Лекции по курсу "Информатика" (стр. 10 из 17)
Микропроцессоры связаны между собой линиями передачи данных, адресов и управляющих сигналов, образующими внутреннюю шину. Большая часть линий внутренней шины используется всеми схемами и цепями ПК. Это вызывает необходимость усиления и буферизации сигналов, как с целью временного согласования, так и для разделения некоторых из них, при подаче которых одна линия внутренней шины используется параллельно несколькими цепями. Это осуществляется с помощью внешних регистров и буферов ЦП. Линии, распространяющиеся за этими регистрами, объединены в так называемую системную шину, или канал центрального процессора, или канал ввода/вывода.
Микропроцессор (МП) работает с тактовой частотой 4.77МГц, задаваемой основным синхронизатором. По этому основному синхросигналу схемы синхронизации формируют для других устройств ПК необходимые сигналы.
Основная память системы.
Для эффективного использования памяти необходимо изучить ее организацию. Микропроцессор может адресовать 1 048 576 байт (1М байт) памяти, подразделяемой , как известно, на два основных типа: постоянную, называемую также постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) и оперативную (ОЗУ). Каждому байту (ячейке) памяти присвоен свой адрес. Адресное пространство памяти охватывает адреса от 00000 до FFFFF (шестнадцатеричные). Распределение адресного пространства профессионального компьютера приведено в таблице:
| Адрес | Тип памяти, назначение | Примечание |
| 00000до3FFFF | От 64 до 256 Кбайт, расположенной на системной плате | Первые 1024 байт – для векторов прерывания |
| 40000до9FFFF | До 384 Кбайт ОП на дополнительных платах расширения конфигурации системы | |
| A0000доAFFFF | Резервное адресное пространство | |
| B0000доB7FFF | Буфер памяти текстового видеоконтроллера | |
| B8000доBFFFF | Буфер памяти графического видеоконтроллера | |
| C0000доEFFFF | 192 Кбайт для расширения памяти (обычно ПЗУ или ППЗУ) | Область дополнительного ПЗУ |
| F0000доF5FFF | Резервное адресное пространство | |
| F6000доFFFFF | 40 Кбайт для ПЗУ или ППЗУ внутреннего системного программного обеспечения | Интерпретатор BASIC и базовая система ввода-вывода |
Постоянная память.
Емкость основной постоянной памяти профессионального компьютера составляет 40К байт, занимающих старшую область адресного пространства, начинающегося с адреса F6000 и заканчивающуюся адресом FFFFF. Постоянная память реализована в виде пяти модулей ПЭУ емкостью по 8Кб, установленных на системной плате в специальные монтажные цоколи (гнеэда) для интегральных схем. В профессиональных компьютерах могут использоваться и модули большей емкости. Необходимо лишь, чтобы они имели время доступа, не большее 250нс, и время цикла, не превышающее 375нс.
Первые четыре модуля ПЭУ (с адресами от F6000 до FDFFF) общей емкостью 32Кб содержат интерпретатор программного языка Бейсик. В остальных 8Кб (один модуль ПЭУ с адресом от FE000 до FFFFF) записаны программы, обеспечивающие выполнение следующих функций системы:
- установку системы в начальное состояние;
- внутреннее тестирование после первоначального включения электропитания;
- управление обменом информацией с печатающим устройством;
- загрузка системной программы с гибкого магнитного диска;
- реализацию знакового генератора на 128 символов.
Эти функции образуют так называемую базовую систему ввода/вывода (BIOS - от английского Basic Input and Output System).
Имеется два вида программ управления обменом: программы обслуживания основных прерываний (так называемые драйверы прерывания) и программы обслуживания ПУ ( драйверы периферийных устройств). Типовая драйверная программа содержит программные модули, которые управляют соответствующим устройством через его регистры ввода/вывода. Кроме того , в ней могут быть один или несколько драйверов прерывания, обеспечивающих связь с программами пользователя.
Оперативная память.
На системной плате обычно размещается ОП емкостью не менее 64Кб, а также цоколи для установки дополнительных интегральных схем ОП на емкость 192Кб.
Как было сказано выше персональная ЭВМ является настольной универсальной машиной индивидуального применения. Ее отличительные особенности:
- компактность и экономичность, обеспечивающие массовое применение в различных сферах профессиональной деятельности пользователей;
- несложная оперативная система, предоставляющая пользователю простые и удобные средства доступа к ресурсам ПЭВМ и средства управления выполнением задач;
- диалоговый язык программирования высокого уровня (Бейсик, Паскаль и т.д.), позволяющих проектировать интерактивные процедуры обработки данных;
- телекоммуникационные средства, обеспечивающие подключение ПЭВМ к сетям ЭВМ и соответственно доступ к отраслевым, региональным и национальным информационным ресурсам.
Типовой состав устройств ПЭВМ включает системный блок обработки и управления, средства взаимодействия пользователей с системным блоком, средства долговременного хранения и накопления данных и средства подключения к каналам связи. Такой состав устройств ПЭВМ предоставляет в распоряжение индивидуальных пользователей самые разнообразные функциональные возможности.
Системный блок, включающий центральный процессор, основную память (ОЗУ и ПЗУ), контроллеры и адаптер канала связи, строится на основе применения микропроцессорных комплектов БИС, БИС ОЗУ и ПЗУ. ОЗУ ПЭВМ являются энергонезависимыми ЗУ, у которых информация разрушается при отключении питания. Информация, размещаемая в ПЗУ, записывается при изготовлении ПЭВМ и не изменяется в течении всего периода ее эксплуатации. В ПЗУ обычно размещаются системные программы, обеспечивающие подготовку ПЭВМ к работе после включения питания, т.е. инициализацию (приведение в исходное состояние функциональных модулей), тестирование (проверка работоспособности функциональных модулей) и загрузку оперативной системы.
Средства взаимодействия пользователей с системным блоком обработки и управления включают устройства ввода-вывода, обеспечивающие диалоговый обмен информацией (диалоговые ВУ). К этому типу ВУ относятся клавишное устройство (КЛУ), печатающие устройство (ПУ), устройство отображения информации (символьный и графический дисплей).
Клавишное устройство является основным устройством ввода информации, оно обеспечивает диалоговое общение пользователя с ПЭВМ. Клавишное устройство выполняет следующие функции:
- ввод команд пользователя, обеспечивающих доступ к ресурсам ПЭВМ в различных режимах;
- запись, корректировку и отладку программ пользователя;
- ввод данных и команд в процессе решения задач на ПЭВМ.
Клавишное устройство включает в себя клавиатуру и электронный блок кодирования символов клавиатуры. Клавиатура состоит из клавиш, которые можно разбить на следующие группы:
1) алфавитно-цифровые и знаковые клавиши;
2) функциональные клавиши;
3) служебные клавиши для управления перемещения курсором, для управления редактированием текстов, смены и фиксации регистров, модификации кодов клавиш.
Обработка сигналов клавиатуры включает три уровня: физический логический и функциональный. На физическом уровне осуществляется кодирование порядковых номеров клавиш (коды кодирования). На логическом уровне происходит трансляция кода сканирования в код ASCII. На функциональном уровне обеспечивается "программирование" клавиш, т.е. присваивание отдельным клавишам последовательности символов (операторы, команды и т.д.).
Символьный дисплей относится к классу внешних устройств оперативного вывода данных на экран электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). В ПЭВМ символьный дисплей осуществляет:
- вывод содержимого текстовых файлов, например, исходных модулей программ на языке высокого уровня (Бейсик, Паскаль и т.д.);
- информационное взаимодействие с пользователем при диалоговой обработке данных.
Символьный дисплей работает на принципе сканирования электронного луча и формирования в строках растра ЭЛТ точечных изображений выводимых символов путем подсвета требуемых комбинаций точек на экране. Каждый символ формируется на матрице, имеющей 5*7, 7*9, или 10*14 точечных элементов в зависимости от типа дисплея.
Графический дисплей используется для для вывода информации на экран ЭЛТ в виде графических изображений различной формы. Как и в символьном дисплее, изображение графиков и чертежей на экране
ЭЛТ формируется из отдельных точек. Но в отличие от символьного, где экран интерпретируется множеством матриц, в графическом дисплее экран ЭЛТ представляется множеством точек M*N.
Печатающие устройство предназначено для вывода результатов
обработки информации на бумажный бланк, т.е. для документального оформления итоговых данных. Из многочисленных конструкций печатающих устройств в ПЭВМ наиболее широко применяются матричные знакосинтезирующие печатающие устройства.
В знакосинтезирующем печатающем устройстве , как и в символьном дисплее, изображение символов формируется в виде комбинации точек на матрице 5*7 или 7*9 с помощью печатающей головки, которая состоит из вертикального ряда игл.
Матричные знакосинтезирующие печатающие устройства позволяют печатать алфавитно-цифровую и графическую информацию.
Средства долговременного хранения и накопления данных (внешнее запоминающие устройство) обеспечивают запись и чтение больших массивов информации, в качестве которых могут использоваться: тексты программ на языках высокого уровня, программы в машинных кодах, файлы с данными и т.д. В качестве внешних запоминающих устройств в ПЭВМ в основном используются накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НМД) типа "винчестер".