Организация на функционирането на компютри с backbone архитектура
Компютърът е набор от устройства, направени на големи интегрални схеми, всяка от които има свое собствено функционално предназначение. Наборът от интегрални схеми, които изграждат компютъра, се наричамикропроцесорен комплект. Микропроцесорните комплекти включват: системен таймер, микропроцесор (MP), копроцесори, контролер за прекъсване, контролер за директен достъп до паметта, контролери на входно-изходни устройства.
Всички компютърни устройства са разделени нацентралниипериферни устройства. Централните устройства са напълно електронни, периферните устройства могат да бъдат електронни или електромеханични с електронно управление.
Всъставът на централните устройства на компютъра включват: централен процесор, основна памет и редица допълнителни възли, които изпълняват обслужващи функции: контролер на прекъсване, таймер и контролер за директен достъп до паметта (DMA).
Периферните устройства се делят на два вида:външнапамет (NMD, флопи диск, NML) ивходно-изходни устройства (UVV): клавиатура, дисплей, принтер, мишка, адаптер за комуникационен канал (CS) и др.
Програмата, която управлява работата на компютъра, се зарежда в основната памет (OP) преди началото на изпълнението. Адресът на първата инструкция, която трябва да бъде изпълнена, се предава на микропроцесора и се съхранява в брояча на инструкции.
Във всеки цикъл, след получаване на инструкция в регистъра на инструкциите и маркиране на кода на операцията, процесорът определя към кое устройство се отнася. Ако инструкцията трябва да се изпълни от процесора, нейното изпълнение се организира съгласно описания цикъл. Ако командата е предназначена за изпълнение в друго компютърно устройство, процесорът я прехвърля към съответното устройство. Процесът на изпращане на команда към друго устройство включва следните стъпки:
• чрез контролни шинипредава се сигналът „Търсене на устройство“;
• Централният процесор, след като получи сигнал за отговор, в най-простия случай подава командата, която има, по шината за данни и я придружава по шината за управление със сигнала „Изпращам командата”;
В по-сложни случаи, след получаване на сигнал, че устройството е отговорило, преди да изпрати команда, процесорът пита устройството за неговото състояние. Текущото състояние на устройството е кодирано в статутния байт, който отговарящото устройство изпраща на процесора чрез системната шина SD. Ако устройството е включено и готово за работа, тогава байтът на състоянието е нула. Наличието на модули в него показва ненормална ситуация, която процесорът се опитва да анализира и, ако е необходимо, уведомява оператора за ситуацията. Взаимодействието на MP с външни устройства осигурява изпълнението на логическа последователност от действия, свързани с търсене на устройство, определяне на техническото му състояние и обмен на команди и информация. Тази логическа последователност от действия, заедно с устройствата, които я изпълняват, се наричаI/O интерфейс.
За различни устройства могат да се използват различни логически последователности от действия, така че няколко I / O интерфейса могат да се използват в един и същ компютър. Ако те могат да бъдат сведени до един, универсален, то такъв интерфейс се наричастандартен. IBM PC има два стандартни интерфейса за свързване на процесора с външни устройства: паралелен (тип Centronics) и сериен (тип RS-232).
Интерфейсите непрекъснато се подобряват, така че с появата на нови компютри, нови външни устройства и дори нов софтуер се появяват нови интерфейси. Така в софтуер, разработен от водещи компании (вклот Microsoft), новият „Plug and . Възпроизвеждане" (Включете - и играйте), който е предназначен да улесни системните настройки на компютъра при свързване на нови устройства към машината. Този интерфейс ви позволява да свържете ново устройство с помощта на кабел, като след включване на компютъра неговият софтуер автоматично определя състава на свързаните устройства, техните видове и конфигурира машината да работи с тях без намесата на системен оператор.
Ако, когато CPU има достъп до външно устройство, продължаването на изпълнението на основната програма от централния процесор е възможно само след приключване на I / O операцията, тогава CPU, след като стартира външното устройство, преминава в състояние на изчакване и остава в него, докато външното устройство го информира за края на обмена на данни. Това води до прекъсване на повечето компютърни устройства, тъй като само едно от тях може да работи във всеки един момент. Този режим на работа се наричаеднопрограмен—във всеки момент от време всички устройства са в състояние на изчакване и само едно устройство изпълнява основната (и единствена) програма.
За да се елиминира такъв престой и да се подобри ефективността на оборудването, външните устройства се правят автономни: след като са получили необходимата информация от процесора, те самостоятелно организират работата си по обмен на данни. Процесорът, след като стартира външно устройство, се опитва да продължи изпълнението на програмата. Ако е необходимо (ако се срещнат подходящите команди), може да стартира няколко други устройства (тъй като външните устройства са много по-бавни от процесора). Ако трябва да премине в режим на готовност, тогава, възползвайки се от факта, че в RAM паметта може да има не една, а няколко програми едновременно, процесорът превключва наизпълнение на следващата програма. В този случай се създава ситуация, когато едновременно различни компютърни устройства изпълняват различни програми или различни части от една и съща програма. Този режим на работа на компютъра се наричамногопрограмен.