Билет 26. АTA — параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру

В1: Интерфейс ATA

АTA — параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. В 1990-е годы был стандартом на платформе IBMPC; в настоящее время вытесняется своим последователем — SATA и с его появлением получил название PATA (ParallelATA).

Для подключения жёстких дисков с интерфейсом PATA обычно используется 40-проводный кабель (именуемый также шлейфом). Каждый шлейф обычно имеет два или три разъёма, один из которых подключается к разъёму контроллера на материнской плате, а один или два других подключаются к дискам. В один момент времени шлейф P-ATA передаёт 16 бит данных. Иногда встречаются шлейфы IDE, позволяющие подключение трёх дисков к одному IDE каналу, но в этом случае один из дисков работает в режиме read-only.

Долгое время шлейф ATA содержал 40 проводников, но с введением режима UltraDMA/66 (UDMA4) появилась его 80-проводная версия. Все дополнительные проводники — это проводники заземления, чередующиеся с информационными проводниками. Таким образом, вместо семи проводников заземления их стало 47. Такое чередование проводников уменьшает ёмкостную связь между ними, тем самым сокращая взаимные наводки. Ёмкостная связь является проблемой при высоких скоростях передачи, поэтому данное нововведение было необходимо для обеспечения нормальной работы установленной спецификацией UDMA4 скорости передачи 66 МБ/с. Более быстрые режимы UDMA5 и UDMA6 также требуют 80-проводного кабеля.

Хотя число проводников удвоилось, число контактов осталось прежним, как и внешний вид разъёмов. Внутренняя же разводка, конечно, другая. Разъёмы для 80-проводного кабеля должны присоединять большое число проводников заземления к небольшому числу контактов заземления, в то время как в 40-проводном кабеле проводники присоединяются каждый к своему контакту. У 80-проводных кабелей разъёмы обычно имеют различную расцветку (синий, серый и чёрный), в отличие от 40-проводных, где обычно все разъёмы одного цвета (чаще чёрные).

Стандарт ATA всегда устанавливал максимальную длину кабеля равной 46 см.

Если к одному шлейфу подключены два устройства, одно из них обычно называется ведущим (master), а другое ведомым (slave). Термины «ведущий» и «ведомый» были заимствованы из промышленной электроники, но в данном случае являются некорректными, и потому не используются в текущей версии стандарта ATA. Более правильно называть ведущий и ведомый диски соответственно device 0 (устройство 0) и device 1 (устройство 1). Управление доступом дисков и очерёдностью выполнения команд осуществляет контроллер (которым, в свою очередь, управляет драйвер операционной системы). То есть фактически оба устройства являются ведомыми по отношению к контроллеру.

Версии стандарта АТА: от АТА-1 до АТА-8 отличаются количеством проводников кабеля и скоростью передачи (до 133 МБ/сек).

В2: Классические принципы построения ЭВМ с одной и многими шинами

Структура ЭВМ с одной общей шиной (Unibus).

с многими шинами

С общей шиной. Особенностью этой структуры является то, что все элементы ЭВМ имеют одинаковый способ подключения к СШ, одинаковые сигналы и одинаковый алгоритм управления. Это упрощает функционирование ЭВМ. Однако система имеет недостаток: при захвате СШ одним из компонентов, другой не может пользоваться этой шиной для обмена до ее освобождения.Еще один недостаток системы с общей шиной заключается в том, что скорость обмена на общей шине ограничивает скорость обмена с процессором, т. к. скорость обмена СШ определяется скоростью обмена наиболее медленных устройств на ней.

ЭВМ со многими шинами (Multibus).Наиболее распространены машины с двумя шинами.

ЛШ – локальная шина, ШП – шина процессора, СП – сопроцессоры, СШ - системная шина, ОП - основная память, вн.ОП - внешняя память. Сопроцессоры – это специализированные процессоры, выполняющие команды, которые прямо не реализуются в ЦП.Преимущества этой структуры: медленные устройства, подключенные к СШ, не мешают работе устройств на ЛШ. Отметим, что ЦП передает задание на обмен контроллеру СШ, содержащему буферные устройства, которые принимают задание от процессора быстро и передают его в СШ медленно, в соответствии со скоростью элемента. В ЭВМ с данной системой шин имеются отдельные, специальные команды обмена с периферийными устройствами (ПУ). Это позволяет задавать любые адреса для ПУ, даже совпадающие с адресами ячеек ОП.

3. Дать понятия термину «конструктор» и «деструктор».

конструктор (от слова construct — создавать) – это специальный метод класса, который предназначен для инициализации элементов класса некоторыми начальными значениями.

деструктор (от слова destruct — разрушать) — специальный метод класса, который служит для уничтожения элементов класса. Чаще всего его используют тогда, когда в конструкторе, при создании объекта класса, динамически был выделен участок памяти и необходимо эту память очистить, если эти значения уже не нужны для дальнейшей работы программы.

В4: Перечислите существующие операции над семафорами.

Семафоры представляют собой доступные ресурсы, которые могут быть приобретены несколькими потоками в одно и то же время, пока пул ресурсов не опустеет. Тогда дополнительные потоки должны ждать, пока требуемое количество ресурсов не будет снова доступно. Семафоры очень эффективны, поскольку они позволяют одновременный доступ к ресурсам. Семафор есть логическое расширение мьютекса - семафор со счетчиком 1 эквивалентен мьютексу, но счетчик может быть и более 1.

Операции с семафорами: Инициализация, Увеличение на 1, Ждать пока счетчик станет больше 0, после этого уменьшить счетчик на единицу.

Семафор — объект, позволяющий войти в заданный участок кода не более чем n потокам. Определение введено ЭдсгеромДейкстрой.Семафор — это объект, с которым можно выполнить три операции.

1) init(n):

счётчик: = n

2) enter():

ждать пока счётчик станет больше 0; после этого уменьшить счётчик на единицу.

3) leave():

увеличить счётчик на единицу.

Пример: Не более пяти потоков могут одновременно выполнять функцию DoSomething().

semaphore.init(5);

.....

voidDoSomething(void)

{

semaphore.enter();

.......

semaphore.leave();

}