Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К. Информатика

Подождите немного. Документ загружается.

этом случае регистр, по которому производится адресация, уже однозначно определен,

освобождаются два младших бита операнда, которые можно использовать для других целей. В

связи с этим удается получить четыре различных способа адресации по счетчику:

11 00 - резерв;

11 01 - операндом служит константа, входящая в команду;

11 10 - операнд извлекается из ячейки ОЗУ, адрес которой входит в команду;

1111-резерв.

Итак, в «Е97» существует два метода адресации по PC, соответствующих шест-

надцатеричным кодам D и Е в качестве операнда. Изучим их на примерах. Команда, состоящая из

двух слов

02D1

0020

выполняет операцию Rl + 20 => Rl следующим образом: к текущему значению Rl прибавляется

извлеченное из команды число 20 и результат помещается в Rl. Если первоначальное значение Rl

было, скажем, F0, то в результате операции в Rl запишется 110.

Рассмотрим еще одну команду с адресацией по PC:

021Е

0020

выполняющую операцию (20) + Rl => (20) так: к числу, хранящемуся в ячейке памяти 20,

прибавляется значение Rl. В случае, когда Rl = F0, a (20) = 40, ответ будет: (20)= 130.

На этом рассказ о методах адресации можно было бы и закончить, если бы не наличие в

командах модификатора, хранящегося в первой цифре шестнадцатерич-ного представления

команды. Его значение также может существенно влиять на извлечение данных и запись

результата.

Во всех приведенных в данном пункте примерах МОД = 0 и, следовательно, не оказывает

влияния на расшифровку и выполнение операции. Если же он имеет ненулевое значение,

необходимо дополнительно учитывать и этот фактор.

Модификатор состоит из четырех битов, причем два старших отвечают за «переключением

бант/слово, а два младших - за особый способ представления данных, называемый «короткой

константой». Многие команды оперируют с небольшими константами, значения которых не

превышает по модулю 15. Такие констангы вполне «уместятся» в четырех отведенных под ОП1

битах. Для реализации такой возможности в «Е97» используются два младших бита модификатора

-0-й и 1-й. Признаком, по которому процессор распознает «короткую константу», служит наличие

единицы в первом разряде модификатора. В этом случае содержимое ОП1 рассматривается как

двоичное число, а 0-й бит модификатора служит его знак ом,например:

25A3:R3* 10=>R3

или

3653:R3/(-5)=>R3

Из приведенных примеров видно, что операции с «короткой константой» занимают всего

одно слово. Данный способ оказывается, таким образом, экономичнее описанного чуть раньше

метода адресации по PC (вспомните, что там константа хранится во втором слове команды).

Наличие операций с «короткой константой» позволяет упростить систему команд

процессора. Например, в программах часто требуются команды, увеличивающие или

уменьшающие данные на единицу. Любой процессор имеет для этой важной ситуации

специализированные команды, обозначаемые чаще всего INC и DEC. В «Е97» эти команды

получаются как частный случай операций с «короткой константой».

Во всех предыдущих рассуждениях мы молчаливо полагали, что процессор работает только

с 16-разрядными словами. Но это не всегда так - иногда требуется выполнить те или иные

действия над байтами, например, при обработке текста. Старшие биты модификатора как раз и

предусмотрены для оказания режима байт/слово: 3-й бит соответствует ОП1, а 2-й - ОП2. Если

соответствующий бит модификатора установлен в единицу, то процессор оперирует с байтом,

иначе - со словом. Как всегда, наличие двух битов порождает четыре варианта:

431

00 ОП1-слово, ОП2-слово;

01 ОП1-слово, ОП2-байт;

10 ОП 1 - байт, ОП2 - слово;

11 ОП1-байт, ОП2-байт.

Наиболее простыми и очевидными являются комбинации слово - слово и байт -байт, когда

оба операнда и результат имеют одинаковый тип. Смешанные комбинации слово - байт и байт -

слово более экзотичны и нуждаются в особом рассмотрении. Не вдаваясь в тонкости, можно

считать, что в двухадресных командах модификатор всегда равен либо 0 для операции со

словами, либо С для байтов.

4.4. РАБОТА С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ

Как уже говорилось ранее, модель «Е97» отражает наиболее простые методы обмена с

внешними устройствами из тех, что свойственны современным компьютерам.

Как и в реальных микропроцессорах, «общение» с периферийными устройствами

осуществляется через порты ввода-вывода. Для учебной ЭВМ принята наиболее простая модель,

когда каждому из имеющихся внешних устройств соответству ет два порта - порт данных и порт

состояния. Можно считать, что каждый порт представляет собой 16-разрядный регистр,

находящийся в контроллере. Через порт данных происходит обмен информацией. Порты

состояния позволяют управлять процессом обмена данными, так как предоставляют процессору

сведения о текущем состоянии внешнего устройства. Реальная синхронизация ввода-вывода

является достаточно сложной проблемой и существенно зависит от типа периферийного

устройства. Поэтому в «Е97» регистр состояния устроен максимально просто: в нем имеется

единственный используемый бит - бит готовности. В обсуждаемом учебном компьютере бит

готовности помещается в седьмом разряде регистра состояния.

Все порты являются 16-разрядными, но реальная информация всегда располагается в их

младшем байте. Содержимое битов с 8-го по 15-й в выходные порты формально заносится, но

никакого влияния на устройство вывода не оказывает.

Каждому порту соответствует свой номер (адрес). В «Е97» из шестнадцати возможных

используются следующие порты:

0 - порт состояния клавиатуры (только чтение);

1 - порт данных клавиатуры (только чтение);

2 - порт состояния дисплея (только чтение);

3 - порт данных дисплея (только запись).

Стандартный алгоритм обмена с использованием портов ввода-вывода выглядит

следующим образом. Считывается порт состояния и проверяется значение знакового бита его

младшего банта. Эта операция повторяется до тех пор, пока бит готовности не будет установлен

внешним устройством в единицу, что является сигналом процессору к началу обмена. Только

после него процессор может записать информацию в порт данных, если речь идет об устройстве

вывода, или считать их из порта, если это порт ввода.

Вот как может выглядеть правильная программа вывода одиночного символа из R0 на

дисплей (именно так она реализована в ПЗУ «Е97»):

0А21 порт2=>R1

Е401 сравнить с 0 R1b

2DFA если ≥ 0, PC - 6 (к повторению проверки)

0В03 R0 => порт 3

Первые три команды считывают и проверяют бит готовности в порту 2, а последняя

команда обеспечивает собственно вывод требуемого символа на дисплей.

Обратите внимание на команду с «короткой константой» 0, которая обязательно должна

432

проверять знаковый разряд младшего байта, а не всего слова в целом.

Мы подробно рассмотрели программирование процедуры вывода символа; ввод

осуществляется совершенно аналогично.

4.5. ПРИМЕРЫ ПРОГРАММ

Пример 1. Вычислить полную поверхность параллелепипеда со сторонами А, В и С.

Считать, что исходные значения находятся в ячейках ОЗУ. Результат также поместить в ячейку

памяти.

Решение. Полная поверхность параллелепипеда вычисляется по формуле

S=2*(A*B+A*C+B*C)

Для упрощения программы выражение удобно представить в виде S = 2 * [А * (В + С) + В *

С]

Программа 134

0000 01ЕО (22) => R0 В => R0

0002 0022

0004 0101 R0 => Rl В => Rl

0006 02Е0 R0 + (24) => R0 В + С

0008 0024

000А 05Е0 R0 * (20) => R0 A * (В + С)

000С 0020

000Е 05Е1 Rl * (24) => Rl В * С

0010 0024

0012 0210 R0 + Rl => R0 A * (В + С) + В * С

0014 0200 R0 + R0 => R0 2 * [A * (В + С) + В * С]

0016 010Е R0 => (26) результат => S

0018 0026

001A 0F00 останов

……….

0020 0002 А

0022 0003 В

0024 0004 С

0026 0034 S

Примечание. Не забывайте, что ответ 34 в памяти ЭВМ представлен в шестнадцатеричной

системе. В десятичной, как и положено, получится 52.

Пример 2. Организовать ввод латинских букв таким образом: программа принимает

латинскую букву и обрабатывает ее так, чтобы она всегда была заглавной.

Решение. Главная «хитрость» решения состоит в том, чтобы понять, чем отличаются

заглавные буквы от строчных. Для этого из таблицы ASCII, приведенной в главе 1, выберем

наугад одну из букв и выпишем в двоичном виде коды заглавного и строчного символов.

Например, для буквы R получим

R 0101 0010

r 0111 0010

Повторив аналогичные действия еще для нескольких букв, сделаем вывод, что коды

заглавных ч строчных букв отличаются единственным битом - пятым, если считать

младший бит за нулевой. Запомним этот факт, поскольку он справедлив для любого современного

компьютера.

Итак, для нашей задачи требуется сохранить все биты, кроме пятого, значит потребуется

выполнить логическую операцию И с константой

1101 1111 =DF,

после чего любой код «потеряет» ненужный нам бит, сохраняя все остальные.

433

Еще одной особенностью решения является активное использование подпрограмм из ПЗУ.

Поскольку при вызове подпрограмм обязательно используется стековая память, то должен быть

корректно определен указатель стека SP; программа начинает работу с установки указателя стека.

Программа 135

0000 0E6D 26 => SP установка указателя стека

0002 0026

0004 9C0D вызов п/п 40FE ввод символа (без эхо-печати!)

0006 40FE

0008 0101 R0 => Rl сохранить введенный символ

000A 07D0 DF and R0 => R0 сделать букву заглавной

000C 00DF

000E 9C0D вызов п/п 4088 вывести результат

0010 4088

0012 0F00 останов

Пример 3. Найти максимум из трех чисел, находящихся в регистрах Rl, R2 и R3.

Переписать наибольшее из них в R0.

Решение. Сначала максимальное из чисел в Rl и R2 занесем в R0. После этого, если R3

окажется больше R0, «исправим положение», переписав в качестве ответа R3.

Программа 136

0000 0412 сравнить R2 с Rl

0002 3D04 если < 0, то РС=РС+4 к записи Rl (к 0008)

0004 0120 R2 => R0 запомнить R2

0006 1D02 РС=РС+2 обход второй ветви (к 000A)

0008 0110 Rl => R0 запомнить Rl

000A 0403 сравнить R3 с R0

000C 3D02 если < 0, то РC=РС+2 к выходу (к 0010)

000E 0130 R3 => R0 запомнить R3

0010 0F00 останов

Пример 4. Найти сумму первых 100 натуральных чисел.

Говорят, такую задачу некогда решил в уме юный Гаусс, когда учился в школе. Мы будем

решать задачу «в лоб», т.е. честно суммировть с помощью компьютера. Решение. Поместим в R3

обрабатываемое в данный момент число N (меняется от 1 до 100), а в R0 - результирующую сумму

S. Зададим им начальные значения и будем циклически добавлять к S текущее значение N.

Признаком окончания цикла будет ситуация, когда N > 100.

Программа 137

0000 2113 1 => R3 1 => N

0002 2100 0 => R0 0 => S

0С04 0230 R0 + R3 => R0 S = S + N

0006 2213 R3 + 1 => R3 N=N+1

0008 04D3 сравнить R3 с 100 сравнить N и 100

000A 0064

000C 6DF6 если ≤0, то PC=PC+F6 если N≤100,

к повторению (000E + FFF6 = 0004)

000E 0F00 останов

Пример 5. Вывести на экран весь латинский алфавит от А до Z. Решение. Разместим в RO

выводимый латинский символ, первоначальное значение которого будет «А» (код 65 = 41h).

Вывод будем осуществлять обращением к соответствующей подпрограмме ПЗУ. Для перехода к

434

следующему символу алфавита достаточно прибавить 1 к коду текущего символа (очень похоже

на переход к следующему числу в предыдущем примере). Остается только проверить, не выходит

ли вновь полученный символ за латинский алфавит, т.е. не превышает ли его код 5Ah («Z»), и,

если ответ будет «да» (превышает), то закончить процедуру.

Программа 138

0000 0E6D 26 => SP установка указателя стека

0002 0026

0004 01D0 41 => R0 код первого символа

0006 0041 («А»)

0008 9C0D вызов п/п 4088 вывод символа

000А 4088

000С 2210 R0 + 1 => R0 следующий символ

000Е 04D0 сравнить R0 с 5А его код ≤ «Z»?

0010 005А («Z»)

0012 6DF4 если ≤0, то PC=PC+F4 к повторению (0008)

0014 0F00 останов

Пример 6. В памяти, начиная с адреса 001А, хранится некоторый текст, длина которого

равна 15 (Fh) байтам Определить номер первого, совпадающего с образцом, символа в тексте. При

отсутствии требуемого символа результат равен 0 (это практически полный аналог функции POS в

Паскале).

Решение Поместим в R1 счетчик символов, в R2 - адрес текущего символа. Затем будем

сравнивать каждый символ текста с образцом в R0 и в случае совпадения прервем выполнение

цикла. При несовпадении будем продолжать цикл до теx пор, пока счетчик не превысит Fh, т.е. не

станет равным 10h Если цикл завершится по выполнении этого условия, то символ-образец найти

не удалось и в качестве ответа в R1 следует занести 0.

Программа 139

0000 2111 1 => R1 номер символа

0002 01D2 1А => R2 адрес начала текста

0004 001А

0006 С460 сравнить R0b с (R2)b сравнить символ с образцом

0008 5D0C если = 0, то РC=РС+2 выход при совпадении (к 0016)

000А 2211 R1 + 1 => R1 увеличить номер символа

000С 2212 R2 + 1 => R2 вычислить следующий адрес

000Е 04D1 сравнить R1 с 10 текст не закончился?

0010 0010

0012 4DF2 если ≠ 0, то PC=PC+F4 нет - к повторению (к 0006)

0014 2101 0 => R1 при отсутствии символа - 0

0016 0F00 останов

0018 0000

001А 4854 «ТН» текст

001С 5349 «IS» «THIS IS MY TEXT»

001E 4920 «I»

0020 2053 «S »

0022 594D «MY»

0024 5420 «Т»

0026 5845 «EX»

0028 0054 «Т»

4.6. НЕКОТОРЫЕ СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО Е-97

435

А. Система команд процессора

МОД КОП ОП1 ОП 2 Пояснения

Х 0 X X Нет операции

Х 1 X X оп l => oп 2

Х 2 X X oп 2 + oп 1 => oп 2

Х 3 X X oп 2 – oп l =>oп 2

Х 4 X X oп 2 + oп 1 (сравнить)

Х 5 X X oп 2 * oп l => oп 2

Х 6 X X oп 2/oп l => oп 2

X 7 Х Х оп 2 AND oп 1 => oп 2

X 8 Х Х oп 2 OR oп l => оп 2

X 9 Х Х oп 2 XOR oп l => oп 2

X А Х Х порт! => oп 2

X В Х Х oп 1 => порт 2

X С Х Х Переход по адресу

X D X Х Переход по смещению

X Е * Х (Одноадресные операции)

X F X Х Останов

МОД КОП ОП1 Пояснения

Х Е1 Х NOT oп l

Х Е2 Х оп 1 => стек

Х ЕЗ Х стек => oп l

Х Е4 Х SP + oп l => SP

Х Е5 Х SP – oп 1 => SP

Х Е6 Х Oп 1 => SP

Х Е7 Х SP => oп l

Х Е8 0 PS => стек

Х Е9 0 стек => РS

Х ЕА X Сдвиг влево oп l

Х ЕВ X Сдвиг вправо oп l

Х ЕС X Арифметический сдвиг

вправо oп l

Б. Двоичные коды модификатора МОД для переходов

0000 - возврат из подпрограммы

0001 - безусловный переход

0010 - N=0 (>=0)

0011 - N=l (<0)

0100 - Z=0 (<>0)

0101 - Z=l (=0)

0110 - N=1 or Z=l (<=0)

0111 - N=0 and Z=0 (>0)

1001 - вызов подпрограммы.

436

В. Важные кочанды с «короткой константой»

XX 10 0001 0000 ХХХХ - очистить oп l

ХХ 10 0010 0001 ХХХХ - +1 в оп 1

XX 11 0010 0001 ХХХХ - ****

или

ХХ 10 0011 0001 ХХХХ - -1 из oп l

XX 10 0100 0000 ХХХХ - сравнить 0 с oп 1

XX 11 0101 0001 ХХХХ - *(-1) оп1

ХХ 10 0111 0001 ХХХХ - oп l MOD 2 = => oп l

Г. Кодирование операндов

0 0000 R0 1000 резерв

резерв

0100

(R0)

1100

резерв

(R1)

константа

(R2)

адрес ОЗУ

7 11 (R3) 11 резерв

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите основные функциональные устройства учебного компьютера «Е97» и

охарактеризуйте их назначение.

2. Какие виды памяти существуют в «Е97» и как они адресуются?

3. Сопоставьте адресацию к байтам и к словам. Какие вам удалось заметить различия?

4. В ОЗУ, начиная с адреса 300, хранятся следующие байты: 00, 01, 02, 03. Какое слово

будет прочитано по адресу 302?

5. В ОЗУ начиная с адреса 300 хранятся слова 0102 и 5301. Совпадают ли находящиеся в

адресах 301 и 302 байты?

6. Что такое BIOS и какова его роль в современном компьютере? Знаете ли вы название

фирмы, написавшей BIOS для вашего компьютера?

7. Какие значения получат управляющие признаки, если результат операции получится

равным 1?0?

8. Какие внутренние регистры содержит учебный процессор «Е97» и каково их

назначение?

9. Из каких частей состоит полная команда «Е97»?

10. Какие форматы может иметь команда «Е97»? Приведите примеры команд на каждый из

форматов.

11. Напишите программы вычисления нескольких арифметических выражений.

12. Чем различаются переходы с кодами С и D и как они работают?

13. Если рассмотренную в одном из примеров команду 1D06 поместить в ячейку с адресом

не 42, а 4Е, то какая команда будет выполняться следующей?

14. Каково должно быть смещение в команде перехода к адресу 56, если сама команда

имеет адрес 4Е? 5Е?

15. Какие значения может принимать модификатор в командах перехода и что они

обозначают?

16. Напишите программу, которая переписывает в R3 наименьшее из чисел, хранящихся в

регистрах R1 и R2.

17. Придумайте задачи, при программировании которых может быть полезно

использование процедур или функций.

18. Как процессор обращается к подпрограмме и выходит из нее обратно?

19. Какие операции можно делать с указателем стека?

20. Чем отличаются сдвиги с кодами операций ЕВ и ЕС? Приведите пример, когда эти

437

различия незаметны.

21. Какие методы адресации реализованы в «Е97»? Приведите по два-три примера на

каждый из них.

22. Как кодируются следующие операнды: R2? (R3)? константа 345? ячейка 66?

23. Объясните, как будет выполняться команда 0572 и какие значения требуется знать,

чтобы предсказать ее результат.

24. Чем различается выполнение команд 0301 и 0345?

25. Изменится ли значение регистра R0 при выполнении команды 0Е14?

26. Сколько слов занимает команда (40) - (50) Ю (40) и как она кодируется?

27. Как записывается команда, умножающая на 3 содержимое ячейки 50?

28. Какой командой можно присвоить регистру R2 некоторое значение?-

29. Что такое «короткая константа» и когда она бывает полезна?

30. Для команд 25АЗ и 3653 напишите эквивалентные, используя метод адресации констант

по счетчику команд.

31. Почему среди списка полезных команд с «короткой константой» нет умножения на 2?

32. Подробно объясните с точностью до бита кодировку команды С470. ,,

33. Что такое порт ввода-вывода?

34. Как называются порты, имеющиеся у каждого из внешних устройств «Е97»?

35. Перечислите все известные вам порты ввода-вывода, реализованные в учебном

компьютере «Е97». и их номера.

36. Каков стандартный алгоритм обмена процессора с внешним устройством? Какую роль

играет в нем бит готовности?

37. По аналогии с приведенной в тексте программой вывода символа на дисплей, напишите

самостоятельно программу ввода символа с клавиатуры. Не забудьте организовать при этом «эхо-

печать», т.е. вывести принятый с клавиатуры символ.

§ 5. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ЭВМ:

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Внешние (или, по другому, периферийные) устройства ЭВМ прошли огромный путь в

своем развитии. Существуй машина времени, инженеры-конструкторы и пользователи ЭВМ 50-х

годов, увидев принтер, вряд ли поверили бы, что этот миниатюрный настольный аппарат может

делать гораздо больше, чем его предок ростом с человека - АЦПУ (авгоматическое цифровое

печатающее устройство), и вообще не поняли бы, чем занимается сканер или «мышь».

Возможности компьютера в значительной степени определяются номенклатурой и

производительностью внешних устройств.

5.1. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) обеспечивают долговременное хранение

программ и данных. Наиболее распространены следующие типы ВЗУ: накопители на магнитных

дисках (НМД); их разновидности - накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители

на жестких магнитных дисках (НЖМД); накопители на магнитных лентах (НМЛ); накопители на

оптических дисках (НОД).

Соответственно, физическими носителями информации, с которыми работают эти

устройства, являются магнитные диски (МД), магнитные ленты (МЛ) и оптические диски (ОД).

Принцип записи информации на магнитных носителях основан на изменении

намагниченности отдельных участков магнитного слоя носителя (диска, ленты). Запись

осуществляется с помощью магнитной головки: электрические сигналы, возникающие под

управлением электронного блока, возбуждают в ней магнитное поле, воздействующее на носитель

и оставляющее намагниченные участки на заранее размеченных дорожках. При считывании

информации эти намагниченные участки индуцируют в магнитной головке слабые токи, которые

превращаются в двоичный код, соответствующий ранее записанному.

Накопители на магнитных дисках включают в себя ряд систем:

• электромеханический привод, обеспечивающий вращение диска;

438

• блок магнитных головок для чтения-записи;

• системы установки (позиционирования) магнитных головок в нужное для записи или

чтения положение;

• электронный блок управления и кодирования сигналов.

НГМД - устройство со сменными дисками (их часто называют «дискетами»). Несмотря на

относительно невысокую информационную емкость дискеты, НГМД продолжают играть важную

роль в качестве ВЗУ, поскольку поддерживают ряд функций, которые не обеспечивают другие

накопители. Среди них отметим

• возможность транспортировки информации на любые расстояния;

• обеспечение конфиденциальности информации (дискету можно положить в карман сразу

после окончания сеанса работы).

Дискета - гибкий тонкий пластиковый диск с нанесенным (чаще всего на обе стороны)

магнитным покрытием, заключенный в достаточно/тверды и - картонный или пластиковый -

конверт для предохранения от механических повреждений. Информация на диск наносится вдоль

концентрических окружностей - дорожек. Каждая дорожка разбита на несколько секторов (обычно

9 или 18) - минимально возможных адресуемых участков. Стандартная емкость сектора - 512 байт.

На двухсторонней дискете две одинаковые дорожки по обе стороны диска образуют цилиндр.

Процедура разметки нового диска - нанесение секторов и дорожек -называется форматированием.

Иногда приходится прибегать к переформатированию диска, на котором уже есть информация;

последняя в таком случае практически обречена на уничтожение.

Тип дискеты обычно указывается на ее конверте:

DS (double side) - двухсторонняя;

DD (double density) - двойной плотности;

HD (high density) - высокой плотности.

Возможны сочетания типа DS/DD, DS/HD и др.

Стандартные размеры (диаметры) дискет 133 мм (5,25 дюйма; постепенно выходят из

эксплуатации) и 89 мм (3,5 дюйма). Появились, но пока не получили широкого распространения,

дискеты диаметром 51 мм.

Важнейшая, с точки зрения пользователя, характеристика дискеты - информационная

емкость. Чаще всего она находится в диапазоне от одного до полутора мегабайт, хотя созданы

дискеты с емкостью до 10 Мбайт. Специальные дискеты для резервного копирования (так

называемые Zip-диски, для работы с которыми нужны особые дисководы) имеют емкость 100

Мбайт и более. Другие важнейшие характеристики - скорость доступа к определенному участку

информации и скорость записи или считывания информации - определяются не столько самой

дискетой, сколько возможностями НГМД. Доступ к информации осуществляется за время в

диапазоне от 0,1 с до 1 с (что очень велико по сравнению с другими типами дисководов), скорость

чтения/записи порядка 50 кбайт/с, что по современным представлениям весьма немного.

Жесткий диск сделан из сплава на основе алюминия и также покрыт магнитным

слоем. Он помещен в неразборный корпус, встроенный в системный блок компьютера. По

всем профессиональным характеристикам жесткие диски (и соответствующие накопители)

значительно превосходят гибкие: емкость от 20 Мбайт до 10 Гбайт (реально диски с емкостью

меньшей, чем 1 Гбайт, давно не выпускаются), время доступа к конкретной записи в диапазоне от

1 до 100 миллисекунд (мс), скорость чтения/записи порядка 1 Мбайта/с. Скорость вращения

дисков велика, обычно 3600 об/мин, что и обеспечивает относительно короткое время доступа.

Однако, жесткий диск не предназначен для транспортировки информации, и это не позволило

накопителям на жестких дисках вытеснить НГМД.

Первые накопители на оптических дисках появились в начале 70-х годов, но широкое

распространение получили значительно позже. Существует несколько разновидностей оптических

дисков, предназначенных для устройств, допускающих только чтение (CD-ROM, т.е. Compact Disk

Reed Only Memory - компакт-диск только для чтения), для устройств, допускающих хотя бы

однократную запись информации на рабочем месте пользователя и для устройств, позволяющих,

подобно накопителям на магнитных дисках, многократную перезапись информации. CD-ROM

диск, запись на который производится один раз при его создании и не может быть изменена,

представляет собой прозрачную поликарбонатную (вид стекла) пластинку, одна сторона которой

покрыта тончайшей алюминиевой пленкой, играющей роль зеркального отражателя, поверх

439

которой нанесен защитный слой лака. Информация на ней представляется подобно тому, как на

старых граммофонных пластинках - чередованием углублений и пиков, однако не в аналоговом, а

в цифровом (двоичном) коде. Этот рельеф создается при производстве механическим путем

(контактом с твердой пластинкой - матрицей). Информация наносится вдоль тончайших дорожек

(радиальная плотность записи более 6000 дорожек/см, что в несколько десятков раз больше, чем

для гибкого диска). Считывание информации осуществляется путем сканирования дорожек

лазерным лучом, который по-разному отражается от углублений и пиков (по этому отражению

восстанавливается записанный двоичный код). Вдоль дорожек оптического диска со скоростью

200 - 500 раз в минуту пробегает лазерный луч. При создании дисков, позволяющих вести

многократную перезапись, доминирует магнито-оптический принцип (CD-МО диски). В основу

положен следующий физический принцип: коэффициент отражения лазерного луча от по-разному

намагниченных участков диска с особым образом нанесенным магнитным покрытием различен.

Таким образом запись на МО-диски магнитная, а считывание - оптическое (лазерным лучом).

Профессиональные характеристики оптических дисков, в общих чертах таковы: емкость

записи и скорость доступа к информации того же порядка, что у жестких дисков. По надежности

хранения информации оптические диски в настоящее время не имеют себе равных.

Все вместе взятое и определяет место НОД в современном мире информационных

технологий: от очень важных, но все-таки факультативных, устройств они становятся

обязательной принадлежностью компьютеров. По мере снижения стоимости оборудования CD-

МО диски могут вытеснить гибкие магнитные диски, так как, обладая значительно

превосходящими профессиональными характеристиками, обеспечивают все функции ГМД.

Заметим, что ситуация в .этой области меняется чрезвычайно быстро.

Накопители на магнитных лентах имели огромное значение для ЭВМ первых

поколений. Собственно, поначалу кроме них надежных накопителей информации большой

емкости вообще не было. По мере развития ЭВМ НМЛ оттеснялись на периферию в списке ВЗУ,

но свое устойчивое место занимают по сей день (хотя пользователям персональных компьютеров

это не очень заметно). Ясно, что по скорости доступа к информации НМЛ всегда будут

многократно проигрывать дисковым накопителям - ведь для того, чтобы считать информацию на

некотором месте ленты, необходимо отмотать предшествующий ее кусок с начала. Однако по-

прежнему на лентах хранят большие объемы информации, которая не является оперативной, но

требует очень надежного хранения, а также конфиденциальности.

На персональных компьютерах иногда используют специальный кассетный накопитель,

размеры которого совпадают с размерами НГМД и который можно вставить на место последнего -

так называемый стриммер. Он удобен, например, для переноса информации с жесткого диска

одного компьютера на другой, долговременного хранения особо ценных системных и личных

программ и данных.

5.2. УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ

Разумеется, для ввода (и вывода) информации используются все виды ВЗУ. Заметим, что

информация в ВЗУ хранится в виде, недоступном для непосредственного восприятия человеком,

ибо ВЗУ предназначены для промежуточного хранения данных.

Многие другие устройства ввода/вывода, напротив, предназначены для обмена

информацией с человеком.

Важнейшим из устройств ввода, несомненно, является клавиатура. Подавляющее

большинство современных клавиатур являются полноходовыми контактными, т.е. клавиша

утапливается при нажатии и замыкает контакт между двумя металлическими пластинками,

покрытыми, во избежание окисления, пленкой благородного металла. Хорошая клавиатура

рассчитана на несколько десятков миллионов нажатий каждой клавиши. При нажатии клавиши

генерируется связанный с ней код, заносимый в соответствующий буфер памяти, а при ее

отпускании - другой код, что позволяет перепрограммировать назначение клавиш, вводя новую

таблицу соответствия этих кодов.

Ряд клавиш при совместном нажатии пары из них генерируют специальный код, отличный

от того, который генерируется при нажатии каждой клавиши в отдельности. Это позволяет

значительно увеличить возможности клавиатуры. Вспомним, что для передачи всех возможностей

440