Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Глава 5. Системные ресурсы используемые ПУ. Распределение системных ресурсов
Для того чтобы программы могли взаимодействовать со своими устройствами, не мешая другим (и не получая от них помех), все системные ресурсы — адреса памяти и ввода-вывода, запросы прерываний и каналы DMA — должны быть бесконфликтно распределены между системными (из набора микросхем) контроллерами и контроллерами внешних устройств устройствами1.
Для адресов памяти и портов ввода-вывода бесконфликтность означает, что диапазоны соответствующих адресов всех имеющихся устройств не должны пе рекрываться. Это в первую очередь касается адресов, по которым выполняется чтение. Если устройства, конфликтующие по чтению, находятся на одной физи ческой шине, то результат чтения будет неопределенным из-за электрического конфликта. Если конфликтующие устройства находятся на разных шинах, то будут прочитаны данные только одного устройства, но какого именно — зависит от настройки мостов, соединяющих шины. Конфликт по адресам для записи час то сознательно используют для одновременной передачи информации в несколько устройств (например, в PnP ISA). Информация при этом не иска жается. Однако незапланированные конфликты по записи могут приводить к неожиданным побочным эффектам в работе устройств, не ожидающих данной записи.
Для самого главного ведущего устройства — центрального процессора — безразлично, к какой из шин подключено устройство: он только задает адрес и тип операции. Операции записи обычно выполняются широковещательно — рас пространяются по всем шинам. Операции чтения маршрутизируются — факти чески чтение по конкретному адресу памяти или порта обычно выполняется толь ко с одной из шин.
Для линий запросов прерываний бесконфликтность трактуется несколько слож нее. В классической системе ISA одну линию запроса может использовать толь ко одно устройство, все остальные варианты — конфликтные. В системах РnР ISA (имеющих PnP BIOS, более гибко программируемый контроллер прерыва ний и устройства ISA PnP) при корректных настройках устройства РnР аппаратно могут использовать разделяемые (общие для нескольких устройств) ли нии прерываний. На обычные карты (устройства) ISA эта возмож ность, как правило, не распространяется. Однако и для устройств РnР возмож ны конфликты программ, работающих с этими устройствами, если в них не за ложена возможность разделяемости прерываний. В системах с PCI разделяемость прерываний аппаратно предусмотрена, но, опять-таки, возможны программные (причина в драйверах) и аппаратные конфликты (некорректно спроектированные карты). В комбинированных сис темах ISA/PCI доступные линии запросов преры ваний делятся между старыми (legacy) устройствами ISA и устройствами РnР ISA и PCI, во второй группе разделяемые прерывания в принципе допустимы (но при «правильном» ПО).
Для каналов DMA бесконфликтным, как правило, является лишь монополь ное использование канала одним устройством (хотя бывают и редкие исключе ния). На старых устройствах каналы выбирались двумя джамперами1. Естественно, они должны устанавливаться со гласовано, на один и тот же номер канала.
Системные устройства могут быть встроены в системную плату, а также уста навливаться в слоты шин расширения. Системные ресурсы должны распреде ляться между всеми этими устройствами. В распределении всегда имеется отно сительно неизменная часть (устройства системной платы, установленные ее из готовителем) и переменная часть, определяемая составом карт, установленных пользователем. Настройками CMOS Setup могут быть заданы ресурсы устройств системной платы, а часть из них может быть даже отключена, если вместо них используются адаптеры, установленные в слоты расширения.
Ресурсы устанавливаемых карт задаются либо вручную, либо автоматически, в зависимости от возможностей шин. карт расширения и BIOS. Цель полной автоматизации — достичь идеала PnP (Plug-and-Play, включай и играй), когда от пользователя требуется лишь механически установить новое устройство, а даль ше все распределения и установки драйверов выполняются без его участия.
Наиболее распространенной для подключения карт расширения ПК явля ется шина PCI. В шину PCI изначально были заложены возможности автоматического конфигурирования устройств, и она поддерживает стандарт PnP в полном объеме. Например, шина ISA не имела механиз мов автоматического конфигурирования и распределения ресурсов, так что все заботы по конфигурированию устанавливаемых адаптеров и разрешению конф ликтов ложились на пользователя. Задача конфигурирования осложнялась и из-за отсутствия общего механизма автоматической передачи установленных пара метров прикладному и системному программному обеспечению. После конфигу рирования адаптеров, выполняемого обычно переключением джамперов (в соответствии с документацией на устройство), установленные параметры заноси лись в какие-либо конфигурационные файлы, специфичные для каждого про граммного продукта. При этом, естественно, возможны ошибки.
Некоторое облегчение конфигурирования принесло применение в адаптерах энергонезависимой памяти (NVRAM, EEPROM), хранящей конфигурации на строек, в том числе и использования системных ресурсов. Конфигурирование этих адаптеров выполняется программно специальной утилитой, а не с помо щью джамперов. Отсюда и два их названия: Software Configured (программно-конфигурируемые) или Jumperless (свободные от джамперов).
Сейчас большин ство карт ISA поддерживают спецификацию PnP ISA, благодаря чему во многих случаях с пользователя действительно снимаются заботы по кон фигурированию.
Пример конфликтов. При конфигурировании устройств возможны разные неожиданные эффекты. Например, возможен конфликт, если контроллер гибких дисков и контроллер АТА расположены на разных платах, а тем более на разных шинах, разделенных буферами. Дело в том, что бит смены носителя НГМД исторически находится по адресу дополнительного регистра состояния АТА (см. п. 13.1.2) и результат считывания по этому адресу зависит от многих факторов. Это, наверное, един ственный случай, когда устройство должно передавать на шину не целый байт, и причины этого чисто исторические: в PC/AT контроллер НГМД был на одной плате с первой моделью контроллера НЖМД, и эта завязка не создавала не удобств. А дальше эти контроллеры обрели относительную самостоятельность, но для программной совместимости регистровую модель сохранили для обоих устройств. Все остальные конфликты в этом плане более тривиальны, хотя не приятностей могут доставить немало.
Кроме периферийных устройств конфигурированию подлежат и мосты PCI, соединяющие все шины современных ПК. При конфигурировании мостов им указывается распределение системных ресурсов по шинам, которые они связы вают. Таким образом задаются пути транслирования управляющих сигналов по шинам и управление буферами данных, обеспечивая для каждого адреса памяти или ввода-вывода единственную шину назначения, по крайней мере для опера ций чтения (операции записи в принципе могут быть и широковещательными). Подобная «маршрутизация» необходима и для сигналов запросов прерывания (каналы DMA к шине PCI отношения не имеют). Конфигурирование мостов, как правило, происходит без участия пользователя, хотя некоторыми пара метрами (выделением определенных ресурсов) можно управлять с помощью CMOS Setup.
1 Один для линии DRQx. другой для DACKx#