Контроллеры устройств

Устройства ввода-вывода зачастую состоят из механической и электронной составляющих. Зачастую эти две составляющие удается разделить, чтобы получить модульную конструкцию и придать устройству более общий вид.
Электронный компонент называется контроллером устройства, или адаптером. На персональных компьютерах он часто присутствует в виде микросхемы на системной плате или печатной платы, вставляемой в слот расширения (PCIe). Механический компонент представлен самим устройством. Именно такой порядок показан на рис. 1.6.

На плате контроллера обычно имеется разъем, к которому может быть подключен кабель, ведущий непосредственно к самому устройству. Многие контроллеры способны управлять двумя, четырьмя или даже восемью одинаковыми устройствами. Если интерфейс между контроллером и устройством подпадает под какой-нибудь стандарт, будь то один из официальных стандартов ANSI, IEEE или ISO или же один из ставших де-факто стандартов, то компании могут производить контроллеры или устройства, соответствующие этому интерфейсу. К примеру, многие компании производят дисковые приводы, соответствующие интерфейсу SATA, SCSI, USB, Thunderbolt или FireWire (IEEE 1394).

Интерфейс между контроллером и устройством зачастую относится к интерфейсу очень низкого уровня. Например, какой-нибудь жесткий диск может быть отформатирован на 2 000 000 секторов на дорожку с размером сектора 512 байт. Но на самом деле с привода поступает последовательный поток битов, начинающийся с заголовка сектора (преамбулы), затем следуют 4096 бит, имеющиеся в секторе, и в завершение следует контрольная сумма, также называемая кодом коррекции ошибок (Errorr Correcting Code (ECC)). Заголовок сектора записывается на диск во время форматирования и содержит номера цилиндра и сектора, размер сектора и тому подобные данные, а также информацию о синхронизации.

Задача контроллера состоит в преобразовании последовательного потока битов в блок байтов и коррекции ошибок в случае необходимости.

Блок байтов обычно проходит первоначальную побитовую сборку в буфере, входящем в состав контроллера. После проверки контрольной суммы блока и объявления его не содержащим ошибок он может быть скопирован в оперативную память.

Контроллер монитора на базе жидкокристаллического дисплея также работает как побитовое последовательное устройство на таком же низком уровне. Он считывает байты, содержащие символы, которые должны быть отображены из памяти, и генерирует сигналы, используемые для изменения поляризации подсветки соответствующих пикселов для записи их на экране. Если бы контроллер дисплея этим не занимался, то программисту операционной системы пришлось бы явным образом программировать электрические поля всех пикселов. При наличии контроллера операционная система инициализирует его с помощью нескольких параметров, среди которых количество символов или пикселов в строке и количество строк на экране, а заботу об управлении электрическими полями возлагает на контроллер. В самое ближайшее время жидкокристаллические экраны полностью заменят старые мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Электронно-лучевая трубка испускает электронный луч на флюоресцентный экран. С помощью магнитных полей система способна икривлять луч и рисовать пикселы на экране. По сравнению с жидкокристаллическими экранами электронно-лучевые мониторы очень громоздкие, потребляющие много энергии и хрупкие. Более того, разрешение современных жидкокристаллических дисплеев (с технологией Retina) настолько высоко, что человеческий глаз не в состоянии различить отдельные пикселы. Сегодня трудно представить, что в прошлом ноутбуки поставлялись с небольшими ЭЛТ-экранами, из-за которых они имели глубину 20 см и вполне подходящий для физических тренировок вес, составлявший 12 кг.

5.1.3.

<< | >>
Источник: Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ. 2015

Еще по теме Контроллеры устройств:

  1. Статья 265-1. Незаконное изготовление ядерного взрывного устройства или устройства, которое рассеивает радиоактивный материал или излучает радиацию
  2. Раздел V. Федеративное устройство
  3. § 6. Государственное устройство
  4. § 2. Форма государственного (территориально-политического) устройства
  5. § 5. Политико-территориальное устройство. Организация власти на местах
  6. Устройство мира
  7. 1.3.4. Устройство помещения
  8. § 1. Понятие и формы государственного устройства
  9. 7.4. Криминалистическое исследование взрывных устройств и взрывчатых веществ, а также следов их применения
  10. § 6. Политико-территориальное устройство. Областная автономия и местное самоуправление
  11. Глава 9. Федеративное устройство России
  12. § 6. Основы политико-территориального устройства
  13. М.Руссинович, Д.Соломон. Внутреннее устройство Microsoft Windows (главы 1–4), 2005
  14. Устройство дульного мира