Чтобы устройства, входящие в состав компьютера, могли взаимодействовать с центральным процессором, в компьютерах предусмотрена система прерываний).
Без прерываний было бы очень трудно обеспечить эффективную работу компьютера. С одной стороны, желательно, чтобы компьютер был занят решением возложенной на него задачи, с другой — необходима его мгновенная реакция на любой требующий внимания запрос, например, нажатие клавиши на клавиатуре.
Механизм обработки прерываний обеспечивает немедленную реакцию процессора и программы на проверку всех возможных дополнительных задач, необходимость в которых может появиться в любой момент. Каждому компоненту компьютерной системы, которому может потребоваться взаимодействие с процессором, выделяется особый номер прерывания.
В IВМ-совместимых компьютерах имеется два вида прерываний — аппаратные и программные. К аппаратным относятся, в первую очередь, встроенные в процессор прерывания при делении на нуль, при аварии питания и т. п., а также прерывания, с помощью которых процессору сообщается о таких событиях, как, например, отсутствие бумаги в принтере или окончание выполнения дисковой операции.
С помощью прерываний прикладные программы могут выполнять операции, запрограммированные в операционной системе, в различных сервисных программах. Отметим, что программа обработки аппаратного прерывания может быть запущена программно. Программные прерывания обрабатываются практически так же, как и аппаратные, и отличаются только источником прерывания.
Аппаратные прерывания обрабатываются следующим образом. Когда какому-либо устройству требуется участие процессора (например, когда на клавиатуре нажата клавиша), оно посылает запрос на прерывание. Получив запрос, процессор приостанавливает выполнение текущей последовательности команд и начинает выполнять программу обработки прерывания. Для простой и эффективной реализации процедуры обработки прерываний служит таблица векторов прерываний, содержащаяся в первых ячейках памяти компьютера. Вектор — это полный адрес (4 байта) той программы, которая вызывается при появлении запроса на прерывание. Таким образом, в таблице векторов прерываний в ячейках памяти 0 — 3 находится адрес программы обработки прерываний с номером 0, в ячейках памяти 4 — 7 — адрес программы с номером 1 и т. д.
Каналы прямого доступа к памяти
Передача данных в режиме прямого доступа к памяти (DМА) требуется при обмене данными с высокоскоростными устройствами. В режиме прямого доступа периферийное устройство связано с оперативной памятью непосредственно, а не через внутренние регистры микропроцессора. Наиболее эффективен такой режим в ситуациях, когда требуется высокая скорость передачи данных (например, при их загрузке в память с гибкого диска или СD-RОМ). Для инициализации процесса прямого доступа на системной шине используются соответствующие сигналы. Так, устройство, требующее прямого доступа к памяти по одному из свободных каналов DМА, обращается к контроллеру, сообщая ему путь (адрес), по которому переслать данные, начальный адрес блока данных и объем. Инициализация контроллера осуществляется с участием процессора, а собственно обмен данными происходит уже без него и под управлением контроллера DМА.
Порты ввода/вывода
Любое устройство компьютера (в том числе контроллеры, установленные на картах расширения или материнской плате), за исключением оперативной памяти, рассматривается центральным процессором как периферийное. Обмен данными между процессором и периферийными устройствами осуществляется через порты ввода/вывода, которые непосредственно подключены к шине ввода/вывода компьютера. Конструктивно порт ввода/вывода — это буферное устройство или регистр устройства (контроллера, цифрового сигнального процессора и т. п.).
Для корректного обмена данными между аппаратными компонентами компьютера каждому порту ввода/вывода присваивается свой уникальный шестнадцатеричный номер (адрес порта) По аналогии с почтой, для того чтобы письмо дошло до получателя, на конверте должен быть правильно указан его адрес.
Адресное пространство портов ввода/вывода не совпадает с адресным пространством памяти, что дает возможность иметь полный объем памяти и полный набор портов ввода/вывода.
Отметим, что для организации обмена данными периферийные устройства могут использовать несколько портов ввода/вывода. Иногда их количество может достигать нескольких десятков. Например, контроллер параллельного интерфейса, к которому обычно подключается принтер, имеет три регистра, адресуемых через свои порты ввода/вывода: регистр данных, регистр состояния и регистр управления. Контроллер последовательного интерфейса имеет 10 регистров, адресуемых через 7 портов ввода/вывода.
Адресация портов осуществляется центральным процессором при выполнении той или иной программы. Чтобы исключить необходимость указания адреса каждого порта ввода/вывода при программировании, а также для оперативного их изменения в зависимости от конкретной конфигурации компьютера используется базовый адрес порта ввода/вывода.
Базовый адрес присваивается каждому периферийному устройству и соответствует младшему адресу из группы портов (обычно адресу порта ввода/вывода регистра данных). Адресация остальных портов периферийного устройства происходит путем задания смещения относительно базового адреса (увеличения его на целое число). Например, для адресации порта регистра состояния контроллера параллельного интерфейса необходимо значение базового адреса порта LPT увеличить на единицу.
Следует помнить, что под базовым адресом порта ввода/вывода понимается весь диапазон адресов портов ввода/вывода периферийного устройства.
Программой BIOS зарезервированы диапазоны адресов портов ввода/вывода стандартных аппаратных компонентов компьютера, которые не могут быть использованы другими периферийными устройствами.
Так, под интерфейс LPT1 резервируется диапазон адресов 378h — 37Fh, в пределах которого можно выбирать базовый адрес порта ввода/вывода для устранения конфликтов на аппаратно-программном уровне.
Диапазон адресов 200h — 207h зарезервирован под игровой порт для джойстика, хотя фактически из восьми адресов обычно используется только один — 200h или 201h. Подобная ситуация характерна и для других устройств.
Изменение базового адреса порта ввода/вывода может осуществляться с помощью джамперов на карте контроллера (материнской плате) либо программно. Однако не всегда можно изменить базовый адрес стандартных компонентов — это зависит от конкретной реализации аппаратной части компьютера. В настоящее время широкое распространение получили материнские платы, на которые интегрированы все стандартные контроллеры (дисков и интерфейсов). При этом управление системными ресурсами компьютера осуществляется в ROM BIOS через CMOS Setup, как правило, не предлагающий альтернативных вариантов базового адреса портов ввода/вывода.
Диапазон адресов портов ввода/вывода 300h— 31Fh предназначается для так называемых карт прототипов (prototype cards), разработанных независимыми производителями.
Обслуживание.
Как уже отмечалось, большинство сканеров — это довольно простые и очень надежные в работе устройства. Для их эксплуатации помощь специалиста обычно не требуется. Тем не менее, как и любая другая техника, сканер требует соответствующего обслуживания и соблюдения определенных правил эксплуатации.
Чистка рабочей поверхности планшетного сканера
Для чистки рабочей поверхности планшетного сканера используется спиртовой раствор и любая не содержащая бумажных волокон ткань. В качестве чистящей жидкости лучше всего подойдет чистый денатурированный спирт, не оставляющий следов на стекле.
При чистке стекла следует быть осторожным, чтобы не поцарапать его. Пользуйтесь только мягкой ветошью.
Если на рабочей поверхности сканера есть разметка (обычно она располагается в нижней части), постарайтесь не повредить ее. Разметка используется для внутренней калибровки сканера. Чтобы почистить внутреннюю поверхность стекла, сначала снимите крышку сканера и удалите крепежные винты, расположенные на его корпусе. Чистку стекла с обеих сторон выполняйте в одном направлении, чтобы полосы, оставляемые чистящей жидкостью, были менее заметны.
Чтобы проверить качество очистки стекла, проведите тест. Поднимите крышку сканера и выполните операцию сканирования с разрешением 100 dpi, ничего не размещая на рабочей поверхности сканера. Полученное изображение должно быть абсолютно черным (в идеальном случае).
Причиной появления светлых областей или отдельных точек на изображении могут быть оставшиеся на стекле волокна, пыль или разводы от очищающей жидкости.
Требования к условиям эксплуатации сканера и компьютера почти не различаются. Для размещения сканера потребуется рабочий стол, свободный от посторонних предметов.
Устанавливайте сканер на ровную поверхность. Это необходимо для точного позиционирования объектов сканирования.
Размещайте сканер на устойчивой поверхности. Любое прецизионное оборудование, в том числе и сканер, чувствительно к вибрации. Не располагайте сканер рядом с устройствами, оборудованными вентилятором или двигателем, такими как копировальный аппарат, принтер или системный блок компьютера.
Не допускайте попадания на сканер прямых солнечных лучей. Продолжительное воздействие мощного источника света может привести к изменению характеристик светочувствительных элементов сканера.
Поддерживайте в помещении необходимую температуру и влажность воздуха. При слишком низкой температуре снижается эффективность смазки движущихся частей и механизмов сканера, а при воздействии потоков теплого воздуха образуется конденсат. При высокой температуре смазочные материалы испаряются и могут осесть на элементах оптической системы сканера. Кроме того, эксплуатация сканера при повышенной температуре в помещении сокращает срок его бесперебойной работы. Сухой воздух не повредит сканеру, а слишком влажный может стать причиной неисправности устройства.
Ремонт сканера.