Организация и функционирование компьютеров

Тип интерфейса, в котором общая шина используется всеми устройствами, подключенными к ней, на основе разделения времени, называется односвязным. При многосвязном интерфейсе одно устройство связывается с другими устройствами по нескольким независимым магистралям. Многосвязный интерфейс характеризуется тем, что каждое устройство снабжается одной выходной магистралью для выдачи информации и несколькими входными для приема информации от других устройств. Многосвязный интерфейс используется в больших и супербольших компьютерах. При неисправности какой – либо входной шины или сопряженных с ней согласующих устройств, оказывается отключенным только одно периферийное устройство. Интерфейс автоматически определяет неисправное ПУ и выбирает исправные и незанятые магистрали. Процессор в зависимости от заданной программы выбирает последовательность опроса датчиков, т.е. вырабатывает управляющие сигналы обмена информацией по выбранному каналу и осуществляет сбор и обработку данных.

По цифровому каналу связи сигнал может передаваться параллельно или последовательно. Параллельная передача цифрового сигнала требует отдельные линии для каждого разряда, но является более быстродействующей. При последовательной передаче цифровые сигналы передаются последовательно по одной линии связи. По способу передачи информации во времени интерфейс может быть синхронный и асинхронный. Синхронный интерфейс характерен временной привязкой к тактовым сигналам, а асинхронный не требует постоянной временной привязки. При синхронной передаче данных тактовые сигналы процессора задают временной интервал, в течение которого считывается информация с одного датчика. Временной интервал определяется наибольшим временем задержки в системе передачи данных и максимальным временем преобразования сигнала. Асинхронная передача данных характеризуется наличием управляющих сигналов «Готовность к обмену», вырабатываемым внешним устройством, «Начало обмена», «Конец обмена», «Контроль обмена», вырабатываемых процессором. При такой организации обмена автоматически устанавливается рациональное соотношение между скоростью передачи данных и величинами задержки сигналов в канале связи.

Всей работой компьютера управляет процессор. Выражается это в том, что только процессор может посылать сигналы по шине адреса и шине управления. Все прочие устройства могут только считывать информацию, идущую по этим шинам. При одновременном прохождении сигнала по адресной шине и шине управления то устройство или тот байт памяти, адрес которого передается, «узнает этот адрес» и активируется. Прочитав сигнал, который идет по шине управления, устройство решает, что ему следует предпринять – принять информацию, идущую по шине данных или, наоборот, послать информацию по шине данных.

Таким образом, вся работа компьютера фактически сводится к информационным потокам и операциям обработки информации в процессоре. Еще раз подчеркнем, что именно процессор определяет, когда, кому и какое сообщение должно быть передано. В свою очередь, процессор извлекает эту информацию из компьютерной программы и данных, используемых программой. И то, и другое лежит в оперативной памяти. Даже если первоначально эти данные лежат на внешнем носителе, прежде чем они могут быть использованы компьютером (процессором!), они должны быть переписаны в оперативную память.

1.5.1. Оперативная память.

Основная память компьютера включает ОЗУ – оперативное запоминающее устройство (или память прямого доступа, англ. Random Access Memory – RAM), и ПЗУ – постоянное запоминающее устройство (или память только для чтения, англ. Read-Only Memory – ROM). Оперативное запоминающее устройство или оперативная память является основным средством хранения информации при работе компьютера. Все данные, которые должны быть обработаны в компьютере, сначала должны быть помещены в оперативную память. В оперативной памяти также хранятся промежуточные и конечные результаты работы компьютера. Кроме того, в оперативной памяти располагаются все работающие программы.