямого доступа к  памяти (ПДП). При этом МП освобождается от участия в обмене данными. ОЗУ связывается с МП и с аппаратурой, руководящей обменом данных разными шинами.   Обменом данными полностью управляют с помощью аппаратных средств.

Инициатором обмена данными является ПУ, которое посылает запрос об обмене данными на флажок запроса ПДП. Флажок запроса активизирует блок ПДП. Блок ПДП посылает в память сигнал чтения или записи и определяет ячейку ОЗУ, с которой начнется обмен данными. Блок ПДП посылает эти сигналы, после того, как получит от МП сигнал подтверждения. Регистр данных передает данные из ОЗУ в ПУ и из ПУ в ОЗУ. При ПДП процессор освобождается от управления операциями ввода - вывода и может параллельно выполнять основную программу. ПДП обеспечивает более высокое быстродействие и более высокую производительность работы ЭВМ.

Список литературы:

  1.  А.Марголис. Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах. - К.: фирма "Дианетика", 1994г.
  2.  Э.К.Лецкий. Информационные технологии на ж.д. транспорте- М:УМК МПС России,2000.
  3.  Ларионов А.М. Периферийные устройства в вычислительных системах-М.:Высшая школа 1991.
  4.  Леонтьев В. Новейшая энциклопедия персонального компьютера-М:Олма-Пресс образование.2005

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1619. Основы получения здорового приплода и профилактики болезней новорожденных 20.26 KB
  Получение крепких и жизнеспособных телят во многом зависит от состояния здоровья коров, их кормления и содержания в период осеменения и беременности. Особое значение имеет правильный и своевременный запуск беременных коров.
1620. Особенности строения половых органов коров 20.02 KB
  Вульва коров морщинистой кожей, дорсальный угол половой щели закругленный, а вентральный - острый и несколько свисает в области седалищных бугров.
1621. Оценка качества спермы по интенсивности дыхания 19.87 KB
  Активность спермы оценивают по скорости обесцвечивания (восстановления) метиленовой синьки, смешанной со спермой. При дыхании спермии потребляют кислород, растворенный в смеси, в результате этого синька обесцвечивается.
1622. Плацентарный барьер 19.59 KB
  Плацентарный барьер - совокупность морфологических и функциональных особенностей плаценты, обусловливающих ее способность избирательно пропускать вещества из крови матери к плоду и в обратном направлении.
1623. Подготовка к оказанию акушерской помощи 19.88 KB
  Акушерскую помощь оказывают чаще во время родов и реже при беременности и в послеродовом периоде. Обычно она бывает неотложной, подлежащей быстрому и точному исполнению.
1624. Половой акт (половые рефлексы самцов) 20.76 KB
  Половой акт — это комплекс условных и безусловных половых рефлексов, обеспечивающих выделение спермы из половых органов самца и внедрение ее в половые пути самки.
1625. Половой цикл у разных видов животных, его стадии 20.82 KB
  Половой цикл - сложный нейрогуморальный рефлекторный процесс, сопровождающийся комплексом физиологических и морфологических изменений в пол органах и во всем организме самки от одной стадии возбуждения до других.
1626. Положение, предлежание, позиция и членорасположение плода во время родов 18.8 KB
  Положение плода — расположение продольной оси тела плода по отношению к продольной оси тела матери. Продольное расположение правильное, вертикальное и поперечное — патологические.
1627. Понятие о ветеринарной гинекологии и андрологии. Их задачи в профилактике и ликвидации бесплодия с/х животных 20.83 KB
  Ветеринарная гинекология как отрасль клинической ветеринарии изучает патологические процессы в половых и других органах вне беременности, родов и послеродового периода и процессы, приводящие к бесплодию самок.