Вопросы (стр. 7 )

Таблица 3. Обнаружение ошибок с использованием кода SECDED

Синдром	Доп. контр. разряд	Тип ошибки	Примечания
0	0	Ошибки нет
≠0	1	Одиночная ошибка	Корректируемая: синдром указывает на позицию искаженного разряда
≠0	0	Двойная ошибка	Неисправимая
0	1	Ошибка в доп. контрольном разряде	Искажен доп. контрольный разряд, и он может быть откорректирован

Методы рассмотренные на лекциях:

(1) Цифровой контроль по модулю (в основном применяется)

(2) Числовой контроль по модулю (почти не применяется)

(1) В качестве контрольных разрядов берется остаток от деления суммы цифр исходного кода на выбранный модуль.

Частности: В качестве модуля берется 2 – если Σ цифр четная Þ 0, если Σ не четная Þ 1. Похоже на контроль по паритету. При отсутствии передачи – 0.

Методы:

Обращение кода – т. е. преобразование кода в прямой и наоборот.

Сдвиг – надо подсчитывать четность количества сдвинутых 1 (поставить Т-тригер)

Суммирование

S0, S1, …, Sn-1 ,где Si = ai Å bi Å ci (ci – входной перенос)

S0 Å S1 Å …Å Sn-1 = a0 Å a1 Å …Å an-1 Å b0 Å b1 Å …Å bn-1 Å c0 Å c1 Å …Å cn-1

(2) В качестве контрольных разрядов берется остаток от деления самого числа на модуль.

.

Модуль берется (2n – 1). Необходимо 2 контрольных разряда. Этот контроль выявляет одинарные и некоторые двойные ошибки

Если А+В=С, то Кр. А+Кр. В=Кр. С (по модулю 3). Рассматривается в плане целых чисел.

А/В = С + ост.

контроль умножения контроль деления контроль логич. опер.

\ | из-за этого не используется /

34)Интерфейсы ЭВМ и систем. Классификация, основные понятия.

Интерфейс в широком смысле формально определённая логическая и физические границы между взаимодействующими независимыми объектами. Интерфейс задаёт параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов. Физический интерфейс (порт) определяется набором электрических связей и характеристиками сигналов.

Логический интерфейс – набор информационных сообщений определённого формата, которыми обмениваются устройства или программы, а также набор правил, определяющий обмена этими сообщениями.

Под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях предписанных стандартом (ГОСТ) и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

Информационная совместимость – согласованность взаимодействия функциональных элементов системы в соответствии с совокупностью логических условий.

Логические условия определяют:

·  Структуру и состав унифицированного набора соединительных линий.

·  Набор структур по реализации взаимодействия и последовательность их выполнения для различных режимом функционирования (протокол интерфейса).

·  Способ кодирования и формат данных, команд адресной информации и информации состояний.

·  Временные соотношения между управляющими сигналами, ограничение на их форму и взаимодействия.

Под электрической совместимостью понимается согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов в системе соединительных линий интерфейса с учётом ограничений но пространственное размещение частей интерфейса и техническую реализацию приёма передачи блоков.

Условия электрической совместимости определяют:

·  Тип приёмопередающих элементов.

·  Соотношение между логическими и электрическими состояниями сигналов и пределы их измерения.

·  Коэффициенты нагрузочной способности приёмопередающих элементов и значения допустимой ёмкости и резистивной нагрузки линий в устройстве.

·  Схему согласования линий, допустимую длину и порядок подключения линий к соединительным элементам.

·  Требования к источникам и цепям электрического питания, и по помехоустойчивости заземлению.

Конструктивная совместимость – согласованность конструктивных элементов интерфейса, предназначенных для обеспечения механического контакта электрических соединений и механической замены схемных элементов, блоков и устройств.

Условия совместимости определяют:

·  Типы соединительных элементов ()разъём, штекер, распределение соединительных линий внутри элемента).

·  Конструкция платы, каркаса, стойки.

·  Конструкция кабельного соединения.

В компьютере операции интерфейса реализуются совокупностью аппаратных и программных средств: интерфейсной картой (аппаратное устройства) и специальной программой, управляющей эти контролером, которую часто называют драйвером соответствующего периферийного устройства. В ПУ интерфейс чаще всего полностью реализуется аппаратным устройством – контроллером.

Классификация интерфейсов:

Согласно ГОСТ классификационными признаками интерфейса являются:

1.  Способ соединения компонентов системы:

·  Магистральный

·  Радиальный

·  Цепочечный

·  Смешанный

2. Способ передачи информации

·  Параллельный

·  Последовательный

·  Параллельно-последовательный

3. Принцип обмена:

·  Синхронный

·  Асинхронный

4. Режим передачи информации:

·  Односторонний

·  Двусторонний поочередный

·  Двусторонний одновременный

Классификация интерфейсов по признакам функционального назначения:

1.  Системные интерфейсы (предназначены для организации связи между основными компонентами компьютеров и контроллеров).

2.  Интерфейсы периферийного оборудования (выполняет функции сопряжения с периферийным оборудованием, бывают магистральные и радиальные).

3.  Интерфейс локальных и глобальных вычислительных систем.

35)Принципы организации интерфейсов, структура связей, функциональная организация.

ГОСТ 15.971-74

Стандартный интерфейс - совокупность унифицированных программных, аппаратных, конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

Интерфейс – унифицированная система линий связи, правил кодирования информации, электронных схем и алгоритмов обмена информации и электрических сигналов.

Все интерфейсы делятся на две группы:

§  внутренние (интерфейсы прямого управления, межпроцессорные интерфейсы, интерфейсы памяти, интерфейсы ЦП - устройство в/в) например: ЦП - КЭШ, КЭШ-КЭШ, ЦП-П, КЭШ – П;

§  внешние интерфейсы (ЭВМ - периферийные устройства)

o  интерфейс в/в (для подключения различных устройств, например, SCSI)

o  интерфейс внешних устройств (контроллеры периферийных устройств)

o  интерфейсы, предназначенные для организации удаленного доступа

Основные принципы построения интерфейсов

принцип группового проектирования

Одновременно создается ряд функционально и конструктивно подобных устройств, соответствующих разнообразию условий их применения => достигается универсальность и совместимость.

принцип агрегатирования (модульного построения)

Рациональное разбиение системы (устройства) на совокупность более простых функционально и конструктивно законченных блоков.

принцип унификации

Минимизация номенклатуры составных устройств, блоков и связей между ними при условии рациональной компоновки и эффективного функционирования (необходимо производителю)

принцип взаимозаменяемости

Способность модулей выполнять в устройстве различные функции без дополнительной конструктивной доработки (от него отказываются в связи с экономической невыгодностью).

Информационная совместимость - согласованность взаимодействия функциональных элементов в системе.

Совокупность логических условий определяющих функциональную и структурную организацию интерфейса:

§  структура и состав набора шин

§  набор процедур по реализации взаимодействия

§  последовательность их выполнения для различных режимов работы

§  способы кодирования, форматы данных, адресов, состояний и др.

§  временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействие

Электрическая совместимость - согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов в системе шин, с учетом ограничений на пространственное размещение и техническую реализацию приемо-передающих элементов.

Конструктивная совместимость - согласованность конструктивных параметров элементов интерфейса предназначенных для механического контакта электрических соединений и механической замены схемных блоков и устройств.

Характеристики интерфейса:

1.  Время, затрачиваемое на передачу единицы информации ИЛИ пропускная способность - количество информации, передаваемое за единицу времени.

2.  Достоверность передаваемых данных (% ошибок).

3.  Помехоустойчивость.

4.  Допуски на электрические сигналы интерфейса

Принципы организации интерфейса.

Линии интерфейса - электрические линии.

Шина интерфейса - часть линий интерфейса, сгруппированных по функциональному назначению.

Вся совокупность линий интерфейса - магистраль.

Интерфейсы могут быть односвязными и многосвязными.

Односвязные - имеется общая магистраль, которая используется в режиме разделения времени.

Многосвязные - одновременно возможно организация многих связей.

Виды магистрали:

§  информационный канал

§  магистраль управления информационным каналом.

По информационной магистрали передаются коды данных, команд, адресов, состояний устройств. в соответствии с этим присваиваются названия. В случае передачи информации нескольких видов по одной шине - мультиплексируемая шина (применяется для уменьшения числа линий связи, но уменьшается скорость).

Магистраль управления:

§  шина управления обменом,

§  прерывание,

§  передача управления,

§  специальные управляющие сигналы.

Шина управления обменом - линии синхронизации передачи данных. Число линий 1-3 в зависимости от типа передачи (синхронная или асинхронная). При двунаправленности информационных линий, линии управления также двунаправленные.

Шина передачи управления служит для выполнения операций приоритетного занятия магистрали в случае, когда несколько устройств пытаются занять магистраль. Данная шина предназначена для разрешения конфликта, связанного с проблемой приоритетного распределения ресурсов магистрали (арбитраж).

Состав и число линий передачи управления определяется структурой:

§  централизованное управление

§  распределенное (децентрализованное)

Если интерфейс используется для соединения двух устройств - эта шина не требуется.

Шина прерываний служит для идентификации устройства, запрашивающего сеанс обмена информацией. Процесс идентификации заключается в определении адреса источника прерывания и адреса вектора прерывания, соответствующего этому источнику.

Шина специальных управляющих сигналов включает в себя линии надежности и работоспособности (линии контроля, тактирующих импульсов, контроля источников питания, линий питания и т. д.).

Структура связи интерфейсов:

§  магистральная

§  радиальная

§  цепочечная

§  смешанная (комбинированная)

Связность линий - возможность двунаправленной или однонаправленной передачи сигналов.

Функциональные организации интерфейса.

Канал управления - селекция (арбитраж) информационного канала, синхронного обмена координация взаимодействия.

Информационный канал - буферное хранение информации и преобразование формы представления информации.

При организации связи различают:

идентификация - определение интерфейсного устройства, запрашивающего обмен.

адресация - способ выбора устройства, с которым будет происходить обмен.

Обмен данными по интерфейсу, осуществляется в 3 этапа:

1.  начальная выборка (подготовка обмена)

2.  передача данных

3.  завершение передачи

Функции интерфейсов:

Функции координации - совокупность процессов по организации и контролю процессов взаимодействия устройств в системе.

Основные операции:

1.  настройка взаимодействия

2.  контроль взаимодействия

3.  передача функций управления

При взаимодействии нескольких устройств могут возникать конфликты:

1.  доступ к информационному каналу

2.  доступ к конкретному устройству

Настройка заключается в определении состояний устройств, которые участвуют во взаимодействии. В системных интерфейсах стандартизовано несколько режимов обмена.

Контроль:

1.  таймаут - контроль длительности выполнения операции

2.  разрешение тупиковых ситуаций

3.  контроль передачи данных (две группы кодов: с обнаружением ошибок, с обнаружением и исправлением ошибок)

Передача управления - введена недавно в связи с распространением децентрализованного управления. Функции координации могут мигрировать с целью повышения надежности.

Функции обмена и преобразования данных.

36)Принципы построения, схемы цифро-аналоговых преобразователей код–напряжение. Факторы, влияющие на погрешность ЦАП.

Приницпы построения, схемы цифро-аналоговых преобразователей код - напряжение.

ЦАП N®U

1. Взвешенные резистивные сетки или делители

2. Цепочечные (лестничные) делители.

1. Недостаток в том, что в схеме очень много номиналов резисторов.

2. Сетка R-2R

Для прямого включения необходим хороший источник (с малым внутренним сопротивлением)

Параметры цифро-аналоговых преобразователей.

h=(Umax-Umin)/(2n-1) - для двоичного кода.

Разрешающая способность преобразования - наименьшее значение ступени квантования, которое представляет наименьшее изменение выходной аналоговой величины.

У реальной характеристики ступень квантования в разных точках различная, поэтому используется среднее значение ступени квантования по всему множеству.

Точность ЦАП характеризуется рядом отклонений реальной характеристики от идеальной.

1. Нелинейность.

2. Дифференциальная нелинейность.

3. Монотонность.

4. Смещение начальной точки характеристики преобразования.

5. Смещение конечной точки характеристики преобразования от номинала.

Нелинейность измеряется в долях единицы младшего разряда.

dL=Dx/h*100%, dL=Dx/Xk

Dx - максимальное отклонение характеристики от заданной прямой.

Xk - значение в конечной точке характеристики преобразования.

- дифференциальная нелинейность.

h - действительное значение ступени квантования.

- среднее

Дифференциальная нелинейность в ЦАП указывается для худшего случая.

Монотонность - неизменность знака приращения выходной величины при последовательном изменении входного кода.

Крутизна (коэффициент) преобразования - это крутизна аппроксимирующей кривой.

Величина отклонения реальной величины от идеальной считается в конечной точке.

Причины смещения.

1. Дрейф «0».

2. Управляющие сигналы могут поступать в аналоговую цепь (зависит от конструкции)

При разводке цепей аналоговые проводники и земля должны быть соединены в одной точке.

Аналоговую землю разводят пауком, и в ряде случаев в этой точке соединяют с цифровой (исходя из минимальности помех).

Динамические параметры.

Время установления входного сигнала - это время между тем, как переключился вход, и временем, когда выходной сигнал будет отличаться от нужного не более чем на 0,5 EMP.

Время задержки - это время от 0,5 логического сигнала до 0,5 выходного. Другой вариант: tзад - от 0,1 Uвых до 0,9 Uвых.

Скорость нарастания выходного сигнала - отношение приращения выходной аналоговой величины ко времени, за которое это приращение произошло. Чаще всего измеряется при помощи значения tз.

Время переключения - от момента изменения кода до 0,9 Uвых.

37)Принципы хранения и размещения информации на магнитных и оптических дисках.

Существует множество типов дисков. К наиболее часто встречающимся относятся магнитные диски (жёсткие и гибкие). Их особенностью является одинаковая скорость чтения и записи, что делает их идеальными в качестве дополнительной памяти.

Дорожка – последовательность битов, записанных на диск за его полный оборот. Каждая дорожка делится на секторы фиксированной длины. Каждый сектор обычно содержит 512 байтов данных. Перед данными располагается преамбула, которая позволяет головке синхронизироваться перед чтением или записью. После данных идёт код с исправлением ошибок (код Хэмминга или чаще код Рида-Соломона, который может исправить много ошибок, а не просто одиночные). Между соседними секторами находится межсекторный интервал.

Совокупность дорожек находящихся на одном расстоянии от центра называется цилиндром.

Плотность записи битов на концентрических дорожках различна, в зависимости от расстояния до центра диска. Очевидно, радиус дорожек при продвижению от центра к краю диска различен. Раньше производители обеспечивали максимально возможную плотность записи на внутренней дорожке, а по мере продвижения к краю плотность снижалась. Если дорожка содержит, например, 18 секторов, то каждый из них занимает дугу в 20 градусов, и не важно на каком цилиндре находится эта дорожка. В настоящее время используется другая стратегия. При продвижений от центра диска число секторов на дорожке возрастает. Эта процедура повышает сложность операции поиска, но зато увеличивает ёмкость, что считается важнее. Все секторы имеют одинаковый размер.

С диском связан так называемый контроллер – микросхема которая управляет диском. Некоторые контроллеры содержат целый процессор. В задачи контроллера входят получения от программного обеспечения таких команд, как READ, WRITE и FORMAT (то есть запись всех преамбул), управление перемещением рычага, обнаружение и исправление ошибок, преобразование 8-битных байтов, считываемых из памяти, в непрерывный поток битов или наоборот. Некоторые контроллеры производят буферизацию совокупности секторов и кэширование секторов для дальнейшего потенциального использования, а также устраняют повреждённые секторы. Наличие последней функции вызвано наличием секторов с повреждённым, то есть постоянно намагниченным, участком. Когда контроллер обнаруживает повреждённый сектор, он заменяет его одним из свободных секторов, которые выделяются для этой цели в каждом цилиндре или зоне. Чтобы не усложнять жизнь операционной системы излишними подробностями современные жёсткие диски скрывают истинную геометрию и предоставляют в качестве интерфейса виртуальную геометрию с одинаковым числом секторов на всех цилиндрах. Контроллер диска преобразует обращение к виртуальному цилиндру, головке и сектору в физические соответствующие параметры.

HDD

2 типа записи:

1. Поперечная (более емко):

 

2. Продольная:

 

Оптические диски обладают более высокой плотностью записи, чем магнитные. Компакт диски изготавливаются с использованием мощного инфракрасного лазера, который выжигает отверстия длиной 0.8 микрон. Углубления получили названия впадина, а ровные пространства между впадинами называются термином площадка. Переход впадина-площадка или площадка-впадина воспринимается за единицу, а его отсутствие за нуль. Для качественного воспроизведения мультимедийных файлов, необходимо обеспечить равномерное линейное движение диска, для этого необходимо уменьшать скорость вращения диска при продвижении от центра к его краю. Последовательность впадин и площадок записываются в виде непрерывной спиральной дорожки, начинающейся недалеко от центра диска и заканчивающаяся у его края. С момента появления CD-ROM и начала их использования для хранения компьютерных данных, стал необходим серьезный контроль ошибок. 14 разрядов достаточно, для кодирования одного байта кодом Хэмминга с запасом в два бита. В действительности используется более сложная система помехоустойчивого кодирования. При чтении, преобразование 14 в 8 происходит аппаратно при помощи таблицы. Каждый CD-ROM сектор, начинается 16-байтовым заголовком, первые 12 байт которого содержат 00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00, чтобы считывающее устройства могло определить начало CD-ROM сектора. Следующие три байта содержат номер сектора, что необходимо, так как поиск данных на единственной спирали диска значительно сложнее, чем на магнитном диске состоящем из концентрических дорожек. При поиске программное обеспечение устройства приблизительно вычисляет, куда переместить головку, а после перемещения головки считывает первый заголовок, проверяя, насколько точно удалось приблизиться к требуемым данным. Последний байт заголовка содержит байт режима.

Коротки посмотрим как организовывается запись на диски типа CD-R и CD-RW:

·  CD-R. На CD-R дисках, необходимо было придумать альтернативный вариант распознавания 0 и 1, отличный от отражения луча от впадин и площадок. Это добавляется при помощи добавление специального слоя красителя между поликарбонатом и золотой отражающей поверхностью. Используются два вида красителя: синевато-зелёный цианин и желтовато-оранжевый фталоцианин. Изначально слой красителя прозрачен, и позволяет лучу лазера проходить сквозь него и отражаться от золотого покрытия. Во время записи лазер переводится в режим высокой мощности. Когда луч лазера попадает на краситель, он нагревает его, разрушая химические связи. При этом образуется тёмное пятно. При чтении декодер различает разницу, между окрашенными и прозрачными областями и интерпретирует их как 1 и ноль.

·  CD-RW. В отличии от CD-R, здесь нет слоя красителя. Вместо него используют сплав серебра, индия, сурьмы и теллура. У этого сплава два устойчивых состояния: кристаллический и аморфный, с различной отражающей способностью. При высокой мощности, лазер расплавляет сплав, преобразуя его из кристаллического состояния в аморфное. При средней мощности лазер плавит сплав, преобразовывая его в кристаллическое состояние. При низкой мощности лазер считывает информацию с диска, не вызывая никаких переходов сплава.

Основные зоны на CD

Зона калибровки – перед каждой записью там пишется мощность лазера.

Зона памяти программ – для записи номеров треков и адреса первой записи. Адресация данных – по времени (!). Запись в зону данных идет по спирали от центра.

Зона вывода – для позиционирования считывающей системы и синхронизации (там всего одна дорожка). Причем запись идет сначала в зону данных, а потом адреса пишутся куда требуется. Запись идет секторами – 2352 логических байта (1 логический байт = 8 бит, 1 байт на CD = 14 бит).

Синхронизация = 24 бита

Субкод = 1 байт

Сектор = 24 байта

Контрольный код CIRC (8 байтов)

Синхронизация 1/75 секунды

38)Алгоритмы работы, схема аналого-цифровых преобразователей напряжение–код.

35. Алгоритмы работы, схема аналого-цифровых преобразователей напряжение - >код.

АЦП U®N

1.   Преобразование напряжения входов может происходить:

·  с промежуточным преобразованием U®T®N

·  без промежуточного преобразования U®N

2.   Без обратной связи, с обратной связью.

Fкв>=2fв

Схема АЦП 1 1

Для повышения точности нужно использовать ОС.

АЦП 2 2. Схема медленная.

Схема АЦП последовательного счета.

Частота генератора на статическую погрешность не влияет. Динамическая погрешность - неоднородность времени срабатывания входа.

АЦП поразрядного преобразования (на основе алгоритма половинного деления)

В регистре сдвигается «1». Для работы требуется 4 такта. Повышается быстродействие схемы.

Схема прямого кодирования (непосредственного счета).

Такие компараторы формируют кода за 1 такт.

Число компараторов = 2n (для 4 = 16)