8

Ищу информацию о том, как процессор работает с винчестером, интернет-картой, как он загружает данные в память и отправляет их.
Порекомендуйте, пожалуйста, какую-нибудь книгу, или объясните кратко.

9
  • 1
    работа с периферией - это функция ОС, процессор - кусок кремния/германия 3 фев 2019 в 8:27
  • Ну допустим. Но ОС - это всего лишь набор команд, загруженных в ОЗУ. То есть, существует же какой-то набор низкоуровневых команд, которым она пользуется для взаимодействия с периферией? нет?
    – Alleksh _
    3 фев 2019 в 8:32
  • существует набор команд, которыми она пользуется для взаимодействия с периферией - все верно 3 фев 2019 в 8:35
  • 2
    Есть устройства двух видов - умеющие использовать DMA и не умеющие. Первым процессор через порты ввода вывода (или через ввод-вывод отраженный на память) посылает команду "читай/пиши" то то через канал DMA такой то. Предварительно он так же командует DMA - возьми то что сейчас придет и положи/читай в область памяти такую то. Во втором случае все прозаичнее, процессор сам в цикле читает из определенного порта ввода вывода данные и складывает в память.
    – Mike
    3 фев 2019 в 8:54
  • 1
    Нет. данные она держит в своем буфере. когда пакет полностью у нее она шлет прерывание. Драйвер, обработчик данного прерывания, настраивает DMA на нужный ему участок памяти и говорит карте "отдавай данные DMA". В любом случае доступом к памяти обладают обычно только 2 устройства: сам процессор и контроллер прямого доступа к памяти (DMA). Все остальные устройства общаются только с ними по своей шине (PCI например)
    – Mike
    3 фев 2019 в 9:04

3 ответа 3

7

Процессор не работает непосредственно с периферией. Согласно спецификации на, к примеру, Intel Core i7 (стр. 37-51), единственные шины, которые у него есть для связи с внешним миром — это три группы контактов: две для оперативной памяти (DDR1_*, DDR2_*) и одна для QPI (QPI_*).

То есть у процессора есть две абстракции — «оперативная память» (в кавычках, так как на самом деле это просто адресное пространство, которому может быть сопоставлено что угодно, не только ОЗУ) и канал для двухсторонней передачи пакетов (программисту он полезен только тем, что и по нему приходят прерывания и через него работают так называемые I/O-порты).

Все три шины идут в чипсет. Однако:

  • с первыми двумя работает та часть чипсета, которая раньше называлась «северный мост». Он обрабатывает запросы процессора на чтение из и запись в «оперативную память», перенаправляя их либо на микросхемы ОЗУ, либо на южный мост в зависимости от того, куда какие физические адреса были назначены. Причём это назначение может динамически изменяться по запросу из BIOS или южного моста.

  • с третьей работает «южный мост». Именно он взаимодействует с периферией, знает об IDE/SATA/PS2 и прочих интерфейсах. Ну или знает, к каким ногам чипсета подключены соответствующие микросхемы-контроллеры. Его задача — переводить электрические сигналы с аппаратных шин на язык QPI-прерываний процессора, а также обрабатывать запросы от «северного моста» на работу с зарезервированными областями памяти, перенаправляя их соответствующим устройствам.

Работу же конкретного устройства, — где оно будет использовать прерывания, а где будет отображать буферы в «оперативную память», — определяет его производитель. Именно поэтому и нужны драйвера, чтобы перевести это уникальное сочетание способов общения конкретного устройства с процессором в стандартные абстракции операционной системы, доступные другим программам («жёсткий диск», «сетевая карта» и т. д.).

5

В общем случае периферийное устройство оформляется, как небольшой участок памяти, записывая по определенным адресам команды и параметры, читая с определенных адресов информацию о состоянии вы работаете с устройством. Бывает, что иногда эта область памяти выделяется в т.н. порты ввода/вывода, тогда чтение/запись осуществляются спец. командами, но это не меняет общей логики.

По взаимодействию с конкретным устройством надо читать описание контроллера который вас интересует, обычно это какая-то микросхема.

Это я всё описал очень упрощенно, чтобы изучать такие вещи надо предварительно почитать про аппаратные прерывания и их обработку и про прямой доступ к памяти т.н. DMA.

Ссылки по теме: Порт ввода-вывода Шина Прерывание Прямой доступ к памяти

6
  • Да, ещё есть форум electronix.ru, там народ ближе к этой теме 3 фев 2019 в 8:51
  • То есть, когда запускается компьютер - в памяти выделяются адреса для этого устройства? А это устройство, в свою очередь, каждый такт проверяет, изменился ли какой-то байт, который отвечает за команду( в случае винчестера - r/w)?
    – Alleksh _
    3 фев 2019 в 8:53
  • Нет, устройства ещё на заводе запаяны, как участок памяти, но его адреса вне основного ОЗУ 3 фев 2019 в 8:54
  • Например, если мы отправили команду ReadSector с адресом, допустим - 0x10000 и место куда записать, например - 0x1000FFFF, винчестер ищет этот отрезок памяти(0x10000) и загружает его на 0x1000FFFF?
    – Alleksh _
    3 фев 2019 в 8:55
  • Можно же добавлять несколько винчестеров.. Или адреса для каждого SATA так же зарезервированы?
    – Alleksh _
    3 фев 2019 в 8:56
0

В дополнение к предыдущему ответу:процессор может работать непосредственно с периферией.Вопрос только в том,как это реализовано.В любом случае,если это x86, или ARM процессор,у него есть такие инструкции IN и OUT,которые как раз предназначены для работы с периферией.В зависимости от периферии,есть шинный контроллер,или какой либо другой контроллер(северный мост,к примеру),обрабатывающий команды от CPU.Процессор получает инструкцию OUT port,AL, к примеру,и выставляет на шине адрес порта port,и дергает определенную ногу,отвечающую за ту периферию,в области адресов которой находится порт,шинный контроллер соответственно получив этот сигнал,подключает к шине соответствующее периферийное устройство.Если опустить детали, то процесс именно такой,на 99% архитектур. Так реализуется изолированный ввод/вывод.Прямой ввод/вывод проще - просто на шину параллельно цепляется периферия,которая маппится на определенны адрес, и можно просто писать любой командой для работы с память в эту периферию.

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.