220 likes | 336 Views
Architektura a vývoj PC 5. Ing. Vladislav Bezouška, Ph.D. Zařízení které umí přistupovat na BUS PC a rozšiřuje tak I/O PC. Řadiče I/O PC. Obsahuje vlastní mikroprocesor tzv. řadič a příslušné obvody rozhraní „interface“.
E N D
Architektura a vývoj PC 5. Ing. Vladislav Bezouška, Ph.D.
Zařízení které umí přistupovat na BUS PC a rozšiřuje tak I/O PC Řadiče I/O PC Obsahuje vlastní mikroprocesor tzv. řadič a příslušné obvody rozhraní „interface“ Může být na základní desce nebo jako karta do I/O bus PC příp jako periferní zařízení. Základní typy: sériová linka, Paralelní port, USB, řadiče mezipaměti, měřící karty, Fire-Wire, SCSI,..
UART (Universal Asynchronous Reciever Transmitter) • Zabezpečuje duplexní asynchronní přenos mezi dvojicí zařízení • Zápisem do řídících registrů můžeme nastavovat parametry přenosu • Řadič UATR je připojen na IO BUS PC (U novějších desek integrován) Řadiče I/O PC – UART (RS232)
Specifikace RS 232C = H – 3V až –15V L +3V až +15V Linky jsou odolné proti zkratu a dávají 10-15mA Řadiče I/O PC – UART (RS232) Princip sériového přenosu • Základní typy zapojení UART: • Přímé propojení koncových zařízení přes dvě ukončující zařízení tj. datový okruh • Propojení koncových zařízení přes nulový modem
Ukázka zapojení nulového modemu Řadiče I/O PC – UART (RS232) UART obsahuje dva duplexní kanály: v PC COM1, COM2 Adresace UART
Asynchronní paralelní simplexní přenos dat s kvitováním tzv. handshecking Řadiče I/O PC – CENTRONICS Provoz na 8bit datové sběrnici je řízen řídícími signály
Provoz řídí RootHUb (většinou základní deska) Universal Serial Bus - USB Rychlost: Low 1,5Mbit/s Medium 12Mbit/s High 480Mbit/s Diferenciální datový signál +D,-D Kódování NRZI – nahrazuje taktovací signál Obrázek převzat z lit. č.1 Po každé 6-té jedničce změní polaritu Po každé nule změní polaritu
Komunikace: Universal Serial Bus - USB • Rozpoznání typu USB zařízení 1.5KW Vcc - +D nebo –D (sv.1,2 nebo 1,3) • Příslušný HUB provede RESET sběrnice • Načítání konfiguračních informací (přidělení adresy, definování koncového bodu = typ přenosu...) • Přenos dat Každý paket začíná synchronizačním signálem 00000001 Po 10ms – myš, klávesnice Kód identifikace Oprava chyb Obrázek převzat z lit. č.1
Funkce: • Při zapnutí počítače odpovídá na testovací procedury POST – BIOSu • Neustále monitoruje matici tlačítek a při stisknutí tlačítka vyšle jeho kód • Má zásobníkovou paměť na 20 znaků Řadiče I/O PC – klávesnice
IDE(Itelligent Driver Electronics) -Není řadič v pravém slova smyslu, ale jen adaptér na sběrnici. Řadiče I/O PC – IDE Kapacita disku jen 528MB Umožňuje připojení dvou disků, jeden funguje jako master a druhý jako slave EnhancedIDE
Zvětšení adresovacího prostoru na 8GB • Metoda LBA(Logical Block Addressing) • 2. Zrychlení přenosu dat – podpora PCI • PIO5 (Programmed Input Output) režim přenosu – až 66MB/s • 3. Připojení až 4 jednotek k jednomu řadiči • Řadič podporuje standard ATAPI (Advanced Technology Attachement Packetized Interface) • 4. Jednotky se připojují po dvou ke dvěma portům – primárnímu a sekundárnímu. !!! Systémový disk musí být na primárním protože např. PCI bus podporuje jen jeden port. • Některé další rozšíření IDE: • FAST – ATA, ULTRA DMA – ATA,.. Řadiče I/O PC – EIDE
Řadiče I/O PC – serial ATA Obrázek převzat z lit. č.1 Rychlost 1,2GBit/s Kódování dat 8B/10B (podobně jako u sítí) Full Duplex – diferenciální linky Přímé propojení 4 mechanik
SCSI (Small Computer System Interface) • Není řadič ani rozhraní ale SBĚRNICOVÝ • SYSTÉM. • Jednotná množina příkazů CCS • Přenos dat 32bit pomocí HOST adaptéru • Rychlost až 40MB/s • Funkci řadiče má tzv. HOST adaptér: • a) periferie požaduje přístup na bus • b) Iniciátor vybírá periferii se kterou bude komunikovat • c) Provozní informace o stvu konc. Zařízení(KZ) a iniciátoru • d) Přenos dat • e) Iniciátor předává příkaz KZ • f) KZ vysílá info. o svém stavu Řadiče I/O PC – SCSI
Metody magnetického záznamu Pevné disky Datová buňka MFM kódování 2x větší hustota zápisu T-bit je zapsán jen když předchází 2x D-bit=0 D-bit je zapsán jen když = 1 Frekvence T-T, D-D klesá Buňky mohou být 1/2
RLL umožňuje 2x větší hustotu než MFM Obrázek převzat z lit. č.1 RLL kódování vynechává záznam většího počtu nul a nahrazuje ho T-bity.
Obrázek převzat z lit. č.1 Pevné disky – logická struktura
Obrázek převzat z lit. č.1 Pevné disky – FAT
Hlavy: 1) Feritové 2) Tenkovrstvé – cívka je tvořena vrstvami 3) Magnetorezistivní - Mech. Komponenty pro pohyb hlavy Pevné disky – struktura Obrázek převzat z lit. č.1 Obrázek převzat z lit. č.1
Obrázek převzat z lit. č.1 • S lineárním pohonem • S krokovým motorem Pevné disky – aktuátor Problém s řízením Rekalibrace ztráty polohy Kalibrace tepelná dilatace Servostopa + servohlava Obrázek převzat z lit. č.1
Načtení soboru 100KB ve 200 sektorech s diskem 3600ot/s Zabere 3,2s Pevné disky – interleaving Prokládání Interní rychlost přenosu
Programování hardware pod Windows Přímé Knihovna DLL Programovací jazyk přímo podporuje vstup/výstup na HW
Literatura : [1] Messmer H. P., Dembowski K.: Hardware. CP Books. Brno, 2005.