11.1. Під'єднаний зовнішніх пристроїв до комп'ютера

Зовнішні (периферійні) пристрої під'єднуються до комп'ютера за допомогою відпо­відних інтерфейсів. Інтерфейси визначають типи роз'ємів, множину сигналів та прото­коли обміну ними. По відношенню до комп'ютера зовнішніми пристроями можуть бути інші комп'ютери та пристрої введення-виведення.

Пристрої введення-виведення призначені для введення інформації в комп'ютер та виведення інформації з комп'ютера.

400

До числа пристроїв введення належать наступні: ■ Клавіатура.

■ Оптичні пристрої, зокрема зчитувачі перфокарт, паперових стрічок та штрихо­ вих кодів, цифрова відеокамера, оптичний пристрій зчитування міток.

■ Магнітні пристрої, наприклад, пристрій для зчитування коду, нанесеного в ви­гляді магнітних стрічок.

■ Екранні пристрої, до числа яких входять сенсорні екрани, світлове перо, мишка.

• Широкий спектр аналогових пристроїв з цифровим виходом. До числа пристроїв виведення належать наступні:

• Електронно-променева трубка.

• Рідкокристалічний дисплей.

• Принтер (ударного типу, струменевий, лазерний, точково-матричний).

• Графопобудовувач.

• Перфоратори карт та стрічок.

• Широкий спектр аналогових пристроїв з цифровим входом.

• Звукові пристрої.

Пристрої введення-виведення та з'єднані з ними внутрішні пристрої комп'ютера, крім вузлів прямого функціонального призначення, містять елементи, які переміщують інформацію між ними та процесором і основною пам'яттю. До цих елементів належать:

■ Блоки, призначені для зберігання інформації, яка підлягає введенню-виведенню.

■ Шини, по яких здійснюється обмін інформацією між процесором та пам'яттю комп'ютера і керуючими вузлами зовнішніх пристроїв.

• Керуючі вузли внутрішніх та периферійних пристроїв (контролери введення-ви­ведення).

• Пристрої зв'язку (інтерфейсні схеми, які далі скорочено будемо називати інтер­фейсами) зовнішніх пристроїв, які забезпечують зв'язок між зовнішніми і внутрішніми пристроями комп'ютера відповідно до протоколів обміну.

407

Рис. 11.1 показує, як всі ці компоненти можуть бути з'єднані між собою, щоб сфор­мувати об'єднану підсистему введення-виведення. Контролери введення-виведення призначені для переміщення даних між основною пам яттю та інтерфейсом відповідно­го пристрою. Інтерфейси проектуються спеціально під конкретний пристрій введення-виведення, щоб зв'язатися з певними видами пристроїв, як наприклад клавіатурою, дис­ками або принтерами. Інтерфейси повідомляють контролери про готовність зовнішніх пристроїв до приймання наступної партії даних, або, повідомляють зовнішні пристрої, що внутрішні пристрої комп'ютера готові одержати від них наступну партію даних.

Порядок обміну інформацією між передавачем і приймачем задається в протоколі обміну. Протоколи вказують порядок поступлення сигналів керування, як наприклад, скидання принтера сигналів статусу, як наприклад готовність принтера, або сигналів передачі даних, як наприклад "тут є байти, які ви запросили."

В комп'ютерах використовуються два принципи передачі інформації - синхронний і асинхронний. При синхронному принципі передавач інформації утримує на своєму виході інформацію деякий наперед визначений час, достатній для її фіксування в при­ймачі. При асинхронному принципі приймач отримавши інформацію повідомляє про це приймача, який лише після цього може змінити інформацію на своєму виході. Тому існують два методи передачі даних. Перший передбачає передачу разом з даним тактово­го сигналу, призначеного для фіксування даного. Цей вид протоколів обміну називають протоколами з стробуванням. У більшості протоколів обміну використовується другий метод, згідно з яким приймач повинен підтвердити отримання відправлених йому ко­манд і даних, або вказати, що готовий одержати дані. Цей вид протоколів обміну назива­ють протоколами з квітуванням.

Зовнішні пристрої, які оперують великими блоками даних, як наприклад, принтери і драйвери магнітних дисків і стрічок часто обладнуються буферною пам'яттю. Буферна пам'ять дозволяє операційній системі комп'ютера відправляти або приймати великі об'єми даних до/від зовнішніх пристроїв найшвидше. Додаткова спеціалізована пам ять на дисках є зазвичай різновидністю кеш пам'яті, тоді як принтери обладнуються повільнішою пам'яттю з довільною вибіркою. Пристрої керування здійснюють керування відповідним зовнішнім пристроєм та зчитують дані з буферної пам'яті і вказують місце 'їх поступлення.

Магнітні диски та стрічки належать до типів пам'яті, призначених для тривалого збе­рігання інформації. Проте, зрозуміло, що і для них існує відповідний термін зберігання. Він становить приблизно п'ять років для магнітних пристроїв пам'яті та до 100 років для оптичних пристроїв пам'яті.

Інтерфейси введення-виведення забезпечують узгодження передачі інформації між внутрішніми (як наприклад пам'ять і регістри процесора) та зовнішніми пристроями введення-виведення. Зовнішні пристрої часто є електромеханічними, тоді як процесор і пам ять - електронні пристрої. Тому швидкість передачі даних від зовнішніх пристроїв є зазвичай, повільнішою..