Багатофункціональний контролер ВЗП

Інформатика, програмування

МІНІСТЕРСТВО ЗВ'ЯЗКУ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Московського технічного університету зв'язку

І ІНФОРМАТИКИ

Кафедра ВТ та УС

К У Р С О В А Я Р А Б О Т А

по темі

Багатофункціональний контролер ВЗП

Виконання:

Студент гр. А19301

Рибалко С.О.

Перевірка: д.т.н. Кириллова Л.В.

Завдання на курсове проектування ...

з дисципліни "Теорія та проектування ЕОМ":
Розробити структурну схему багатофункціонального контролера ВЗП. Наоснові обраного варіанта реалізації апаратури контролера розробитифункціонально-логічну схему одного з модулів структурної схеми.
Для виконання завдання слід:
1. Вивчити принципи функціонування накопичувачів на ГМД і накопичувачів типу
"Вінчестер".
2. Вивчити методи контролю передачі інформації при обміні ЕОМ з ВЗП.
3. Сформулювати вимоги, пропоновані до багатофункціональному контролеру ВЗП.
4. Побудувати дерево функцій контролера.
5. Побудувати алгоритм функціонування багатофункціонального контролера
ВЗП.
6. Виділити ділянки алгоритму, що допускають паралельну або конвеєрну обробку.
7. Розподілити оператори алгоритму між функціональними модулями.
8. Розробити варіант структурної схеми.
9. Оцінити бистродейтсвіе, що реалізовується отриманої структурною схемою.
10. Виконати оцінку апаратних витрат на основі обраного критерію.
11. Розробити функціонально-логічну схему одного з функціональних модулів, попередньо узгодивши свій вибір з викладачем.

Індивідуальне завдання (№ 18)

Принцип функціонування накопичувача на ГМД і накопичувача типу "Вінчестер"

Основою будь-якого дискового пристрою є магнітний носій ,що має форму диска. поверхню д логічно поділена на концентричнікола, відлік яких у жорстких дисків починається від центру, а угнучких дисків - від зовнішньої кромки диска. Кожна така концентричнаокружність названа доріжкою.

Однак так як двосторонні дискети і фіксовані диски мають більшеоднієї поверхні, то для визначення місця розташування байти данихкористуються тривимірними координатами. Поняття доріжка заміняють поняттямциліндр-група доріжок в одній і тій же позиції магнітної голівки на всіхдисках (пластинах) в одному дисководі визначається роздільною здатністюпозиціонера магнітних голівок і вертикальної щільністю носія, якавимірюється числом доріжок на дюйм (track per inch - TPI).

Сектор являє собою зону доріжки, в якій власне і зберігаютьсярозряди даних. кількість секторів на доріжці залежить від багатьохзмінних, але в основному визначаються сумарною довжиною поля даних іслужбового поля, що утворюють сектор (горизонтальная плотность). розмірсекторузвичайно 512К для більшості дискет і деяких типів жорстких дисків.

Інформаційна структура всіх типів дисків для РС АТ однакова івизначається базової операційною системою DOS. З точки зору операційноїсистеми елементарною одиницею розміщення даних на диску є кластер.
Він являє собою групу секторів, з точністю до якої відбуваєтьсярозміщення файлів на диску. В РС АТ: для гнучкого диска один кластер - цедва сектори (зазвичай 1К), для жорсткого диска - чотири і більше (> 2K). Точнезначення розміру кластера вказується в самому першому секторі диска --завантажувального сектору - Boot sector.

Область початкового завантаження поміщається на доріжці 0, сектор 1, сторона
0 будь-якої дискети або головка 0 жорсткого диска. Область початкового завантаженнямістить важливу інформацію про тип носія, структуру носія (длямеханізму позиціонера носія) і про те, що дані розміщені на диску.

Поміщена нижче таблиця демонструємо найбільш поширеніформати гнучких і жорстких дисків.

| Тип дискети | Ємність | Число | Число секторів на | Число |
| | Мбайт | циліндрів | доріжці | головок |
| 5 1/4 "| 1,2 | 80 | 15 | 2 |
| 3 1/2 "| 0,72 | 80 | 9 | 2 |
| | 1,44 | 80 | 18 | 2 |
| Тип жорсткого диска | Емкость | Число | Число секторів на | Число |
| | Мбайт | циліндрів | доріжці | головок |
| РС/ХТ | 10 | 306 | 17 | 4 |
| Тип 20 на РС АТ | 30 | 733 | 17 | 5 |
| Сучасні типи | 128 | 1024 | 17 | 15 |
| накопичувачів | 210 | 1024 | 34 | 12 |

Завантажувальний сектор диска (або розділу диска) повинен мати такий вигляд:

| зміщені. | Довжина | Вміст | |
| 0 | 3 | JMP | xx | xx | NEAR-перехід на код завантаження |
| 3 | 8 | 'I |' B '|' M '| | | '3'|'.|' 3' | OEM-ім'я фірми версія системи |
| | | '| | | | | |' | | |
| +0 Bh | 2 | Sector | size | Байтів на сектор | начало ВРВ |
| +0 Dh | 1 | Cluster size | Кластера розмір | |
| +0 Eh | 2 | Reserve | sect | Кількість резервних секторів (перед 1-й FAT) | |
| | | |. | | |
| 10 h | 1 | FatCnt | Число таблиць FAT | |
| +11 H | 2 | Root | Size | Макс. число 32-байтових елементів кореневого |
| | | | | Змісту |
| +13 H | 2 | Tot | Sects | Загальне число секторів на носії (розділ DOS) |
| 15 h | 1 | Media | Дескриптор носія (Те ж, що 1-й байт FAT) |
| +16 H | 2 | Fat | Size | Число секторів в одній FAT | кінець ВРВ |
| +18 H | 2 | Trk | Sects | Секторів на доріжку (ціл.) |
| 1 Ah | 2 | Head | Cnt | Число головок ЧТ/ЗП (поверхн-тей) |
| 1 Bh | 2 | Hidn | Sec | Число прихованих секторів |
| 1 Eh | Размер форматований порції кореневого сектора, початок коду та даних |
| | Завантаження |

Таблиця розміщення файлів (FAT)
Це зв'язний список, який DOS використовує для відстеження фізичногорозташування даних на диску і для пошуку вільної пам'яті для новихфайлів. При розміщенні файлу на диску FAT виділяє місце на диску здискретністю з один кластер, оскільки FAT розглядає всі секториодного кластера як один сектор. Якщо файл не заповнює виділені йомусектори у кластері, то вони губляться і не можуть бути використані дляіншого файлу. Файл може займати несуміжні кластери, тоді FAT пов'язуєкластери в ланцюжка. Розмір елемента FAT від використовуваного диска. FATвключає 12-розрядний елемент (1,5 байта) (або 16-розрядний - для жорсткихдисків ємністю понад 10 Мбайт) для кожного кластеру.

Продуктивність диска визначається чотирма основними фізичнимипараметрами:
1. часом доступу (мс)
2. розміром циліндра (секторів)
3. швидкістю передачі даних (Кбайт/с)
4. середнім часом очікування (мс)

Час доступу - то час, що потрібно для перекладу головокчитання-запису на потрібні доріжки (циліндри). Після установки над потрібнимидоріжками головки повинні перейти з транспортного положення в положеннячитання-запису. Все це і становить зазвичай час доступу.

Швидкість передачі даних (швидкість, з якою вони видаються з диска)залежить від швидкості обертання диска, щільності запису і секторногоінтерлівінга. (Расслоеніе. Фактор інтерлівінга, що дорівнює 4 означає, щоє три сектори, що розділяють суміжні сектори. Проходження секторів підголовкою буде наступним-сектор 1, сектор X, сектор Y, сектор Z, сектор 2і т.д.). При коефіцієнті інтерлівінга, рівного 6, у РС ХТ швидкістьпередачі знижується з 5 М біт/с до 0.83 М біт/с.

Середній час очікування - час, за який диск зробить половинуобороту і потрібний сектор опиниться під голівкою.

Механізм спілкування контролера з диском

Контролер жорсткого диска

Використання контроллера DMA (Прямого доступу до пам'яті) в данийчас не застосовується для операцій вводу-виводу з жорстким диском. Контролерв жорсткого диска в АТ використовує 512-байтним секторний буфер, до якого
МП (i80286) звертається як до 16-розрядних пристроїв. Коли цей буферповний чи порожній, контролер перериває МП (за допомогою INT 14), після чогодані передаються за допомогою строкових команд вводу-виводу у пам'ять або зпам'яті зі швидкістю 2 Мбайта в секунду (у IBM XT, який використавпідсистему DMA, швидкість передачі в два рази нижче). Така швидкістьдосягається за рахунок використання трьох тактів (включаючи один станочікування) для перенесення даних (16 біт) у процесор і ще трьох тактів
(включаючи ще один стан очікування) для перенесення даних в пам'ять. Такимчином, для передачі двох байтів даних використовується шість тактів шини.

Таблиця параметрів жорсткого диска

Вона знаходиться за адресою вектора переривання INT 41h для першогожорсткого диска і INT 46h для друга (якщо він є):

| зміщені. | Довжина | | Вміст |
| 0 | 2 | | | Максимальне число циліндрів |
| 2 | 1 | | Максимальне число головок |
| 3 | 2 | | | Не використовується в АТ |
| 5 | 2 | | | Стартовий циліндр предкомпенсаціі записи |
| 7 | 1 | | Не використовується в АТ |
| 8 | 1 | | Керуючий | 7: заборона повторного доступу |
| | | | Байт | 6: заборона повторення помилково ЕСС |
| | | | | 3: більш ніж 8 головок |
| 9 | 1 | | Не використовується в АТ |
| 0 Ah | 1 | | Не використовується в АТ |
| +0 Bh | 1 | | Не використовується в АТ |
| 0 Ch | 2 | | | Зона парковки головок |
| +0 Eh | 1 | | Кількість секторів на доріжку |
| +0 Fh | 1 | | Резерв |

Методи контролю передачі інформації при обміні ЕОМ і ВЗП

Дефекти інформації, що зберігається на магнітному носії можна підрозділити надві основні групи:
1. Тимчасові (оборотні) - це пил, частки відшарованому лакового покриття.
2. Постійні (незворотні) - це різні подряпини, тріщини в покритті, прилипла бруд і т. п.

Для виявлення та виправлення були розроблені системикодування інформації з надмірністю (впровадження контрольних розрядів,утворених за допомогою виконання певних арифметичних операцій надвсіма інформаційними розрядами).

Але слід враховувати при розробці та застосуванні конкретної системикодування, що можливість виявлення і корекції помилок зростає знадмірністю коду, але одночасно ускладнюється алгоритм кодування ідекодування і, як наслідок, зростає обсяг буферної пам'яті, ізнижується швидкість передачі інформації, ускладнюється апаратура кодуванняі декодування і, отже, система стає менш надійною.

Для двійкового коду М повідомлень, кожне з яких має дину n, можназакодувати, якщо виконується умова: 2n> = M або n> = log2 M.

Наведемо приклади різних методів кодування:

Нехай є чотири події:
А1, А2, А3, А4, причому ймовірності їх появи різні:

Р (А1) = 0,5; Р (А2) = 0,25; Р (А3) = Р (А1) = 0,125 .

Рівномірний кодування - без урахування ймовірності появи того чи іншогоподії.

Метод Фанно - А1 = 02; А2 = 102; А3 = 1102; А4 = 1112. Це приклад нерівномірногокодування з урахуванням ймовірності появи події. Система Фаннооднозначно декодіруема, оскільки жодна А не є префіксомнаступного. Такі системи кодування називають префікснимі.

Основні характеристики кодів:

Маючи один надлишкових символ, можна виявити тільки непарну кількістьпомилок. Тому використовують інший метод. Пояснимо на прикладі:

Хай має прийти +9-розрядне число. Розташуємо приходять розрядинаступним чином:

| В1 | В2 | В3 | С1 | Пусть | | В1Е В4Е В7 = С4 |
| В4 | В5 | В6 | С2 | | В4Е В5Е В6 = С2 | В2Е В5Е В8 = С5 |
| В7 | В8 | В9 | С3 | | В7Е В8Е В9 = С3 | В3Е В6Е В9 = С6 |
| С4 | С5 | С6 | С7 | | С1 Е С2 Е С3 Е С4 Е С5 Е С6 = С7 |

Нехай приходить число 011010001. Нехай сталася помилка в 7-му розряді

| Передано | Прийнято |
| | | | | | | | | |
| 0 | 1 | 1 | 0 | | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | | 0 | 0 | 0 | 0 |

При порівнянні В7Е В8Е В9 = С3 в рядку

В1Е В4Е В7 = С4 в стовпці

Отже, помилковий розряд локалізована можна виправити.

Але це був випадок одиничної помилки, а з подвійною помилкою цей метод несправляється, тобто визначити може, але виправити - ні.
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 |

На малюнку видно, що, використовуючи цей метод, не можна зрозуміти, десталася помилка (В2, В3, В8, В9).

Для подальшого пояснення d (x, y) між двома кодовими словами х и уназивається число незбіжних позицій. Приклад: х = 01101, у = 00111 d (x, y) = 2.
Ця відстань називається кодовою відстань Хеммінга.

Отже, код здатний виправити будь-які комбінації з q чи меншого числапомилок тоді і тільки тоді, коли його кодова відстань> 2q. В данийчас лише для кодів з dmin отримано таке співвідношення між числомперевірочних символів r і довжиною коду n: r> = log2 (n +1).

Циклічні коди

циклічними кодами називаються такі коди, які з будь-яким своїмвектором містить також його циклічний зсув. Циклічні коди засновані наподанні даних, що передаються у вигляді полінома (многочлена) івикористовуються при послідовної передачі інформації між Процесором і
ВЗП.а (х) = а0 + а1 х + а2 х2 +...+ аn-1 хn-1 Для вектора а (а0, а1, ..., аn-1).

Циклічний зсув а ' (х) = аn-1 + а0x + а1 х2 +...+ аn-2 хn-1.
За допомогою цих кодів можна виявляти:
. Помилки в 1 бите, якщо породжує многочлен містить> 1 члена,
. Помилки в 2 бітах, якщо породжує многочлен містить 3 члени,
. Помилки в непарній кількості бітів, якщо породжує многочлен містить множник (х +1),
. Пакети помилок довжиною менше до 1 біт, якщо породжує многочлен містить множник (х +1), і один множник з 3мя членами і більше (на 1 - число біт породжує многочлена).

Принцип побудови циклічних кодів

Кожна кодова комбінація Q (x) множиться на Одночлен xr, а потім ділитьсяна многочлен. Ступінь кожного Одночлен, що входить в Q (x), підвищується на r.
При розподілі виходить С (х) такою ж мірою, що Q й (x), і залишок Р (х)мірою не більше r-1, найбільше число розрядів якого = 2q +1 и r 1011100

Читання

Після прийому всієї інформації перевіряється вміст всіх розрядів регістра,і якщо всі нулі, то помилок немає.

Дерево функцій багатофункціонального контролера

| 1 Рівень |
| | F0 | Управління ВЗП |
| 2 Рівень |
| | F1 | Організація сполучення з ЦП |
| F0 | F2 | Проміжна обробка інформації |
| | F3 | Організація сполучення з ВЗП |
| 3 Рівень |
| | F11 | Обмін паралельної інформацією |
| F1 | F12 | Формування і зберігання слова стану каналу (СКК) |
| | F13 | Управління обміном |
| | | |
| F2 | F21 | Зберігання паралельної інформації |
| | F22 | Обробка прийнятої інформації |
| |
| F3 | F31 | Управління приводом |
| | F32 | Обробка послідовної інформації |
| 4 Рівень |
| | F11.1 | Прийом паралельної інформації з ЦП |
| F11 | F11.2 | Передача паралельної інформації в ЦП |
| | F11.3 | Зберігання інформації, що передається |
| | | |
| F12 | F12.1 | Прийом СКК |
| | F12.2 | Передача СКК |
| |
| F13 | F13.1 | Аналіз надходять сигналів |
| | F13.2 | Видача керуючих сигналів |
| |
| | F21.1 | Прийом переданих даних |
| F21 | F21.2 | Зберігання даних, що передаються |
| | F21.3 | Прийом службової інформації |
| | F21.4 | Зберігання службової інформації |
| |
| | F22.1 | Аналіз слова стану ВЗП |
| F22 | F22.2 | Формування керуючого слова ВЗП |
| | F22.3 | Аналіз інформації, що передається з ВЗП |
| |
| F31 | F31.1 | Передача керуючого слова в ВЗП |
| | F31.2 | Прийом слова стану ВЗП |
| |
| | F32.1 | Кодування інформації |
| | F32.2 | Декодування інформації |
| F32 | F32.3 | Формування циклічного коду контролю (CRC) |
| | F32.4 | впізнання маркерів |
| | F32.5 | Паралельно-послідовні перетворення інформації |

Функціонально-логічна схема

блоку контролю помилок

......

.....

......

....

1533 ІП2

.. ...

Список літератури

Зміст

Завдання на курсове проектування ... 1

Принцип функціонування накопичувача на ГМД і накопичувача типу "Вінчестер"
2

Механізм спілкування контролера з диском 5

Контролер жорсткого диска 5

Методи контролю передачі інформації при обміні ЕОМ і ВЗП 6

Циклічні коди 8

Дерево функцій багатофункціонального контролера 11

Функціонально-логічна схема блоку контролю помилок 14

Список літератури 15

Зміст 15

-----------------------

Москва

1996

Сектор

Доріжки

...

напрямок обертання

Блокпараметрів BIOS

Додамо перевірочні символи

Блок Пам'яті мікропрограм

ПЗУ

Поле операцій в АЛП

Поле адреси сле??. слова

Поле адресиоперандів

Блок центрального управління

Сполучення з каналом

АЛУ

Виявлення і корекція помилок

Блок ОЗУ

Відмінювання з накопичувачем

D Т

= 1

D Т

= 1

D Т

= 1

= 1 < p> = 1