Το βασικό σύστημα εισόδου-εξόδου στο υλικολογισμικό υπολογιστών;

Ας σπάσουμε το βασικό σύστημα εισόδου-εξόδου (I/O) στο υλικολογισμικό υπολογιστών, εξηγώντας τα βασικά του στοιχεία και τον τρόπο λειτουργίας του.

Firmware και ο ρόλος του

* firmware είναι το πρώτο πρόγραμμα που εκτελείται όταν ένας υπολογιστής εκκινεί. Είναι ουσιαστικά η "κλήση αφύπνισης του υπολογιστή" και ελέγχει τα αρχικά βήματα της διαδικασίας εκκίνησης.

* BIOS (βασικό σύστημα εισόδου/εξόδου) ή UEFI (ενοποιημένη διεπαφή υλικολογισμικού) είναι τύποι υλικολογισμικού που χρησιμοποιούνται συνήθως στους σύγχρονους υπολογιστές.

Το βασικό σύστημα εισόδου-εξόδου

Το σύστημα εισόδου/εξόδου, ως μέρος του υλικολογισμικού, διαχειρίζεται τη ροή δεδομένων μεταξύ των βασικών στοιχείων του υπολογιστή και των εξωτερικών συσκευών. Εδώ είναι μια απλοποιημένη προβολή:

1. Αρχικοποίηση: Όταν ο υπολογιστής τροφοδοτεί, το υλικολογισμικό αρχίζει με τον έλεγχο του υλικού του συστήματος:

- Δημοσίευση (Power-On Self Test): Αυτή η δοκιμή εξετάζει τη CPU, τη μνήμη RAM, τους σκληρούς δίσκους και άλλα κρίσιμα συστατικά για να εξασφαλίσει ότι λειτουργούν σωστά.

- Ανίχνευση συσκευής εκκίνησης: Το υλικολογισμικό αναζητά τη συσκευή εκκίνησης (συνήθως σκληρό δίσκο ή SSD). Προσδιορίζει το διαμέρισμα εκκίνησης και φορτώνει το πρόγραμμα φορτωτή εκκίνησης από αυτό.

2. Οδηγοί συσκευών: Το σύστημα I/O βασίζεται σε προγράμματα οδήγησης συσκευών, τα οποία είναι μικρά προγράμματα που επιτρέπουν στον υπολογιστή να κατανοεί και να επικοινωνεί με συγκεκριμένα εξαρτήματα υλικού.

3. είσοδος: Αυτό αναφέρεται στη λήψη δεδομένων από εξωτερικές συσκευές:

- πληκτρολόγιο: Οι πληκτρολογήσεις μεταφράζονται σε χαρακτήρες που μπορεί να καταλάβει ο υπολογιστής.

- ποντίκι: Η κίνηση και τα κλικ ερμηνεύονται και αποστέλλονται στο λειτουργικό σύστημα.

- Διεπαφή δικτύου (NIC): Τα πακέτα δεδομένων λαμβάνονται από το δίκτυο.

4. Έξοδος: Αυτό αναφέρεται στην αποστολή δεδομένων σε εξωτερικές συσκευές:

- Παρακολούθηση: Εμφανίζει κείμενο και γραφικά.

- ηχεία: Παίζει ήχο.

- εκτυπωτές: Εκτυπώνει έγγραφα.

- Διεπαφή δικτύου (NIC): Μεταδίδει πακέτα δεδομένων στο δίκτυο.

Βασικά στοιχεία του συστήματος εισόδου/εξόδου:

* Ελεγκτές διακοπής: Αυτά χειρίζονται αιτήματα διακοπής από διάφορες συσκευές, σηματοδοτώντας την CPU όταν κάτι χρειάζεται προσοχή.

* Μνήμη-χαρτογραφημένη I/O: Το σύστημα I/O χρησιμοποιεί συγκεκριμένες θέσεις μνήμης για να επικοινωνεί με συσκευές.

* Mappers Port: Αυτά χειρίζονται την ανάθεση των θυρών I/O σε συγκεκριμένες συσκευές.

Ο ρόλος του λειτουργικού συστήματος

Ενώ το σύστημα εισόδου/εξόδου εντός του υλικολογισμικού χειρίζεται την αρχική ρύθμιση, το λειτουργικό σύστημα αναλαμβάνει την πλειοψηφία της διαχείρισης I/O μόλις φορτώσει. Το λειτουργικό σύστημα:

* Διαχειρίζεται τα προγράμματα οδήγησης συσκευών.

* Διαθέτει πόρους σε διάφορες συσκευές.

* Διαχειρίζεται τη ροή δεδομένων μεταξύ του υπολογιστή και των συσκευών.

Παράδειγμα:

Φανταστείτε ότι πληκτρολογείτε ένα γράμμα στο πληκτρολόγιό σας. Δείτε πώς λειτουργεί το σύστημα I/O:

1. είσοδος: Το πληκτρολόγιο στέλνει ένα σήμα στο σύστημα εισόδου/εξόδου, υποδεικνύοντας ότι έχει πατηθεί ένα κλειδί.

2. Διακοπή: Το σύστημα εισόδου/εξόδου παράγει μια διακοπή για να ειδοποιήσει την CPU.

3. Επεξεργασία: Η CPU, που καθοδηγείται από το κατάλληλο πρόγραμμα οδήγησης συσκευής, λαμβάνει τις πληροφορίες πληκτρολογίου.

4. Έξοδος: Το λειτουργικό σύστημα εμφανίζει το δακτυλογραφημένο γράμμα στην οθόνη.

Συνοπτικά:

Το βασικό σύστημα εισόδου-εξόδου μέσα στο υλικολογισμικό ενεργεί ως το θεμέλιο για την επικοινωνία του υπολογιστή με το υλικό του. Αρχικοποιεί το σύστημα, διαχειρίζεται τα προγράμματα οδήγησης συσκευών και χειρίζεται τη ροή δεδομένων μεταξύ των βασικών στοιχείων του υπολογιστή και των εξωτερικών συσκευών.