Содержание отчета о выполненной работе

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. График количества тактов работы устройств в зависимости от параметров, изменяемых в каждом пункте.

4. Выводы о влиянии параметров задачи и устройств на характеристики исследованной подсистемы.

 

 

Контрольные вопросы

1. Какие устройства входят в состав классической неймановской ЭВМ?

2. Чем отличается шинная архитектура от неймановской?

3. Что такое чипсет?

4. Какие микросхемы входят в состав чипсета и какие функции они выполняют?

5. Какие типы периферийных устройств Вы знаете?

6. Какие типы внешних устройств существуют?

7. Почему устройства хранения информации еще называют устройствами ввода-вывода?

8. Что представляет собой ввод информации в компьютер?

9. Что такое операция вывода?

10. В каких режимах осуществляется ввод текстовой информации в ЭВМ?

11. Какие устройства участвуют в операции ввода одного символа?

12. Для чего нужен буфер клавиатуры?

13. Какие функции выполняет видеокарта?

14. Как влияют параметры задачи на характеристики подсистемы в исследованных Вами режимах?

15. Как влияют параметры устройств на характеристики подсистемы в исследованных Вами режимах?

16. Какие устройства вносят основной вклад во время выполнения программ?

17. Какие операции вносят основной вклад во время выполнения программ?

 

Лабораторная работа №2
Исследование подсистемы ввода-вывода данных
компьютера в мультипрограммном режиме

Краткая теория

Цель работы. Изучение принципов выполнения операции ввода-вывода данных в современных компьютерах, работающих в мультипрограммном режиме, с помощью простейшей имитационной модели.

Современные компьютеры, как отмечалось в руководстве к предыдущей лабораторной работе, содержат центральный процессор, оперативную память, северный и южный мосты, а также устройства ввода-вывода. Типовая структура однопроцессорной вычислительной системы приведена на рис. 1.1.

Во время ее работы в оперативной памяти находятся системные и прикладные программы. Исполняемая программа и ее данные помещаются в кэш процессора.

Диалоговые и другие программы, требующие ввода данных с клавиатуры, реализуют циклическую последовательность операций процессорной обработки и ввода-вывода и работают следующим образом.

После выполнения начальной части команд происходит прерывание, связанное с необходимостью ввода данных с клавиатуры. Такая операция осуществляется пользователем, причем при однопрограммном режиме процессор в это время простаивает. По окончании ввода процессорная обработка продолжается до следующего прерывания и так далее. Последний этап выполняется процессором и программа завершается.

Если в системе поддерживается мультипрограммный режим, то во время ввода данных для одной из программ выполняется процессорная обработка другой. Таким образом, сокращаются простои процессора.

Ввод информации в ЭВМ с помощью клавиатуры может осуществляться в двух режимах:

a) с одновременным выводом на экран (режим «эхо»);

b) без вывода на экран.

Ввод информации с клавиатуры, как отмечалось в руководстве к предыдущей работе, выполняется по следующему алгоритму:

1) при нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, генерирует и выдает скан-код;

2) скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры;

3) порт клавиатуры через порт 0 южного моста, северный мост и системную шину выдает процессору прерывание с фиксированным номером (для клавиатуры номер прерывания – 9);

4) получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания через северный мост обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Он представляет собой список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с ее номером;

5) определив адрес начала программы, обрабатывающей прерывание, процессор переходит к ее исполнению. Простейшая программа обработки клавиатурного прерывания «зашита» в микросхему ПЗУ;

6) программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управлением обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду;

7) далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа через системную шину и шину памяти в небольшую область оперативной памяти – буфер клавиатуры и прекращает свою работу, известив об этом процессор;

8) процессор завершает обработку прерывания и возвращается к отложенной задаче.

Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он предназначался, например текстовый редактор.

При вводе информации с одновременным выводом на экран во время выполнения пунктов 6 и 7 алгоритма, как отмечалось ранее, работает подсистема вывода на монитор. Код введенного символа передается по шинам памяти, системной и графического интерфейса в видеокарту, а оттуда – на монитор.