Шпаргалка

Шпоры по ЭВМ

Категория:

Шпаргалка

Дисциплина:

Электронные вычислительные машины (ЭВМ)

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

10 руб.

Оценка: 10
Объем страниц: 85
Год сдачи: 2021
Дата публикации: 10.06.2021

Фрагменты для ознакомления

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Материнская плата. Типы шин расширения. Взаимодействие устройств  1

2. Как ЦПУ реагирует на прерывание. Выбор линии IRQ для устройства. Определение используемых в системе прерываний  3

3.Обслуживание прерываний  6

4. Структура памяти ЭВМ    8

5. Автоматически конфигурируемые устройства Plag-and-Play. Устранение конфликтов устройств. Использование диспетчера устройств для контроля или изменения используемых устройствами ресурсов. 9

6. BIOS. Отображение информации о BIOS на экране. Примеры звуковых кодов BIOS  10

7. Эффективное использование CMOS- настроек. Доступ к настройкам CMOS- памяти. CMOS- память  12

8. Настройки расширенных данных конфигурации системы ESCD   13

9. Уровни хранения информации. Динамическое ОЗУ DRAM    14

10. Уровни хранения информации. Статическое ОЗУ SRAM    15

11. Компоновка модулей ОЗУ. Банки памяти. Скоростные показатели работы микросхем памяти. Современные технологические решения для микросхем памяти различных типов. 16

12. Чередование адресов памяти. Ускоренный страничный обмен FPM    17

13. ОЗУ с расширенными возможностями вывода EDO. Синхронное динамическое ОЗУ SDRAM    18

14. Память RAMBAS. Видеопамять VIDEORAM    19

15. Типы памяти. Обычная память MS-DOS  20

16. Системный реестр WINDOWS. Редактор системного реестра RegEdit. Структура реестра. 21

17. Поиск и изменение данных реестра. Назначение основных разделов системного реестра. Восстановление системного реестра из резервной копии. 22

18. Периферийные устройства. Классификация. Назначение  23

19. Критерии выбора периферийных устройств  25

20. Способы обмена данными между ПУ и микроЭВМ    26

21. Интерфейс периферийного устройства. Контроллер. Адаптер. Принципы функционирования. 28

22. Контроллер последовательной асинхронной передачи данных  29

23. Контроллер последовательного асинхронного приема данных  30

24.  Контроллер последовательного синхронного приема данных  31

25. Контроллер последовательной синхронной передачи и приема данных. 32

26. Контроллер параллельной передачи и приема данных. 34

27. Дистанционная связь. Виды. Структура. Характеристики  36

28. АЦП. – аналогово-цифровое преобразование сигналов. 37

29. ЦАП – цифро-аналоговое преобразование сигналов. 38

30. Организация прерываний в ЭВМ. Программные и аппаратные прерывания. 39

31. Прерывания. Программный опрос. Использование векторов прерываний. 40

32. Организация прямого доступа к памяти (ПДП). 41

33. Реализация обмена в режиме ПДП с «захватом цикла». 42

34.Реализация обмена в режиме ПДП с блокировкой процессора. 43

35. Клавиатура. Принцип работы и интерфейс. 44

36. Режимы работы клавиатуры ЭВМ, типы клавиатур  45

37. Управление клавиатурой. Доступ к отдельным клавишам. 47

38. Управление выводом на терминал. Средства DOS. 48

39. Управление выводом на терминал. Средства BIOS. 49

40. Вывод символов на экран. Средства DOS. 50

41. Вывод символов на экран. Средства BIOS. 51

42. Средства BIOS. Ввод с клавиатуры. 52

43. Средства DOS. Ввод с клавиатуры. 53

44. Передача информации от манипулятора «мышь». 54

45. Команды адресации данных  55

46. Основные непривилегированные команды   57

47. Двоичная арифметика  61

48. Десятичная арифметика  64

49. Команды логических операций  67

50. Команды сдвиговых операций. 68

51. Регистры микропроцессора х86. Стек. 69

52. Регистр признаков. Назначение флагов. 70

53. Команды интерфейса программы DEBUG. Вывод, просмотр и модификация ячеек памяти МП. 71

54. Команды интерфейса программы DEBUG. Вывод, просмотр и модификация содержимого регистров МП. 72

55. Команды интерфейса программы DEBUG. Порядок ввода и отладки программ в программе DEBUG. 73

56. Команды интерфейса программы DEBUG. Порядок выполнения команд перемещения и сравнения блоков данных. 74

57. Команды интерфейса программы DEBUG. Поиск информации в программе DEBUG. 75

58. Команды интерфейса программы DEBUG. Управление флагами регистра признаков МП. 76

59. Команды передачи управления  77

60.  Загрузка сегментных регистров  81

61. Структурная схема МП. Структурная схема базового ПК   82

62. Системы счисления. Производительность ПК. Единицы измерения скоростных показателей работы ПК. 83

63. LCD-мониторы. Принцип работы. Достоинства и недостатки  85

 

1. Материнская плата. Типы шин расширения. Взаимодействие устройств

Материнская плата

Материнская плата — сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (компьютера).

В некоторых сложных электронных приборах и устройствах (например сотовый телефон, телевизор) основная (наибольшая, наиболее значимая) плата устройства также может называться материнской или системной.

В качестве основных (несъёмных) частей материнская плата имеет разъём процессора, микросхемы чипсета, загрузочного ПЗУ, контроллеров шин и интерфейсов ввода-вывода и периферийных устройств. ОЗУ в виде модулей памяти устанавливаются в специально предназначенные разъёмы; в слоты расширения устанавливаются карты расширения.

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода-выводаразъёма процессора, слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Типы шин расширения

Шина расширения — компьютерная шина, которая используется на материнской плате компьютеров, для добавления устройств (плат) в компьютер. Есть несколько видов:

  1. Шина данных
  2. Адресная шина
  3. Шина управления

Шина данных

По этой шине происходит обмен данными между процессором, картами расширения и памятью. Особую роль здесь играет так называемый DMA-контроллер (Direct Memoy Access), через который происходит управление транспортировкой данных, минуя процессор. Такой способ хорош тем, что освобождает ресурсы CPU для других нужд. Разрядность шины данных может составлять 8 бит, 16 бит, 32 бит и так далее.

Адресная шина

Данные, которые в большом количестве кочуют по шине через материнскую плату, должны, в конце концов, сделать где-нибудь помежкточную остановку. Местом для этой остановки являются отдельные ячейки памяти. Каждая ячейка должна иметь свой адрес. Следовательно, объем памяти, который может адресовать процессор, зависит от разрядности адресной шины. Его можно вычислить по формуле:

Объем адресуемой памяти = 2n, где n - число линий в адресной шине.

Процессор 8088, например, имел в своем распоряжении 20 адресных линий и, таким образом, мог адресовать всего 1 Mb памяти (220=1048576). В компьютерах на базе процессора 80286 адресная шина была уже 24-разрядной, а процессоры 80486 имеют уже 32-разрядную шину, которая позволяет адресовать 4 им гигабайта памяти.

Шина управления

Конечно же, незачем просто транспортировать данные по шине и располагать их в памяти, если непонятно, куда их нужно переслать и какое устройство в них нуждается. Разрешение этой проблемы на себя шина контроллера, называемая также системной шиной, или шиной управления.

В качестве конечных пунктов системной шины можно рассматривать слоты расширения, интегрированные на материнскую плату контроллеры и прочее. Все эти устройства соединены между собой шиной управления. Логично предположить, что от ее производительности во многом зависит производительность всей системы, и чем больше тактовая частота и разрядность этой шины, тем лучше. Внешний вид слотов расширения, которые установлены на материнской плате, зависит именно от типа шины управления. Понятно, что, например, разъемы 32-разрядной системной шины будут отличаться от разъемов 16-разрядной шины.

Взаимодействие устройств

Внутри системного блока устройства взаимодействуют посредством обмена электрическими сигналами. Например, при перемещении мыши ее электроника передает сигналы ЦПУ. Когда модем принимает данные, он также передает сигналы ЦПУ и т.д.
Устройства, не встроенные в материнскую плату, отправляет ЦПУ сигналы по специальным линиям запроса на прерывание IRQ (interrupt-request) – уведомляя процессор, что требуется его внимание. Название IRQ связано с тем, что при появлении на одной из линий сигнала, ЦПУ “прерывает” текущие операции, для обслуживания устройства, которое генерирует прерывание. Каждое устройство взаимосвязано с ЦПУ посредством прерываний, обладает собственной линией IRQ. 

ПК поддерживает 16 линий IRQ. В табл.1 перечислены устройства, которые традиционно используют определенные линии IRQ.

Линии

Устройства

0

Системный таймер

1

Клавиатура

2

Контроллер прерываний/каскадирование обеспечивает 8-15 прерывание

3

Порт  COM 2

4

Порт  COM 1

5

Порт  LPT 2

6

Контроллер гибких дисков

7

Порт  LPT 1

8

Часы реального времени

9

Переадресация как IRQ 2

10

Свободно

11

-//-

12

-//-

13

Математический сопроцессор

14

Контроллер жестких дисков

15

Свободно

 

2. Как ЦПУ реагирует на прерывание. Выбор линии IRQ для устройства. Определение используемых в системе прерываний

Программа – это список команд, выполняемых ЦПУ для решения некоторой задачи. Предположим, вы используете браузер для навигации в WEB, ЦПУ в свою очередь затрачивает большую часть времени на выполнение команд браузера для отображения текста и графики. Процессор занят обработкой команд, но компьютер реагирует на движение мыши, перемещая курсор на экране. Для этого ЦПУ реагирует на прерывания, генерируемые мышью. Когда ЦПУ обнаруживает прерывания, он останавливает выполнение текущей задачи (прерывается) для выполнения команд, относящихся к определенному устройству. Команды, выполняемые ЦПУ для обнаружения и обслуживания устройства называется обработчиком прерываний устройства. После обработки прерываний ЦП продолжает выполнение предыдущей задачи. Когда процессор принимает прерывания на линии 12, не предполагается, что оно вызвано мышью. Более того, ЦПУ не имеет значения какое устройство генерирует событие. Вместо этого процессор содержит таблицу адресов памяти, в которой каждому прерыванию соответствует запись. Когда возникает прерывание ЦПУ, начинает выполнение команд обработчика прерываний, которое занимает адрес памяти, соответствующий ему. Процессору безразлично, для какого устройства он выполняет команды.

Не все устройства, подключаемые к ПК, требуют наличия IRQ. При установке устройств в системный блок его подключают к шине определенного типа. Шина – это просто набор проводников. Устройство, включаемое в слот расширения обычно требует собственной линии прерываний. Возможен и другой вариант, когда устройство подключается к универсальной последовательной шине USB (universal serial bus) или SCSI-шине. В этом случае шина используется для взаимодействия с контроллером (электронной схемой (МС), которая управляет шиной). Контроллер в свою очередь исполняет прерывание для взаимодействия с ЦПУ.

Выбор линии IRQ для устройства, которые взаимодействуют с ЦПУ.

Устройства, которые взаимодействуют с ЦПУ, исключая прерывания для обладающих собственной линией IRQ. При попытке использования одной и той же линии IRQ двумя устройствами возникает конфликт, который не позволяет функционировать обоим устройствам. Их называют IRQ-конфликтами. Методика выбора IRQ для устройства зависит от его типа. В некоторых случаях использует переключатель, которые находятся на плате устройства. Иногда это перемычки - их паяют или используют специальные программы. Чтобы избежать конфликтов при установке нового устройства нужно знать, как оно функционирует с ЦПУ. Если устройство подключено к USB или SCSI шине для него не нужно указывать линию IRQ. Такие устройства само конфигурируются, чтобы использовать ресурсы незанятые системой. При подключении устройства не Plugand Play в слот материальной платы, необходимо определить какие прерывания достигаются в данный момент, а затем сконфигурировать устройство таким образом, чтобы оно использовало доступную линию IRQ. 

Определение используемых в системе прерываний.

Первые ПК поддерживали 8 линий прерываний. С появлением ЦП 80286 был добавлен 2-ой контроллер прерываний, что обеспечивает поддержку 16 линий прерываний. В таблице прерываний указано, что когда ЦПУ принимает прерывание по линии 2 ЦП распознаёт, что IRQ соответствует 2-му котроллеру, а следовательно, прерываниям от 8-15.

После приёма сигнала прерывания по линии 2 процессор анализирует порты ввода\вывода OxAO и OxA1, чтобы определить какое прерывание на 2м контроллере в действительности.

Передача информации вслед за IRQ.

С помощью прерываний устройство сигнализирует ЦПУ о том, что для ни необходимо выполнить определённые действия. После получения запроса на прерывание, процессор запускает коды соответствующего обработчика. Обработчик прерываний принимает от устройства информацию об операциях, которое ЦП выполняет для устройства. Например, когда перемещаем мышь, её электроника генерирует прерывание по линии 12. Тоже происходит при щелчках на кнопки мыши. Обработчик прерываний должен определить какое действие с мышью вызвало прерывание. Для передачи этой информации обработчик прерываний использует специальные. область памяти, называемые портами ввода\вывода I\O. Адрес порта, используемого для взаимодействия с ЦПУ, зависит от типа устройства. Каждое устройство использующее прерывание обладает уникальным адресом портов. Например клавиатура: 0060-сброс контроллера клавиатуры, 0064-составляет коды контроллера. Уникальные адреса также необходимы устройствам, как и уникальные линии IRQ. Если два устройства используют один адрес порта, возникает ошибка, которая исключает их правильное функционирование. При установке платы расширения, которая не поддерживает автоматически конфигурируемые устройства нужно обеспечить, чтобы устанавливаемые параметры порта устройства не конфликтовали с существующими устройствами. Предпринимаемые для установки адресов порта действия зависят от типа устройства. В одних устройствах используется переключатели, в других джамперы, в-третьих, программные средства.

Обнаружение устройств использующие одинаковые номера прерываний

Если просмотреть настройки IRQ с помощью утилиты “Информация о системе” можно заметить, что несколько устройств используют один и тот же номер прерывания, что, казалось бы, нарушает принципы обслуживания устройств. В действительности, подключаемые к шине PCI устройства довольно часто осуществляют совместное использование прерываний. Когда 2 и более устройств используют одно и тоже прерывание, система выстраивает коды обработчика в цепочку. Сначала попытка ответить первому, затем второму и т.д. Обработчик прерываний (набор команд выполняемых ПК в случае прерывания) анализирует состояние различных портов чтобы определить условие, когда прерывание сгенерировало обслуживающее устройство. ОС продолжает последовательно выполнять обработчики, пока один из них не сможет обслуживать прерывания. Даже если устройство поддерживает совместное использование прерываний   нужно попытаться присвоить ему неиспользуемый номер прерывания, чтобы упростить процесс и повысить быстродействие системы. Т.к. идентификация устройства, вызвавшего прерывание занимает некоторое время, последовательный перебор прерываний снижает быстродействие системы. 

 

3. Обслуживание прерываний

Программа – это список команд, выполняемых ЦПУ для решения некоторой задачи. Предположим, вы используете браузер для навигации в WEB, ЦПУ в свою очередь затрачивает большую часть времени на выполнение команд браузера для отображения текста и графики. Процессор занят обработкой команд, но компьютер реагирует на движение мыши, перемещая курсор на экране. Для этого ЦПУ реагирует на прерывания, генерируемые мышью. Когда ЦПУ обнаруживает прерывания, он останавливает выполнение текущей задачи (прерывается) для выполнения команд, относящихся к определенному устройству. Команды, выполняемые ЦПУ для обнаружения и обслуживания устройства называется обработчиком прерываний устройства. После обработки прерываний ЦП продолжает выполнение предыдущей задачи. Когда процессор принимает прерывания на линии 12, не предполагается, что оно вызвано мышью. Более того, ЦПУ не имеет значения какое устройство генерирует событие. Вместо этого процессор содержит таблицу адресов памяти, в которой каждому прерыванию соответствует запись.

Когда возникает прерывание ЦПУ, начинает выполнение команд обработчика прерываний, которое занимает адрес памяти, соответствующий ему. Процессору безразлично, для какого устройства он выполняет команды.   

Не все устройства, подключаемые к ПК, требуют наличия IRQ. При установке устройств в системный блок его подключают к шине определенного типа. Шина – это просто набор проводников. Устройство, включаемое в слот расширения обычно требует собственной линии прерываний. Возможен и другой вариант, когда устройство подключается к универсальной последовательной шине USB (universalserialbus) или SCSI-шине. В этом случае шина используется для взаимодействия с контроллером (электронной схемой (МС), которая управляет шиной). Контроллер в свою очередь исполняет прерывание для взаимодействия с ЦПУ

Выбор линии IRQ для устройства, которые взаимодействуют с ЦПУ.

Устройства, которые взаимодействуют с ЦПУ, исключая прерывания для обладающих собственной линией IRQ. При попытке использования одной и той же линии IRQ двумя устройствами возникает конфликт, который не позволяет функционировать обоим устройствам. Их называют IRQ-конфликтами. Методика выбора IRQ для устройства зависит от его типа. В некоторых случаях использует переключатель, которые находятся на плате устройства. Иногда это перемычки - их паяют или используют специальные программы. Чтобы избежать конфликтов при установке нового устройства нужно знать, как оно функционирует с ЦПУ. Если устройство подключено к USB или SCSI шине для него не нужно указывать линию IRQ. Такие устройства само конфигурируются, чтобы использовать ресурсы незанятые системой. При подключении устройства не PlugandPlay в слот материальной платы, необходимо определить какие прерывания достигаются в данный момент, а затем сконфигурировать устройство таким образом, чтобы оно использовало доступную линию IRQ. 

Каскадные IRQ.

Первые ПК поддерживали 8 линий прерываний. С появлением ЦП 80286 был добавлен 2-ой контроллер прерываний, что обеспечивает поддержку 16 линий прерываний. В таблице прерываний указано, что когда ЦПУ принимает прерывание по линии 2 ЦП распознаёт, что IRQ соответствует 2-му котроллеру, а следовательно, прерываниям от 8-15.

После приёма сигнала прерывания по линии 2 процессор анализирует порты ввода\вывода OxAO и OxA1, чтобы определить какое прерывание на 2м контроллере в действительности.

Передача информации вслед за IRQ.

С помощью прерываний устройство сигнализирует ЦПУ о том, что для ни необходимо выполнить определённые действия. После получения запроса на прерывание, процессор запускает коды соответствующего обработчика. Обработчик прерываний принимает от устройства информацию об операциях, которое ЦП выполняет для устройства.

Например, когда перемещаем мышь, её электроника генерирует прерывание по линии 12. Тоже происходит при щелчках на кнопки мыши. Обработчик прерываний должен определить какое действие с мышью вызвало прерывание. Для передачи этой информации обработчик прерываний использует специальные.область памяти, называемые портами ввода\вывода  I\O. Адрес порта используемого для взаимодействия с ЦПУ зависит от типа устройства. Каждое устройство используещее прерывание обладает уникальным адресом портов. Например клавиатура: 0060-сброс контроллера клавиатуры, 0064-составляет коды контроллера. Уникальные адреса также необходимы устройствам, как и уникальные линии IRQ. Если два устройства используют один адрес порта, возникает ошибка, которая исключает их правильное функционирование. При установке платы расширения, которая не поддерживает автоматически конфигурируемые устройства нужно обеспечить, чтобы устанавливаемые параметры порта устройства не конфликтовали с существующими устройствами. Предпринимаемые для установки адресов порта действия зависят от типа устройства. В одних устройствах используется переключатели, в других джамперы, в-третьих, программные средства.

 

4. Структура памяти ЭВМ

Обмен большими объемами данных с устройством.

Если устройства требуют обмена небольшими объемами информации, оно может взаимодействовать с обработчиком прерываний посредством портов ввода/вывода. Порт идеально подходит для мыши, которая движется, предавая небольшой объем информации. (величина перемещения или щелчок, двойной щелчок – распознается по интервалу времени между двумя обычными щелчками). Устройства, которые обрабатываются большие массивы данных, такие как CD или винчестер обычно использует стандартные области памяти для хранения информации, которую привод читает или записывает. Начальный адрес такой области называется базовым адресом устройства.  При установке нового устройства может возникнуть необходимость указать уникальный базовый адрес ОЗУ, которое не используются другими устройствами. Отобразить области памяти можно с помощью утилиты «Сведения о системе».

Прямой доступ к памяти DMA.

Как уже говорилось выше, устройства с помощью прерываний уведомляют ЦПУ о необходимости выполнения для них некоторых действий. Количество выполняемых операций зависит от типа устройства. Для процессора важно быстро завершить обработку прерывания, чтобы продолжать выполнение предыдущей задачи. Если прерывание сгенерировала мышь, ЦПУ обычно быстро завершает его обработку. Однако операции чтения/записи (R/W) дисковым накопителем требует передачи большого объема данных между ОЗУ и устройствам, что может потребовать значительных затрат времени процессора. Чтобы повысить эффективность использования ЦПУ разработали  специальную микросхему DMA (directmemoryacсses – прямой доступ к памяти)– называемую контроллер DMA. ЦПУ может контролирующую ее функционирование, чтобы обеспечить обмен данными между ОЗУ и устройством. Используя микросхему DMA для перемещения данных, ЦПУ упрощает себе задачу передачи каждого бита данных. Это позволяет ЦПУ выполнять другие задачи, пока микросхема DMA контролирует перемещение данных. Например, для чтения информации с диска в память ЦПУ может конфигурировать микросхему DMA, указав ей начальный адрес сектора, количество секторов и область памяти, которую данные должны занять. В свою очередь контроллер DMA будет выполнять операции с диском, пока ЦПУ занят другими задачами. Когда контроллер DMA завершит свою задачу, он посредством прерывания сообщит об этом ЦП. ЦП может проанализировать порты DMA, чтобы определить состояние выполняемой операции. Большинство современных ПК имеет 2 микросхемы DMA, которые подобно контроллеру прерываний функционируют каскадно. Устройства, которые используют DMA можно увидеть в “Сведения о системе”.

30