Структурная схема ЭВМ

         По окончании импульса печати формируется импульс останова. Этот импульс  соответствует логической "1", длительностью в 1.5 раза больше длительности рабочего импульса. Набранный знак во время импульса останова печатается на бумажной ленте. Т.к. инерционность механических частей больше, чем у электронных, то длительность импульса останова больше, чем рабочего.

         Код знака подается из канала связи в параллельном коде, а из регистра - в последовательном. Схема формирования импульса сдвига управляет последовательным перемещением старших разрядов в направлении младших.

         Телетайп является механическим знакопечатающим устройством, которое выводит информацию на бумажную ленту, а следовательно обеспечивает длительное сохранение информации.

31. ИНТЕРФЕЙС

         Устройства вычислительной системы соединяются друг с другом с помощью унифицированных систем связи, называемых интерфейсом. Интерфейс представляет собой систему шин, согласующих устройств, алгоритмов обеспечи-вающих 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.

32. ОБМЕН ДАННЫМИ МЕЖДУ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ И

ПЕРИФЕРИЙНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ (ПУ)

         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.

33. ОБМЕН ДАННЫМИ ПО ПРЕРЫВАНИЯМ

         Прерывание работы МП по запросу внешних устройств устраняет необходимость выполнения МП неэффективных операций по проверке готовности внешних устройств к обмену данными и снижает затраты времени на ожидание готовности периферийного устройства   к обмену. Прерывания необходимы при обмене данными с большим числом асинхронно работающих внешних устройств. Прерываемая программа должна содержать команду EI в начале участка основной программы, где допускаются

прерывания.

         Виды запросов на прерывание бывают:

   1. немаскируемые - которые реализуются аппаратно и поступают в МП по отдельной шине управления. Немаскируемые запросы обладают наивысшим при-оритетом. К ним относятся запросы от схем питания и контроля правильности передачи данных. Снижение уровня питания представляет опасность потери информации. Схемы контроля питания подают запрос прерывания и совершают переход к подпрограмме аварийной перезаписи в ОЗУ с батарейным питанием или во внешнее ЗУ. В блоке питания предусмотрены емкостные фильтры, которые поддерживают уровень питания на время, достаточное для перезаписи.

   2. маскируемые запросы поступают от внешних устройств. В блоке управления МП есть триггер разрешения прерывания. Этот триггер по команде EI устанавливается в единичное состояние в конце участка основной программы, на котором находится команда DI блокировки прерываний, по которой триггер устанавливается в нулевое состояние. Состояние триггера выдается на выход МП, который называется "РАЗРЕШЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЙ", и если на этом выходе  "1", то запрос принимается. Момент появления запроса не связан с выполнением основной программы. МП продолжает выполнять текущую команду основной программы. Он должен запомнить результат выполнения этой команды и номер команды возврата и приступить к выполнению прерывающей программы. На выход МП "ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ" передается сигнал о том, что в данном цикле производится прием одного байта команды. Команда RST начинает удовлетворение запроса на прерывание; по этой команде в стек записывается результат выполнения команды основной программы и номер команды возврата.

         Прерывающая программа начинается с команды RESTART (RST), по которой из стека передается номер команды возврата и результат выполнения последней команды перед прерыванием. Перед командой RET должна быть команда снятия запрета на прерывание - EI, иначе триггер будет в нуле и одна и та же прерывающая программа будет выполняться бесконечно.

34. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УСТРОЙСТВА

ИНТЕРФЕЙСА. АЦП

         К специализированным устройствам интерфейса относятся АЦП, ЦАП, преобразователи кодов. Специализированные устройства преобразуют информацию к виду, удобному для восприятия данной машины (это делают АЦП и преобразователи кодов). ЦАП преобразует

информацию к виду, удобному для восприятия периферийным устройством. Преобразование аналоговой информации в цифровую основано на теореме Котельникова: любой аналоговый сигнал может быть записан в дискретной форме и информация не будет потеряна, если шаг квантования t будет выбран из условия:

   , где F max - максимальная частота спектра передаваемого сигнала.

         В данной схеме происходит промежуточное преоб-разование напряжения Uвх в длительность импульса триггера, которая в свою очередь определяет количество импульсов генератора импульсной последовательности (ГИП) со считанных счетчиком. Счетчик выдает результат в двоичном коде, следовательно показания счетчика пропорциональны Uвх. Тактовый импульс запускает генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) и обнуляет счетчик. В двух компараторах К1 и К2 происходит сравнение напряжения ГЛИН с "0" и с Uвх.

         Когда уровень напряжения ГЛИН равен "0", то на выходе К1 вырабатывается сигнал, который устанавливает триггер в единичное состояние.   На схему "И" подается единичный сигнал с выхода триггера и последовательность импульсов с выхода ГИП. Импульсы ГИП подаются на счетчик, который их считает. Когда напряжение "пилы" станет равным Uвх, сигнал с выхода К2 "опрокинет" триггер в нулевое состояние, импульсы через схему "И" не проходят, счет прекращается. Количество прошедших импульсов пропорционально Uвх. Т.к. напряжение "пилы" строго говоря не является линейным, особенно на начальном участке, то точность преобразования не велика. Большую точность обеспечивают АЦП с ОС и АЦП следящего типа.

35. АЦП С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (ОС)

         ЦАП вырабатывает напряжение ОС. Это напряжение имеет ступенчатую форму. С приходом тактового импульса счетчик начинает считать от генератора импульсной последовательности (ГИП). Счет прекращается при подаче нулевого сигнала с вых. компаратора. Этот сигнал вырабатывается в том случае, если напряжение ОС больше или равно Uвх. Количество сосчитанных импульсов пропорционально Uвх в двоичном коде.

36. АЦП СЛЕДЯЩЕГО ТИПА.

         АЦП с ОС преобразует в двоичный код только возрастающее Uвх. АЦП следящего типа преобразует в цифровой сигнал как возрастающее, так и убывающее напряжение. В этой схеме применяется реверсивный счетчик. Когда на вых. компаратора (К) единичный сигнал (Uвх > Uос) счетчик находится в режиме прямого счета. Когда Uвх Uос, на выходе К - "0" и счетчик переходит в режим обратного счета.

37. ЦАП С СУММИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ НА ОПЕРАЦИОННОМ

 УСИЛИТЕЛЕ (ОУ).

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12