Содержание
- 2. Схема графического контроллера EGA. 3 GRAPH 3 GRAPH MAP 3 MAP 2 MAP 1 MAP 0
- 3. Назначение блоков видеоадаптера. 1. Блок управления разверткой изображения (CRT Controller) управляет сигналами горизонтальной и вертикальной синхронизации,
- 4. 5. Видеобуфер (Display MAP) Размер видеобуфера (называемого также видеопамятью или памятью адаптера EGA) равен 64 Кб.
- 5. Графический контроллер VGA. Схема и назначение. Графический адаптер VGA (Video Graphic Array) с точки зрения функциональных
- 6. Графический контроллер VGA. Основные режимы использования. Видеорежимы характеризуются следующими параметрами: - вертикальным разрешением (количеством строк растра
- 7. Порядок программирования графического контроллера VGA. Видеоадаптер VGA всегда программируется таким образом, чтобы время, необходимое для вывода
- 8. Основные регистры графического контроллера VGA. Регистры блока CRT Регистр состояния видеосигнала - Порт 3С2h (только чтение)
- 9. Регистры блока GRAPH Регистры управления 9 внутренних регистров данных доступны через индексный регистр 3СEh Чтение/запись этих
- 10. 11h – цвет рамки. 12h – цвет плоскости ОЗУ. 13h – режим разрешения экрана (текстовый/графический). 14h
- 11. Разъем EGA Вывод Описание 1 земля 2 вторичный красный / интенсивность 3 первичный красный 4 первичный
- 12. Разъем EGA-VGA RCA (Cinch) или "тюльпан“ (Композитное или частотносовмещенное PAL-SECAM соединение) Используется для передачи сигнала в
- 13. Разъем EGA-VGA S-video S-Video обеспечивает заметно лучшее качество, нежели с использованием композитного соединения. Достигается это тем,
- 14. Современные разъемы VGA HDMI DVI D-sub
- 15. Разъем VGA D-sub (аналоговый)
- 16. Разъем VGA DVI (совмещенный) Варианты исполнения
- 17. Разъем VGA HDMI (цифровой) Кабель HDMI
- 18. 25. Организация экранной памяти. Области ОЗУ ПЭВМ для обмена данными с центральным процессором. Вывод на экран
- 19. Страничная организация экранной памяти видеоконтроллера. Центральный процессор CPU формирует цифровое изображение в виде матрицы M*N n-разрядных
- 20. Прямой горизонтальный ход луча, который задается горизонтальной синхронизацией H-Sync, задаваемой видеоадаптером. Обратный горизонтальный ход луча Обратный
- 21. Видеопамять является специальной областью памяти, из которой контроллер CRT организует циклическое чтение содержимого для регенерации изображения
- 22. Системы дополнительных команд CPU для обслуживания экранной памяти. Существует несколько способов обслуживания памяти видеобуфера: 1. Использование
- 23. Понятие о 2D, 3D, 3DNow!, DirectX. 2D – дополнительные команды Assembler, сопряженные с развитием архитектуры VGA
- 24. Основные режимы работы видеосистем. Текстовый режим: текселы. Образ и адрес в пространстве ПЗУ. В текстовом режиме
- 25. Состав байта-атрибута. Особенности текстового режима. Аппаратный знакогенератор хранит шрифт, который автоматически используется видеоадаптером сразу же после
- 26. Графический режим: пикселы. В графическом режиме содержимое каждой ячейки кадрового буфера (матрицы N*M n-разрядных чисел) является
- 27. Палетты – виды, состав и адреса доступа. Базовая палетта, содержащая 16 4-хбитных оттенков цветовой гаммы находится
- 28. Порядок программирования видеоизображений в стандарте VESA/VBE. Смысл программирования изображений заключается в присвоении собственного цвета каждому пикселу,
- 29. Порядок программирования видеоизображений в DirektDraw Cтандарт VESA/VBE отображает видеопамять в виде отдельных окон (банков) размерами не
- 30. 1. Создание базового DirectDraw-объекта при помощи функции DirectDrawCreate(), обычно находящейся в динамической библиотеке DDRAW.DLL и объявленной
- 31. 5. Получении прямого доступа к видеопамяти. Для этого блокируется поверхность в памяти при помощи метода Lock():
- 32. 26. Архитектура дисковых подсистем. Структура размещения информации на магнитных дисках. 1. Диск – пластинка круглой формы,
- 33. 6. Головка – магнитная головка для записи и считывания информации с одной стороны диска. Общее количество
- 34. Структура главной загрузочной записи жесткого диска MBR.
- 35. Структура DOS размещения информации на магнитном диске. Примечание: FAT-2 является зеркальным отображением FAT-1
- 36. Структура загрузочной записи логического раздела жесткого диска BR. смещение длина в байтах в байтах обозначение и
- 37. Структура элемента корневого каталога логического диска Root Directory. - структура байта атрибутов файла - файл только
- 38. Структура FAT-таблицы и схема размещения файлов на диске. FAT (File Allocation Table) – это связный список,
- 39. Структура NTFS размещения информации на магнитном диске. Файловая система DOS была разработана для гибких дисков FDD
- 40. Структура файловой записи MFT размещения файла данных на томе NTFS.
- 41. Схема взаимодействия NTFS с исполнительными компонентами Windows NT.
- 42. Системы RAID - размещения информации повышенной надежности. RAID (redundant Arrays of inexpensive Disks) – массив недорогих
- 43. RAID 0 Простое перераспределение информации чередованием дисков. Занимает минимум 2 диска. Информация равномерно рас-пределяется RAID-контроллером по
- 44. RAID 2 Синхронная запись данных и кодов на все накопители. Занимает минимум 3 диска. Информация разделяется
- 45. RAID 4 Аналогичен 3, но используется для квантов большого размера. RAID 5 Циклическое чередование записи данных
- 46. Область применения различных вариантов RAID систем. RAID массивы вариантов 1-6 имеют абсолютно разные уровни устойчи-вости к
- 47. Восстановление информации на магнитных дисках. Восстановление информации при потере BR. 1. С использованием редактора данных HDD
- 48. Восстановление информации при разрушении таблицы разделов МВR. Порча или полное разрушение таблицы разделов MBR обычно является
- 49. Восстановление информации в файловой системе NTFS. Для обслуживания файловой системы NTFS используется многоуровневый драйвер и система
- 50. Простые случаи восстановления информации на жестком диске. Обычно при неумелом обращении, действии вируса или системных неисправностях
- 51. Основные программные средства для восстановления информации на магнитных носителях: Для устранения повреждений таблиц секторов в MBR
- 52. 27. Контроллеры дисковых подсистем Контроллер накопителей на гибких магнитных дисках. НГМД используются, как запоминающие устройства для
- 53. Функциональная схема НГМД Усилитель чтения -записи Эл/двигатель привода диска Эл/двигатель привода головок Гибкий диск Магнитные головки
- 54. Основные регистры контроллера. Регистр цифрового управления (порт 3F2h). выбор устройства – 00- А, 01- В сброс/работа
- 55. Система команд контроллера. В состав команд контроллера входит 15 команд: 1. Чтение данных с диска, 2.
- 56. Методы кодирования и размещения информации на магнитных дисках. Для размещения информации на магнитных дисках используется метод
- 57. Контроллер накопителей на жестких магнитных дисках. Структура и функционирование. НЖМД используются, как основные носители инфор-мации в
- 58. Функциональная схема НЖМД с контроллером АТА Эл/двиг. привода дисков Эл/привод коромысла головок 2 Жестких диска 4
- 59. Основные регистры команды контроллера НЖМД АТАPI. Порты РАТА: канал № 0 1F0h–1F7h,3F6h, канал № 1 170h–177h,376h,
- 60. Методы кодирования и передачи информации. Основные определения. Кодирование информации на НЖМД – усовершенствованный метод МЧМ за
- 61. Функциональная схема НЖМД с контроллером SCSI Эл/двиг. привода дисков Эл/двиг. привода головок 2 Жестких диска 4
- 62. Характеристики различных интерфейсов связи дисковых подсистем.
- 63. Основные типы внешних накопителей. СD-ROM, CD-RW.. (еще используются, но повсеместно заменяются на DVD) CD-ROM накопитель на
- 64. Контроллер CD также, как и контроллер НЖМД, содержит КЭШ-буфер. В качестве интерфейса связи контроллера CD с
- 65. DVD-ROM, DVD-RW. DVD (Digital Video Disk) –дисковод для компакт дисков с лазерным методом записи-считывания данных. По
- 66. Дисковод на магнитооптических дисках (НМОД). НМОД использует для запи-си данных магнитные головки с подогревом области записи
- 67. Стриммер – накопитель данных на магнитной ленте (НМЛ). НМЛ используется только, как архиватор данных из-за его
- 68. НЖМД повышенной емкости и надежности. SAMSUNG SPINPOINT F1R характеризуется высокой степенью плотности записи: на 1 пластину
- 69. Express Card 2.0 - накопитель. Express Card – накопители используются, как элементы дополнительного объема внешней памяти
- 70. Flash – накопитель на микросхемах памяти. Твердотельный накопитель Flash используется, как вре-менный мобильный архив вместо гибких
- 71. Твердотельный накопитель на базе многоуровневых ячеек памяти. Накопитель SSD (Solid State Disk – твердотельный диск) не
- 73. Скачать презентацию
Схема графического контроллера EGA.
3 GRAPH
3 GRAPH
MAP 3
MAP 2
MAP 1
MAP 0
4
Схема графического контроллера EGA.
3 GRAPH
3 GRAPH
MAP 3
MAP 2
MAP 1
MAP 0
4
7 MUX
1 CRT
2 CEQ
6 BIOS EGA
CPU Adr
CPU Data
5
Out
Назначение блоков видеоадаптера.
1. Блок управления разверткой изображения (CRT Controller)
Назначение блоков видеоадаптера.
1. Блок управления разверткой изображения (CRT Controller)
2. Блок синхронизации (Sequencer) генерирует тактовые сигналы и сигналы синхронизации доступа к видеопамяти. Данным устройством также обеспечивается возможность доступа к видеопамяти со стороны централь-ного процессора в специально выделенные моменты времени в промежутке между интервалами времени, необходимыми для доступа к видеопамяти в процессе регенерации изображения на экране. В этом же блоке содержатся регистры управления записью данных в битовые плоскости.
3. Графический контроллер (Graphics Controller) управления данными.
В графических режимах данные из видеопамяти пересылаются в микросхему контроллера атрибутов последовательно.
В текстовых режимах данные пересылаются в параллельной форме в обход графического контроллера.
4. Контроллер атрибутов (Attribute controller). В контроллере атрибутов устанавливается цветовая палитра из 16-ти цветов, каждый из которых может быть определен независимо от остальных цветов. На вход монитора подается 4-х битовый код цвета. Этой же микросхемой выполняются действия по управлению мерцанием и подчеркиванием. Контроллер получает данные из видеобуфера и преобразует их в управляющие сигналы, подаваемые на вход монитора.
5. Видеобуфер (Display MAP) Размер видеобуфера (называемого также видеопамятью или
5. Видеобуфер (Display MAP) Размер видеобуфера (называемого также видеопамятью или
С целью совместимости с более ранними моделями видеоадаптеров, адреса видеобуфера могут изменяться. Воpможны 4 варианта.
Видеобуфер может быть установлен объемом 128 Кб и начинаться с сегментного адреса A0000, объемом 64 Кб с адреса A0000, объемом 32 Кб с адреса B0000 и тем же объемом но с адреса B8000.
6. Базовая система ввода/вывода (BIOS EGA) находится в памяти специ-ального ПЗУ установленного на плате адаптера. BIOS EGA объединяется с базовой системой ввода/вывода (BIOS системной платы). Здесь размещают- ся шрифты, используемые для генерации символов и управляющие програ-ммы видеоадаптера. Размер ПЗУ - 16 Кб, начальный адрес - C0000.
7. Дополнительные схемы (MUX) для переключения битовых плоскостей при чтении данных видеобуфера блоком управления CRT, центральным процессором или контроллером атрибутов.
На плате установлены также два тактовых генератора с частотами 14 и 16 Мгц, определяющие частоту вывода точек растра и 4 внешних регистра ввода/вывода, не входящие в состав схемы.
Графический контроллер VGA. Схема и назначение.
Графический адаптер VGA (Video
Графический контроллер VGA. Схема и назначение.
Графический адаптер VGA (Video
Схемные решения EGA и VGA совпадают.
Графический контроллер VGA поддерживает более широкий спектр видеорежимов, особенно при использовании мониторов с изменяемой рабочей частотой. Также как и графический адаптер EGA, VGA в своем составе содержит несколько программно-управляемых компонентов: блок управления разверткой видеоизображения на экране монитора (CRT), блок синхронизации (SEQ), графические контроллеры (GRAPH) и контроллер атрибутов.
Каждый из этих функциональных блоков адаптера управляется программно. Программы обслуживания VGA в составе базовой системы ввода/вывода (BIOS VGA) доступны по прерыванию 10h. Использование функции с номером 0 данного прерывания позволяет установить адаптер в один из 24-х стандартных видеорежимов, поддерживаемых BIOS VGA.
Каждый блок VGA содержит в своем составе ряд регистров, используемых для управления функционированием адаптера.
Для каждого видеорежима в программах BIOS содержится соответствующая таблица значений регистров видеоадаптера, в связи с чем, в большинстве случаев, для установки требуемого видеорежима вместо непосредственной записи в регистры адаптера достаточно воспользоваться программами BIOS.
Графический контроллер VGA. Основные режимы использования.
Видеорежимы характеризуются следующими параметрами:
-
Графический контроллер VGA. Основные режимы использования.
Видеорежимы характеризуются следующими параметрами:
-
- горизонтальным разрешением (количеством символов или пикселов в строке);
представлением данных в буфере;
атрибутами вывода (цвет, мерцание и т. п.).
Как и у видеоадаптера EGA, у видеоадаптера VGA cуществует два основных режима использования – алфавитно-цифровой и графический.
Алфавитно-цифровой режим используется в настоящее время, как базовый, наладочный, часто называемый режимом DOS, хотя его параметры введены в систему BIOS системной платы и видеоадаптера и от дисковой операцион-ной системы не зависят.
В отличие от адаптера EGA VGA работает с аналоговыми мониторами. Для этого в схему контроллера атрибутов введен дополнительный блок цифро-аналогового преобразователя и регистровая память (RAMDAC).
Наиболее важным с точки зрения использования видеоадаптера по прямому назначению является графический режим.
При программировании графических режимов VGA наиболее важным является управление горизонтальным и вертикальным разрешением изображения на экране дисплея. По этой причине, наиболее простым путем перехода к нестандартному видеорежиму является использование программ BIOS для установки некоторого стандартного видеорежима с последующим изменением значений нескольких регистров видеоадаптера.
Порядок программирования графического контроллера VGA.
Видеоадаптер VGA всегда программируется таким
Порядок программирования графического контроллера VGA.
Видеоадаптер VGA всегда программируется таким
Центральным моментом при программировании нестандартных видео-режимом является выбор таких значений временных параметров управле-ния экраном, чтобы не выйти за допустимые пределы частотных характеристик используемого монитора.
После выбора значений временных параметров видеорежима можно приступать к программированию основных блоков видеоадаптера VGA, что включает в себя:
- программирование блока управления ЭЛТ;
- программирование блока синхронизации;
- задание частоты генератора пикселов;
- задание высоты символов (в строках растра);
- модификация требуемых переменных BIOS VGA.
Доступ к регистрам VGA этих блоков осуществляется через порты ввода/вывода путем использования команд IN и OUT или специальных функций BIOS, эквивалентных по своим действиям этим командам. Для доступа к программам BIOS используется прерывание с номером 16 (10h).
Основные регистры графического контроллера VGA.
Регистры блока CRT
Регистр
Основные регистры графического контроллера VGA.
Регистры блока CRT
Регистр
Порт 3С2h (только чтение) бит 7 – вертикальный обратный ход луча
Порт 3BAh (только чтение) бит 0 – гашение видеосигнала
бит 1 - световое перо активировано
бит 2 - кнопка светового пера активирована
бит 3 - идентифицирован обратный ход луча
Регистры видеоконтроллера -
25 внутренних регистров данных доступны через индексный регистр 3D4h
Чтение/запись этих регистров через порт 3D5h.
Назначение регистров:
00h – 0Fh – константы синхронизации луча, ход, границы, позицию
курсора, строки, разрешение
10h – 11h – обратный ход луча, световое перо.
12h – 18h – работа с видеопамятью, сканирование, синхронизация
Регистры управления -
Порт 3ССh (только чтение) / порт 3С2h (только запись)
бит 0 – содержание адресного пространства (mono/color)
бит 1 – доступ к ОЗУ VGA
бит 4 – отключение видеосигнала
бит 5 – выбор режима адресации по плоскостям
биты 2,3 и 6,7 – выбор горизонтального и вертикального тактов
Регистры блока GRAPH
Регистры управления
9 внутренних регистров данных доступны
Регистры блока GRAPH
Регистры управления
9 внутренних регистров данных доступны
Чтение/запись этих регистров через порт 3CFh.
Назначение регистров:
00h – 4-х битовый номер видеоплоскости для заполнения.
01h – флаг заполнения (при установке флага ОЗУ заполняется не данными центрального процессора, а битом-заполнителем).
02h – регистр сравнения и сохранения цвета в плоскостях.
03h – регистр условий модификации данных в видеоплоскостях.
04h – номер плоскости, доступной для чтения.
05h – режим записи в ОЗУ.
06h – выбор адреса видеопамяти.
07h – флаг запрета сравнения видеоплоскостей.
08h – биты маски записи в плоскости: 1 – запись бита из байта данных
0 – запись из регистра-защелки.
Регистры блока АTRIB
Регистры базового цвета
21 внутренний регистр данных доступны через индексный регистр 3С0h
Чтение/запись этих регистров через порт 3DAh.
Назначение регистров:
00h – 0Fh – 16 регистров базовой 4-х битовой палетты цветов.
10h – регистр декодирования байта-атрибута (графика/текст).
11h – цвет рамки.
12h – цвет плоскости ОЗУ.
11h – цвет рамки.
12h – цвет плоскости ОЗУ.
14h – запоминает и определяет цвета по умолчанию (байт-атрибут).
Регистры генератор последовательностей -
5 внутренних регистров данных доступны через индексный регистр 3С4h
Чтение/запись этих регистров через порт 3С5h.
Назначение регистров:
00h – сброс генератора для сохранения ОЗУ.
01h – режим доступа центрального процессора к видеопамяти.
02h – 4 младших бита доступ к плоскостям видеопамяти (всего 4 (№ 0 - 3) плоскости, каждая вписывается в одно и то же адресное пространство, доступное центральному процессору и замещается побитово).
03h – выбор таблицы знакогенератора (всего 8 таблиц).
04h – регистр атрибутов текселов в текстовом режиме.
Регистры блока доступа к памяти и АЦП (RAMDAC)
255 внутренних 3-х байтовых регистров палетты RGB-составляющих оттенков цветов доступны через индексный регистр 3С6h
Чтение 3-х регистров палетты RGB последовательно через порт 3C7h.
Запись 3-х регистров палетты RGB последовательно через порт 3C8h.
Чтение/запись регистров палетты отдельно по составляющим - порт 3C9h.
Разъем EGA
Вывод Описание
1 земля
2 вторичный красный
/ интенсивность
Разъем EGA
Вывод Описание
1 земля
2 вторичный красный
/ интенсивность
4 первичный зелёный
5 первичный синий
6 вторичный зелёный
/ интенсивность
7 вторичный синий
/ интенсивность
8 строчная
синхронизация
9 кадровая
синхронизация
5 4 3 2 1
9 8 7 6
Разъем EGA-VGA RCA (Cinch) или "тюльпан“
(Композитное или частотносовмещенное PAL-SECAM соединение)
Используется
Разъем EGA-VGA RCA (Cinch) или "тюльпан“
(Композитное или частотносовмещенное PAL-SECAM соединение)
Используется
Разъёмы RCA присутствуют, фактически, у каждого современного телевизора.
Они используются как для передачи видео
(обычно цвет разъёмов – жёлтый),
так и для передачи аудио (цвет разъёмов – белый и красный).
При передаче сигнала в композитном виде через разъёмы RCA используется полоса пропускания около 3 МГц, следствием чего - относительно невысокая чёткость изображения
(не более 300 линий).
К тому же при передаче композитного сигнала по одному физическому каналу в ограниченной полосе частот невозможно полностью разделить яркостную (Y) и цветовую (C) компоненты, что создаёт эффект цветовых перекрёстных искажений (напоминает "сеточку"), особенно хорошо заметных на мелких контрастных деталях.
Разъем EGA-VGA S-video
S-Video обеспечивает заметно лучшее качество, нежели с
Разъем EGA-VGA S-video
S-Video обеспечивает заметно лучшее качество, нежели с
Разъем телевизора SCART
Современные разъемы VGA
HDMI DVI D-sub
Современные разъемы VGA
HDMI DVI D-sub
Разъем VGA D-sub (аналоговый)
Разъем VGA D-sub (аналоговый)
Разъем VGA DVI (совмещенный)
Варианты исполнения
Разъем VGA DVI (совмещенный)
Варианты исполнения
Разъем VGA HDMI (цифровой)
Кабель HDMI
Разъем VGA HDMI (цифровой)
Кабель HDMI
25. Организация экранной памяти.
Области ОЗУ ПЭВМ для обмена данными с
25. Организация экранной памяти.
Области ОЗУ ПЭВМ для обмена данными с
Вывод на экран монитора текущей видео-страницы
Передача готового блока данных по каналу ПДП в область памяти следующей видео-страницы
Формиро-вание блока данных для передачи в ОЗУ видео-адаптера
000А:0000
000В:FFFF
64 kБ
64 kБ
ОЗУ
1024*768*3=2,5 мБ
ОЗУ видеоадаптера
0000:0000
ЦПУ
B800:0000
E0FF:FFFF
Стандарт VESA/VBE
Прямой доступ к видеопамяти
Страничная организация экранной памяти видеоконтроллера.
Центральный процессор CPU формирует цифровое изображение
Страничная организация экранной памяти видеоконтроллера.
Центральный процессор CPU формирует цифровое изображение
Участок видеопамяти, отведенный для хранения цифрового образа текущего изображения (кадра), называется кадровым буфером (от англ. frame buffer –кадровый буфер).
Определение объема экранного буфера (страницы) видеоконтроллера:
M*N*V = 1024*768*3 ≥ 2,5 мБ
Видеоадаптер последовательно считывает (сканирует) содержимое ячеек кадрового буфера и формирует на выходе видеосигнал, уровень которого в каждый момент времени пропорционален значению, хранящему-ся в отдельной ячейке.
Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением электронного луча по экрану ЭЛТ. В результате яркость и цвет каждого пикселя на экране монитора оказывается пропорциональными содержимому соответствующей ячейки памяти кадрового буфера видеомонитора.
По окончанию просмотра ячеек, соответствующих одной строке растра, видеоадаптер формирует импульсы строчной синхронизации H-Sync, инициализирующий обратный ход луча по горизонтали, а по окончании сканирования кадрового буфера – сигнал V-Sync, вызывающий движение электронного луча снизу-вверх (обратный диагональный ход луча) При этом происходит смена или обновление содержания видеобуфера.
Прямой горизонтальный ход луча, который задается
горизонтальной синхронизацией H-Sync, задаваемой
Прямой горизонтальный ход луча, который задается
горизонтальной синхронизацией H-Sync, задаваемой
Обратный горизонтальный ход луча
Обратный кадровый ход луча, который задается кадровой или
вертикальной синхронизацией V-Sync, задаваемой видеоадаптером.
Время обратного хода луча составляет 1/fкадр секунды.
Траектория электронного луча развертки изображения на экране.
Видеопамять является специальной областью памяти, из которой контроллер CRT организует
Видеопамять является специальной областью памяти, из которой контроллер CRT организует
Традиционно для буфера видеоадаптера в карте распределения памяти прикладной задачи выделена область адресов A0000h-BFFFFh (стандарт VESA/VBE 1.0), непосредственно доступная любому процессору x86.
Современные графические адаптеры VGA имеют возможность переадресации видеопамяти в область старших адресов (VESA/VBE 2.0), что позволяет в защищенном режиме работать с цельными образами экранов.
Расширение BIOS – это специальное ПЗУ, которое содержит все установки графического адаптера, имеет объем от 16 Кбайт и встраивается в оперативную память с адреса С0000:00000. Расширение BIOS содержит константы работы с видеоадаптером (характеристики видеорежимов).
Задача графического процессора – заполнение видеоплоскостей под непосредственным управлением центрального процессора.
В текстовом режиме данные от центрального процессора поступают в обход графического процессора, непосредственно в контроллер атрибутов.
Цифро-аналоговый преобразователь RAMDAC выполняет преобразование кода цвета пикселя в аналоговый сигнал, подаваемый на вход монитора (ввиду чего монитор должен быть также аналоговым, а не цифровым, как это было при использовании видеоадаптера EGA).
Цифро-аналоговый преобразователь RAMDAC содержит в себе 256 регистров, которые и образуют оперативную память (RAM), ввиду чего одновременно доступно только 256 цветов.
Системы дополнительных команд CPU для обслуживания экранной памяти.
Существует несколько способов
Системы дополнительных команд CPU для обслуживания экранной памяти.
Существует несколько способов
1. Использование видеофункции BIOS прерывания 10h.
2. Непосредственная работа с регистрами видеоконтроллера при переходе в защищенный режим работы процессора Intel x86, когда недоступны видеофункции BIOS.
3. Использование дополнительных сопроцессорных устройств, появившихся в процессорах Pentium II (mmx) и Pentium III (xmm).
Команды mmx-расширения центрального процессора (целочисленные).
Всего 6 групп команд (инициализации, сравнения, арифметические, сжатия, сдвига, логические и команды пересылки данных) всего 41 команда (76 машинных инструкций), используемые для прямого заполнения CPU видеоплоскостей видеобуфера адаптера с использованием 8-ми 80-битных регистра mmx.
Команды xmm-расширения центрального процессора (для чисел с плавающей запятой).
Всего 6 групп команд (сравнения, арифметические, логические, пересылки, преобразования, перераспределения данных, управления и кэширования) всего 149 новых команд, используемые для заполнения видеоплоскостей видеобуфера адаптера с использованием 8-ми 128-битных регистра xmm, введенных в состав CPU, начиная с процессоров Pentium III .
Команды совместимы с аппаратной реализацией видеоадаптеров VGA и могут исполняться непосредственно графическими контроллерами.
Понятие о 2D, 3D, 3DNow!, DirectX.
2D – дополнительные команды Assembler,
Понятие о 2D, 3D, 3DNow!, DirectX.
2D – дополнительные команды Assembler,
3D – доработка CPU, VGA и система дополнительных команд Assembler Pentium II mmx для ускоренной прорисовки з-хмерных изображений.
3DNоw! - доработка CPU, и система дополнительных команд Assembler процессоров ф. AMD для ускоренной прорисовки з-хмерных изображений повышенной четкости.
OpenGL – разработка АPI-интерфейса (ф. Silicon Graphics) для использования 3-хмерной графики в приложениях моделирования и ренде-ринга. Включает 250 функций рисования. Авторы Курт Экли и Марк Сегал.
DirectX – дополнение операционной системы Windows (фирмы Microsoft) наборами API-интерфейсов, обеспечивающих прямой доступ к аппаратным средствам СPU, VGA, аудиоадаптерам и т.д. или их программного эмулирования для обеспечения разработчиков игр создавать нормально работающие приложения в среде Windows. Для этой цели разработаны 4 базовых компонента – DirectDraw (диспетчер видеопамяти), Direct3D (3D графика), DirectInput (аппаратно независимая система ввода данных) и DirectSound (аппаратно независимая система воспроизведения звука аудиоустройствами различных производителей). Дополнительный компонент DirectPlay позволяет разработчикам игр создавать приложения, работающие на любой аппаратной платформе.
Основные режимы работы видеосистем.
Текстовый режим: текселы. Образ и адрес в
Основные режимы работы видеосистем.
Текстовый режим: текселы. Образ и адрес в
В текстовом режиме изображение на экране монитора представляет собой множество пикселей и характеризуется разрешением N*M. Однако все пиксели разбиты на группы, называемые текселами или символьными позициями размером p*q. В каждом из знакоместе может быть отображен один из 256 символов. Таким образом, на экране умещается M/q = Mt символьных строк по N/P = Nt символов в каждой.
Типичным текстовым режимом является режим 80*25 символов.
Изображение символа в пределах каждого знакоместа задается точечной матрицей. Размер матрицы зависит от типа видеоадаптера и текущего видеорежима. Чем больше точек используется для отображения символа, тем выше качество изображения и лучше читается текст. Точки матрицы, формирующие изображение символа, называют передним планом (foreground), остальные – задним планом или фоном (background).
Если считать, что темной клетке соответствует логическая единица, а светлой – логический нуль, то каждую строку символьной матрицы можно представить в виде двоичного числа. Графическое изображение символа хранится в виде набора двоичных чисел. Для этой цели используется ПЗУ BIOS размещенное на системной плате. Базовый набор символов для DOS размером 8х16 находится по адресу F000:FA6E. На плате видеоадаптера в составе контроллера атрибутов также имеются свои наборы шрифтов.
Состав байта-атрибута. Особенности текстового режима.
Аппаратный знакогенератор хранит шрифт, который
Состав байта-атрибута. Особенности текстового режима.
Аппаратный знакогенератор хранит шрифт, который
Для кодирования изображения символа используется два байта:
- первый байт для задания номера символа.
- второй байт для указания атрибутов символа (цвета символа и фона, подчеркивания, мигания, отображения курсора).
Если на экране имеется Nt*Mt тексела, то объем видеопамяти, необходимый для хранения изображения, составит Nt*Mt*2 байт. Эту область видеопамяти называют видеостраницей (video page).
Видеостраница является аналогом кадрового буфера в графическом режиме, но имеет значительно меньший объем. В текстовом режиме (80*25 символов) размер видеостраницы составляет 80*25*2 = 4000 байт.
На практике для удобства адресации под видеостраницу отводят 4 Кб = 4096 байт, при этом «лишние» байты (96) не используются.
Главная особенность текстового режима - адресуемым элементом экрана является не пиксель, а тексел. Т.е. в текстовом режиме нельзя сформировать произвольное изображение в любом месте экрана – можно лишь отобразить символы из заданного набора, причем только в отведенных символьных позициях.
Другим существенным ограничением текстового режима является узкая цветовая палитра – не более 16 цветов.
Графический режим: пикселы.
В графическом режиме содержимое каждой ячейки кадрового
Графический режим: пикселы.
В графическом режиме содержимое каждой ячейки кадрового
Разрешение экрана при этом также равно N*M.
Адресным элементом при этом экрана является минимальный элемент изображения – пиксель. По этой причине графический режим называют также режимом APA (All Point Addressable – все точки адресуемы).
Иногда число n называют глубиной цвета. При этом количество одновременно отображаемых цветов равно 2n , а размер кадрового буфера, необходимый для хранения цветного изображения с разрешением N*M и глубиной цвета n, составит N*M*n бит.
Графический режим является основным режимом работы видеосистемы современного персонального компьютера, поскольку в этом режиме на экран монитора можно вывести текст, фотографию, анимацию и видеоролик.
В частности, в таком режиме работает видеосистема PC под управлением операционных систем Windows 9x/NT/2000/XP/CE/ME , Unux , Palm и других.
Однако для эффективной работы в графическом режиме требуется значительный объем видеопамяти и высокопроизводительный компьютер, поэтому данный режим стал основным только с появлением персональных компьютеров на базе центрального процессора (CPU) Intel Pentium.
Палетты – виды, состав и адреса доступа.
Базовая палетта, содержащая
Палетты – виды, состав и адреса доступа.
Базовая палетта, содержащая
Доступ к палетте через индексный регистр 3С0h, номера регистров цвета 00h - 0Fh и содержат 16 регистров формата
Чтение палетты осуществляется
через порт 3DAh
Файловый массив основной палетты графического режима находится в блоке RAMDAC, состоит из 256-ти трехбайтовых регистров 00h – FFh и доступен через индексный регистр 3С6h. Чтение палетты осуществляется последовательно побайтово через порт 3С7h, а запись через порт 3С8h.
Состав палетты:
Число оттенков: при 8-битном заполнении – 16 777 216
Реально доступно в каждый момент времени 256 цветов. Для увеличения количества цветовых оттенков палетту необходимо перепрограммировать или использовать режим прямого обозначения цвета.
В этом режиме используется не код цветового оттенка, а его полная характеристика, но объем видеокадра при этом увеличивается в 3-4 раза, что в современных VGA-адаптерах вполне допустимо. При этом количество цветовых оттенков может быть увеличено до 32-х и даже 64-х миллионов.
Порядок программирования видеоизображений в стандарте VESA/VBE.
Смысл программирования изображений заключается
Порядок программирования видеоизображений в стандарте VESA/VBE.
Смысл программирования изображений заключается
Для базового программирования используют экран с разрешением 320х200 с отображением 256-ти цветов. В этом режиме видеобуфер адаптера будет располагаться по адресу Ф0000 – AF9FF и занимать 64 000 байта, т.е. по одному байту на пиксель.
А000:0000 ----------------- 320 ---------------------- А000:013F
X
200
Y
A000:F8C0 A000:F9FF
Пиксел по адресу (Х,У) программируется следующим образом:
Вычисляется величина смещения по Х - У*320.
К полученному значению добавляется координата Х.
Полученный результат преобразовать в 16-ричную систему счисления и использовать, как смещение к параграфу А000:хххх.
По полученному адресу записать индекс цвета (0-255).
При изменении разрешения экрана необходимо ввести соответствующее масштабирование изображения.
Порядок программирования видеоизображений в DirektDraw
Cтандарт VESA/VBE отображает видеопамять в
Порядок программирования видеоизображений в DirektDraw
Cтандарт VESA/VBE отображает видеопамять в
Стандарт VESA/VBE, начиная с версии 2.0, позволяет добиться линейного доступа к видеопамяти в режиме LFB (Linear Flat-frame Buffer) аналогично тому, как это делает DirectDraw.
К сожалению, приложения MS-DOS, использующие режим LFB, не могут работать под управлением ОС семейства Windows NT (Windows NT/2000/XP). Это значительно ограничивает область применения LFB и практически сводит на нет все его преимущества перед обычными «оконными» режимами VESA/VBE.
Компонент DirectDraw представляет видеопамять в виде непрерывного линейного массива (вектора), напрямую определяющего цвета отображае-мых пикселов.
Объект DirectDraw представляет собой обычный COM-объект, который отличается от объектов языка Cи++ тем, что не может иметь открытых переменных (полей), конструкторов и деструкторов. Для их создания испол-зуются специальные функции, а для удаления применяется метод Release()
При выборе языка программирования (транслятора) рекомендуется ориентироваться на Microsoft Visual C++ 6.x, т.к. другие языки имеют более сложный синтаксис вызова функций DirectDraw.
1. Создание базового DirectDraw-объекта при помощи функции DirectDrawCreate(), обычно находящейся
1. Создание базового DirectDraw-объекта при помощи функции DirectDrawCreate(), обычно находящейся
LPDIRECTDRAW lpDDraw;
hResult = DirectDrawCreate(NULL, &lpDDraw, NULL);
2. Задание полноэкранного режима с исключительным правом доступа:
hResult = pDDraw->SetCooperativeLevel
(hWnd, DDSCL_EXCLUSIVE | DDSCL_FULLSCREEN);
3. Установка 256-цветного режима с разрешением 640x480 точек:
hResult = lpDDraw->SetDisplayMode(640, 480, 8);
Установка режима 800x600 точек и 65 536 цветов:
hResult = lpDDraw->SetDisplayMode(800, 600, 16);
4. Создание первичной поверхности (Primary Surface),
4.1. Создание структуры типа DDSURFACEDESC
typedef struct _DDSURFACEDESC {
DWORD dwSize;
DWORD dwFlags;
DWORD dwHeight; и т.д.
4.2. Создание первичной поверхности при помощи метода CreateSurface(), принадлежащего объекту DirectDraw:
DDSURFACEDESC ddsd;
DDSCAPS ddsc;
ZeroMemory(&ddsd, sizeof(ddsd));
ddsd.dwSize = sizeof(ddsd); и т.д.
5. Получении прямого доступа к видеопамяти. Для этого блокируется поверхность
5. Получении прямого доступа к видеопамяти. Для этого блокируется поверхность
hResult = lpPrimarySurface->Lock
(NULL, &ddsd, DDLOCK_WAIT, NULL);
6. lpPrimarySurface - указатель на область памяти, ассоциированную с поверхностью. Он указывает на начало активной страницы видеопамяти.
Далее следует ввод изображения в пиксельном формате (BPP – байт на пиксел) с использованием любых функций его формирования, поддерживаемых аппаратной реализацией схемы графических процессоров из библиотеки API.
7. После выполнения операций, которые связаны с прямым доступом к памяти, ассоциированной с поверхностью DirectDraw, требуется немедленно разблокировать эту поверхность при помощи метода Unlock():
lpPrimarySurface->Unlock(ddsd.lpSurface);
В противном случае операционная система может зависнуть.
Основные Web-ресурсы -
Microsoft DirectX SDK // Microsoft Corp.
http://www.microsoft.com/directx/download.asp
DirectX for Delphi (также известен как Jedi Project):
http://www.delphi-jedi.org/DelphiGraphics
TMT Pascal Multitarget standard distributive:
http://www.tmt.com
26. Архитектура дисковых подсистем.
Структура размещения информации на магнитных дисках.
26. Архитектура дисковых подсистем.
Структура размещения информации на магнитных дисках.
2. Дорожка – данные на диске, расположенные по концентрическим окруж-ностям. Дорожки нумеруются от 0-й, расположенной на периферии диска, к центральному отверстию диска.
3. Цилиндр – воображаемая поверхность, объединяющая дорожки с одним и тем же номером, расположенные на различных сторонах различных дисков. Нумерация цилиндров соответствует нумерации дорожек. Общее количество цилиндров накопителя обозначается, как С.
4. Сектор – каждая дорожка, размещенная на диске, делится на сектора одинакового углового размера. Количество секторов на дорожках S одинаково и не зависит от номера дорожки. Сектора имеют сквозную нумерацию для всех дорожек одной стороны диска, начинающуюся с 0-й на нулевой дорожке. Для операционной системы все сектора всех дисков накопителя объединяются в общую систему нумерации секторов.
5. Объем сектора – количество информации, помещающейся в одном секторе. Стандартная величина Vs=512 байт, но накопители информации допускают кратное изменение объема, как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.
6. Головка – магнитная головка для записи и считывания информации
6. Головка – магнитная головка для записи и считывания информации
7. Объем диска – максимальное количество информации, которое можно записать на дисковый накопитель. Определяется, как Vd=C*H*S*Vs байт.
8. Виртуальная нумерация – для сокращения знакомест, отводимых BIOS под константы С и S, выполняется увеличение числа головок Н до 32 с про-порциональным уменьшением числа цилиндров С или секторов S без изменения Vd.
9. Кластер – условное объединение нескольких подряд расположенных секторов в более крупные адресуемые области памяти. Кластеры имеют сквозную нумерацию для одного логического раздела диска и используются в таблицах расположения файлов (FAT). В кластера обычно объединяют 8 или 4 сектора и исходя из этой величины определяется число секторов, занимаемое FAT-таблицей – для FAT-16(DOS), например SFAT=Sd/NSFAT*VFAT/Vs с округлением в большую сторону. Здесь Sd– число секторов, составляющих логический диск, NSFAT - число секторов в кластере (4 или 8), VFAT - размер элемента в FAT-таблице (для FAT-16, например, VFAT=2 байта).
10. Главная загрузочная запись MBR – нулевой сектор нулевой дорожки на первой стороне жесткого диска (0/0/1) содержит MBR (Master Boot Records), которая на начальном этапе тестирования системы загружается в ОЗУ по адресу 0000:7С00h. С этой таблицей работает утилита Fdisk (MS DOS), Disk Administrator (NTFS) или эквивалентная утилита иной операционной системы
Структура главной загрузочной записи жесткого диска MBR.
Структура главной загрузочной записи жесткого диска MBR.
Структура DOS размещения информации на магнитном диске.
Примечание: FAT-2
Структура DOS размещения информации на магнитном диске.
Примечание: FAT-2
Структура загрузочной записи логического раздела жесткого диска BR.
смещение длина
Структура загрузочной записи логического раздела жесткого диска BR.
смещение длина
в байтах в байтах обозначение и содержание записи
Загрузочная запись занимает начальный сектор в логическом разделе и заканчивается, как и MBR подписью «55,ААh»
Структура элемента корневого каталога логического диска Root Directory.
- структура байта
Структура элемента корневого каталога логического диска Root Directory.
- структура байта
- файл только для чтения
- скрытый файл
- системный файл
- метка тома (корневой каталог)
- элемент подкаталога (не файл)
- архивный файл
- сетевой файл разделяемого (многопользовательского) доступа
Структура FAT-таблицы и схема размещения файлов на диске.
FAT (File
Структура FAT-таблицы и схема размещения файлов на диске.
FAT (File
Первый байт FAT – определяет дескриптор носителя (FAT ID),
следующие 7 байт содержат 00FFh – заполнитель полей разделителя,
остальные 2-хбайтовые элементы таблица FAT-16 имеют значение:
0000h – свободный (доступный) кластер
0002 - FFEFh – номер кластера, где расположен следующий элемент файла
FFF0 - FFF6h – зарезервированные номера
FFF7h – плохой (недоступный) кластер -
FFF8 - FFFFh – конечный кластер цепочки размещения файла на диске
Структура NTFS размещения информации на магнитном диске.
Файловая система
Структура NTFS размещения информации на магнитном диске.
Файловая система
В настоящее время разработана и используется файловая система NTFS.
Файлы метаданных NTFS в порядке следования на томе
Структура файловой записи MFT размещения файла данных на томе NTFS.
Структура файловой записи MFT размещения файла данных на томе NTFS.
Схема взаимодействия NTFS с исполнительными компонентами Windows NT.
Схема взаимодействия NTFS с исполнительными компонентами Windows NT.
Системы RAID - размещения информации повышенной надежности.
RAID (redundant
Системы RAID - размещения информации повышенной надежности.
RAID (redundant
Существует три основных причины применения RAID:
- недостаточная пропускная способность одиночного накопителя,
- недостаточная емкость одиночного накопителя,
- неприемлемый уровень риска отказа/сбоя устройства с учетом ценности хранимой на нем информации и потерь от простоя всей системы.
Основной смысл RAID в распределении порций данных и их контрольных сумм между различными накопителями таким образом, чтобы при выходе из строя одного или нескольких из них система была способна восстановить утраченную информацию и записать ее на новом диске, запущенном взамен вышедших из строя, а также с целью выравнивания времени обращения к различным дискам системы, не допуска перегрузки какого-то одного из них.
Схема типового массива RAID:
Хост
Контроллер RAID
КЭШ
Шина хост-контроллер
Дисковый накопитель №4
КЭШ
Шина
контроллер - накопитель
RAID 0 Простое перераспределение информации чередованием дисков.
Занимает минимум
RAID 0 Простое перераспределение информации чередованием дисков.
Занимает минимум
Информация равномерно рас-пределяется RAID-контроллером по всем накопителям без дублирова-ния и дополнительной защиты.
Это наиболее простой вариант RAID-систем. Он предназначен для ускорения обращения к дисковым накопителям.
RAID 1 Простое зеркальное отображение информации.
Занимает минимум 2 диска.
Информация одновременно записывается на два дисковых накопителя для обеспечения ее сохранности.
Надежность в данном случае обеспечивается за счет полного зеркального отображения информации. Характеризуется низкой пропуск-ной способностью системы и высокими потеря-ми информационного пространства дисков.
RAID 10 (или 1 +0) Простое зеркальное отображение двух массивов дисков с перераспределением информации. Занимает минимум 4 диска.
RAID 2 Синхронная запись данных и кодов на все накопители.
RAID 2 Синхронная запись данных и кодов на все накопители.
Занимает минимум 3 диска.
Информация разделяется на кванты малого размера (до 1-го байта) и одновременно с шифрами Хэмминга записы-вается RAID-контроллером на всех накопителях.
Характеризуется высокой пропускной способностью и надежностью, но требует большое количество дисков.
RAID 3 Вариант RAID 2, но для кода используется выделенный диск
Занимает минимум 3 диска.
Информация разделяется на кван-ты малого размера, но используется более простой код шифрования CRC (вместо кодов Хэмминга) и записы-вается RAID-контроллером на 1 диск.
Характеризуется более низкой ценой по отношению к RAID 2 ( поэто-му получил широкое распростране-ние), но и меньшей надежностью.
RAID 4 Аналогичен 3, но используется для квантов большого размера.
RAID 4 Аналогичен 3, но используется для квантов большого размера.
RAID 5 Циклическое чередование записи данных на дисках.
Занимает минимум 3 диска.
Аналогичен варианту 3, но информа-ция, разделенная на кванты малого размера, записывается RAID-контролле-ром на накопителях с их чередованием.
Характеризуется высокой надежно-стью, средней пропускной способно-стью и существенной экономией дискового пространства.
RAID 6 Циклическое чередование записи данных, кодов и контрольных сумм.
Занимает минимум 4 диска.
Информация кодируется по методу Рида-Соломона, кроме этого вычисля-ются контрольные суммы кванта и ци-клически (чередованием дисков) разме-щаются на различных накопителях системы.
Характеризуется очень высокой надежностью по отношению к осталь-ным вариантам.
Область применения различных вариантов RAID систем.
RAID массивы вариантов
Область применения различных вариантов RAID систем.
RAID массивы вариантов
Области возможного применения различных вариантов RAID систем представлены на диаграмме.
Высокая надежность
Восстановление информации на магнитных дисках.
Восстановление информации при потере BR.
Восстановление информации на магнитных дисках.
Восстановление информации при потере BR.
2. Перейти по этому адресу в раздел BR.
3. Если в полях раздела «мусор» (несоответствующий содержанию полей), необходимо заполнить их нулями или записать на это место загрузочный сектор системной дискеты (если раздел был активным, например, диск «С»).
4. Вручную заполнить поля сектора BR:
- поле адреса перехода на код загрузки оставить без изменений,
- поле идентификатора заполнить любой информацией (записать свое имя),
- 512 (стандартная величина),
- выбирается 8 или 4 (обычно 8),
- 1,
- 2 (число таблиц FAT для DOS всегда постоянно),
- 512,
- номер взять из поля +0Сh соответствующей таблицы разделов MBR,
- F8h,
- это значение надо вычислить: найти сектор начала Root Directory, из его номера вычесть номер сектора BR и разделить пополам (у нас две FAT),
- количество секторов на дорожку находится утилитой Drive Info (Simantec),
- значение взять из поля +08h соответствующей таблицы разделов MBR, если диск не является загрузочным, то к нему надо добавить 800000h.
Восстановление информации при разрушении таблицы разделов МВR.
Порча или
Восстановление информации при разрушении таблицы разделов МВR.
Порча или
1. С использованием программы Disk Editor необходимо точно установить физические номера секторов начала и конца всех разделов диска. Для этой цели удобно использовать контекстный поиск по служебным словам «MS DOS», «NOSYSTEM», «Disk Boot failure» и т.д.
2. Затем вручную заполняются поля элементов таблиц разделов MBR:
- флаг загрузки 00 или 80h.
- номер головки или стороны диска начала раздела Nгол,
- цилиндр и сектор начала раздела – Nцил и Nсек.
- код OS (для DOS – 4 или 5),
- номер головки или стороны диска конца раздела,
- найденные цилиндр и сектор конца раздела
- относительный номер начального сектора вычисляется по формуле:
Nотн = Nцил * S * H + Nгол * S + Nсек - 1
- размер раздела (в секторах) определяется по разнице номеров секторов начала 2-го раздела и 1-го раздела диска.
В отдельных случаях восстановление таблиц разделов MBR удается получить низкоуровневым сканированием поверхности жесткого диска встроенной утилитой SETAP, если она имеется в составе его утилит.
Разрушение MBR при неустойчивом позиционировании магнитных головок жесткого диска является окончательным и не восстанавливается.
Восстановление информации в файловой системе NTFS.
Для обслуживания файловой
Восстановление информации в файловой системе NTFS.
Для обслуживания файловой
- сервис журнала транзакций,
- диспетчер системы ввода/вывода данных,
- диспетчер временной памяти (КЭШ),
- собственно драйвер NTFS,
- драйвер отказоустойчивости NTFS – FtDisk.
Система отказоустойчивости и управления томами позволяет:
- восстанавливать и перемещать данные из плохих (сбойных) кластеров диска в свободные кластеры с последующей корректировкой цепочек клас-теров размещения файла в файловых записях,
- отменять транзакции записи данных при внезапном прекращении процесса
- поддержка специального дублирования, зеркалирования и систем избы-точности данных MFT,
- поддержка систем RAID хранения данных высокой надежности,
- сжатие (упаковка) данных,
- изменение объема тома (наращивание его) без необходимости последую-щего переформатирования.
По этой причине дополнительных мер по восстановлению файловой системы NTFS «ручными» методами не требуется.
Простые случаи восстановления информации на жестком диске.
Обычно при
Простые случаи восстановления информации на жестком диске.
Обычно при
1. Сбой системы Windows – устраняется откатом в точки восстановления, которые необходимо периодически обновлять, выделяя для этой цели на жестком диске пространство размером 2-3 мегабайта.
2. Для анализа сбоя процесса загрузки системы необходимо при установке OS записывать загрузочный гибкий диск, исполняя один из разделов процесса установки системы.
3. При ошибочном удалении одного или нескольких файлов на магнитном диске существует так называемая «корзина» - поле временного хранения на незанятом дисковом пространстве файлов, помеченных на удаление. По мере заполнения диска эти области будут использоваться OS и восстанов-ление удаленных файлов будет невозможно.
4. При ошибочном удалении файлов на сервере локальной вычислитель-ной сети, как и в предыдущем случае, возможно восстановление этих файлов в течении определенного времени, зависящем от загрузки сервера, с помощью системных утилит, находящихся в распоряжении администратора локальной вычислительной сети, например, Filer или Novell Client.
5. Офисные приложения OS Windows, использующие большие объемы ОЗУ, содержат сервисы периодической записи на жесткий диск содержания буферов ОЗУ, что также помогает сохранять большие объемы информации, например, результаты дневной работы бухгалтера, работающей в Exell и теряющиеся при неожиданном сбое питания и отключении ПЭВМ.
Основные программные средства для восстановления информации на магнитных носителях:
Основные программные средства для восстановления информации на магнитных носителях:
- утилита MBRtool v. 2.3.1 (www.diydatarecovery.nl/mbrtool.htm),
- программа Active@Partition Recovery (www.partitionwww.partitionrecovery.com),
- программа Paragon Partition Manager 2008 (www.paragon.com)
- программа R-Studio (www.r-studio.com) - Комплексное средство для восстановления данных и случайно удаленных файлов.
R-Studio поддерживает следующие файловые системы: FAT12/16/32, NTFS, NTFS5, UFS1/UFS2 (FreeBSD/OpenBSD/NetBSD), Ext2FS/3FS (Linux).
27. Контроллеры дисковых подсистем
Контроллер накопителей на гибких магнитных дисках.
27. Контроллеры дисковых подсистем
Контроллер накопителей на гибких магнитных дисках.
НГМД включает в себя три основных компонента:
1. Блок управления приво-дом вращения диска.
2. Блок управления пере-мещением и позиционирова-нием магнитных головок.
3. Блок усилителей записи - чтения данных и аппарат-ная часть интерфейса связи с контроллером НГМД i8272.
Функциональная схема НГМД
Усилитель чтения -записи
Эл/двигатель привода диска
Эл/двигатель привода головок
Гибкий диск
Магнитные
Функциональная схема НГМД
Усилитель чтения -записи
Эл/двигатель привода диска
Эл/двигатель привода головок
Гибкий диск
Магнитные
Буфер данных
Внутренний контроллер НГМД
ЦПУ
Контроллер НГМД i8272
Блок питания
Контроллер периферии i8255
Контроллер ПДП
ОЗУ
Контроллер НГМД интегрирован совместно с контроллером ЖМД в состав IDE
Корпус НГМД
Системная плата
Основные регистры контроллера.
Регистр цифрового управления (порт 3F2h).
выбор устройства
Основные регистры контроллера.
Регистр цифрового управления (порт 3F2h).
выбор устройства
сброс/работа контроллера,
разрешение использования ПДП.
включение/выключение привода диска НГМД.
дисковод в режиме перемещения головок,
обрабатывается команда ввода/вывода,
используется режим ПДП,
вывод данных осуществляется в направлении: 1-к ЦПУ, 0 -от ЦПУ,
готовность к передаче данных.
Регистр состояния дисковода (главный статусный регистр) (порт 3F4h).
Регистр передачи команд/данных (порт 3F5h).
Регистр используется для организации доступа к четырем внутренним регистрам контроллера ST0 – ST3.
Регистр управления скоростью передачи данных (порт 3F7h).
2 младших разряда регистра используется для установки скорости передачи данных:
00 – 500 кб/сек, 01 – 300 кб/сек, 10 – 250 кб/сек, 11 – 125 кб/сек.
Система команд контроллера.
В состав команд контроллера входит 15 команд:
Система команд контроллера.
В состав команд контроллера входит 15 команд:
3. Чтение удаленных данных, 4. Запись удаленных данных,
5. Чтение дорожки, 6. Чтение идентификатора диска,
7. Форматирование дорожки, 8. Сканирование дорожки,
9. Сканирование секторов, 10. Позиционирование головки,
11. Калибровка 0-й дорожки, 12. Читать прерванное состояние,
13. Определить параметры НГМД, 14. Читать состояние накопителя,
15. Идентификация недопустимой команды с генерацией кода ошибки.
Значения основных констант НГМД.
Скорость вращения гибкого диска - 6 об/сек,
Время старта НГМД (от подачи команды на чтение/запись до завершения калибровки) – 250 мсек,
Время подвода головки от 0-й до заданной дорожки – 35 мсек,
Время шага головки (переход между соседними дорожками) – 15 мсек.
Для обеспечения работы с командами накопителя на гибких магнитных дисках служит прерывание BIOS 13h с прямым обращениям к портам НГМД и прямой адресацией области вывода данных в ОЗУ.
Методы кодирования и размещения информации на магнитных дисках.
Для размещения
Методы кодирования и размещения информации на магнитных дисках.
Для размещения
1. Раздельная запись частотно модулированного кода и синхросигнала
0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 - цифровой код сигнала,
- запись цифрового кода,
- запись синхросигнала.
2. Совмещенная запись частотно модулированного кода и синхросигнала
0 1 1 0 0 1 0 0 0 0
3. Модифицированный метод записи частотно модулированного кода (МЧМ)
0 1 1 0 0 1 0 0 0 0
поле данных поле синхронизации
Структура сектора: поле синхронизации 12 байт, метка данных 4 байта, данные 512 байт, контрольная сумма 1 байт, разделитель сектора 22 байта.
Усовершенствованный модифицированный метод частотной модуляции в различных исполнениях (RLL, ERLL, ARLL и т.д.) широко используется изготовителями жестких дисков.
Контроллер накопителей на жестких магнитных дисках.
Структура и функционирование.
НЖМД
Контроллер накопителей на жестких магнитных дисках.
Структура и функционирование.
НЖМД
Название «винчестер» они получили от первого гигабайт-ного накопителя ф. IBM на 15-ти жестких магнитных дисках, т.е. 30/30 (30 сторон по 30 мбт), аналогично марке известного ружья ф. «Винчестер» 30/30.
Накопитель НЖМД имеет от одного до 4-х жестких дисков, собранных в пакет, и блок поворотных головок по одной на одну сторону каждого жесткого диска, укрепленных на общем коромысле.
Структурная схема контроллера НЖМД аналогична схеме контроллера НГМД, но в качестве интерфейса связи используется расширенный интерфейс стандарта АТАРI/EIDE (AT Attachment Packet Interface/Enhanced Integrated Drive Electronics) (parallel-PATA или Serial-SATA), либо усовершенствованный SCSI (II, III, IV) (Small Computer System Interface).
Функциональная схема НЖМД с контроллером АТА
Эл/двиг. привода дисков
Эл/привод коромысла головок
2 Жестких
Функциональная схема НЖМД с контроллером АТА
Эл/двиг. привода дисков
Эл/привод коромысла головок
2 Жестких
4 Магнитные головки
Контроллер RLL (ERLL, ARLL и т.д.)
ЦПУ
Контроллер АТАРI/EIDE или SATA
Блок питания
Контроллер периферии i8255
ОЗУ
КЭШ-буфер
Часть контроллера РАТА или SATA на НЖМД
Интерфейс связи: PATA (PIO, UDMA) или SATA
Шина PCI
Мост + контроллер ПДП
Корпус НЖМД
Системная плата
Основные регистры команды контроллера НЖМД АТАPI.
Порты РАТА: канал № 0
Основные регистры команды контроллера НЖМД АТАPI.
Порты РАТА: канал № 0
Порты SATA: 1-я группа НЖМД F000h-F007h, 2-я группа НЖМД F008h-F00Fh.
Основное назначение портов НЖМД на примере РАТА канала № 0:
1F0h – буферный регистр ввода/вывода данных НЖМД,
1F1h (w) - ввод значения старшего цилиндра прекомпенсации (Nцил/4),
1F1h (r) - чтение признаков ошибок исполнения последней команды:
адресный маркер данных не найден
ошибка калибровки (на дорожке № 0),
команда отвергнута контроллером,
ID сектора не найден или не существует,
ошибка данных не корректируется (плохой сектор).
плохой кластер
1F2h (r) – счетчик числа секторов для операций чтения/записи,
1F3h (r) – текущий номер логического сектора для операций чтения/записи,
1F4h+1F5h (r) – текущий 16-битный номер цилиндра для операций r/w,
1F6h (w) – выбор НЖМД в пределах текущего канала (в примере - 0),
номер выбранной магнитной головки НЖМД,
порядковый номер накопителя НЖМД (0 – 1-й, 1 – 2-й),
задание размера сепктора (00 - 128, 01 – 256, 10 – 512, 11 - 1024 кб).
Методы кодирования и передачи информации. Основные определения.
Кодирование информации на
Методы кодирования и передачи информации. Основные определения.
Кодирование информации на
Уровень предкомпенсация – номер цилиндра, с которого изменяются параметры RLL для того, чтобы компенсировать уменьшение линейной длины дуги сектора записи, находящейся ближе к центру диска.
Интерлив – метод логической нумерации секторов на дорожке не по порядку следования, а по мере готовности контроллера НЖМД к процессу чтения/записи данных на сектор. В противном случае дорожка будет считываться за число оборотов равное числу секторов, а не за 3-4 оборота.
Скорость вращения диска НЖМД – 5000, 7200, 10000, 12000 и более об/мин.
Интерфейсы связи РАТА с параллельной схемой передачи информации по 40- или 80-жильному кабелю с использованием методов пакетной (PIO) через ЦПУ или блоковой (UDMA) через ПДП в ОЗУ.
Интерфейсы связи SАТА с последовательной (мультиплексированной) схемой передачи информации по 7-жильному кабелю с использованием ПДП в ОЗУ.
Интерфейсы связи SCSI с параллельной 16- или 32-разрядной шиной или последовательной (мультиплексированной) внешней шиной данных SCSI с использованием HOST-контроллера шины и SCSI-контроллеров устройств, подключаемых к этой шине.
Функциональная схема НЖМД с контроллером SCSI
Эл/двиг. привода дисков
Эл/двиг. привода головок
2 Жестких
Функциональная схема НЖМД с контроллером SCSI
Эл/двиг. привода дисков
Эл/двиг. привода головок
2 Жестких
4 Магнитные головки
Контроллер RLL (ERLL, ARLL и т.д.)
ЦПУ
HOST- адаптер SCSI
Блок питания
ОЗУ
КЭШ-буфер
SCSI Контроллер НЖМД
шина SCSI
Шина PCI
Мост + контроллер ПДП
Корпус НЖМД
Системная плата
Характеристики различных интерфейсов связи дисковых подсистем.
Характеристики различных интерфейсов связи дисковых подсистем.
Основные типы внешних накопителей.
СD-ROM, CD-RW.. (еще используются, но повсеместно заменяются
Основные типы внешних накопителей.
СD-ROM, CD-RW.. (еще используются, но повсеместно заменяются
CD-ROM накопитель на компакт дисках был разрабо-тан в 1978 году.
Размеры диска Øнар =120 мм,
Øвн = 15 мм, толщина – 1,2 мм.
Запись информации осуществляется по спирали от центрального отверстия к периферии и заканчивается за 5 мм до края диска.
Длина спирали ~5 км, она разбита на 333 000 блоков.
В каждом блоке 2 352 байта.
Объем CD-диска – 650 Мбайт
Стандартная скорость считывания 1Х=150 Кбайт/сек.
Структурная схема контроллера CD аналогична схеме контроллера НЖМД, метод кодирования напоминает RLL, но в качестве носителей информации используются границы контрастных областей (пятен) на дорожках диска.
Расширена система контроля и исправления ошибок чтения (ЕСС) для чего 288 байт блока используются, как контрольные, что позволяет восста-навливать до 1000 байт блока.
Контроллер CD также, как и контроллер НЖМД, содержит КЭШ-буфер.
В
Контроллер CD также, как и контроллер НЖМД, содержит КЭШ-буфер.
В
Поскольку данные на CD-диске не фрагментированы, то их оглавление и поиск не представляют таких трудов, как на НЖМД.
В качестве файловой системы на CD используется стандарт ISO 9660 VTOC (Volume Table of Contens), который представляет собой последова-тельность записей:
- Идентификатор CD-диска и файловой системы,
- Синхронизирующая последовательность, системная область.
- Оглавление тома и таблица размещения данных,
- область данных.
В качестве параметров используются: виток, дуга, блок. (аналогично цилиндру, сектору и кластеру для НЖМД).
Существуют другие форматы файловых систем, например, формат CD-DA (Compakt Disk Digital Audio) для аудиозаписей или CDK – диск ф.Коdак и другие частные форматы фирм – производителей видеопродукции.
Следует отметить многосессионный формат записи CD-XA для обеспечения возможности дозаписи CD-диска.
В качестве носителя информации используются темные штрихи на светлом фоне. Глубина штриха – 0,12 мкм, ширина штриха – 0,6 мкм, расстояние между витками – 1,6 мкм.
Мощность лазера – 0,5 мвт (чтение), 4-14 мвт (запись), tпятна= 250-400 оС.
DVD-ROM, DVD-RW.
DVD (Digital Video Disk) –дисковод для компакт
DVD-ROM, DVD-RW.
DVD (Digital Video Disk) –дисковод для компакт
По своим основным пара-метрам конструкции, контрол-леру и построению областей хранения данных полностью аналогичен CD.
Отличается от CD повышен-ной в 6,5 раза плотностью записи данных на диск, дости-гаемую за счет уменьшения частоты лазера и метода упаковки данных.
Объем DVD – 4,7 гигабайта.
Структурная схема контроллера DVD аналогична схеме контроллера CD, в качестве интерфейса связи используется расширенный интерфейс АТАРI / EIDE PATA, возможно использование интерфейса SATA или SCSI.
В настоящее время широко используется двухсторонняя и двухуровневая запись дисков, внедряется формат HD DVD, что позволяет увеличить объем диска DVD до 45 гигабайт, но в целом формат DVD считается устаревшим.
В ближайшем будущем будет выполнена замена формата DVD на формат BR (Blu-ray), обладающий лучшими характеристиками уплотнения данных.
Дисковод на магнитооптических дисках (НМОД).
НМОД использует для запи-си данных
Дисковод на магнитооптических дисках (НМОД).
НМОД использует для запи-си данных
НМОД используется в каче-стве архивирующих накопите-лей в профессиональных сис-темах записи данных, т.к. ин-формация на МО-дисках может сохраняться до 20-25 лет.
Структурная схема контроллера НМОД аналогична схеме контроллера НЖМД с учетом добавления в схему лазера подогрева пятна, совмещенному с магнитной головкой.
Запись осуществляется на одну сторону диска. Кодирование записи выполняется по методу ERLL. в качестве интерфейса связи используется расширенный интерфейс стандарта АТАРI/EIDE (PATA), либо SCSI.
В бытовых системах сейчас не используется по причине высокой стоимости и малой производительности (малой емкости, медленной записи и скорости передачи данных по сравнению с другими типами накопителей).
Стриммер – накопитель данных на магнитной ленте (НМЛ).
НМЛ используется
Стриммер – накопитель данных на магнитной ленте (НМЛ).
НМЛ используется
НМЛ не допускает исполь-зования стандартных файло-вых систем, т.к. запись дан-ных осуществляется в строго последовательной форме (без дефрагментации).
Скорость записи/чтения дан-ных малы по сравнению с дру-гими типами накопителей, поэ-тому стриммер применяется только в профессиональных системах хранения данных.
Структурная схема привода НМЛ аналогична схеме контроллера НЖМД, но отсутствует привод головки записи. Сама головка закреплена неподвиж-но. В качестве контроллера чтения/записи данных используется специализи-рованный контроллер записи, совмещенный с системой ЕСС.
Интерфейс связи построен на базе расширенного интерфейса стандарта АТАРI/EIDE (PATA), но чаще встречается интерфейс внешней шины SCSI.
НЖМД повышенной емкости и надежности.
SAMSUNG SPINPOINT F1R характеризуется высокой
НЖМД повышенной емкости и надежности.
SAMSUNG SPINPOINT F1R характеризуется высокой
Общий объем накопителя – 1 терабайт.
Скорость вращения дисков 7200 об/мин.
Ресурс работы на НЖМД составляет 1,2 миллиона часов, что позволяет фирме Samsung обеспечить гарантий-ный срок эксплуатации 7 лет!
Структурная схема контроллера НЖМД соответствует представленной ранее, но в качестве интерфейса связи используется расширенный интер-фейс стандарта АТА/IDE - SerialATA 2.
Для передачи данных интерфейс SATA 2 использует шину PCI Express 2.
Символ R в маркировке обозначает, что НЖМД может использоваться в RAID-массивах любой конфигурации.
Express Card 2.0 - накопитель.
Express Card – накопители используются,
Express Card 2.0 - накопитель.
Express Card – накопители используются,
Структурная схема контроллера Express Card 2.0 – накопителя аналогична схеме контроллера ОЗУ, обеспечивает совместимость со стандартом Exp-ress Card 1.2.
В качестве интерфейса связи используется внешний интерфейс шины PCI Express 2.0 – слот PCI Express х1, что обеспечивает достаточную скорость обмена информацией ОЗУ с Express Card, т.к. сами ячейки памяти при записи имеют пониженную скорость обмена информацией (до 2-х мБ/сек).
Объем Express Card увеличен до 8-12 гигабайт.
Flash – накопитель на микросхемах памяти.
Твердотельный накопитель Flash
Flash – накопитель на микросхемах памяти.
Твердотельный накопитель Flash
Надежность Flash-накопи-телей невысока и обычно не превышает 10 000 циклов обращения к ячейкам памяти.
Скорость передачи инфор-мации также существенно ниже, чем в жестких дисках.
Структурная схема контроллера Flash-накопителя аналогична схеме контроллера ОЗУ, ячейки памяти имеют одноуровневую структуру и объеди-няются в блоки по 4 килобайта (для записи) и по 512 байт (для чтения и стирания), поэтому для Flash-накопителей может быть использована любая файловая система.
В качестве интерфейса связи используется интерфейс внешней шины USB или USB2.
Объем современных Flash-накопителей достигает 8-16 гигабайт при минимальных габаритных размерах.
Твердотельный накопитель на базе многоуровневых ячеек памяти.
Накопитель SSD
Твердотельный накопитель на базе многоуровневых ячеек памяти.
Накопитель SSD
SSD по схеме использова-ния памяти существенно отличается от схемы Flesh-на-копителей:
1. Конструкция ячеек памяти SSD является многоуровневой
2. Повышен на несколько порядков ресурс обращений к ячейке (до 100 000 обращений).
3. Структура контроллера обеспечивает равномерную выработку ресурса ячеек памяти, что позволяет обеспечить 5-летнюю гарантию устройства.
4. Структура распределения информации – секторная (4 Кб на сектор), что повторяет кластерную структуру жесткого диска, и позволяет использовать любую известную файловую систему.