Architektura Architektura a vývoj PC 5.a vývoj PC 5.

Ing. Vladislav Bezouška, Ph.D.

Řadiče I/O PC Zařízení které umí přistupovat na BUS PC a rozšiřuje tak I/O PC

Může být na základní desce nebo jako karta do I/O bus PC příp jako periferní zařízení.

Obsahuje vlastní mikroprocesor tzv. řadič a příslušné obvody rozhraní „interface“

Základní typy: sériová linka, Paralelní port, USB, řadiče mezipaměti, měřící karty, Fire-Wire, SCSI,..

Řadiče I/O PC – UART (RS232) UART (Universal Asynchronous Reciever Transmitter)

1. Zabezpečuje duplexní asynchronní přenos mezi dvojicí zařízení2. Zápisem do řídících registrů můžeme nastavovat parametry

přenosu3. Řadič UATR je připojen na IO BUS PC (U novějších desek

integrován)

Řadiče I/O PC – UART (RS232) Specifikace RS 232C = H – 3V až –15V L +3V až +15VLinky jsou odolné proti zkratu a dávají 10-15mA

Princip sériového přenosu

Základní typy zapojení UART:• Přímé propojení koncových zařízení přes dvě ukončující

zařízení tj. datový okruh• Propojení koncových zařízení přes nulový modem

Řadiče I/O PC – UART (RS232) Ukázka zapojení

nulového modemu

UART obsahuje dva duplexní kanály: v PC COM1, COM2

Adresace UART

Řadiče I/O PC – CENTRONICS Asynchronní paralelní simplexní přenos dat s kvitováním tzv. handshecking

Provoz na 8bit datové sběrnici je řízen řídícími signály

Universal Serial Bus - USB Provoz řídí RootHUb (většinou základní deska)

Rychlost:Low 1,5Mbit/sMedium 12Mbit/sHigh 480Mbit/s

Diferenciální datový signál +D,-D

Kódování NRZI – nahrazuje taktovací signál

Po každé 6-té jedničce změní polaritu

Po každé nule změní polaritu

Obrázek převzat z lit. č.1

Universal Serial Bus - USB Komunikace:

1) Rozpoznání typu USB zařízení 1.5KW Vcc - +D nebo –D (sv.1,2 nebo 1,3)

2) Příslušný HUB provede RESET sběrnice3) Načítání konfiguračních informací (přidělení adresy,

definování koncového bodu = typ přenosu...)4) Přenos dat

Kód identifikace

Každý paket začíná synchronizačním signálem 00000001

Oprava chyb

Po 10ms – myš, klávesnice

Obrázek převzat z lit. č.1

Řadiče I/O PC – klávesniceFunkce:1. Při zapnutí počítače odpovídá na testovací procedury

POST – BIOSu2. Neustále monitoruje matici tlačítek a při stisknutí tlačítka vyšle

jeho kód3. Má zásobníkovou paměť na 20 znaků

Řadiče I/O PC – IDEIDE(Itelligent Driver Electronics) -Není řadič v pravém slova

smyslu, ale jen adaptér na sběrnici.

Umožňuje připojení dvou disků, jeden funguje jako master a druhý

jako slave

Kapacita disku jen 528MB

EnhancedIDE

Řadiče I/O PC – EIDE1. Zvětšení adresovacího prostoru na 8GB Metoda LBA(Logical Block Addressing)2. Zrychlení přenosu dat – podpora PCI PIO5 (Programmed Input Output) režim přenosu – až 66MB/s3. Připojení až 4 jednotek k jednomu řadiči Řadič podporuje standard ATAPI (Advanced Technology

Attachement Packetized Interface)4. Jednotky se připojují po dvou ke dvěma portům – primárnímu

a sekundárnímu. !!! Systémový disk musí být na primárním protože např. PCI bus podporuje jen jeden port.

Některé další rozšíření IDE:

FAST – ATA, ULTRA DMA – ATA,..

Řadiče I/O PC – serial ATA

Rychlost 1,2GBit/sKódování dat 8B/10B (podobně jako u sítí)Full Duplex – diferenciální linkyPřímé propojení 4 mechanik

Obrázek převzat z lit. č.1

Řadiče I/O PC – SCSISCSI (Small Computer System Interface)

Není řadič ani rozhraní ale SBĚRNICOVÝ SYSTÉM.

• Jednotná množina příkazů CCS• Přenos dat 32bit pomocí HOST adaptéru• Rychlost až 40MB/s• Funkci řadiče má tzv. HOST adaptér:

a) periferie požaduje přístup na busb) Iniciátor vybírá periferii se kterou bude komunikovatc) Provozní informace o stvu konc. Zařízení(KZ) a iniciátorud) Přenos date) Iniciátor předává příkaz KZf) KZ vysílá info. o svém stavu

Pevné diskyMetody

magnetického záznamu Datová buňka

MFM kódování 2x větší hustota zápisuT-bit je zapsán jen když předchází 2x D-bit=0D-bit je zapsán jen když = 1

Frekvence T-T, D-D klesáBuňky mohou být 1/2

RLL umožňuje 2x větší hustotu než MFM

RLL kódování vynechává záznam většího počtu nul a nahrazuje ho T-bity.

Obrázek převzat z lit. č.1

Pevné disky – logická struktura

Obrázek převzat z lit. č.1

Pevné disky – FAT

Obrázek převzat z lit. č.1

Pevné disky – strukturaHlavy:1) Feritové2) Tenkovrstvé – cívka je tvořena vrstvami3) Magnetorezistivní -

Mech. Komponenty pro pohyb hlavy

Obrázek převzat z lit. č.1

Obrázek převzat z lit. č.1

Pevné disky – aktuátor

1) S lineárním pohonem

2) S krokovým motorem

Rekalibrace ztráty polohy

Kalibrace tepelná dilatace

Problém s řízením

Servostopa + servohlava

Obrázek převzat z lit. č.1

Obrázek převzat z lit. č.1

Pevné disky – interleaving

Načtení soboru 100KB ve 200 sektorech s

diskem 3600ot/s

Zabere 3,2s

Interní rychlost přenosu

Prokládání

prokladani

otackysektorbajtstopasektor */*/

Programování hardware pod Windows

Programovací jazyk přímo podporuje vstup/výstup na

HW

Přímé Knihovna DLL

Literatura :

[1] Messmer H. P., Dembowski K.: Hardware. CP Books. Brno, 2005.