Для чего нужны контроллеры внешних устройств
Контроллеры внешних устройств
Из вышесказанного следует, что в состав современных ЭВМ входят многочисленные и разнообразные по выполняемым функциям, принципам действия и характеристикам периферийные устройства (ПУ), которые по назначению можно разделить на две группы:
• внешние запоминающие устройства, предназначенные для хранения больших объемов информации;
• устройства ввода-вывода, обеспечивающие связь машины с внешней средой путем ввода информации в ЭВМ и вывода ее из ЭВМ, ее регистрации и отображения.
Необходимость обеспечения автоматического распознавания и реакции ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (готовность устройства, различные неисправности и т.п.), привела к использованию унифицированных форматов данных при обмене информацией между ПУ и ЭВМ. Преобразование унифицированных форматов данных в индивидуальные, приспособленные для отдельных ПУ, производится в самих ПУ.
Особую важность приобретает выполнение функций управления и контроля ПУ. Эти функции возлагают на общие для групп периферийного оборудования унифицированные устройства — контроллеры.
Рассмотрим функции, выполняемые контроллерами ПУ, на примере контроллера НЖМД с широко распространенным интерфейсом IDE. Отличительная особенность этого интерфейса — реализация функций контроллера в накопителе. При этом плата, которая является промежуточной между системной шиной ПК и НЖМД, представляет собой довольно простое устройство, содержащее дешифратор базовых адресов контроллера и формирователи сигналов интерфейса.
Контроллер жесткого диска позволяет:
• поддерживать формат данных на диске, совместимый с форматом данных ЭВМ;
• поддерживать не только стандартные, но также и задаваемые пользователем типы НЖМД;
• генерировать прерывание IRQ14;
• осуществлять поиск требуемых цилиндров (если головки находятся не на требуемом цилиндре, то инициируется его поиск, а затем выполняется чтение или запись информации);
• производить автоматическое переключение головок накопителя (при обнаружении конца дорожки во время мультисекторной передачи адаптер выбирает следующую дорожку, а при обнаружении конца цилиндра – следующий цилиндр, после чего продолжается выполнение команды);
• обнаруживать ошибки в считываемой информации и корректировать пакеты ошибок;
• управлять последовательностью размещения секторов на дорожке (чередованием);
• производить обмен данными с ЦП и ОЗУ в режиме программного ввода-вывода;
• производить внутреннюю диагностику аппаратуры адаптера.
Получив команды и данные от ЦП через программно-доступные регистры, адаптер НЖМД начинает выполнять операцию. Передача в ОЗУ компьютера считываемых данных, а также прием из ОЗУ записываемых данных происходят через буферную память адаптера НЖМД, необходимую для согласования временных параметров обмена данными между НЖМД и системной шиной, а также для коррекции информации (при записи информации на диск формируется циклический избыточный код контроля ошибок, который приписывается в конец каждого поля идентификатора сектора и каждого поля данных).
Рассмотрим состав и назначение регистров контроллера НЖМД.
Регистр данных 1F0h используется при выполнении операции чтения или записи сектора в программном режиме ввода-вывода. Этот регистр недоступен, пока не начнется операция чтения или записи.
Регистр ошибок 1F1h доступен только на чтение. Он определяет состояние контроллера после выполнения операции. Состояние этого регистра действительно в следующих случаях:
• после выполнения команды, если установлен бит “Error” в регистре состояния;
• после выполнения команды “Диагностика” или после выполнения внутренней диагностики контроллера по системному сбросу.
Коды регистра ошибок в диагностическом режиме:
• 02h — ошибка адаптера;
• 03h — ошибка буфера сектора;
• 04h — ошибка аппаратуры вычисления контрольных кодов;
• 05h — ошибка процессора.
Значения битов регистра ошибок после выполнения команды (устанавливаются в 1 при наличии соответствующей ошибки):
• бит 0 — не найден адресный маркер сектора;
• бит 1 — при выполнении команды “Рекалибровка” не найдена нулевая дорожка;
• бит 2 — аварийное прекращение выполнения команды;
• бит 3 не используется;
• бит 4 — сектор с заданными координатами (цилиндр, головка, сектор) не найден;
• бит 5 не используется;
• бит 6 — наличие некорректируемой ошибки данных;
• бит 7 — в идентификаторе сектора обнаружена метка дефектного сектора.
В регистр стартового цилиндра 1F1h (доступный только для записи) заносится уменьшенный в 4 раза по отношению к действительному номер цилиндра, начиная с которого адаптер осуществляет запись данных.
В регистр счетчика секторов 1F2h заносится количество секторов, которое должно быть считано или записано. Значение этого регистра уменьшается на 1 при обработке каждого сектора. При мультисекторном считывании сектора должны располагаться на диске последовательно друг за другом (т.е. область данных должна быть непрерывной). Этот регистр доступен для считывания — в случае возникновения ошибки при выполнении операции чтения или записи в этом регистре будет находиться число необработанных секторов.
В регистр номера сектора 1F3h загружается стартовый номер сектора при операциях чтения-записи. После обработки каждого сектора в этот регистр заносится номер следующего сектора, подлежащего обработке. Регистр доступен для чтения/записи. После выполнения команды он содержит номер последнего обработанного сектора.
Регистры младшего (1F4h) и старшего (1F5h) байтов номера цилиндра определяют стартовый цилиндр для выполнения команды. Регистр доступен для чтения/записи. После выполнения команды он содержит текущий адрес цилиндра.
Регистр выбора НЖМД и номера головки 1F6h, доступный для чтения/записи, определяет номер головки, выбранный НЖМД (1 или 2), и размер сектора.
Регистр состояния 1F7h, доступный только для чтения, отображает состояние адаптера и НЖМД. Значения битов регистра состояния (возникновение определенного состояния индицируется установкой соответствующего бита в 1):
• бит 0 — при выполнении команды произошла ошибка (этот бит сбрасывается при поступлении следующей команды);
• бит 1 — сигнал “Index” активен;
• бит 2 — индицирует, что при считывании с диска имела место ошибка, но данные были успешно скорректированы;
• бит 3 — имеется запрос на обмен данными с буфером в ОЗУ;
• бит 4 — индицирует, что головки чтения-записи завершили поиск заданного сектора;
• бит 5 — неисправность накопителя;
• бит 6 — НГМД готов к выполнению операций чтения, записи или поиска;
• бит 7 — НГМД “занят”, ему нельзя передавать команды или данные, нельзя считывать содержимое регистров (во избежание получения ложных данных).
Регистр команд 1F7h используется для загрузки выполняемой команды (загрузка команды должна производиться только после того, как подготовлены и записаны в регистры 1F1h-1F6h все необходимые для ее выполнения данные). Регистр управления 3F6h доступен только для записи. Значения битов этого регистра следующие:
• бит 0 не используется;
• бит 1 — разрешение прерывания (0 — разрешено, 1 — запрещено);
• бит 2 — сброс адаптера (сброс происходит при установке этого бита в 1);
• бит 3 — разрешение использования бита 3 для выбора головки (0 — запрет, 1 — разрешение);
• биты 4-7 не используются.
Статьи к прочтению:
Лекция 279.Прямой доступ к памяти
Похожие статьи:
Функциональные компоненты ОС автономного компьютера 9.1. Управление процессами Управление памятью Управление файлами и внешними устройствами Защита…
Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) обеспечивают долговременное хранение программ и данных. Наиболее распространены следующие типы ВЗУ: накопители на…
Контроллеры
Контроллер — это электронное устройство, предназначенное для подключения к магистрали компьютера разных по принципу действия, интерфейсу и конструктивному исполнению периферийных устройств (см. также “Функциональное устройство” и “Шины и интерфейсы”).
И еще одним похожим устройством является сопроцессор. Сопроцессоры “помогают” основному (центральному) процессору, который исполняет программу, реализовывать сложные специфические функции. Примером может служить графический сопроцессор, выполняющий геометрические построения и обработку графических изображений, — его вполне можно считать графическим контроллером. Несколько особняком стоит математический сопроцессор, который выполняет свои функции “в одиночку”, не управляя никакими внешними устройствами.
Все перечисленные выше устройства служат для уменьшения нагрузки на центральный процессор и повышают общую производительность системы. Значение контроллеров состоит в том, что они освобождают процессор от наиболее медленных функций ввода/вывода информации. Идеи применения специализированных интеллектуальных схем для разгрузки центрального процессора были заложены еще в третьем поколении ЭВМ в больших машинах коллективного пользования IBM-360 (в СССР данное семейство машин известно в качестве “аналога” под именем ЕС ЭВМ). В четвертом поколении возникла технологическая возможность собирать схемы управления в едином кристалле, и появились микроконтроллеры.
В качестве примера на фотографии приведен вид микроконтроллера, располагающегося внутри клавиатуры. Подчеркнем, что еще один контроллер для обслуживания клавиатуры есть в самом компьютере. Кроме того, все устройства ввода/вывода и внешняя память также имеют свои контроллеры.
В состав контроллера, как правило, входят: собственный микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, регистры внешних устройств (через них контроллер взаимодействует с центральным процессором), буферные (согласующие) схемы. В определенном смысле сложный контроллер является упрощенной специализированной ЭВМ.
Еще боRльшим интеллектом обладает контроллер современного винчестера. Например, он “помнит” все имеющиеся на магнитной поверхности некачественно изготовленные сектора (а их при современной плотности записи избежать не удается!) и способен подменять их резервными, создавая видимость диска, который полностью свободен от дефектов. Или еще один пример. Современные жесткие диски используют технологию S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology — дословно “технология самоконтроля, анализа и отчета”; кроме того, английское слово “smart” имеет значение “разумный”, “интеллектуальный”). Винчестер, оснащенный такой возможностью, со времени самого первого включения ведет статистику своих параметров, сохраняя ее результаты в некоторой скрытой области диска. Накопленные данные могут помочь специалистам при анализе состояния жесткого диска и условий его эксплуатации.
Методические рекомендации
Курс информатики основной школы
Строго говоря, в Стандарте и Примерной программе не упоминается термин “контроллер”. Тем не менее минимальное представление о контроллерах и их функциях, по нашему мнению, школьникам желательно дать.
Курс информатики в старших классах
Стандарты (базовый и профильный) старших классов содержат вопросы, связанные с архитектурой и организацией современных компьютеров. По-видимому, осветить эти вопросы, не упоминая терминов “адаптер”, “контроллер” и “сопроцессор”, просто невозможно. Изложенный в статье материал можно рассматривать в качестве минимума информации, который следует изложить старшекласснику в рамках рассказа об устройстве современного компьютера.
11 Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2003, 923.
12 Э.Таненбаум. Современные операционные системы. СПб.: Питер, 2004, 1040 с.
Компьютерная грамотность с Надеждой
Заполняем пробелы — расширяем горизонты!
Периферийные устройства персонального компьютера
Отдаленные от центра территории нередко называют периферией. Периферия бывает не только в обыденной жизни, но и в компьютерах.
По отношению к компьютерам и ноутбукам, под термином «периферия» подразумевают «периферийные устройства». Компьютерная периферия – это различные дополнительные устройства, которые пусть недалеко, но все-таки отдалены от «сердца» компьютера.
Примеры периферийных устройств персонального компьютера: монитор, клавиатура, мышь, веб-камера, звуковые колонки, аудио гарнитура, флешка, принтер.
Что такое периферийные устройства
Периферийные устройства персонального компьютера – это устройства, которые подключаются к компьютеру в дополнение к основным устройствам.
Периферийными они называются потому, что они формируют определенную периферию вокруг основных устройств компьютера. К основным устройствам компьютера (ноутбука) относят процессор и оперативную память.
Примеры периферийных устройств компьютера – это, например,
Периферия взаимодействует с процессором и оперативной памятью примерно одинаковым образом, о чем будет сказано далее.
Правда, до сих пор нет однозначного мнения, являются ли процессор и оперативная память основными устройствами компьютера. Они устанавливаются на материнской плате компьютера (ноутбука), а потому их вполне можно считать периферией.
Можно несколько иначе дать понятие «периферийного устройства», не упоминая процессор и оперативную память.
Периферия персонального компьютера – это все то, что можно отключить от персонального компьютера (ноутбука). И компьютер сможет продолжить свою работу, пусть с некоторыми ограничениями.
Без процессора и оперативной памяти компьютер (ноутбук) не будет работать – это основа. А вот без остального компьютер работать сможет.
Поэтому периферия — это все, что подключается к компьютеру в дополнение к центральному процессору и к оперативной памяти.
Внутренние и внешние периферийные устройства
Периферийные устройства персонального компьютера или ноутбука бывают внутренние и внешние.
Внутренние периферийные устройства устанавливаются внутрь компьютера (внутрь системного блока) или ноутбука. Примеры внутренних периферийных устройств компьютера – это жесткий диск, встроенный привод CD-/DVD- дисков, звуковая карта и т.п.
Внешние периферийные устройства подключаются к портам ввода-вывода компьютера. За взаимодействие внешних периферийных устройств с компьютером (ноутбуком) отвечают порты ввода-вывода.
Примеры внешних периферийных устройств компьютера (ноутбука) – это
Деление периферийных устройств на внутренние и внешние является весьма условным. Ничего страшного не произойдет, если, скажем, встроенную в ноутбук клавиатуру назовем внутренним периферийным устройством.
Также ничего ужасного не случится, если, например, назвать внешним устройством привод CD-/DVD-, встроенный в системный блок персонального компьютера. Нет четкой грани между внешними и внутренними периферийными устройствам, кроме, разве что, размещения этих устройств внутри или вне корпуса компьютера (ноутбука).
Что такое контроллер периферийных устройств компьютера
Периферийные устройства работают с процессором и оперативной памятью с помощью контроллеров (от английского слова controller – устройство управления). У каждого периферийного устройства есть свой контроллер (или адаптер, который тоже является контроллером).
Контроллер периферийного устройства – это электронное устройство для управления работой периферийного устройства. Контроллер отвечает за:
Каждое внутреннее периферийное устройство подключено к компьютеру (ноутбуку) через контроллер. Каждое внешнее периферийное устройство подключается к порту ввода-вывода, у которого тоже есть свой контроллер. Допустим, периферийное устройство подключено к порту USB. Значит, функцию контроллера будет выполнять контроллер порта USB.
Контроллеры портов ввода-вывода являются универсальными контроллерами. Они умеют перестраиваться в зависимости от того, какое конкретное внешнее периферийное устройство к ним подключено в каждом конкретном случае.
Допустим, с мышкой контроллер порта USB станет работать совсем не так, как с внешним жестким диском. И совершенно иначе контроллер порта USB будет работать с принтером, если его подключить к этому же порту.
Все периферийные устройства подключены к общей шине компьютера через контроллеры. К этой же общей шине подключаются процессор и оперативная память компьютера. Таким образом все составные части компьютера (ноутбука) работают друг с другом через общую шину передачи данных.
Как работает медленное периферийное устройство с быстрым процессором
Контроллер периферийного устройства работает совместно с процессором и оперативной памятью компьютера через общую шину. Контроллер получает данные от процессора или из оперативной памяти. Полученные данные контроллер передает затем «своему» периферийному устройству. И в обратную сторону: контроллер получает данные от периферийного устройства, а затем передает их процессору или отправляет их в оперативную память.
Такая схема работы позволяет быстродействующему процессору «не тормозить». Процессор является самым быстрым устройством в компьютере (ноутбуке). Если его постоянно «притормаживать», например, из-за медлительности принтера, тогда процессор станет простаивать.
Принтер не может мгновенно напечатать, скажем, 10 листов текста. Что же тогда делать процессору, ждать?! В таком случае процессор станет работать со скоростью самого медленного устройства (принтера, сканера, клавиатуры и т.п.). В чем тогда будет смысл от использования процессора с высоким быстродействием, если он будет почти все время простаивать из-за ожидания медленных периферийных устройств?
Оперативная память компьютера (ноутбука) тоже является быстродействующим элементом. Она по скорости немного уступает процессору, но зато прочим устройствам ее «догнать» невозможно. Получается, что и при обмене данными с оперативной памятью остальным периферийным устройствам нельзя мешкать, чтобы память не «подвисала».
Контроллер периферийного устройства работает с самим устройством со скоростью, которое оно может себе позволить, то есть тут контроллер работает медленно. Но с процессором или с оперативной памятью контроллер периферийного устройства работает очень быстро, с сопоставимой скоростью. Вот такой он, этот самый контроллер периферийного устройства!
Контроллер периферийного устройства компенсирует внутри себя все задержки по времени для приема-передачи информации от медленного периферийного устройства к быстрому процессору (оперативной памяти) и в обратном направлении. Именно в контроллере периферийного устройства происходит замедление скорости передачи данных как в одну, так и в другую сторону.
Тем самым контроллер не дает повода для процессора или оперативной памяти простаивать в ожидании медленных периферийных устройств. Контроллер периферийного устройства является «буфером», который согласует между собой разные скорости работы устройств.
Особенности контроллеров быстродействующих периферийных устройств
Контроллеры быстродействующих периферийных устройства, например, контроллеры жестких дисков, могут работать с оперативной памятью в режиме прямого доступа. Это означает, что контроллеры этих устройств могут записывать/считывать данные из ячеек оперативной памяти, минуя обработку этих данных процессором. Подобный режим позволяет не перегружать процессор большими объемами обрабатываемой информации, позволяет разгружать процессор для повышения производительности компьютера.
Записывать данные от внешних устройств прямо в оперативную память обычные контроллеры периферийных устройств компьютера могут далеко не всегда. Сначала данные от контроллера попадают в процессор, и лишь потом, после обработки этих данных, они записываются в оперативную память. Но для контроллеров быстродействующих устройств может быть доступен режим прямого доступа к оперативной памяти компьютера (ноутбука). Отсюда получается значительное ускорение работы быстродействующего периферийного устройства.
Некоторые контроллеры периферийных устройств могут иметь также собственную оперативную память, и даже собственный специализированный процессор для автономной обработки данных. Это позволяет еще больше разгружать основной процессор и основную оперативную память. В итоге существенно ускоряется работа компьютера (ноутбука). Ведь основной процессор и основная оперативная память компьютера тогда может вообще не участвовать в обработке каких-то данных периферийного устройства. К таким контроллерам с собственной оперативной памятью относится, например, видеокарта, которая осуществляет вывод «картинки» на экран монитора.
Большинство современных видеокарт, кроме всего прочего, имеют в своем составе еще и специальный процессор, еще больше ускоряющий обработку данных. Загрузку этого видео процессора можно, например, посмотреть в режиме реального времени с помощью Диспетчера задач Windows.
(Кликните для увеличения) Информация о загрузке видео процессора в Диспетчере задач Windows 10 (в красной рамке).
О майнинге криптовалют с помощью контроллеров
Что интересно, современные программы майнинга («добычи») криптовалюты используют для этих целей ресурсы видео процессора – того самого дополнительного процессора, который стоит на видеокарте, на контроллере монитора персонального компьютера (ноутбука). Процессор видеокарты лучше, чем процессор, подходит для выполнения трудоемких расчетов, сопровождающих процесс «добычи» «компьютерной валюты».
Дополнительный видео процессор компьютера (ноутбука) предназначен, конечно, не для «добычи» криптовалюты. Он необходим для помощи основному процессору компьютера в воспроизведении сложной графики, для демонстрации видео с высоким качеством и с хорошим разрешением.
Благодаря периферийным устройствам и их контроллерам компьютер становится полезным для работы пользователей. С появлением «дружественных» пользователям периферийных устройств компьютеры и ноутбуки стали незаменимыми помощниками людей.
Впервые опубликовано 11 июля 2011 года.
Обновлено 17 марта 2020 года.
Нашли ошибку? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Компьютерная грамотность с Надеждой
Заполняем пробелы — расширяем горизонты!
Периферийные устройства персонального компьютера
Отдаленные от центра территории нередко называют периферией. Периферия бывает не только в обыденной жизни, но и в компьютерах.
По отношению к компьютерам и ноутбукам, под термином «периферия» подразумевают «периферийные устройства». Компьютерная периферия – это различные дополнительные устройства, которые пусть недалеко, но все-таки отдалены от «сердца» компьютера.
Примеры периферийных устройств персонального компьютера: монитор, клавиатура, мышь, веб-камера, звуковые колонки, аудио гарнитура, флешка, принтер.
Что такое периферийные устройства
Периферийные устройства персонального компьютера – это устройства, которые подключаются к компьютеру в дополнение к основным устройствам.
Периферийными они называются потому, что они формируют определенную периферию вокруг основных устройств компьютера. К основным устройствам компьютера (ноутбука) относят процессор и оперативную память.
Примеры периферийных устройств компьютера – это, например,
Периферия взаимодействует с процессором и оперативной памятью примерно одинаковым образом, о чем будет сказано далее.
Правда, до сих пор нет однозначного мнения, являются ли процессор и оперативная память основными устройствами компьютера. Они устанавливаются на материнской плате компьютера (ноутбука), а потому их вполне можно считать периферией.
Можно несколько иначе дать понятие «периферийного устройства», не упоминая процессор и оперативную память.
Периферия персонального компьютера – это все то, что можно отключить от персонального компьютера (ноутбука). И компьютер сможет продолжить свою работу, пусть с некоторыми ограничениями.
Без процессора и оперативной памяти компьютер (ноутбук) не будет работать – это основа. А вот без остального компьютер работать сможет.
Поэтому периферия — это все, что подключается к компьютеру в дополнение к центральному процессору и к оперативной памяти.
Внутренние и внешние периферийные устройства
Периферийные устройства персонального компьютера или ноутбука бывают внутренние и внешние.
Внутренние периферийные устройства устанавливаются внутрь компьютера (внутрь системного блока) или ноутбука. Примеры внутренних периферийных устройств компьютера – это жесткий диск, встроенный привод CD-/DVD- дисков, звуковая карта и т.п.
Внешние периферийные устройства подключаются к портам ввода-вывода компьютера. За взаимодействие внешних периферийных устройств с компьютером (ноутбуком) отвечают порты ввода-вывода.
Примеры внешних периферийных устройств компьютера (ноутбука) – это
Деление периферийных устройств на внутренние и внешние является весьма условным. Ничего страшного не произойдет, если, скажем, встроенную в ноутбук клавиатуру назовем внутренним периферийным устройством.
Также ничего ужасного не случится, если, например, назвать внешним устройством привод CD-/DVD-, встроенный в системный блок персонального компьютера. Нет четкой грани между внешними и внутренними периферийными устройствам, кроме, разве что, размещения этих устройств внутри или вне корпуса компьютера (ноутбука).
Что такое контроллер периферийных устройств компьютера
Периферийные устройства работают с процессором и оперативной памятью с помощью контроллеров (от английского слова controller – устройство управления). У каждого периферийного устройства есть свой контроллер (или адаптер, который тоже является контроллером).
Контроллер периферийного устройства – это электронное устройство для управления работой периферийного устройства. Контроллер отвечает за:
Каждое внутреннее периферийное устройство подключено к компьютеру (ноутбуку) через контроллер. Каждое внешнее периферийное устройство подключается к порту ввода-вывода, у которого тоже есть свой контроллер. Допустим, периферийное устройство подключено к порту USB. Значит, функцию контроллера будет выполнять контроллер порта USB.
Контроллеры портов ввода-вывода являются универсальными контроллерами. Они умеют перестраиваться в зависимости от того, какое конкретное внешнее периферийное устройство к ним подключено в каждом конкретном случае.
Допустим, с мышкой контроллер порта USB станет работать совсем не так, как с внешним жестким диском. И совершенно иначе контроллер порта USB будет работать с принтером, если его подключить к этому же порту.
Все периферийные устройства подключены к общей шине компьютера через контроллеры. К этой же общей шине подключаются процессор и оперативная память компьютера. Таким образом все составные части компьютера (ноутбука) работают друг с другом через общую шину передачи данных.
Как работает медленное периферийное устройство с быстрым процессором
Контроллер периферийного устройства работает совместно с процессором и оперативной памятью компьютера через общую шину. Контроллер получает данные от процессора или из оперативной памяти. Полученные данные контроллер передает затем «своему» периферийному устройству. И в обратную сторону: контроллер получает данные от периферийного устройства, а затем передает их процессору или отправляет их в оперативную память.
Такая схема работы позволяет быстродействующему процессору «не тормозить». Процессор является самым быстрым устройством в компьютере (ноутбуке). Если его постоянно «притормаживать», например, из-за медлительности принтера, тогда процессор станет простаивать.
Принтер не может мгновенно напечатать, скажем, 10 листов текста. Что же тогда делать процессору, ждать?! В таком случае процессор станет работать со скоростью самого медленного устройства (принтера, сканера, клавиатуры и т.п.). В чем тогда будет смысл от использования процессора с высоким быстродействием, если он будет почти все время простаивать из-за ожидания медленных периферийных устройств?
Оперативная память компьютера (ноутбука) тоже является быстродействующим элементом. Она по скорости немного уступает процессору, но зато прочим устройствам ее «догнать» невозможно. Получается, что и при обмене данными с оперативной памятью остальным периферийным устройствам нельзя мешкать, чтобы память не «подвисала».
Контроллер периферийного устройства работает с самим устройством со скоростью, которое оно может себе позволить, то есть тут контроллер работает медленно. Но с процессором или с оперативной памятью контроллер периферийного устройства работает очень быстро, с сопоставимой скоростью. Вот такой он, этот самый контроллер периферийного устройства!
Контроллер периферийного устройства компенсирует внутри себя все задержки по времени для приема-передачи информации от медленного периферийного устройства к быстрому процессору (оперативной памяти) и в обратном направлении. Именно в контроллере периферийного устройства происходит замедление скорости передачи данных как в одну, так и в другую сторону.
Тем самым контроллер не дает повода для процессора или оперативной памяти простаивать в ожидании медленных периферийных устройств. Контроллер периферийного устройства является «буфером», который согласует между собой разные скорости работы устройств.
Особенности контроллеров быстродействующих периферийных устройств
Контроллеры быстродействующих периферийных устройства, например, контроллеры жестких дисков, могут работать с оперативной памятью в режиме прямого доступа. Это означает, что контроллеры этих устройств могут записывать/считывать данные из ячеек оперативной памяти, минуя обработку этих данных процессором. Подобный режим позволяет не перегружать процессор большими объемами обрабатываемой информации, позволяет разгружать процессор для повышения производительности компьютера.
Записывать данные от внешних устройств прямо в оперативную память обычные контроллеры периферийных устройств компьютера могут далеко не всегда. Сначала данные от контроллера попадают в процессор, и лишь потом, после обработки этих данных, они записываются в оперативную память. Но для контроллеров быстродействующих устройств может быть доступен режим прямого доступа к оперативной памяти компьютера (ноутбука). Отсюда получается значительное ускорение работы быстродействующего периферийного устройства.
Некоторые контроллеры периферийных устройств могут иметь также собственную оперативную память, и даже собственный специализированный процессор для автономной обработки данных. Это позволяет еще больше разгружать основной процессор и основную оперативную память. В итоге существенно ускоряется работа компьютера (ноутбука). Ведь основной процессор и основная оперативная память компьютера тогда может вообще не участвовать в обработке каких-то данных периферийного устройства. К таким контроллерам с собственной оперативной памятью относится, например, видеокарта, которая осуществляет вывод «картинки» на экран монитора.
Большинство современных видеокарт, кроме всего прочего, имеют в своем составе еще и специальный процессор, еще больше ускоряющий обработку данных. Загрузку этого видео процессора можно, например, посмотреть в режиме реального времени с помощью Диспетчера задач Windows.
(Кликните для увеличения) Информация о загрузке видео процессора в Диспетчере задач Windows 10 (в красной рамке).
О майнинге криптовалют с помощью контроллеров
Что интересно, современные программы майнинга («добычи») криптовалюты используют для этих целей ресурсы видео процессора – того самого дополнительного процессора, который стоит на видеокарте, на контроллере монитора персонального компьютера (ноутбука). Процессор видеокарты лучше, чем процессор, подходит для выполнения трудоемких расчетов, сопровождающих процесс «добычи» «компьютерной валюты».
Дополнительный видео процессор компьютера (ноутбука) предназначен, конечно, не для «добычи» криптовалюты. Он необходим для помощи основному процессору компьютера в воспроизведении сложной графики, для демонстрации видео с высоким качеством и с хорошим разрешением.
Благодаря периферийным устройствам и их контроллерам компьютер становится полезным для работы пользователей. С появлением «дружественных» пользователям периферийных устройств компьютеры и ноутбуки стали незаменимыми помощниками людей.
Впервые опубликовано 11 июля 2011 года.
Обновлено 17 марта 2020 года.
Нашли ошибку? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.