Ответы на экзаменационные вопросы по техническим средствам информатизации

Подождите немного. Документ загружается.

Билет №9. Процессор. Классификация, параметры

Процессор – «мозговой» узел, в функции которого входит исполнение находящегося в памяти программного кода.

Процессор состоит из следующих компонент:

- арифметико-логическое устройство (АЛУ);

- блок управления;

- блок памяти;

- устройства ввода-вывода.

Основные характеристики:

1. Название марки и N модели.

2. Тип разъема, форм – фактор. Различные модели процессоров устанавливаются в различные разъемы с отличающимся

количеством и расположением контактов. Intel – 478, LGA 775. AMD – 754, 939, 940, AM2.

3. FSB – Front Side Bus. Объединяет процессор и чипсет. Как правило, за 1 такт шины передается несколько пакетов

данных.

4. Множитель (коэффициент умножения). Может быть разблокирован. Ffsb x k = Fцп.

5. Напряжение ядра процессора. Разные модели процессоров требуют для своей нормальной работы различные

напряжения питания.

6. Steping. В процессе производства и эксплуатации модель процессора совершенствуется. В результате может быть

выпущен процессор с другим усовершенствованным ядром той же модели. При этом модификации одного и того же

ядра называются степингами.

7. Технология производства (архитектура) – размер элемента (транзистора) на кристалле. Измеряется в нм. Бывают

следующие технологии: 130 нм, 90 нм, 65 нм, 45 нм, 22 нм(будущее).

8. Кэш память. Внутри процессора все операции происходят в десятки раз быстрее, чем при обмене данными с

оперативной памятью. Это означает, что чем реже процессор обращается к памяти за данными и командами, тем

быстрее он способен работать. Чтобы сократить количество обращений, в ядро процессора встраивают сравнительно

небольшой блок сверхоперативной памяти, способной работать на частоте ядра. Этот блок памяти называют кэш-

памятью. При обращении к ячейкам оперативной памяти процессор получает не только те данные, которые он

запросил для загрузки в регистры, но и еще что-то «с запасом». Этот запас записывается в кэш-память. Если за-

пасенные данные потребуются в следующем цикле, процессор заберет их из кэш-памяти. Если же потребуются иные

данные, процессор обратится к оперативной памяти, и содержимое кэша обновится. Основные недостатки кэш-

памяти — высокая стоимость и большое число транзисторов, расходуемых на организацию ячеек. Поэтому кэш-

память не делают слишком большой. Как правило, современные процессоры имеют два блока внутренней кэш-

памяти. Первый блок (кэш-память первого уровня, L1) обычно разделен на кэш данных и кэш инструкций. Второй

блок (кэш-память второго уровня, L2) служит только для хранения данных. В некоторых моделях процессоров

(например, Pentium 4 Extreme Edition) используют кэш-память третьего уровня. Объем L1 16-128 КБ, L2Œ128 КБ – 4

МБ, L3 около 8 МБ. Буфер записей предназначен для временного хранения данных, предназначенных для записи,

когда кэш или ОЗУ заняты. Буфер комбинированных записей служит для объединения разрозненных записей вне

кэшируемой записи.

9. Тактовая частота.

Билет №10. Процессоры корпорации Intel. Применяемые технологии

Основные технологии:

1. Intel Core Microarchitecture. Intel прекращает погоню за производительностью и ставит во главу угла такой параметр

как соотношения быстродействия и энергопотребления (максимизация количества полезной работы, которую

способен выполнить прцессор при фиксированной затрате энергии).

Performance = Frequency x IPC (Производительность определяется как произведение тактовой частоты на количество

инструкций, исполненным процессором за 1 такт).

Power = Cdynamic x U2x Frequency. Cdynamic зависит от количества транзисторов и их активности во время работы.

Для оптимизации процессора с точки зрения соотношения производительности и энергопотребления разработчики

должны сосредоточиться на установлении баланса между количеством инструкций, исполняемых процессором за 1

такт, и динамической емкостью.

Классическая формулы баланса: Performance / Power = IPC / (Cdynamic x U2).

2. Intel Wide Dynamic Execution. (ДИНАМИЧЕСКОЕ ИСПОЛНЕНИЕ). Это название появилось благодаря тому, что

эти процессоры смогут исполнять больше операций за такт.

3. Дополнение в каждое ядро дополнительного декодера и исполнительных устройств позволило каждому из ядер

выбирать из программного кода и исполнять до четырех инструкций одновременно.

4. Intel advanced Digital Media Boost.

5. Intel Advanced Smart Cache. Процессоры с микроархитектурой Core имеют общий для вычислительных ядер cache

второго уровня. Плюсы такого решения:

- у процессора появляется возможность гибко регулировать размеры областей КЭШа, используемым каждым из ядер;

- благодаря такой организации значительно снижается нагрузка на ОП системы и на процессорную шину (в этом

случае перед системой не стоит задача контроля кэш памяти различных ядер).

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

6. Intel Smart Memory Access. Технологии, объединенные под этим названием направлены на уменьшение задержек,

которые могут возникнуть при доступе процессора к обратным данным. Микроархитектура Core предполагает 6

независимых блоков на предварительную выборку данных.

7. Intel Intelligent Power Capability. Направлена на снижение энергопотребления и выделяемого тепла.

Особенности Core:

- процессор может обрабатывать до 4 за такт;

- длина конвейера 14 стадий;

- процессор должен иметь как минимум двухядерный дизайн;

- EM64T (для мобильных систем с низким энергопотреблением);

- объем кэш 1 уровня 64КБ, 2 уровня будет общей для 2 ядер.

- является развитием технологии Intel P3, которая была модернизирована в Intel PM и дополнена технологиями,

обкатанными на процессоре P4;

- из P3 взят короткий конвейер, что позволяет при меньших тактовых частотах получать производительность выше, чем у

P4 со сверхдлинным конвейером;

- общий кэш второго уровня до 4 МБ, частота системной шины 1333 МГц;

- применяемый сокет LGA 775;

- технология производства 65 нм;

- напряжение питания 0,85-1,36 В, потребляемый ток 75-90 А.

Особенности Itanium:

- системная шина 128 разрядов, 667 МГц, максимальная пропускная способность 10,6 ГБ\с;

- технология производства 65 нм;

- кэш третьего уровня до 8 МБ.

Особенности XEON:

- технология производства 65 нм;

- потребляемая мощность 150 Вт.

Билет №11. Процессоры корпорации AMD. Применяемые технологии

В наст время AMD выпускает след. процессоры:

 Athlon 64

 Opteron

 Turion 64

 Sempron

Технологии AMD:

1) HyperTransport – ключевая технология, увеличивает общую производительность системы, контроллер памяти

расположен на кристалле МП.

2) 3D Now Pro – для работы с 3D графикой видео, фото, звук.

3) AMD 64 – РОНы 64 битный, использование 64 разрядных вычислений

4) AMD Power Now –увеличивает время автономной работы для ноутбуков потребляемая мощность зависит от

нагрузки.

5) Enhanced Virus Protection –защита от вирусных атак, и защита ПО

6) Многоядерные технологии

Билет №12. Отличительные особенности процессоров фирм Intel и AMD

У процессоров AMD контроллер ОП расположен в процессоре, а у Intel в северном мосту.

У AMD северный и южный мост располагаются чаще всего в одном чипе.

Наличие у AMD шины HyperTransport для связи ЦП и чипсета. У Intel шина DMI связывает южный и северный мосты.

Билет №13. Оперативно запоминающие устройства. Принцип функционирования

Память бывает синхронная и асинхронная.

Асинхронный интерфейс работы динамической памяти предусматривает наличие отдельного устройства к контроллере

памяти, для генерации управляющих сигналов.

Синхронный интерфейс работы предусматривает, что все команда и обмен данными по шине памяти происходит

синхронно с тактовыми импульсами системной шины.

Принципы работы SD RAM.

Частота DRAM 100 Мгц Такт частот 200Мгц

DDR II

400Мбит/с

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

Запоминающая

матрица

Буфер

Частота DRAM 100 Мгц Такт частот 100Мгц

DDR 200Мбит/с

Частота DRAM 100 Мгц Такт частот 100Мгц

SDR 100Мбит/с

Билет №14. Конструкции модулей памяти

DIMM

SDR SDRAM 168 pin <рисунок>

DDR SDRAM 184 pin <рисунок>

DDRII SDRAM 240 pin

Билет №15. Параметры модулей памяти

Основные характеристики микросхем памяти

- емкость;

- разрядность;

- быстродействие;

- временные диаграммы.

Параметры модулей памяти

 Объём

 Частота

 Пропускная способность

 Время доступа

 Производитель

Билет №16. Маркировка модулей и микросхем памяти

Варианты обозначения

DDR 2 1066 <PC-8500>

DDR 2 800 <PC-6400>

DDR 2 667 <PC-5400>

DDR 2 533 <PC-4200>

DDR 2 400 <PC-3200>

В обозначении ИМС разрядность ячейки указывается последними трёмя цифрами, цифровой части

маркировки.

100, 000 – 1 бит

400 – 4 бита

160 – 16 бит

Перед цифровой частью указывается имя производителя

HM – Hitachi

KM – Samsung

TMM – Toshiba…

Н-р: HM 16Œ165 BJ – 6

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

Запоминающая

матрица

Запоминающая

матрица

Буфер

Билет №17. Взаимодействие программ через пространство памяти

Билет №18. Взаимодействие программ через пространство ввода/вывода

Билет №19. Базовая система ввода/вывода (BIOS). Перечислить основные

функции

Системный модуль BIOS обеспечивает программную поддержку стандартных устройств ПК, конфигурирование

аппаратных средств их диагностику и вызов загрузки О.С. BIOS привязан к конкретной реализации МП. С пом BIOS О.С.

и прикладное П.О. работают с аппаратным обеспечением.

Функции BIOS.

a) Инициализация и начальное тестирование аппаратных средств (POST)

b) Настройка и конфигурирование аппаратных средств и системных ресурсов (CMOS Setup)

c) Автоматическое распределение системных ресурсов(P&P BIOS)

1. IRQ (16)

2. Каналы DMA

3. Адреса портов

4. адреса аппаратной памяти

d) идентификация и конфигурирование устройств PCI (PCI BIOS)

e) Начальная загрузка

f) Обслуживание аппаратных прерывание от сист. устройств

g) Обработка базовых функций, программных сервисов к сист. устроийств.

h) Поддержка управлением энергопотреблением и автоматическое конфигурирование.

Все эти функции выполняет системный модуль BIOS, находящийся на системной плате.

Билет №20. BIOS. Программа POST.

POST – начальное тестирование.

Последовательность шагов теста.

1) Тестирование регистров ЦП.

2) Проверка контрольной суммы ROM BIOS

3) Проверка и инициализация таймера и порто 8355(8253/8254).

После этого шага становиться доступной звуковая диагностика

4) Проверка и инициализация контроллера DMA 8237.

5) Проверка регенерации

6) Тестирование 64 КБ нижней памяти

7) Загрузка векторов прерывания из стека в нижнюю память (BIOS ->ОЗУ)

8) Инициализация видеоконтроллера

После завершения звуковой диагностики сообщение выводиться на экран.

9) Тестирование полного объема ОЗУ

10) Тестирование клавиатуры

11) Тест CMOS памяти и часов

12) Инициализация COM и LPT портов

13) Инициализация и тест контроллера НГМД

14) Тест контроллера НЖМД

15) Сканирование области доп. Памяти ROM BIOS

16) Загрузка О.С.

Билет №21. BIOS. Процедура загрузки операционной системы

POST – тест начального включения компьютера.

Последовательность шагов теста:

1) Тестирование регистров процессора (РОНы).

2) Проверка контрольной суммы ROM – BIOS.

3) Проверка и инициализация таймера 8253/8254 и порта 8255.

После этого шага начинается звуковая диагностика.

4) Проверка и инициализация контроллера DMA 8237.

5) Проверка регенерации памяти.

6) Тестирование 64 кб нижней памяти.

7) Загрузка векторов прерывания из стека в нижнюю область памяти (BIOS -> ОЗУ).

8) Инициализация видеоконтроллера.

После завершения звуковой диагностики, диагностические сообщения выходят на экран.

9) Тестирование полного объема ОЗУ.

10) Тестирование клавиатуры.

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

11) Тестирование CMOS – памяти и часов.

12) Инициализация COM и LPT портов.

13) Инициализация и тестирование контроллера FDD.

14) Инициализация и тестирование контроллера HDD.

15) Сканирование области дополнительной памяти ROM – BIOS.

16) Загрузка ОС.

Билет №22. Процедура конфигурирования ПК

Стандартная процедура начальной загрузки в конце теста POST выбирает устройства начальной загрузки (блочные

устройства, поддерживающие функцию чтения секторов). С этого устройства процедура пытается загрузить в ОЗУ самый

первый сектор. И если у него в конце имеется сигнатура загрузчика, то ему передается управление. До выполнения

начальной загрузки должны быть инициализированы нижеследующие устройства:

- устройство ввода – клавиатура;

- устройство вывода – монитор;

- устройство начальной загрузки – HDD.

Первый сектор с выбранного устройства загружается в память по адресу 0000:7C00 и если в его конце по адресу

0000:7DFE обнаружена сигнатура (AA55h) управление передается на его начало, где расположена точка входа в

программу загрузки. На жестком диске первый сектор содержит главную загрузочную запись MBR и при исполнении

главный загрузчик перемещает свой код по адресу 0000:0600 и продолжает свое исполнение. Задача главного загрузчика

найти активный раздел, загрузить его первый сектор в память и если он имеет сигнатуру загрузочного, то передавать его

сигнатуру.

Билет №23. Системная шина GTL

Системная шина предназначена для обмена информацией между CPU, памятью и другими устройствами, входящими в

систему. Разработана фирмой Intel.

GTL – системная шина, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц.

Билет №24. Шина: Hyper Transport (HT)

Автор AMD. Это высокоскоростной последовательный интерфейс, предназначен в качестве внутренней шины.

Архитектура шины HT предусматривает различные уровни организации интерфейса.

Уровни:

- на физическом уровне шина представлена линиями данных, управления, тактовыми, а также контроллерами и

стандартными электрическими сигналами;

- на уровне передачи данных определяется порядок инициализации и конфигурирования устройств, установления и

прекращения

сеанса связи, циклического контроля адекватности данных, выделения пакетов для передачи данных;

- на уровне протокола определены команды для выделения виртуальных каналов связи, правила управления потоком

данных;

- на уровне транзакции команды протокола конкретизированы в управляющие сигналы (чтение/запись).

Транзакция – логическая единица работы, состоящая из запроса и получения результатов его обработки.

- на уровне сессии определены правила управления энергопотребления и прочие команды общего назначения.

Билет №25. Шины PCI, AGP

Шина PCI была разработана фирмой Intel для процессоров Pentium. Основополагающим принципом,

положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь

между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает

способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия CPU). Во время передачи

информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае

центральный процессор освобождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных

материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при

тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI будет работать на 33 МГц.

Шина AGP – высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд

видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (3D - акселератор) с системной памятью ПК. Шина AGP разработана на

основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные

возможности увеличения пропускной способности, в частности, за счет использования более высоких тактовых частот.

Если в стандартном варианте 32-разрядная шина PCI имеет тактовую частоту 33 МГц, что обеспечивает теоретическую

ЦП

Сев.

Юж.

ЦП

HT x 8

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

пропускную способность PCI 33*32=1056 Мбит/с = 132 Мбайт/с, то шина AGP тактуется сигналом с частотой 66 МГц,

поэтому ее пропускная способность в режиме 1х составляет 66*32=264 Мбайт/с; в режиме 2х эквивалентная тактовая

частота составляет 132 МГц, а пропускная способность – 528 Мбайт/с; в режиме 4х пропускная способность около

1Гбайт/с.

26. Шина PCI-Express

+12V

+3,3V

GND

Wake # - сигнал «пробуждения» (от карты)

PRSNT1 # - сигнал обнаружения подключения/отключения карты для системы «горячего» подключения

PCRST – сигнал сброса карты

SMB_CLK, SMB_DATA – SMBUS – шина управления системой

TCLK, TDI, TO0, TMS, TRST - группа контактов для тестирования

PETp 0, PETn 0, PERp 0, PERn 0 - входы передатчиков сигнальных пар 0, входы приемников сигнальных пар 0.

PRSNT2 # - сигнал обнаружения подключения/отключения для системы «горячего» подключения

REFCLK +, REFCLK - - сигналы опорной частоты 100мгц

В основе физической реализации является 2 дифференциальные пары проводников с инпедансом 50 Ом. В качестве

рабочих напряжений выбраны уровни:

- логический 0 -0.2 – 0.4 В

- логическая 1 -0.4 – 0.8 В

Напряжение питания 0.8 В (PCI Express)

Интерфейс PCE Express объединяет несколько независимых линий передачи данных (1,2,4,8,16,32). Передаваемые

данные распределяются между ними по схеме:

«1 байт на 1 линию, 2 байт на 2 линию, n+1 байт, на 1 линию». А внутри логические линии, данные передаются по

дифференциальным линиям последовательно.

Максимальная пропускная способность – 6,4 Гб в одном направлении.

Шина PCI Express поддерживает питание устройств:

А1 А11 А12 А18

B11

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

- х1 – 10 Вт;

- х4 – 25 Вт;

- х16 – 75 Вт;

Номинальная рабочая частота шины PCI Express 2,5 ГГц.

Билет №27. Шина ATA

ATA (англ. Advanced Technology Attachment, Присоединение по продвинутой технологии) — параллельный интерфейс

подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. В 90-е годы XX века был стандартом

де факто на платформе IBM PC; в настоящее время (2007) вытесняется своим последователем — SATA. Разные версии

ATA известны под синонимами IDE, EIDE, UDMA, ATAPI; с появлением SATA также получил название PATA (Parallel

ATA).

Скорость передачи указывает максимальную теоретически возможную скорость в кабеле. Это просто два байта,

умноженные на фактическую частоту, и предполагает, что каждый цикл используется для передачи пользовательских

данных. На практике скорость, естественно, меньше.

Перегрузка на шине, к которой подключён ATA-контроллер, также может ограничивать максимальный уровень

передачи. Например, максимальная пропускная способность шины PCI , работающей на частоте 33 МГц и имеющей

разрядность 32 бита, составляет 133 МБ/с, и эта скорость делится между всеми подключёнными к шине устройствами.

Более того, по данным на октябрь 2005 г., не существует ATA-дисков, имеющих устойчивую скорость передачи выше 80

МБ/с. Да и эти тесты не дают реальной картины, поскольку спроектированы так, что при их работе практически не

встречается задержек на поиск или время ожидания. В большинстве реальных ситуаций эти два фактора являются во

многом определяющими; третьим по важности фактором является пропускная способность шины ATA. Следовательно,

скорости свыше 66 МБ/с только тогда оказывают реальное влияние на производительность, когда диск все операции

ввода/вывода производит со своим внутренним кэшем — ситуация достаточно необычная, особенно в виду того, что

данные в этом случае обычно уже кэшированы операционной системой.

Билет №28. Шина Serial ATA

Стандарт SATA подразумевает последовательную передачу данных, а потому сигнальные линии воздействуют 2

дифференциальные пары.

Всего в кабеле SATA используется 7 проводников, 3 из которых «земля». Максимальная длина кабеля – 1 метр.

Пропускная способность SATA – 150 Мб/с, SATA2 – 300 Мб/с, SATA3 – 600 Мб/с.

Особенности:

1) По сравнению с параллельными ATA, SATA имеет большую помехозащищенность и маловосприимчива к

электромагнитным помехам, благодаря использованию низкоуровневых дифференциальных сигналов. Уровень сигнала

измеряется не по отношению к земле, а по отношению к уровню сигнала в соседнем проводе, т.е. как разница сигналов в

2-х проводниках. Любая наведенная помеха сказывается на обоих сигналах, однако их дифференциальная разница не

меняется.

2) Организация взаимодействия между контроллером и накопителем по принципу «точка – точка».

3) Спецификация SATA предусматривает поддержку технологию «горячего» подключения (аппаратно – программный

аспект).

4) Спецификация SATA2 предусматривает подключение к одному порту до 15 накопителей через размножитель.

5) Жесткий диск – электронно-механическое устройство со сравнительно низкой пропускной способностью.

Для увеличения пропускной способности разработчики предпринимают:

- уменьшить время доступа;

- в интерфейсах SATA используется технология NCQ (Native Command Queuing) (пример, он рассказывал про лифты).

Режим полнодуплексный

tожид

tпоис

tдоступа = tпоиска + tожидания

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

Билет №29. Шина SCSI (Small Computer System Interface)

Спецификация SCSI определяет физическую шину ввода/вывода и поддерживает его логический интерфейс для

подключения периферийных устройств.

Основная идея разработки – обеспечение возможности подключения разных устройств к единой скоростной шине без

необходимости модернизации аппаратной и программной части хост-системы.

К шине SCSI могут подключаться накопители различного типа HDD и ODD, принтеры, сканеры, дигитайзеры, фото- и

видеокамеры. В настоящее время в основном используется в серверах (разработан в 70-е года).

Отличительные черты интерфейса SCSI:

1) Использование дифференциальной передачи электронных сигналов, обеспечившей высокий уровень

помехоустойчивости при длине шины до 25 – 5 В, до 18 – 1,2 В.

2) Определение расширенного набора команд для поддержки накопителей (HDD и ODD) и возможности

самостоятельного конфигурирования устройств.

3) Определение команд для поддержки других устройств (принтеры, плоттеры и др.).

4) Использование скорости передачи данных 160 Мбайт/с и 320 Мбайт/с.

Для адресации каждое устройство, подключенное к шине должно иметь свой идентификатор, представляющий собой

позиционный код.

Устройства на SCSI не равноправны. Каждое имеет свой приоритет в соответствии с номером. Максимальный

приоритет – устройство с максимальным номером идентификатора. Хост имеет максимальный номер – 7.

Билет №30. Шина Serial SCSI (Serial Attached SCSI, SAS)

Утвержден в 2004 году, пропускная способность - 600мб/с. К этому интерфейсу могут подключаться накопители SATA.

SAS используется только в серверных платформах.

Может быть организована локальная сеть.

В качестве сигнальных линий используется 2 дифференциальные пары.

Архитектура интерфейса предусматривает несколько уровней:

1) Физический.

SCSI - контроллер

ПФУнакопители

терминатор

128 хост контроллеров

128 устройств 128 устройств

16256

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

2) Логического канала.

3) Транспортного протокола и приложений.

Билет №31. Шина ACPI (Advanced Configuration and Power Interface -

Расширенный интерфейс конфигурирования и управления питанием)

Поддержка ACPI должна обеспечиваться на уровне компонентов, BIOS, ядра ОС.

Система ACPI занимается менеджментом энергосберегающих функций ПК и распределением системных ресурсов

посредством APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller – Расширенный программируемый контроллер

прерываний).

ACPI:

- Управление питанием;

- Динамическое распределение прерываний;

Режимы энергосбережения:

G1 – спящий режим (suspend) – технология on-now предусматривает

расширение для режима G1:

1) S1 – Stand by 1 – останавливаются таймеры системной платы, но сохраняется состояние ОЗУ. Выход из этого

состояния происходит мгновенно.

2) S2 – Stand by 2 – дополнительно отключается питание CPU (кэш-памяти), а данные, хранившиеся в кэш-памяти,

переправляются в ОЗУ. Переход в рабочий режим происходит чуть медленней чем у S1.

3) S3 – Suspend to memory – обеспечивается обесточивание всех компонентов системы, кроме ОЗУ. Текущее состояние

системы записывается в ОЗУ. Включение занимает еще больше времени.

4) S4 – Suspend to disk – данные о состоянии системы и содержимое ОЗУ записывается в специально отведенное место на

HDD . Переход в рабочий режим самый долгий.

G2 – soft off – питание отключено, но блок питания находится под напряжением.

G3 – mechanical off – питание отключено механическим переключателем.

В настольных системах управление питанием реализовано не в полном объеме, а иногда и некорректно. В мобильных

системах функции управления питанием работает корректно и в полном объеме.

Другой функцией ACPI является динамическое распределение прерываний между компонентами. Эту функцию

выполняет система IRQ Sharing, которая обеспечивает менеджмент между устройствами, висящих на одной линии.

Те устройства, которые имеют статус S – переназначение

невозможно.

Все Линии IRQ имеют свои приоритеты – чем выше устройство,

тем оно имеет выше приоритет. Кроме того в системе могут быть

устройства, не представленные в данной таблице: сетевая карта,

контроллер RAID, SATA, SCSI, тюнер, 1394.

Если на 1 IRQ висят несколько компонентов, особенно важных, то

это приведет к замедлению работы системы в целом.

Существуют 3 метода решения этой проблемы:

1) Полноценное использование систем ACPI и IRQ Sharing, при этом

ОС будет считать, что имеется 256 виртуальных прерываний, хотя

реальных прерываний всего 15. ACPI автоматически распределяет

IRQ и не позволяет менять их произвольно. При этом возможно, что

на одном физическом IRQ может оказаться несколько устройств. При

этом снижается эффективность работы.

2) Отказ от ACPI и APIC и использование только IRQ Sharing. При

этом ОС знает только о 15 IRQ, а IRQ Sharing позволяет находиться

на 1 физическом IRQ нескольким устройствам. При этом user может

изменять прерывания IRQ.

3) Отказ от ACPI APIC и IRQ Sharing – ручное распределение IRQ. При этом каждое устройство должно иметь свой

номер. Неиспользуемые устройства отключаются от линий IRQ. Это самый эффективный метод сточки зрения

производительности.

Билет №32. Шина SM Bus (System Management Bus)

Представляет собой 2-х проводную низкоскоростную шину менеджмента устройств. Протокол I2C. Суть архитектуры

шины заключается в определении конфигурации аппаратных средств без привлечения других интерфейсов.

SMBus связывает слоты PCI, Hardware Monitoring and Fan Control ASIC с Южным мостом.

Билет №33. Шины COM, LPT

После́довательный порт или COM-порт (произносится «ком-порт», от англ. COMmunication port) —

двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией.

Последовательный потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом. Наиболее часто для

последовательного порта персональных компьютеров используется стандарт RS-232C. Ранее последовательный порт

использовался для подключения терминала, позже для модема или мыши. Сейчас он используется для соединения с

источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных

систем.

Систем-

ность

Линия

IRQ

Устройство

S 0 системный таймер

S 1 клавиатура

S - каскад

S 8 таймер реального времени

- 9 контроллер ACPI

- 10 свободно

- 11 порт usb

- 12 порт ps/2

S 13 сопроцессор

- 14 контроллер №1 HDD

- 15 контроллер №2 HDD

- 4 порт COM1

- 5 свободно

S 6 дисковод FDD

- 7 LPT7

- 3 порт COM2

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

CPU

С помощью COM-порта можно соединить два компьютера, используя так называемый "нуль-модемный кабель".

Наиболее часто используются Д-образные разъёмы: 9- и 25-контактные, (DE-9 и DB-25 соответственно). Раньше

использовались также DB-31 и круглые восьмиконтактные DIN-8. Максимальная скорость передачи обычно составляет

115200 бит/с.

Стандарт на него был разработан в 1969 году.

COM-порты в операционной системе типа Windows - это именованные каналы для передачи данных, называемые

обычно COM1,COM2 и т.д. по порядку обнаружения драйверов соответствующих устройств. Например, для обмена

информации через Bluetooth многие драйверы представляются операционной системе как COM-порт, и резервируют

похожее имя.

RS-232 — это стандартный электрический интерфейс для последовательной

двунаправленной передачи данных, поддерживающий асинхронную связь.

Этот стандарт соединения оборудования был разработан в 1962 году рядом крупных

промышленных корпораций и опубликован Ассоциацией электронной

промышленности США (Electronic Industries Association — EIA). Международный союз

электросвязи ITU-T использует аналогичные рекомендации под названием V.24 и V.28.

В России подобный стандарт описан в ГОСТ 18145-81.

Стандартная скорость передачи для RS-232 — 9600 бит/сек на расстояние до 15 м.

Максимальное расстояние передачи данных - 20 м. Существует в 8-, 9-, 25- и 31-

контактных вариантах разъёмов. В настоящий момент чаще всех используется 9-

контактный разъем.

В общем случае описывает четыре интерфейсные функции:

- Определение управляющих сигналов через интерфейс;

- Определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс;

- Передачу тактовых сигналов для синхронизации потока данных;

формирование электрических характеристик интерфейса.

IEEE 1284 (Порт принтера, параллельный порт, LPT) — международный стандарт

параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального

компьютера. Название «LPT» образовано от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (Line Printer

Terminal или Line PrinTer) в операционных системах семейства MS-DOS.

В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии

(ECP, EPP).

В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других

внешних устройств, однако может применяться и для других целей (организация связи

между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

Физический интерфейс

Базовый интерфейс Centronics является однонаправленным параллельным интерфейсом, содержит характерные для

такого интерфейса сигнальные линии (8 для передачи данных, строб, линии состояния устройства).

Режимы работы

Стандарт позволяет использовать интерфейс в нескольких режимах:

1) SPP (Standart Paralell Port) — однонаправленный порт, полностью совместим с интерфейсом Centronics.

2) Nibble Mode — позволяет организовать двунаправленный обмен данными в режиме SPP путём использования

управляющих линий (4 бит) для передачи данных от периферийного устройства к контроллеру. Исторически это был

единственный способ использовать Centronics для двустороннего обмена данными.

3) Byte Mode — редко используемый режим двустороннего обмена данными. Использовался в некоторых старых

контроллерах до принятия стандарта IEEE 1284.

4) EPP (Enhanced Parallel Port) — разработчики, компании Intel, Xircom и Zenith Data Systems — двунаправленный порт,

со скоростью передачи данных до 2Мб/сек.

5) ЕСР (Extended Capabilities Port) — разработчики, компании Hewlett-Packard и Microsoft, в дополнение появились такие

возможности, как наличие аппаратного сжатия данных, наличие буфера и возможность работы в режиме DMA.

Стандарт IEEE-1284

Стал результатом длительной борьбы за обеспечение совместимости. Он включает в себя формальное описание всех

вышеперечисленных режимов работы (до его принятия не было никакого формального документа, позволяющего при

соблюдении его рассчитывать на корректную работу устройства во всех возможных конфигурациях).

Окончательная стандартизация параллельного порта совпала с началом внедрения шины USB. По этой причине

развитие стандарта IEEE-1284 было остановлено.

Билет №34. Шина USB (Universal Serial Bus)

Разработка в качестве средства подключения к ПК ПФУ различного класса (мышь, модем и так далее).

USB 1.1 (12Mbit/sec 96 год) USB 2.0 (480Mbit/sec).

Архитектура интерфейса USB включает 3 категории компонентов:

1) Коммуникации. Определяют топологию шины, уровневую модель выполнения задач и потоковую модель обмена

данными.

+5V

земля

-D

0.5 A

2.5 W

А тип

B тип

Хаб

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК

УПРАВЛЯЮЩИЙ

ЗАТВОР

ПЛАВАЮЩИЙ

ЗАТВОР

ДИЭЛЕКТР

ИК