АПС Л20. Ввод\Вывод

• Проверка звука и изображения, начало лекции по архитектуре процессорных систем.  

• Сегодняшняя тема - подсистема ввода-вывода, модули ввода-вывода и прямой доступ к памяти.  

• Ввод-вывод специфичен, имеет большие величины, требует отдельной шины для работы.  

• Три способа реализации систем ввода-вывода: отдельная шина для центрального процессора, отдельная шина для системы ввода-вывода, объединение шин.  

• Первый подход имеет плюсы (отдельная система ввода-вывода, соблюдение специфики) и минусы (много точек подключения).  

• В этой части будет обсуждаться совместное адресное пространство, которое используется в архитектуре RISC-V и MIPS.  

• Будет объяснено, как это работает, и почему это может быть полезно для разработки системы ввода-вывода отдельно от памяти.  

• В этой части будет обсуждаться выделение адресного пространства, которое используется в архитектуре X86.  

• Будет объяснено, почему это может быть полезно для разработки системы ввода-вывода отдельно от памяти, и как это может повлиять на гибкость размера системы ввода-вывода.  

• Видео начинается с обсуждения периферийных устройств, которые можно разделить на три категории: для общения с пользователем (принтеры, мониторы и т.д.), для общения с вычислительной машиной (датчики, устройства хранения информации) и для связи с удаленными устройствами (например, с другими компьютерами).  

• Периферия может быть представлена в виде преобразователя, который преобразует физические величины в нолики-единички, и модуля ввода-вывода, который управляет периферийным устройством и взаимодействует с шиной.  

• Модули ввода-вывода выполняют несколько функций: локализация данных, управление и синхронизация, обмен информацией, распознавание команд, буферизация данных и обнаружение ошибок.  

• Модули ввода-вывода имеют селектор адреса, дешифратор, регистры управления и данных, а также узел упаковки-распаковки.  

• Модули ввода-вывода могут быть подключены к шине и периферийным устройствам, а также к процессору.  

• Видео начинается с обсуждения контроллеров прямого доступа к памяти (КДПМ) и их роли в компьютерных системах.  

• КДПМ - это устройства, которые позволяют процессору напрямую обращаться к памяти, минуя шину.  

• КДПМ используются для ускорения работы процессора, так как он не тратит время на передачу данных через шину.  

• КДПМ могут быть использованы для прямого доступа к памяти или по прерываниям.  

• В операционных системах возникают проблемы с использованием КДПМ, так как они могут использовать виртуальную адресацию и кэш-память.  

• В случае больших объемов данных, превышающих одну страницу, КДПМ могут использовать свою собственную память для хранения транслированных адресов.  

• Контроллеры прямого доступа к памяти могут вызывать проблемы, такие как торможение системы из-за пропускания данных через кэш.  

• Для решения этих проблем можно использовать аппаратные доработки или программные методы.  

• Каналы ввода-вывода и процессоры ввода-вывода являются более продвинутыми версиями контроллеров прямого доступа к памяти, которые могут выполнять сложные запросы и обрабатывать информацию.  

• Каналы ввода-вывода и процессоры ввода-вывода могут быть реализованы в виде специализированных процессоров или модулей ввода-вывода.  

• Рейд массивы используются для повышения надежности хранения информации и могут быть реализованы в виде объединения нескольких винчестеров.  

• Существуют разные способы объединения винчестеров, которые были классифицированы и определены как номера паттерсоном и хеннесси.  

• RAID 0 - это технология, которая используется для повышения надежности системы и увеличения скорости доступа к дискам.  

• В RAID 0 диски объединяются только для быстрого доступа к ним, без избыточности.  

• RAID 1 - зеркальное копирование, избыточность соответствует количеству дисков.  

• RAID 10 - объединение RAID 0 и RAID 1, зеркальное чередование.  

• RAID 2 - обнаружение ошибок, коррекция кода.  

• RAID 3 - избыточность, сумма по модулю 2 между значениями ячеек.  

• RAID 4 - чередование блоков, четность используется.  

• RAID 5 - чередование блоков, распределение паритетов по дискам.  

• RAID 6 - пи плюс кью, удвоенное количество избыточных контрольных дисков.  

• RAID 7 - увеличение количества дисков, возможность выхода из строя двух дисков.  

• Джойн тест экшн гроб джи - технология, которая позволяет использовать резервные диски, которые автоматически подключаются при необходимости.  

• Джита - это способ добраться внутрь вычислительной системы и отладить ее работу.  

• Джита была придумана в 1980-х годах для тестирования микросхем.  

• Джита состоит из четырех линий: ТМС, ЦК, ТД и ТДО.  

• Джита использует сканирующую цепочку, которая позволяет узнать состояние всех ножек микросхемы.  

• Автомат состояний управляет сигналами джета, меняя их значения в зависимости от значения ТМС.  

• При штатном режиме ТМС равен нулю, и джета находится в состоянии айдол.  

• В видео обсуждается система ввода-вывода, которая может быть реализована с выделенным адресным пространством или совмещенным адресным пространством.  

• В первом случае, значения ячеек запоминаются, а затем подаются на выход.  

• Во втором случае, значения ячеек подаются на вход, а затем активируются нужные элементы памяти или конфигурационных регистров.  

• Периферийные устройства могут быть представлены в виде логики управления, буферной памяти и преобразователя.  

• Они отличаются по скорости и могут быть разных видов.  

• Модули ввода-вывода могут быть посредниками между периферией и системной шиной, локализовать данные управления и обмениваться информацией об ошибках.  

• Существуют три способа управления вводом-выводом: вывод с опросом, вывод по прерываниям и прямой доступ к памяти (DMA).  

• Рассмотрены шесть видов рейд-массивов (один, ноль, ноль один, два, три и четыре) и джета.  

• В следующий раз будет обсуждаться конкретика, микроконтроллеры и использование терминов, которые были рассмотрены в видео.  

• Призывается к обсуждению в телеграмме о том, что понятно или непонятно в отношении использования гитхаба для тестирования.