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
Ввод-вывод информации в ЭВМ.
Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ называется операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода.
Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения - интерфейсов.
Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами. От характеристик интерфейсов во многом зависят производительность и надежность вычислительной машины. При разработке систем ввода-вывода должны быть решены следующие проблемы:
1) Должна быть обеспечена возможность реализации машин с переменным составом оборудования.
2) Для эффективного использования оборудования ЭВМ должны реализовываться параллельная во времени работа процессора над программой и выполнение периферийными устройствами процедур ввода-вывода.
3) Необходимо стандартизировать программирование операций ввода-вывода для обеспечения их независимости от особенностей периферийного устройства.
4) Необходимо обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (готовность устройства, различные неисправности и т.п.).
В системах ввода-вывода ЭВМ используются два основных способа организации передачи данных между памятью и периферийными устройствами: программно-управляемая передача и прямой доступ к памяти.
Программно-управляемая передача данных осуществляется при непосредственном участии и под управлением процессора, который при этом выполняет специальную подпрограмму процедуры ввода-вывода. Данные между памятью и периферийным устройством пересылаются через процессор.
Операция ввода - вывода инициируется текущей командой программы или запросом прерывания от периферийного устройства. При этом процессор на все время выполнения операции ввода-вывода отвлекается от выполнения основной программы.
Кроме того при пересылке блока данных процессору приходится для каждой единицы передаваемых данных выполнять несколько команд, чтобы обеспечить буферизацию, преобразование форматов данных, подсчет количества переданных данных, формирование адресов в памяти и т.п. Это сильно снижает скорость передачи данных (не выше 100 Кб/сек), что недопустимо при работе с высокоскоростными ПУ. Между тем потенциально возможная скорость обмена данными при вводе-выводе определяется пропускной способностью памяти. Для быстрого ввода-вывода блоков данных используется прямой доступ к памяти.
Прямым доступом к памяти называется способ обмена данными, обеспечивающий независимую от процессора передачу данных между памятью и периферийным устройством.
Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ называется операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода.
Связь устройств ЭВМ друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения - интерфейсов.
Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов, предназначенную для осуществления обмена информацией между устройствами.
От характеристик интерфейсов во многом зависят производительность и надежность вычислительной машины. В системах ввода-вывода ЭВМ используются два основных способа организации передачи данных между памятью и периферийными устройствами: программно-управляемая передача и прямой доступ к памяти.
Программно-управляемая передача данных осуществляется при непосредственном участии и под управлением процессора, который при этом выполняет специальную подпрограмму процедуры ввода-вывода. Данные между памятью и периферийным устройством пересылаются через процессор. Операция ввода - вывода инициируется текущей командой программы или запросом прерывания от периферийного устройства. При этом процессор на все время выполнения операции ввода-вывода отвлекается от выполнения основной программы.
Кроме того при пересылке блока данных процессору приходится для каждой единицы передаваемых данных выполнять несколько команд, чтобы обеспечить буферизацию, преобразование форматов данных, подсчет количества переданных данных, формирование адресов в памяти и т.п.
Это сильно снижает скорость передачи данных (не выше 100 Кб/сек), что недопустимо при работе с высокоскоростными ПУ. Между тем потенциально возможная скорость обмена данными при вводе-выводе определяется пропускной способностью памяти. Для быстрого ввода-вывода блоков данных используется прямой доступ к памяти.
Прямым доступом к памяти называется способ обмена данными, обеспечивающий независимую от процессора передачу данных между памятью и периферийным устройством.
Прямым доступом к памяти управляет контроллер ПДП, который выполняет следующие функции:
1) управление инициируемой процессором или ПУ передачей данных между ОП и ПУ;
2) задание размера блока данных, который подлежит передаче, и области памяти, используемой при передаче;
3) формирование адресов ячеек ОП, участвующих в передаче;
4) подсчет числа переданных единиц данных (байт или слов) и определение момента завершения операции ввода-вывода.
Указанные функции реализуются контроллером ПДП с помощью одного или нескольких буферных регистров, регистра - счетчика текущего адреса данных и регистра-счетчика подлежащих передаче данных.
При инициировании операции ввода-вывода в счетчик подлежащих передаче данных заносится размер передаваемого блока (число байт или слов), а в счетчик текущего адреса - начальный адрес области памяти, используемой при передаче. При передаче каждого байта содержимое счетчика адреса увеличивается на 1, при этом формируется адрес очередной ячейки памяти, участвующей в передаче.
Одновременно уменьшается на 1 содержимое счетчика подлежащих передаче данных; обнуление этого счетчика указывает на завершение передачи.
Контроллер ПДП обычно имеет более высокий приоритет в занятии цикла обращения к памяти по сравнению с процессором.
Управление памятью переходит к контроллеру ПДП, как только завершается цикл обращения к памяти для текущей команды процессора.
Прямой доступ к памяти обеспечивает высокую скорость обмена данными за счет того, что управление обменом производится не программными, а аппаратными средствами. Можно выделить два характерных принципа построения систем ввода-вывода: ЭВМ с одним общим интерфейсом и ЭВМ с множеством интерфейсов и процессорами (каналами) ввода-вывода.
Система обработки данных.
Комплекс взаимоувязанных методов и средств сбора и обработки данных, необходимых для организации управления объектами. С. о. д. основываются на применении ЭВМ и других современных средств информационной техники, поэтому их также называют автоматизированными системами обработки данных (АСОД). Без ЭВМ построение С. о. д. возможно только на небольших объектах. Применение ЭВМ означает выполнение не отдельных информационно-вычислительных работ, а совокупности работ, связанных в единый комплекс и реализуемых на основе единого технологического процесса.
С. о. д. следует отличать от автоматизированных систем управления (АСУ). В функции АСУ включается прежде всего выполнение расчётов, связанных с решением задач управления, с выбором оптимальных вариантов планов на основе экономико-математических методов и моделей и т. п. Их прямое назначение — повышение эффективности управления. Функции же С. о. д. — сбор, хранение, поиск, обработка необходимых для выполнения этих расчётов данных с наименьшими затратами. При создании АСОД ставится задача отобрать и автоматизировать трудоёмкие, регулярно повторяющиеся рутинные операции над большими массивами данных. С. о. д. — это обычно часть и первая ступень развития АСУ. Однако С. о. д. функционируют и как независимые системы. В ряде случаев более эффективно объединять в рамках одной системы обработку однородных данных для большого числа задач управления, решаемых в разных АСУ; создавать С. о. д. коллективного пользования.
Первые С. о. д. начали создаваться в США в 50-х гг. 20 в., когда выяснилась нецелесообразность использования ЭВМ для решения отдельных задач, например расчёта заработной платы, учёта товарно-материальных ценностей и т. п., и необходимость комплексной обработки данных, вводимых в ЭВМ.
В СССР функционирует ряд крупных С. о. д., чаще всего входящих в АСУ как основная часть. Таковы системы, созданные на крупных промышленных предприятиях: «Фрезер», «Калибр», ЗИЛ, Львовский телевизионный завод, Донецкий завод им. XV-летия ЛКСМУ и др. С. о. д. получают распространение не только на промышленных предприятиях, но и в плановых и статистических органах, в министерствах и банковских учреждениях, в материально-техническом снабжении и торговле. Их внедрение создаёт предпосылки для развития АСУ.
Опыт создания и эксплуатации С. о. д. позволил определить основные принципы их построения и методы разработки. Важнейшим из них является принцип интеграции. Он состоит в том, что обрабатываемые первичные данные вводятся в С. о. д. один раз; решаемые в С. о. д. задачи взаимно увязываются т. о., чтобы первичные данные и данные, являющиеся результатом решения одних задач, использовались как исходные для возможно большего числа др. задач. Тем самым устраняется дублирование операций сбора, подготовки и контроля данных и обеспечивается их комплексное использование, что приводит к снижению удельных затрат на получение необходимой информации и повышению эффективности С. о. д.
С принципом интеграции тесно связан принцип централизации обработки данных. При создании С. о. д. большая часть информационных работ изымается из ведения соответствующих подразделений и концентрируется в едином информационно-вычислительном центре (ИВЦ) или небольшом числе таких центров. При этом на ИВЦ создаются крупные массивы данных, которые могут быть предметом комплексной (интегрированной) обработки. Для ведения и оптимального использования этих массивов в составе С. о. д. создаются специальные информационно-поисковые системы — автоматизированные банки данных (АБД). В АБД поступают данные многократного применения, и здесь в соответствии с графиком работы С. о. д. из них комплектуются рабочие массивы под решаемые задачи, а также выдаются справки по запросам. Централизация обработки данных при создании С. о. д. предполагает обычно перестройку организационной структуры управления.
Принцип системной организации технологического процесса состоит в том, что при создании С. о. д. необходима комплексная механизация и автоматизация операций на всех этапах сбора и обработки данных, сопряжения применяемых технических средств по пропускной способности и другим техническим параметрам. В противном случае единый технологический процесс разрывается и эффективность С. о. д. резко снижается.
Разработке С. о. д. предшествуют возможно более детальное обследование и анализ управляемого объекта, задач и структуры управления, содержания и потоков информации. На основе анализа материалов обследования разрабатывается информационная модель С. о. д., фиксирующая связь между задачами обработки данных и новые потоки информации. По определяемым на основе информационной модели С. о. д. объёмам перерабатываемых, хранимых и передаваемых данных производится выбор технических средств и разрабатывается технология С. о. д. Обязательным условием успеха в создании С. о. д. является участие наряду со специалистами руководящих и др. работников, непосредственно занятых решением задач управления на всех этапах разработки и внедрения С. о. д.