Многофункциональный контроллер ВЗУ (CBRR5025)

Посмотреть архив целиком

16




МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ

И ИНФОРМАТИКИ


Кафедра ВТ и УС











К У Р С О В А Я Р А Б О Т А


по теме


Многофункциональный контроллер ВЗУ




Выполнение:

Студент гр. А19301

Рыбалко С.О.


Проверка:

д.т.н. Кириллова Л.В.











Задание на курсовое проектирование...


по дисциплине “Теория и проектирование ЭВМ”:

Разработать структурную схему многофункционального контроллера ВЗУ. На основе выбранного варианта реализации аппаратуры контроллера разработать функционально-логическую схему одного из модулей структурной схемы.

Для выполнения задания следует:

  1. Изучить принципы функционирования накопителей на ГМД и накопителей типа “Винчестер”.

  2. Изучить методы контроля передачи информации при обмене ЭВМ с ВЗУ.

  3. Сформулировать требования, предъявляемые к многофункциональному контроллеру ВЗУ.

  4. Построить дерево функций контроллера.

  5. Построить алгоритм функционирования многофункционального контроллера ВЗУ.

  6. Выделить участки алгоритма, допускающие параллельную или конвейерную обработку.

  7. Распределить операторы алгоритма между функциональными модулями.

  8. Разработать вариант структурной схемы.

  9. Оценить быстродейтсвие, реализуемое полученной структурной схемой.

  10. Выполнить оценку аппаратных затрат на основе выбранного критерия.

  11. Разработать функционально-логическую схему одного из функциональных модулей, предварительно согласовав свой выбор с преподавателем.


Индивидуальное задание (№ 18)


НГМД (FDD)

НЖМД (HDD)

Скорость передачи

Элементная база

1

2

> 625 (K байт/с)

МИС и СИС















Принцип функционирования накопителя на ГМД и накопителя типа “Винчестер”


Основой любого дискового устройства является магнитный носитель, имеющий форму диска. поверхность д логически разделена на концентрические окружности, отсчет которых у жестких дисков начинается от центра, а у гибких дисков - от внешней кромки диска. Каждая такая концентрическая окружность названа дорожкой.

Однако так как двусторонние дискеты и фиксированные диски имеют больше одной поверхности, то для определений местоположения байта данных пользуются трехмерными координатами. Понятие дорожка заменяют понятием цилиндр- группа дорожек в одной и той же позиции магнитной головки на всех дисках (пластинах) в одном дисководе определяется разрешающей способностью позиционера магнитных головок и вертикальной плотностью носителя, которая измеряется числом дорожек на дюйм (track per inch - TPI).




Сектор представ­ляет собой зону дорожки, в кото­рой собственно и хранятся разряды данных. количе­ство секторов на дорожке зависит от многих пере­менных, но в основном опреде­ляются суммарной длиной поля дан­ных и служебного поля, образующих сектор (горизонтальная плотность). размер сектора

обычно 512К для большинства дискет и некоторых типов жестких дисков.

Информационная структура всех типов дисков для РС АТ одинакова и определяется базовой операционной системой DOS. С точки зрения операционной системы элементарной единицей размещения данных на диске является кластер. Он представляет собой группу секторов, с точностью до которой происходит размещение файлов на диске. В РС АТ: для гибкого диска один кластер - это два сектора (обычно 1К), для жесткого диска - четыре и более (>2K). Точное значение размера кластера указывается в самом первом секторе диска - загрузочном секторе - Boot sector.

Дискета (или раздел жесткого диска ) структурирована следующим образом -

Область начальной загрузки

Boot sector



Системная

Первая копия FAT



область

Вторая копия FAT

не используется в RAM-дисках


диска

Корневое оглавление

Root directory



Область данных, включая подоглавления

data area




Область начальной загрузки помещается на дорожке 0, сектор 1, сторона 0 любой дискеты или головка 0 жесткого диска. Область начальной загрузки содержит важную информацию о типе носителя, структуре носителя (для механизма позиционера носителя) и о том, как данные размещены на диске.

Помещенная ниже таблица демонстрируем наиболее распространен­ные форматы гибких и жестких дисков.


Тип дискеты

Емкость Мбайт

Число цилиндров

Число секторов на дорожке

Число головок

5 1/4 ”

1,2

80

15

2

3 1/2 ”

0,72

80

9

2


1,44

80

18

2

Тип жесткого диска

Емкость Мбайт

Число цилиндров

Число секторов на дорожке

Число головок

РС/ХТ

10

306

17

4

Тип 20 на РС АТ

30

733

17

5

Современные типы

128

1024

17

15

накопителей

210

1024

34

12








Загрузочный сектор диска (или раздела диска) должен иметь следующий формат:

Смещ.

Длина

Содержимое



+0

3

JMP

xx

xx

NEAR-переход на код загрузки


+3

8

‘I’

‘B’

‘M’



‘3’

‘.’

‘3’

OEM-имя фирмы версия системы

+0Bh

2

Sector

size

Байтов на сектор

начало ВРВ


+0Dh

1

Cluster size

Кластера размер



+0Eh

2

Reserve

sect.

Число резервных секторов (перед 1-й FAT)



+10h

1

FatCnt

Число таблиц FAT



+11h

2

Root

Size

Макс. число 32-байтовых элементов корневого оглавления


+13h

2

Tot

Sects

Общее число секторов на носителе (раздел DOS)


+15h

1

Media

Дескриптор носителя (То же, что 1-й байт FAT)


+16h

2

Fat

Size

Число секторов в одной FAT

конец ВРВ


+18h

2

Trk

Sects

Секторов на дорожку (цил.)


+1Ah

2

Head

Cnt

Число головок ЧТ/ЗП (поверхн-тей)


+1Bh

2

Hidn

Sec

Число скрытых секторов


+1Eh

Размер форматированной порции корневого сектора, начало кода и данных загрузки



Таблица размещения файлов (FAT)

Это связный список, который DOS использует для отслеживания физического расположения данных на диске и для поиска свободной памяти для новых файлов. При размещении файла на диске FAT выделяет место на диске с дискретностью с один кластер, поскольку FAT рассматривает все секторы одного кластера как один сектор. Если файл не заполняет выделенные ему секторы в кластере, то они теряются и не могут быть использованы для другого файла. Файл может занимать несмежные кластеры, тогда FAT связывает кластеры в цепочки. Размер элемента FAT от используемого диска. FAT включает 12-разрядный элемент (1,5 байта) (или 16-разрядный - для жестких дисков емкостью свыше 10 Мбайт) для каждого кластера.







Производительность диска определяется четырьмя основными физическими параметрами:

  1. временем доступа (мс)

  2. размером цилиндра (секторов)

  3. скоростью передачи данных (Кбайт/с)

  4. средним временем ожидания (мс)

Время доступа - то время, которое требуется для перевода головок чтения-записи на нужные дорожки (цилиндры). После установки над нужными дорожками головки должны перейти из транспортного положения в положение чтения-записи. Все это и составляет обычно время доступа.

Скорость передачи данных (скорость, с которой они выдаются с диска) зависит от скорости вращения диска, плотности записи и секторного интерливинга. (Расслоение. Фактор интерливинга, равный 4 означает, что имеются три сектора, разделяющие смежные сектора. Следование секторов под головкой будет следующим- сектор 1, сектор X, сектор Y, сектор Z, сектор 2 и т.д.). При коэффициенте интерливинга, равного 6, у РС ХТ скорость передачи снижается с 5 М бит/с до 0.83 М бит/с.

Среднее время ожидания - время, за которое диск совершит половину оборота и нужный сектор окажется под головкой.


Механизм общения контроллера с диском


Контроллер жесткого диска

Использование контроллера DMA (Прямого доступа к памяти) в настоящее время не применяется для операций ввода-вывода с жестким диском. Контроллер в жесткого диска в АТ использует 512-байтный секторный буфер, к которому МП (i80286) обращается как к 16-разрядному устройству. Когда этот буфер полон или пуст, контроллер прерывает МП (с помощью INT 14), после чего данные передаются при помощи строковых команд ввода-вывода в память или из памяти со скоростью 2 Мбайта в секунду (у IBM XT, использовавшего подсистему DMA, скорость передачи в два раза ниже). Такая скорость достигается за счет использования трех тактов (включая одно состояние ожидания) для переноса данных (16 бит) в процессор и еще трех тактов (включая еще одно состояние ожидания) для переноса данных в память. Таким образом, для передачи двух байтов данных используется шесть тактов шины.


Случайные файлы

Файл
24313.rtf
ref-20668.doc
180533.rtf
138288.rtf
100561.rtf