SlideShare a Scribd company logo
1 of 99
Download to read offline
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Введение
Аппаратное обеспечение -узлы, составляющие аппаратные средства компьютера.
Программное обеспечение - совокупность программ, хранящихся на компьютере.
Устройство компьютера делятся на:
- устройства ввода информации
- устройства обработки информации
- устройства хранения
- устройства вывода информации.
Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:
- Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются
устройства, считающиеся внутренними. Внутренние устройства - это те устройства,
которые подключаются к процессору непосредственно, а внешние подключаются к нему
через контроллеры (например, видеокарта).
- Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической
информации. Служит в качестве устройства вывода;
- Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой
компьютера и ввода в него информации;
- Мышь — устройство «графического» управления:
- Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации,
например звуковые колонки, принтер, сканер...
Внутренние устройства компьютера:
- Процессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления
выполняются в ней. Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает
от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают
данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора, а потом преобразуются в
соответствии с содержанием команд.
- Оперативная память. Её можно представить как обширный массив ячеек, в которых
хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор
может обратиться к любой ячейке оперативной памяти, поскольку она имеет неповторимый
числовой адрес.
- Материнская плата. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с
оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой
процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается
к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды
из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние
устройства компьютера.
- Видеоадаптер. Имеют собственный вычислительный процессор, который снизил
нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно
большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных
изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много
математических расчетов.
- Звуковой адаптер. Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера.
Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники.
Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной
программы это позволяет записывать звук.
- Жесткий диск. Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений
магнитного поля вблизи записывающей головки.
- Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными
компьютерами используют гибкие диски (дискеты). Для записи и чтения данных,
размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное
отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
- Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно
использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее
записанные данные — производить запись на них нельзя. Для чтения компакт-дисков
служат дисководы CD-ROM.
- Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером,
сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами.
- Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными
между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных
на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе
предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и
можно подавать новые. Так осуществляется передача. Сетевые адаптеры могут быть
встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных
плат, называемых сетевыми картами.
Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по
заложенным в него программам. Компьютерная программа представляет собой
последовательность команд, записанных в двоичной форме на машинном языке, понятном
процессору компьютера. Компьютерная программа является формой записи алгоритмов
решения поставленных задач.
Одним из принципов, входящих в основу построения подавляющего большинства
компьютеров, является Принцип программного управления:
Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются
процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
1.1 Схема устройства ПК с подключенными к нему внешними устройствами
Структурная схема ПК на рис. 1. Рис.1
Микропроцессор (МП) - это центральный блок ПК, предназначенный для управления
работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций
над информацией.
В состав микропроцессора входят: устройство управления (УУ) - формирует и подает во
все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
(управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и
результатами предыдущих операций ; формирует адреса ячеек памяти, используемых
выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную
последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых
импульсов;
Арифметико - логическое устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех
арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в
некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается
дополнительный математический сопроцессор); микропроцессорная память (МПП) -
служит для кратковременного характера, записи и выдачи информации, непосредственно
используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины, ибо основная память
(ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации,
необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессор.
Регистры - быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП,
имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие);
Интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими
устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие
регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс
(interface)- совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера,
обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода (I/O - Input/Output
port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое
устройство ПК. Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность
электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту
машины.
Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы
машины или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является
одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет
скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное
количество тактов.
Системная шина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая
сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:
- Кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для
параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;
- Кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для
параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-
вывода внешнего устройства;
- Кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для
передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины; шину
питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе
энергопитания.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
- между микропроцессором и основной памятью;
- между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
- между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого
доступа к памяти).
Не блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные
разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: Непосредственно или через
контроллеры (адаптеры). Управление системной шины осуществляется микропроцессором
либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему- контроллер
шины, формирующий основные сигналы управления. Основная память (ОП). Она
предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками
машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее
устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной
информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию
(изменить информацию в ПЗУ нельзя).
ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации
(программ и данных), непосредственно участвующей в информационно - вычислительном
-процессе , выполняемом ПК в текущий период времени . Главными достоинствами
оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к
каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке) . В качестве недостатка
ОЗУ следует отменить невозможность сохранения информации в ней после выключения
питания машины ( энергозависимость).
Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для
долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться
для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение
компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но
наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются
накопители на жестких (HDD) и гибких (HD) магнитных дисках. Назначение этих
накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой
информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. В качестве устройств
внешней памяти используются также запоминающие устройства на магнитной дискете,
накопители на оптических дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-
компакт-диск с памятью, только читаемой) и др.
Источник питания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания
ПК. Таймер. Это внутри машинные электронные часы, обеспечивающие при
необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты,
секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания -
аккумулятору и при отключение машины от сети продолжает работать.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного
комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50-80% всего ПК.
ОТ состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность
применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом. ВУ ПК
обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой пользователями, объектами
управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по
ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:
- внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;
- диалоговые средства пользователя;
- устройства ввода информации;
- устройства вывода информации;
- средства связи и телекоммуникации. Диалоговые средства пользователя включают в свой
состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с
клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.
Видеомонитор (дисплей) - устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК
информации. Устройства речевого ввода-вывода относятся к средствам мультимедиа.
Устройства речевого ввода - это различные микрофонные акустические системы, "звуковые
мыши", например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать
произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.
К устройствам ввода информации относятся:
Клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей
информации в ПК; графические планшеты (диджитайзеры) -для ручного ввода графической
информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера
); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его
местоположения и ввод этих координат в ПК;
Сканеры - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК
машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в устройстве кодирования сканера
в текстовом режиме считанные символы после сравнения с эталонными контурами
специальными программами преобразуются в коды ASCII, а в графическом режиме
считанные графики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных
координат; манипуляторы (устройства указания): джойстик- рычаг, мышь, трекбол-шар в
оправе, световое перо и др. - для ввода графической информации на экран дисплея путем
управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат
курсора и вводом их в ПК;
Сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с
полиэкрана дисплея в ПК. К устройствам вывода информации относятся:
Принтеры - печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель;
графопостроители (плоттеры) - для вывода графической информации (графиков, чертежей,
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием
изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические,
струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и
барабанные. Основные характеристики всех плоттеров примерно одинаковые: скорость
вычерчивания-100-1000 мм/с, у лучших моделей возможны цветное изображение и
передача полутонов; наибольшая разрешающая способность и четкость изображения у
лазерных плоттеров, но они самые дорогие.
Устройства связи и телекоммуникации для связи с приборами и другими средствами
автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые и аналого-
цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ
и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры
передачи данных, модемы).
1.2 Основные компоненты ПК и их назначение.
Программа – это указание на последовательность действий (команд), которую должен
выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации.
Таким образом, программный принцип работы компьютера, состоит в том, что компьютер
выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает
универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается
задача соответственно выбранной программе.
Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными. Во время выполнения
программы она находится во внутренней памяти.
Компьютер представляет собой совокупность устройств и программ, управляющих работой
этих устройств.
Аппаратное обеспечение - система взаимосвязанных технических устройств,
выполняющих ввод, хранение, обработку и вывод информации.
Программное обеспечение – совокупность программ, хранящихся на компьютере.
Персональный компьютер – это компьютер, предназначенный для личного использования.
Как правило, один экземпляр персонального компьютера используется только одним, или,
в крайнем случае, несколькими пользователями (например, в семье). По своим
характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен
выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные,
портативные и карманные модели ПК. В дальнейшем мы будем рассматривать настольные
модели и приемы работы с ними.
На современном рынке вычислительной техники разнообразие модификаций и вариантов
компьютеров огромно, но любой, даже самый необычный комплект неизменно включает
одни и те же виды устройств.
Базовая конфигурация ПК - минимальный комплект аппаратный средств, достаточный для
начала работы с компьютером. В настоящее время для настольных ПК базовой считается
конфигурация, в которую входит четыре устройства:
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Системный блок;
Монитор;
Клавиатура;
Мышь.
Системный блок – основной блок компьютерной системы. В нем
располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключающиеся к
системному блоку снаружи, считаются внешними. В системный блок входит процессор,
оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, на оптический
дисках и некоторые другие устройства.
Монитор – устройство для визуального воспроизведения
символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Они
отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура – клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера
и ввода в него информации. Информация вводиться в виде алфавитно-цифровых
символьных данных. Стандартная клавиатура имеет 104 клавиши и 3 информирующих о
режимах работы световых индикатора в правом верхнем углу.
Мышь – устройство «графического» управления. В настоящее время широкое
распространение получили оптические мыши, в которых нет механических частей.
Источник света размещенный внутри мыши, освещает поверхность, а отражены свет
фиксируется фотоприемником и преобразуется в перемещение курсора на экране.
Современные модели мышей могут быть беспроводными, т.е. подключающимися к
компьютеру без помощи кабеля.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Периферийными называют устройства, подключаемые к компьютеру извне. Обычно эти
устройства предназначены для ввода и вывода информации.
Вот некоторые из них:
Принтер;
Сканер;
Модем;
Web-камера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к
некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены
информационных носителей. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку –
они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам
системного блока доступ не предусмотрен – для обычной работы он не требуется.
Материнская плата – самая большая
плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной
памятью, - так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все
прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы
микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Процессор. Микропроцессор – основная
микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Процессор аппаратно реализуется на
большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не
является большой по размеру и представляет собой, наоборот, маленькую плоскую
полупроводниковую пластину размером примерно 20х20 мм, заключенную в плоский
корпус с рядами металлических штырьков (контактов). БИС является большой по
количеству элементов. Использование современных высоких технологий позволяет
разместить на БИС процессора огромное количество функциональных элементов, размеры
которых составляют всего около 0.13 микрон (1 микрон = 10-6 м). Например, в процессоре
Intel Core 2 Duo с 4 МБ кэш-памяти их около 291 миллиона.
Основная характеристика процессора – тактовая частота (измеряется в мегагерцах (МГц) и
гигагерцах (ГГц)). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера.
Есть еще несколько важных характеристик процессора – тип ядра и технология
производства, частота системной шины.
Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения» –
оперативная память – с нею он работает совместно. Данные копируются в ячейки
процессора (регистры), а затем преобразуются в соответствии с командами (программой).
Оперативная память (ОЗУ), предназначена для
хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память
можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в
то время, когда компьютер включен. Процессор может обратится к любой ячейки памяти.
Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие. Модули памяти
могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, быстродействию,
информационной емкостью и т.д.
Может возникнуть вопрос - почему бы не использовать для хранения промежуточных
данных жесткий диск, ведь его объем во много раз больше? Это делать нельзя, так как
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
скорость доступа к оперативной памяти у процессора в сотни тысяч раз больше, чем к
дисковой.
Для длительного хранения данных и программ широко
применяются жесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит
к очистке внешней памяти. Жесткий диск – это чаще не один диск, а пакет (набор) дисков
с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является
емкость, измеряемая в гигабайтах. Средний размер современного жесткого диска
составляет 120 — 250 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.
Винчестером он сначала в шутку был назван в 1973 году, так как некоторые его технические
характеристики по названию походили на марку знаменитой винтовки «винчестер». С тех
пор название прижилось.
Видеоадаптер – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской
платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на
монитор, а также для выработки управляющих сигналов.
В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы
чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой.
Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой.
Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.
Звуковой адаптер. В настоящее время средства для работы со звуком считаются
стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он
может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная
подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения
звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен
для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет
записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней
звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и
т.п.).
Сетевая карта (или карта связи по локальной сети) служит для связи компьютеров в
пределах одного предприятия, отдела или помещения находящихся на расстоянии не более
150 метров друг от друга.
Для транспортировки данных используют дискеты и оптические диски (CD-ROM, DVD-
ROM, BD-ROM).
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Для транспортировки бо́льших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-
ROM. Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disk Read Only Memory» и обозначает
компакт-диск как носитель информации широкого применения. Емкость одного диска
составляет порядка 650-700 Мбайт.
Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM.
Обычные компакт-диски штампуются на заводах и они не могут быть записаны в домашних
условиях. Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R
(Compact Disk Recordable) для однократной записи и CD-RW (Compact Disk ReWritable) для
многократной.
DVD (англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск или Digital Video Disk —
цифровой видеодиск) — носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-
диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт
использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков.
Однослойный односторонний DVD имеет емкость 4,7 Гбайт.
Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером,
сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами.
Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и
заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее
свои микросхемы и управляемое программой.
1.3 Порты ввода-вывода
Порт — обычное соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и
отправляются данные в компьютерах. Наиболее часто портом называют:
 Аппаратный порт — специализированный разъём в компьютере, предназначенный для
подключения оборудования определённого типа. См.: LPT-порт, последовательный
порт, USB-порт, Игровой порт.
 Порт ввода-вывода — используется в микропроцессорах (например, Intel)
и микроконтроллерах (например, PIC, AVR) при обмене данными с аппаратным
обеспечением. Порт ввода-вывода сопоставляется с тем или иным устройством и
позволяет программам обращаться к нему для обмена данными.
 Сетевой порт — параметр протоколов TCP и UDP.
Ввод-вывод через порты (англ. I/O ports) — схемотехническое решение, организующее
взаимодействие процессора и устройств ввода-вывода. Противоположность вводу-выводу
через память.
Во многих моделях процессоров ввод-вывод организуется теми же функциями, что и
чтение-запись в память — так называемый «ввод-вывод через память». Соответственно,
схемотехнически устройства ввода-вывода располагаются на шине памяти, и часть адресов
памяти направляются на ввод-вывод. В процессорах Intel, микроконтроллерах AVR и
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
некоторых других существуют отдельные команды для ввода-вывода — IN и OUT — и,
соответственно, отдельное адресное пространство: в процессорах Intel — от 000016 до
FFFF16.
Порты ввода/вывода создаются в системном оборудовании, которое циклически
декодирует управляющие, адресные и контакты данных процессора. Затем порты
настраиваются для обеспечения связи с периферийными устройствами ввода-вывода.
Одни порты используются для передачи данных (например, приём данных от клавиатуры
или чтение времени системных часов), другие — для управления периферийными
устройствами (команда чтения данных с диска). Исходя из этого порт ввода/вывода может
быть портом только для ввода, только вывода, а также двунаправленным портом.
Ввод-вывод через память никак не связан с прямым доступом к памяти; ПДП — отдельное
схемное решение, связывающее шину ввода-вывода с контроллером памяти и
разгружающее процессор на крупных операциях ввода-вывода.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
1.4 Параллельный порт, последовательный порт
Введение
В современном компьютере достаточно много различных разъемов для подключения
внешних устройств. Некоторые из них устарели, некоторые только внедряются. Порты
можно классифицировать по следующим характеристикам:
 последовательный или параллельный,
 однонаправленный или двунаправленный,
 синхронные или асинхронные,
 соединяет только два устройства или работает как шина,
 максимальная пропускная способность.
Попробуем разобраться в некоторых особенностях и характеристиках следующих
интерфейсных портов:
 последовательный интерфейс RS-232,
 последовательный порт RS-422/485,
 порт клавиатуры (Keyboard Port),
 последовательный интерфейс PS/2,
 последовательный интерфейс USB,
 параллельный интерфейс LPT (Cetronics),
 параллельный порт, IEEE 1284,(EPP/ECP, EPP - Enhanced Parallel Port, ECP -
Extended Compatibility Port),
 инфракрасный интерфейс IrDA,
 последовательный интерфейс Bluetooth.
Последовательный порт RS-232C
Рис. 1. 9-ти контактный разъем RS-232.
Порт RS-232C используется для подключения указывающих устройств (манипуляторы
мышь), внешних модемов, а иногда для соединения двух машин нуль-модемным кабелем.
Спецификация RS-232 была принята в качестве стандарта 1960 ассоциацией EIA, а через
несколько лет (в 1969) была принята третья версия стандарта RS-232C, которая является на
данный момент наиболее широко распространенной среди персональных компьютеров. В
большинстве других источников заостряется внимание на том, что RS (Recomennded
Standart) не патентованный стандарт, а лишь рекомендованная спецификация.
Конструктивно RS-232C порт может иметь либо 9-и (рис. 1), либо 25-и штырьковый разъем
(компьютер - розетка, утсройство - вилка). Но фактически используются только 9 контактов
(табл. 1). Интерфейс позволяет связать только 2 (и не более) устройств. Передача данных
дуплексная по двум независимым сигнальным линиям недифференциальная с одним
общим проводом. Скорость передачи в данный момент ограничена 155 Кбит/сек (18,9
Kбайт/сек).
В принципе, существует разделение на два типа подключаемых устройств: те, кому
передаются данные (терминальные - например, компьютер), и те, которые способствуют
передаче (связные - например, модем). Передача данных по последовательному
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
интерфейсу происходит асинхронно, поэтому для корректной работы битовый поток
делят на группы по 5-8 бит. Чаще всего используются режимы 7 или 8 бит на группу.
Между группами выставляется маркерный бит, по которому принимающая сторона
может правильно определять начало и конец.
Таблица 1.
Назначение контактов разъемов RS0232
Контакты Обозначение *
9-pin 25-pin English Russian
1 8 Carrier Detect Несущая (вход)
2 3 Received Data Прием данных
(вход)
3 2 Transmitted Data Передача данных
(выход)
4 20 Data Terminal
Ready
Готовность к
приему (выход)
5 7 Signal Ground Общий провод
6 6 Data Set Ready Готовность к
передаче (вход)
7 4 Request To Send Запрос на
передачу (выход)
8 5 Clear To Send Запрос на прием
(вход)
9 22 Ring Indicator Индикатор звонка
(вход)
Последовательный порт, RS-422/485
Стандарты RS-422 и RS-485 являются более скоростным продолжением порта RS-232. Для
увеличения скорости передачи данных и допустимой длины соединительного кабеля
используются разностная (балансная) передача сигнала, поэтому задействованы
дополнительные контакты 25-и штырькового разъема. Это резко снижает воздейтсвие
помех и взаимное влияние сигналов в линиях, и позволяет увеличить допустимую длину
кабеля с 15 до 1000 метров. К тому же, к этим портам можно с помощью повторителей
подключать до 10/32 устройств соответственно. Устройства подключаются параллельным
ответвлением от основного кабеля, и совместно разделяют ресурсы шины. Интерфейс RS-
422 дуплексный, а RS-485 - полудуплексный.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
В домашних персональных компьютерах RS-422/485 не применяются и используются, в
основном, для подключения управляемой или измерительной аппаратуры, а также для
создания небольшой локальной сети.
Последовательный порт клавиатуры
Рис. 2. Последовательный порт клавиатуры.
Поначалу (машины XT) интерфейсный порт клавиатуры представлял собой
последовательный однонаправленный порт. С фиксированной скоростью контроллер
клавиатуры синхронно посылал поток битов компьютеру. С появлением машин класса AT
клавиатурный порт, не изменив конструкции разъема, стал более походить на
последовательный полудуплексный порт (прямая и обратная передача идут по одной и
той же сигнальной линии). Драйвер клавиатуры AT может управлять состояниями
контроллера клавиатуры, подавая ему команды (например, установить скорость повтора
нажатия, включить/выключить индикаторы режима работы).
Таблица 2.
Назначение контактов последовательного порта клавиатуры.
Контакты Обозначение
English Russian
1 Clock Синхронизация
2 Data Сигнальная линия
3 Reset Сброс, инициализация
4 GND Общий
5 +5 V Питание
Последовательный порт PS/2
Рис. 3 Последовательный порт PS/2
В середине 80-х IBM предложила для удобства использовать для клавиатуры и мыши
унифицированный последовательный порт PS/2. В отличие от интерфейса RS-232C порт
PS/2 является полудуплексным, и его разъем конструктивно отличается. Скорость обмена
выше, чем в клавиатурном порте, но не выше RS-232C. Большая скорость реакции PS/2
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
мышей объясняется тем, что RS-232C мыши работают на стандартной скорости 9600
бит/сек, а не на максимальной.
Таблица 3.
Контакты последовательного порта Ps/2
Контакты Обозначение
English Russian
1 Data Сигнальная линия
2 Reserved Зарезервирован
3 GND Общий
4 +5 V Питание
5 Clock Синхронизация
6 Reserved Зарезервирован
Игровой порт, Game Port
Рис. 4. Игровой порт
Игровой порт дает возможность подключать к компьютеру одновременно до двух
аналоговых джойстиков, которые имеют две кнопки (а можно подключить один
четырехкнопочный). Но в данном случае "периферийное устройство" способно лишь
изменять потенциометрами уровень падения напряжения на 3/6 или 11/13 контактах и
замыкать 2/7 или 10/14 контакт на общий провод. О скорости обмена говорить тут не
имеет смысла, так как все зависит не от самого "устройства", а от скорости работы
контроллера порта. "Музыкальная" модификация игрового порта на звуковых платах
позволяет подключать к компьютеру MIDI устройства. Передача данных двунаправленная
по двум сигнальным линиям. Ну а вопрос скорости обмена по MIDI интерфейсу оставим за
рамками нашего обзора J.
Параллельный порт, Centronics
Параллельный порт типа Centronics, используемый с 1981 года в персональных
компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, уже давно стал
стандартом де-факто, хотя в действительности официально на данный момент он не
стандартизован. Порт имеет 25-и штырьковый 2-х рядный разъем, данные передаются в
одну сторону: от компьютера к внешнему устройству. Но полностью однонаправленным
его назвать нельзя. Так 4 обратные линии используются для контроля за состоянием
устройства. Centronics позволяет подключать одно устройство, поэтому для совместного
очерёдного использования нескольких устройств требуется дополнительно применять
селектор.
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Передача данных происходит асинхронно, поэтому скорость обмена может
варьироваться. Длина соединительного кабеля не должна превышать 3-х метров, и
скорость передачи данных ограничена 1,2 Мбит/сек. Используется для подключения, в
первую очередь принтеров, а также других управляемых устройств.
Таблица 4
Контакты параллельного порта
Контакты Обозначение
English Russian
1 Strobe Маркер цикла передачи
(выход)
2 Data 1 Сигнал 1 (выход)
3 Data 2 Сигнал 2 (выход)
4 Data 3 Сигнал 3 (выход)
5 Data 4 Сигнал 4 (выход)
6 Data 5 Сигнал 5 (выход)
7 Data 6 Сигнал 6 (выход)
8 Data 7 Сигнал 7 (выход)
9 Data 8 Сигнал 8 (выход)
10 Acknlg Готовность принять
(вход)
11 Busy Занят (вход)
12 12 Paper End Нет бумаги (вход)
13 Select Выбор (вход)
14 Auto Feed Автоподача (выход)
15 Error Ошибка (вход)
16 Init Инициализация (выход)
17 Select In Управление печатью
(выход)
18-25 GND Общий
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Параллельный порт, IEEE 1284,(EPP/ECP, EPP - Enhanced Parallel Port, ECP -
Extended Compatibility Port)
Данная спецификация добавляет новые возможности для подключения внешних
устройств к параллельному порту. Разъем порта конструктивно такой же, как у Centronics.
Утвержденный в 1994 году стандарт IEEE 1284 обязывает контроллер параллельного порта
быть способным работать на большей скорости, организовывать очередь буферизации
данных и поддерживать несколько режимов работы. Режим совместимости с Centronics 8
бит/такт (передача в одну сторону), Nibble/Byte режим только для обратной передачи 4/8
бит/такт соответственно, и двунаправленные (полудуплексные) режимы передачи EPP и
ECP. Режим EPP при передаче данных использует обоюдные подтверждения, это
позволяет прозрачно подстраивать скорость обмена, а также дает возможность увеличить
допустимую длину кабеля.
Режим ECP был предложен чуть позже EPP. Главное отличие заключается в том, что, если
периферийное устройство умеет упаковывать/распаковывать данные по алгоритму RLE
(удобно для передачи изображений), то обмен будет происходить со сжатием данных на
ходу, и фактическая скорость обмена будет выше (в 2-50 раз). Используется для
подключения принтеров, сканеров, внешних накопителей.
Порт универсальной последовательной шины, USB (Universal Serial Bus)
Рис. 6 Порт USB
Зачем понадобилась USB? Причин, если вдуматься, более чем достаточно. В принципе,
если свести характеристики претендентов на звание внешнего интерфейса в одну
таблицу, большинство из ограничений COM портов будет видно как на ладони:
В так сказать "бытовом" плане это выражается как в невозможности одновременного
подключения более двух внешних устройств к COM портам. В ограничении по скорости,
делающим невозможным подключение многих образцов современной периферии. В
невозможности "на лету" поменять подключенные устройства.
Особенно остро встает проблема нехватки COM портов по мере того, как периферия
набирается интеллекта. Так, например, джойстику с Force Feedback, помимо обычного
порта для джойстика, требуется еще и COM порт, найти который, на машине с мышью и
модемом, мягко выражаясь сложновато. И подобных устройств, претендующих на
постоянное или временное подключение к компьютеру, постепенно становится все
больше.
Спецификация USB была разработана в 1995 году альянсом Compaq, DEC, IBM, Intel,
Microsoft, NEC и Northern Telecom, основной задачей которого было создать
высокоскоростной (до 12 Мбит/сек) универсальный последовательный порт, способный
подключать несколько устройств через концентраторы с активной инициализацией
подключения, не требующей перезагрузки компьютера. Это требование удачно
укладывается в концепцию Plug&Play, позволяя шине производить автоматическую
настройку (не надо распределять номера прерываний, отпадает лишняя "головная боль" у
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
пользователя). Во время подключения/отключения устройства шина USB производит
пересчет активных устройств и назначение каждому логического номера. USB-порт, к тому
же, способен запитывать подключаемое устройство, если оно не имеет своего блока
питания. Таким образом, появляется возможность сократить размеры маломощных (до
2,5 Вт) USB-устройств. Для предотвращения перегрузки питания предложено всем
концентраторам, которые самостоятельно включаются в электрическую сеть, запитывать
подключаемые к ним устройства. USB-кабель содержит 4 проводника: 2 - витая пара,
питание 5 В и общий провод. Таким образом, устройства разделяют одну сигнальную
линию. Для коррекции одиночных ошибок на линии используется циклический код CRC.
Помимо общего канала шириной в 12 Мбит/сек в USB имеется так называемый
"подканал" шириной в 1,5 Мбит/сек для медленных устройств, таких как клавиатура,
мышь, джойстик, перо и т.д. Это позволяет снизить стоимость медленных USB портов в
этих устройствах, поскольку более высокая скорость для таких устройств не нужна. Всего,
благодаря концентраторам, USB способна объединить в одну сеть до 127 устройств
одновременно.
USB версии 2.0 обладает значительно большей пропускной способностью (до 240
Мбит/сек). Для совместимости с USB 1.1 новый порт способен работать в нескольких
режимах. При подключении только высокоскоростных устройств шина работает в режиме
USB 2.0, а если подключено устройство, не способное работать на такой скорости, шина
снижает рабочую частоту до приемлемой данным устройством. Несмотря на некоторую
вялость на нашем рынке, на западе USB с успехом заменяет и последовательный RS-232C
порт и параллельный IEEE 1284. Удобство универсальной шины очевидно, поэтому
благодаря USB скоро уйдёт в прошлое большое разнообразие портов на задней стенке
нашего персонального компьютера.
Таблица 5
Контакты порта USB
Контакты Обозначение
English Russian
1-2 Data (Twisted Pair) Сигнальная линия
3-4 +5 V Питание и общий провод
Последовательный высокоскоростной порт FireWire, IEEE 1394
Рис.7 Порт FireWire.
Ни один из существовавших ранее стандартов внешних портов не позволял в реальном
времени передавать видеоряд. Поэтому таким устройствам, как миниатюрные цифровые
телекамеры, приходилось использовать свои собственные оригинальные интерфейсные
платы. Пользователю от этого удобнее не было. Еще в 1986 году фирма Apple разработала
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
цифровой интерфейс 1394, названный FireWire. И только в 1995 году его следующая
версия была стандартизована как IEEE 1394. Свое название "Fire on the Wire" шина
получила за свою высокою скорость 100 Мбит/сек. В дальнейшем стандарт был
расширен, и рабочая скорость увеличилась до 400 Мбит/сек (для сравнения: передача
видео 640x480 x 30 кадров x 3 байт/пиксел образует поток в 210 Мбит/сек). Аналогично
USB, FireWire способна запитывать подключаемое устройство (8-40 В -, до 1,5 А), и
подключение устройств можно производить на ходу (hot-plug). Разъем имеет 6 контактов:
4 - 2 витых пары для двунаправленного обмена, 2 - питание. Для не требующих питания
устройств можно применять более экономичные 4-жильные кабели. В качестве
системных устройств шины IEEE 1394 могут служить повторители, концентраторы и мосты.
Такое разнообразие, по сравнению с USB, делает шину FireWire несколько гибче.
Ограничение на количество подключенных устройств на одной сигнальной линии (до 63)
и максимальное количество промежуточных узлов на пути запроса от одного устройства
до другого (до 16) накладывает дополнительные условия на топологию шины. Но
благодаря мостам имеется возможность объединять отдельные независимые сегменты
шины. Всего с помощью мостов можно объединить до 1000 (!) разных сегментов в общую
сеть на основе FireWire.
Передача данных в IEEE 1394 может происходить как в асинхронном, так и в синхронном
режиме с заданной гарантированной скоростью передачи данных (очень важно для
передачи в реальном времени: звук, видео). Если устройство должно работать в
синхронном режиме, оно резервирует для себя определенное место в кадре данных
(длина кадра равна 125 мсек). Для этого рабочий квант времени передачи делится на
зарезервированные участки и на остальное - для асинхронной передачи. Интерфейс
FireWire уже несколько лет применяется в цифровых (профессиональных и бытовых)
видео- теле- камерах, магнитофонах и фотоаппаратах, которые можно самостоятельно
соединять между собой без участия компьютера, благодаря возможностям IEEE 1394, и
осуществлять цифровой видеомонтаж в реальном времени. Существует и Гигабитный
вариант IEEE 1394.2, в котором используется оптоволоконный соединительный кабель.
Таблица 6
Контакты порта FireWire
Контакты Обозначение
English Russian
1-2 Data (Twisted Pair) Сигнальная линия (вход)
3-4 Data (Twisted Pair) Сигнальная линия
(выход)
5-6 +8 V Питание и общий провод
Последовательный инфракрасный порт IrDA (Infrared Data Association)
В силу своей конструкции, в которой используется источник света и фотодатчик,
инфракрасный порт - последовательный. Для передачи информации соединительные
кабели не используются, поэтому взаимодействие устройств происходит на небольшом
расстоянии и при условии "прямой видимости". В июне 1994 года ассоциация IrDA
опубликовала спецификацию последовательного ИК-порта. В домашнем компьютере на
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
большинстве материнских плат имеется разъем для подключения ИК-порта (сам порт
продается отдельно), скорость передачи в данном случае почти такая же, как и у RS-232C
(от 2,4 до 115 Кбит/сек). Передача данных идет асинхронно в обоих направлениях, и для
обнаружения ошибок используется циклический код CRC-8 в коротких пакетах и CRC-16 - в
длинных.
В октябре 1995 IrDA предложила следующую версию ИК-порта, работающего со
скоростью до 4 Мбит/сек в пределах 1-2 метров видимости. В данном случае обмен
данными происходит синхронно, а для обнаружения ошибок уже используется CRC-32.
Некоторые производители предлагают свои оригинальные разработки ИК-портов (для
сканеров и принтеров), которые способны передавать данные на скорости от 2 до 16
Мбит/сек. Инфракрасный порт несколько специфичен для России, поэтому его можно
встретить разве что в беспроводных клавиатурах, джойстиках и интерфейсах мобильный
телефон<->ноутбук.
Устройство инфракрасного интерфейса подразделяется на два основных блока:
преобразователь (модули приемника-детектора и диода с управляющей электроникой) и
кодер-декодер. Блоки обмениваются данными по электрическому интерфейсу, в котором
в том же виде транслируются через оптическое соединение, за исключением того, что
здесь они пакуются в кадры простого формата – данные передаются 10bit символами, с
8bit данных, одним старт-битом в начале и одним стоп-битом в конце данных.
Сам порт IrDA основан на архитектуре коммуникационного СОМ-порта ПК, который
использует универсальный асинхронный приемо-передатчик UART (Universal
Asynchronous Receiver Transmitter) и работает со скоростью передачи данных 2400–115200
bps.
Связь в IrDA полудуплексная, т.к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает соседний
PIN-диодный усилитель приемника. Воздушный промежуток между устройствами
позволяет принять ИК-энергию только от одного источника в данный момент.
Рис. 5. Схема интерфейса IrDA
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Интерфейс беспроводной связи Bluetooth.
Bluetooth — недорогая технология небольшого радиуса действия, позволяющая
использовать радиочастоты для организации связи между лаптопами, мобильными
телефонами, сетевыми точками входа и другими устройствами. Bluetooth можно
применять для быстрого создания беспроводных сетей. Технология предоставляет
стандартный способ соединения друг с другом любых устройств, способных обмениваться
данными.
Если оправдаются прогнозы о том, что информационные устройства к 2002 году
превзойдут ПК по объему продаж, то технологию под названием Bluetooth с этого
времени станут применять повсеместно. Bluetooth позволяет соединять устройства всех
видов без кабелей и, как надеются ее сторонники, без усилий. При потребляемой
мощности в 0,1 Вт и оценочной стоимости в условиях массового производства не более 5
долл. на устройство — Bluetooth одновременно отличается низким энергопотреблением
и относительной дешевизной, то есть обладает качествами, идеальными для мобильных
устройств.
Одна небольшая микросхема, реализующая Bluetooth, позволит отказаться от кабелей
при соединении устройств всех типов, от лаптопов до наушников и принтеров. Согласно
прогнозам, еще до конца нынешнего года Bluetooth появится в дорогих мобильных
телефонах и, как вариант комплектации, в лаптопах.
Bluetooth позволит без лишних трудностей отправить с лаптопа страницу на печать или
подключиться к мобильному телефону для выхода в Internet по беспроводному
соединению. При этом сам телефон может находиться у пользователя в кармане, а
переговоры можно будет вести с помощью беспроводной головной гарнитуры.
Однако Bluetooth способна больше чем на организацию двухточечных бескабельных
соединений. Сторонники технологии утверждают, что в 2001 году последует вторая волна
приложений. В частности, Bluetooth можно будет применять для быстрого объединения
нескольких устройств в локальную сеть. Представьте себе встречу руководителей, на
которой те объединяют свои карманные компьютеры в сеть, чтобы сверить повестку дня
или обменяться виртуальными визитными карточками. Лаптоп докладчика может по
беспроводному соединению передавать слайды на ЖК-проектор.
Bluetooth можно будет также применять для организации соединения с точками доступа
к Internet или локальным сетям — находясь вблизи соответствующего оборудования,
сотовый телефон или карманный компьютер мог бы обмениваться данными с сетью на
вполне приличной скорости 721 Кбит/с.
Bluetooth была предложена два года назад компаниями Ericsson, IBM, Intel, Nokia и
Toshiba, сформировавшими альянс Bluetooth Special Interest Group (SIG). С момента
образования к нему присоединилось около 2000 компаний. Технология названа в честь
правившего в X в. датского короля Гаральда Блаатанда, который объединил
Скандинавию. Логотип Bluetooth составляют руны, обозначающие инициалы короля.
Bluetooth представляет собой радиочастотный приемопередатчик, работающий в режиме
расширенного спектра; для каждого пакета данных частота передачи изменяется, смена
происходит примерно 1600 раз в секунду. Bluetooth-соединения не создают помех друг
для друга за счет скачкообразного изменения несущей частоты в определенном
диапазоне — скачков по частоте — и малого радиуса действия, обусловленного низким
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
энергопотреблением. Bluetooth сочетает в себе аппаратную спецификацию и
программную основу для взаимодействия; и то и другое реализуется в одной
микросхеме.
Серьезное затруднение составляет стоимость технологии. Из соображений экономии
пользователи предпочитают применять инфракрасные порты, несмотря на все их
ограничения. На оснащение системы инфракрасным портом уходит всего несколько
долларов, тогда как Bluetooth стоит более 20. Если в случае с лаптопом стоимостью 2500
долл. эта разница не ощущается, то в случае с 150-долларовым карманным компьютером
— становится весьма заметной.
Еще одна трудность — радиочастотные помехи. Bluetooth делит рабочий диапазон (2,45
ГГц) сразу с двумя другими молодыми стандартами: IEEE 802.11 (сходная с Bluetooth, но
более дорогая технология объединения большого числа ПК в беспроводную Ethernet) и
HomeRF (технология создания домашних сетей). Войдя в достаточно тесный офис,
посетитель с беспроводной головной гарнитурой вполне может отключить десяток ПК от
локальной беспроводной Ethernet.
Рис. 8 Возможные области применения Bluetooth.
Сравнение
пропускной
способности различных интерфейсов
Сравнение пропуской способности различных интерфейсов представлено в табл. 7
Таблица 7
Порт Пропускная способность
Мбит/сек Мбайт/сек
RS-232C 0,148 0,018
Centronics 1,2 0.150
RS-422/RS-485 10 1,125
USB 1.1 12 1,5
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
Порт Пропускная способность
Мбит/сек Мбайт/сек
ECP/EPP 24 3
USB 2.0 120 - 240 15 - 30
FireWire (1394) 400 50
IrDA 0,148 0,018
Bluetooth 10 1
Взгляд в будущее
Подводя обзор к логическому концу, можно сделать следующие выводы. Интерфейсы
USB, FireWire и Bluetooth уже "имеют билет" в следующее столетие. Универсальность и
высокая скорость заставляет большинство производителей равняться на эти стандарты.
Благодаря своей миниатюрности и простоте "подключения" Bluetooth станет незаменим в
мобильных и портативных системах. USB объединит всю "настольную" периферию
домашнего компьютера, а FireWire "развяжет руки" не только видео любителям, но
профессионалам.
2.1 Классификация накопителей в зависимости от типа носителей.
Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ,
результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной
памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является
энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают
транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети
(локальные или глобальные).
Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства,
обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения —
носителя.
Основные виды накопителей информации:
• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
• накопители на магнитной ленте (НМЛ);
• накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.
Им соответствуют основные виды носителей информации:
• гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром
5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются,
Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1
выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)),
диски для сменных носителей;
• жёсткие магнитные диски (Hard Disk);
• кассеты для стримеров и других НМЛ;
• диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.
Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами
функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др.
характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают
следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные –
магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей
технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с
видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные,
дисковые и ленточные устройства.
Основные характеристики накопителей и носителей:
• информационная ёмкость;
• скорость обмена информацией;
• надёжность хранения информации;
• стоимость.
Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.
Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения
информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные
запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и
магнитного носителя, на который, непосредственно осуществляется запись и с которого
считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды
в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и
т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология
магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным
полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области
переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль
концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального
вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание
достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок
чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых
контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение
величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции
магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита
информации с 1 на 0 или с 0 на 1.
Магнитные диски (МД)— в качестве запоминающей среды используются магнитные
материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два направления
намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры —
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами
Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами

More Related Content

What's hot

Memindah maklumat 07
Memindah maklumat 07Memindah maklumat 07
Memindah maklumat 07Kathleen Ong
 
Kebersihan adalah asas kesihatan
Kebersihan adalah asas kesihatanKebersihan adalah asas kesihatan
Kebersihan adalah asas kesihatanJason Lam
 
Pantun dua kerat
Pantun dua keratPantun dua kerat
Pantun dua keratGracejoo84
 
Format karangan laporan bm thn 5 & 6
Format karangan laporan bm thn 5 & 6Format karangan laporan bm thn 5 & 6
Format karangan laporan bm thn 5 & 6mrisha007
 
Mokykimes is zasu
Mokykimes is zasuMokykimes is zasu
Mokykimes is zasuSofija J.
 
Doa majlis rasmi sekolah
Doa majlis rasmi sekolahDoa majlis rasmi sekolah
Doa majlis rasmi sekolahRatini Hj Unai
 
Contoh karangan b
Contoh karangan bContoh karangan b
Contoh karangan bNur Dria
 
Contoh karangan bm
Contoh karangan bmContoh karangan bm
Contoh karangan bmKumar Vello
 
Jawapan ulasan faedah bersukan
Jawapan ulasan faedah bersukanJawapan ulasan faedah bersukan
Jawapan ulasan faedah bersukanSiti Aminah Ramlan
 
Solat berjamaah-ustaz4g
Solat berjamaah-ustaz4gSolat berjamaah-ustaz4g
Solat berjamaah-ustaz4gNik Faeez
 
Adab kebersihan sekolah
Adab kebersihan sekolahAdab kebersihan sekolah
Adab kebersihan sekolahikaasanii
 
Komsas jalan ke puncak
Komsas jalan ke puncakKomsas jalan ke puncak
Komsas jalan ke puncakizzdhiya
 
Bm kata ganti nama diri
Bm kata ganti nama diriBm kata ganti nama diri
Bm kata ganti nama diriWong Chang Er
 
Why humans are complex organisms(1F)
Why humans are complex organisms(1F)Why humans are complex organisms(1F)
Why humans are complex organisms(1F)Qqian Lyn
 

What's hot (20)

Memindah maklumat 07
Memindah maklumat 07Memindah maklumat 07
Memindah maklumat 07
 
Slide wudhu P&P
Slide wudhu P&PSlide wudhu P&P
Slide wudhu P&P
 
Kebersihan adalah asas kesihatan
Kebersihan adalah asas kesihatanKebersihan adalah asas kesihatan
Kebersihan adalah asas kesihatan
 
Pantun dua kerat
Pantun dua keratPantun dua kerat
Pantun dua kerat
 
Format karangan laporan bm thn 5 & 6
Format karangan laporan bm thn 5 & 6Format karangan laporan bm thn 5 & 6
Format karangan laporan bm thn 5 & 6
 
Mokykimes is zasu
Mokykimes is zasuMokykimes is zasu
Mokykimes is zasu
 
Minit mesyuarat ppim
Minit mesyuarat ppimMinit mesyuarat ppim
Minit mesyuarat ppim
 
Doa majlis rasmi sekolah
Doa majlis rasmi sekolahDoa majlis rasmi sekolah
Doa majlis rasmi sekolah
 
Contoh karangan b
Contoh karangan bContoh karangan b
Contoh karangan b
 
Contoh karangan bm
Contoh karangan bmContoh karangan bm
Contoh karangan bm
 
Jawapan ulasan faedah bersukan
Jawapan ulasan faedah bersukanJawapan ulasan faedah bersukan
Jawapan ulasan faedah bersukan
 
Cerpen hadiah
Cerpen hadiahCerpen hadiah
Cerpen hadiah
 
Solat berjamaah-ustaz4g
Solat berjamaah-ustaz4gSolat berjamaah-ustaz4g
Solat berjamaah-ustaz4g
 
Amar crita spontan
Amar   crita spontanAmar   crita spontan
Amar crita spontan
 
Adab kebersihan sekolah
Adab kebersihan sekolahAdab kebersihan sekolah
Adab kebersihan sekolah
 
Keluarga saya
Keluarga sayaKeluarga saya
Keluarga saya
 
E-mel (nota).pptx
E-mel (nota).pptxE-mel (nota).pptx
E-mel (nota).pptx
 
Komsas jalan ke puncak
Komsas jalan ke puncakKomsas jalan ke puncak
Komsas jalan ke puncak
 
Bm kata ganti nama diri
Bm kata ganti nama diriBm kata ganti nama diri
Bm kata ganti nama diri
 
Why humans are complex organisms(1F)
Why humans are complex organisms(1F)Why humans are complex organisms(1F)
Why humans are complex organisms(1F)
 

Similar to Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами

презентация по информатике
презентация по информатикепрезентация по информатике
презентация по информатикеSEZY216
 
Устройство персонального компьютера
Устройство персонального компьютераУстройство персонального компьютера
Устройство персонального компьютераЮрий Шпак
 
Компьютерная система.pptx (части и детали)
Компьютерная система.pptx (части и детали)Компьютерная система.pptx (части и детали)
Компьютерная система.pptx (части и детали)nazam13
 
компьютер как информационная система
компьютер как информационная системакомпьютер как информационная система
компьютер как информационная системаOlena Bashun
 
Строение компьютера
Строение компьютераСтроение компьютера
Строение компьютераRonny_Rosenberg
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговаvika1995pobeda
 
29
2929
29JIuc
 
Materinskaya plata ppt
Materinskaya plata pptMaterinskaya plata ppt
Materinskaya plata pptKozinskaIS
 
30
3030
30JIuc
 
Архитектура компутьера
Архитектура компутьераАрхитектура компутьера
Архитектура компутьераdemthemaker
 
тема 2 2.техническое обеспечение компьютера
тема 2 2.техническое обеспечение компьютератема 2 2.техническое обеспечение компьютера
тема 2 2.техническое обеспечение компьютераmrprizrak
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговаvika1995pobeda
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговаvika1995pobeda
 
Presentation
PresentationPresentation
Presentationnediy
 
Medical informatics
Medical informaticsMedical informatics
Medical informaticsHelao Silas
 
41
4141
41JIuc
 
033
033033
033JIuc
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговаvika1995pobeda
 

Similar to Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами (20)

презентация по информатике
презентация по информатикепрезентация по информатике
презентация по информатике
 
Устройство персонального компьютера
Устройство персонального компьютераУстройство персонального компьютера
Устройство персонального компьютера
 
Компьютерная система.pptx (части и детали)
Компьютерная система.pptx (части и детали)Компьютерная система.pptx (части и детали)
Компьютерная система.pptx (части и детали)
 
Ustroystvo kompyutera
Ustroystvo kompyuteraUstroystvo kompyutera
Ustroystvo kompyutera
 
компьютер как информационная система
компьютер как информационная системакомпьютер как информационная система
компьютер как информационная система
 
Строение компьютера
Строение компьютераСтроение компьютера
Строение компьютера
 
внутреннее устройство пк
внутреннее устройство пквнутреннее устройство пк
внутреннее устройство пк
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четвергова
 
29
2929
29
 
Materinskaya plata ppt
Materinskaya plata pptMaterinskaya plata ppt
Materinskaya plata ppt
 
30
3030
30
 
Архитектура компутьера
Архитектура компутьераАрхитектура компутьера
Архитектура компутьера
 
тема 2 2.техническое обеспечение компьютера
тема 2 2.техническое обеспечение компьютератема 2 2.техническое обеспечение компьютера
тема 2 2.техническое обеспечение компьютера
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четвергова
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четвергова
 
Presentation
PresentationPresentation
Presentation
 
Medical informatics
Medical informaticsMedical informatics
Medical informatics
 
41
4141
41
 
033
033033
033
 
виктория игоревна четвергова
виктория игоревна четверговавиктория игоревна четвергова
виктория игоревна четвергова
 

More from Rauan Ibraikhan

Портфолио Асильбеков К.Т.
Портфолио Асильбеков К.Т.Портфолио Асильбеков К.Т.
Портфолио Асильбеков К.Т.Rauan Ibraikhan
 
Тәрбие жоспары
Тәрбие жоспарыТәрбие жоспары
Тәрбие жоспарыRauan Ibraikhan
 
Топ жетекшісінің міндеттері
Топ жетекшісінің міндеттеріТоп жетекшісінің міндеттері
Топ жетекшісінің міндеттеріRauan Ibraikhan
 
Ата аналарға арналған сауалнама
Ата  аналарға арналған сауалнама  Ата  аналарға арналған сауалнама
Ата аналарға арналған сауалнама Rauan Ibraikhan
 
Ата аналармен жұмыс
Ата аналармен жұмысАта аналармен жұмыс
Ата аналармен жұмысRauan Ibraikhan
 
Сіз қандай ата анасыз сауалнама
Сіз қандай ата анасыз сауалнамаСіз қандай ата анасыз сауалнама
Сіз қандай ата анасыз сауалнамаRauan Ibraikhan
 
Топ мәдениеті туралы
Топ мәдениеті туралыТоп мәдениеті туралы
Топ мәдениеті туралыRauan Ibraikhan
 
П4В тобы туралы мәлімет
П4В тобы туралы мәліметП4В тобы туралы мәлімет
П4В тобы туралы мәліметRauan Ibraikhan
 
Практикум Web программирование
Практикум Web программированиеПрактикум Web программирование
Практикум Web программированиеRauan Ibraikhan
 
Мастер класс Teamviewer шығару
Мастер класс   Teamviewer шығаруМастер класс   Teamviewer шығару
Мастер класс Teamviewer шығаруRauan Ibraikhan
 
Лекции и задания по рнр
Лекции и задания по рнрЛекции и задания по рнр
Лекции и задания по рнрRauan Ibraikhan
 
Лабораторные практические работы
Лабораторные практические работыЛабораторные практические работы
Лабораторные практические работыRauan Ibraikhan
 
Сборник практических задании по Php
Сборник практических задании по PhpСборник практических задании по Php
Сборник практических задании по PhpRauan Ibraikhan
 
Методичка Prezi шығару
Методичка Prezi шығаруМетодичка Prezi шығару
Методичка Prezi шығаруRauan Ibraikhan
 
Наурыз тәрби сағ
Наурыз тәрби сағНаурыз тәрби сағ
Наурыз тәрби сағRauan Ibraikhan
 
Бакытты отбасы
Бакытты отбасыБакытты отбасы
Бакытты отбасыRauan Ibraikhan
 
Ұятты қыз, намысты ұл болу –өнеге
Ұятты қыз, намысты ұл болу –өнегеҰятты қыз, намысты ұл болу –өнеге
Ұятты қыз, намысты ұл болу –өнегеRauan Ibraikhan
 
Мәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнату
Мәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнатуМәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнату
Мәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнатуRauan Ibraikhan
 

More from Rauan Ibraikhan (20)

Портфолио Асильбеков К.Т.
Портфолио Асильбеков К.Т.Портфолио Асильбеков К.Т.
Портфолио Асильбеков К.Т.
 
Тәрбие жоспары
Тәрбие жоспарыТәрбие жоспары
Тәрбие жоспары
 
Топ жетекшісінің міндеттері
Топ жетекшісінің міндеттеріТоп жетекшісінің міндеттері
Топ жетекшісінің міндеттері
 
Ата аналарға арналған сауалнама
Ата  аналарға арналған сауалнама  Ата  аналарға арналған сауалнама
Ата аналарға арналған сауалнама
 
Ата аналармен жұмыс
Ата аналармен жұмысАта аналармен жұмыс
Ата аналармен жұмыс
 
Сіз қандай ата анасыз сауалнама
Сіз қандай ата анасыз сауалнамаСіз қандай ата анасыз сауалнама
Сіз қандай ата анасыз сауалнама
 
Топ мәдениеті туралы
Топ мәдениеті туралыТоп мәдениеті туралы
Топ мәдениеті туралы
 
Анкета
АнкетаАнкета
Анкета
 
П4В тобы туралы мәлімет
П4В тобы туралы мәліметП4В тобы туралы мәлімет
П4В тобы туралы мәлімет
 
Практикум Web программирование
Практикум Web программированиеПрактикум Web программирование
Практикум Web программирование
 
Мастер класс Teamviewer шығару
Мастер класс   Teamviewer шығаруМастер класс   Teamviewer шығару
Мастер класс Teamviewer шығару
 
Лекции и задания по рнр
Лекции и задания по рнрЛекции и задания по рнр
Лекции и задания по рнр
 
Лабораторные практические работы
Лабораторные практические работыЛабораторные практические работы
Лабораторные практические работы
 
Сборник практических задании по Php
Сборник практических задании по PhpСборник практических задании по Php
Сборник практических задании по Php
 
Методичка Prezi шығару
Методичка Prezi шығаруМетодичка Prezi шығару
Методичка Prezi шығару
 
Оқу құралы
Оқу құралыОқу құралы
Оқу құралы
 
Наурыз тәрби сағ
Наурыз тәрби сағНаурыз тәрби сағ
Наурыз тәрби сағ
 
Бакытты отбасы
Бакытты отбасыБакытты отбасы
Бакытты отбасы
 
Ұятты қыз, намысты ұл болу –өнеге
Ұятты қыз, намысты ұл болу –өнегеҰятты қыз, намысты ұл болу –өнеге
Ұятты қыз, намысты ұл болу –өнеге
 
Мәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнату
Мәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнатуМәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнату
Мәдениетке деген құндылықты қарам қатынасты орнату
 

Схема устройства пк с подключенными к нему внешними устройствами

  • 1. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Введение Аппаратное обеспечение -узлы, составляющие аппаратные средства компьютера. Программное обеспечение - совокупность программ, хранящихся на компьютере. Устройство компьютера делятся на: - устройства ввода информации - устройства обработки информации - устройства хранения - устройства вывода информации. Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств: - Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Внутренние устройства - это те устройства, которые подключаются к процессору непосредственно, а внешние подключаются к нему через контроллеры (например, видеокарта). - Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода; - Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации; - Мышь — устройство «графического» управления: - Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер... Внутренние устройства компьютера: - Процессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора, а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. - Оперативная память. Её можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти, поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. - Материнская плата. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. - Видеоадаптер. Имеют собственный вычислительный процессор, который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов. - Звуковой адаптер. Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. - Жесткий диск. Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки. - Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют гибкие диски (дискеты). Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.
  • 2. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 - Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные — производить запись на них нельзя. Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. - Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. - Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача. Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами. Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам. Компьютерная программа представляет собой последовательность команд, записанных в двоичной форме на машинном языке, понятном процессору компьютера. Компьютерная программа является формой записи алгоритмов решения поставленных задач. Одним из принципов, входящих в основу построения подавляющего большинства компьютеров, является Принцип программного управления: Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. 1.1 Схема устройства ПК с подключенными к нему внешними устройствами Структурная схема ПК на рис. 1. Рис.1 Микропроцессор (МП) - это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией. В состав микропроцессора входят: устройство управления (УУ) - формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления
  • 3. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций ; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов; Арифметико - логическое устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор); микропроцессорная память (МПП) - служит для кратковременного характера, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессор. Регистры - быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие); Интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс (interface)- совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода (I/O - Input/Output port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК. Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов. Системная шина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя: - Кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда; - Кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода- вывода внешнего устройства; - Кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины; шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.
  • 4. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: - между микропроцессором и основной памятью; - между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; - между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти). Не блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: Непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шины осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему- контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Основная память (ОП). Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя). ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно - вычислительном -процессе , выполняемом ПК в текущий период времени . Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке) . В качестве недостатка ОЗУ следует отменить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины ( энергозависимость). Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (HDD) и гибких (HD) магнитных дисках. Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. В качестве устройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на магнитной дискете, накопители на оптических дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory- компакт-диск с памятью, только читаемой) и др. Источник питания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК. Таймер. Это внутри машинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания - аккумулятору и при отключение машины от сети продолжает работать.
  • 5. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50-80% всего ПК. ОТ состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом. ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ: - внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК; - диалоговые средства пользователя; - устройства ввода информации; - устройства вывода информации; - средства связи и телекоммуникации. Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации. Видеомонитор (дисплей) - устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации. Устройства речевого ввода-вывода относятся к средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода - это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать. К устройствам ввода информации относятся: Клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК; графические планшеты (диджитайзеры) -для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера ); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК; Сканеры - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в устройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравнения с эталонными контурами специальными программами преобразуются в коды ASCII, а в графическом режиме считанные графики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных координат; манипуляторы (устройства указания): джойстик- рычаг, мышь, трекбол-шар в оправе, световое перо и др. - для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК; Сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК. К устройствам вывода информации относятся: Принтеры - печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель; графопостроители (плоттеры) - для вывода графической информации (графиков, чертежей,
  • 6. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные. Основные характеристики всех плоттеров примерно одинаковые: скорость вычерчивания-100-1000 мм/с, у лучших моделей возможны цветное изображение и передача полутонов; наибольшая разрешающая способность и четкость изображения у лазерных плоттеров, но они самые дорогие. Устройства связи и телекоммуникации для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые и аналого- цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы). 1.2 Основные компоненты ПК и их назначение. Программа – это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации. Таким образом, программный принцип работы компьютера, состоит в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными. Во время выполнения программы она находится во внутренней памяти. Компьютер представляет собой совокупность устройств и программ, управляющих работой этих устройств. Аппаратное обеспечение - система взаимосвязанных технических устройств, выполняющих ввод, хранение, обработку и вывод информации. Программное обеспечение – совокупность программ, хранящихся на компьютере. Персональный компьютер – это компьютер, предназначенный для личного использования. Как правило, один экземпляр персонального компьютера используется только одним, или, в крайнем случае, несколькими пользователями (например, в семье). По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные, портативные и карманные модели ПК. В дальнейшем мы будем рассматривать настольные модели и приемы работы с ними. На современном рынке вычислительной техники разнообразие модификаций и вариантов компьютеров огромно, но любой, даже самый необычный комплект неизменно включает одни и те же виды устройств. Базовая конфигурация ПК - минимальный комплект аппаратный средств, достаточный для начала работы с компьютером. В настоящее время для настольных ПК базовой считается конфигурация, в которую входит четыре устройства:
  • 7. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Системный блок; Монитор; Клавиатура; Мышь. Системный блок – основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключающиеся к системному блоку снаружи, считаются внешними. В системный блок входит процессор, оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, на оптический дисках и некоторые другие устройства. Монитор – устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры. Клавиатура – клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводиться в виде алфавитно-цифровых символьных данных. Стандартная клавиатура имеет 104 клавиши и 3 информирующих о режимах работы световых индикатора в правом верхнем углу. Мышь – устройство «графического» управления. В настоящее время широкое распространение получили оптические мыши, в которых нет механических частей. Источник света размещенный внутри мыши, освещает поверхность, а отражены свет фиксируется фотоприемником и преобразуется в перемещение курсора на экране. Современные модели мышей могут быть беспроводными, т.е. подключающимися к компьютеру без помощи кабеля.
  • 8. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Периферийными называют устройства, подключаемые к компьютеру извне. Обычно эти устройства предназначены для ввода и вывода информации. Вот некоторые из них: Принтер; Сканер; Модем; Web-камера. Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку – они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен – для обычной работы он не требуется. Материнская плата – самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет.
  • 9. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Процессор. Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не является большой по размеру и представляет собой, наоборот, маленькую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 20х20 мм, заключенную в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов). БИС является большой по количеству элементов. Использование современных высоких технологий позволяет разместить на БИС процессора огромное количество функциональных элементов, размеры которых составляют всего около 0.13 микрон (1 микрон = 10-6 м). Например, в процессоре Intel Core 2 Duo с 4 МБ кэш-памяти их около 291 миллиона. Основная характеристика процессора – тактовая частота (измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц)). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера. Есть еще несколько важных характеристик процессора – тип ядра и технология производства, частота системной шины. Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения» – оперативная память – с нею он работает совместно. Данные копируются в ячейки процессора (регистры), а затем преобразуются в соответствии с командами (программой). Оперативная память (ОЗУ), предназначена для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратится к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, быстродействию, информационной емкостью и т.д. Может возникнуть вопрос - почему бы не использовать для хранения промежуточных данных жесткий диск, ведь его объем во много раз больше? Это делать нельзя, так как
  • 10. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 скорость доступа к оперативной памяти у процессора в сотни тысяч раз больше, чем к дисковой. Для длительного хранения данных и программ широко применяются жесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Жесткий диск – это чаще не один диск, а пакет (набор) дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является емкость, измеряемая в гигабайтах. Средний размер современного жесткого диска составляет 120 — 250 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет. Винчестером он сначала в шутку был назван в 1973 году, так как некоторые его технические характеристики по названию походили на марку знаменитой винтовки «винчестер». С тех пор название прижилось. Видеоадаптер – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов. В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор. Звуковой адаптер. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой. Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.). Сетевая карта (или карта связи по локальной сети) служит для связи компьютеров в пределах одного предприятия, отдела или помещения находящихся на расстоянии не более 150 метров друг от друга. Для транспортировки данных используют дискеты и оптические диски (CD-ROM, DVD- ROM, BD-ROM).
  • 11. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Для транспортировки бо́льших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD- ROM. Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disk Read Only Memory» и обозначает компакт-диск как носитель информации широкого применения. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт. Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Обычные компакт-диски штампуются на заводах и они не могут быть записаны в домашних условиях. Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disk Recordable) для однократной записи и CD-RW (Compact Disk ReWritable) для многократной. DVD (англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск или Digital Video Disk — цифровой видеодиск) — носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт- диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков. Однослойный односторонний DVD имеет емкость 4,7 Гбайт. Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программой. 1.3 Порты ввода-вывода Порт — обычное соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и отправляются данные в компьютерах. Наиболее часто портом называют:  Аппаратный порт — специализированный разъём в компьютере, предназначенный для подключения оборудования определённого типа. См.: LPT-порт, последовательный порт, USB-порт, Игровой порт.  Порт ввода-вывода — используется в микропроцессорах (например, Intel) и микроконтроллерах (например, PIC, AVR) при обмене данными с аппаратным обеспечением. Порт ввода-вывода сопоставляется с тем или иным устройством и позволяет программам обращаться к нему для обмена данными.  Сетевой порт — параметр протоколов TCP и UDP. Ввод-вывод через порты (англ. I/O ports) — схемотехническое решение, организующее взаимодействие процессора и устройств ввода-вывода. Противоположность вводу-выводу через память. Во многих моделях процессоров ввод-вывод организуется теми же функциями, что и чтение-запись в память — так называемый «ввод-вывод через память». Соответственно, схемотехнически устройства ввода-вывода располагаются на шине памяти, и часть адресов памяти направляются на ввод-вывод. В процессорах Intel, микроконтроллерах AVR и
  • 12. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 некоторых других существуют отдельные команды для ввода-вывода — IN и OUT — и, соответственно, отдельное адресное пространство: в процессорах Intel — от 000016 до FFFF16. Порты ввода/вывода создаются в системном оборудовании, которое циклически декодирует управляющие, адресные и контакты данных процессора. Затем порты настраиваются для обеспечения связи с периферийными устройствами ввода-вывода. Одни порты используются для передачи данных (например, приём данных от клавиатуры или чтение времени системных часов), другие — для управления периферийными устройствами (команда чтения данных с диска). Исходя из этого порт ввода/вывода может быть портом только для ввода, только вывода, а также двунаправленным портом. Ввод-вывод через память никак не связан с прямым доступом к памяти; ПДП — отдельное схемное решение, связывающее шину ввода-вывода с контроллером памяти и разгружающее процессор на крупных операциях ввода-вывода.
  • 13. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 1.4 Параллельный порт, последовательный порт Введение В современном компьютере достаточно много различных разъемов для подключения внешних устройств. Некоторые из них устарели, некоторые только внедряются. Порты можно классифицировать по следующим характеристикам:  последовательный или параллельный,  однонаправленный или двунаправленный,  синхронные или асинхронные,  соединяет только два устройства или работает как шина,  максимальная пропускная способность. Попробуем разобраться в некоторых особенностях и характеристиках следующих интерфейсных портов:  последовательный интерфейс RS-232,  последовательный порт RS-422/485,  порт клавиатуры (Keyboard Port),  последовательный интерфейс PS/2,  последовательный интерфейс USB,  параллельный интерфейс LPT (Cetronics),  параллельный порт, IEEE 1284,(EPP/ECP, EPP - Enhanced Parallel Port, ECP - Extended Compatibility Port),  инфракрасный интерфейс IrDA,  последовательный интерфейс Bluetooth. Последовательный порт RS-232C Рис. 1. 9-ти контактный разъем RS-232. Порт RS-232C используется для подключения указывающих устройств (манипуляторы мышь), внешних модемов, а иногда для соединения двух машин нуль-модемным кабелем. Спецификация RS-232 была принята в качестве стандарта 1960 ассоциацией EIA, а через несколько лет (в 1969) была принята третья версия стандарта RS-232C, которая является на данный момент наиболее широко распространенной среди персональных компьютеров. В большинстве других источников заостряется внимание на том, что RS (Recomennded Standart) не патентованный стандарт, а лишь рекомендованная спецификация. Конструктивно RS-232C порт может иметь либо 9-и (рис. 1), либо 25-и штырьковый разъем (компьютер - розетка, утсройство - вилка). Но фактически используются только 9 контактов (табл. 1). Интерфейс позволяет связать только 2 (и не более) устройств. Передача данных дуплексная по двум независимым сигнальным линиям недифференциальная с одним общим проводом. Скорость передачи в данный момент ограничена 155 Кбит/сек (18,9 Kбайт/сек). В принципе, существует разделение на два типа подключаемых устройств: те, кому передаются данные (терминальные - например, компьютер), и те, которые способствуют передаче (связные - например, модем). Передача данных по последовательному
  • 14. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 интерфейсу происходит асинхронно, поэтому для корректной работы битовый поток делят на группы по 5-8 бит. Чаще всего используются режимы 7 или 8 бит на группу. Между группами выставляется маркерный бит, по которому принимающая сторона может правильно определять начало и конец. Таблица 1. Назначение контактов разъемов RS0232 Контакты Обозначение * 9-pin 25-pin English Russian 1 8 Carrier Detect Несущая (вход) 2 3 Received Data Прием данных (вход) 3 2 Transmitted Data Передача данных (выход) 4 20 Data Terminal Ready Готовность к приему (выход) 5 7 Signal Ground Общий провод 6 6 Data Set Ready Готовность к передаче (вход) 7 4 Request To Send Запрос на передачу (выход) 8 5 Clear To Send Запрос на прием (вход) 9 22 Ring Indicator Индикатор звонка (вход) Последовательный порт, RS-422/485 Стандарты RS-422 и RS-485 являются более скоростным продолжением порта RS-232. Для увеличения скорости передачи данных и допустимой длины соединительного кабеля используются разностная (балансная) передача сигнала, поэтому задействованы дополнительные контакты 25-и штырькового разъема. Это резко снижает воздейтсвие помех и взаимное влияние сигналов в линиях, и позволяет увеличить допустимую длину кабеля с 15 до 1000 метров. К тому же, к этим портам можно с помощью повторителей подключать до 10/32 устройств соответственно. Устройства подключаются параллельным ответвлением от основного кабеля, и совместно разделяют ресурсы шины. Интерфейс RS- 422 дуплексный, а RS-485 - полудуплексный.
  • 15. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 В домашних персональных компьютерах RS-422/485 не применяются и используются, в основном, для подключения управляемой или измерительной аппаратуры, а также для создания небольшой локальной сети. Последовательный порт клавиатуры Рис. 2. Последовательный порт клавиатуры. Поначалу (машины XT) интерфейсный порт клавиатуры представлял собой последовательный однонаправленный порт. С фиксированной скоростью контроллер клавиатуры синхронно посылал поток битов компьютеру. С появлением машин класса AT клавиатурный порт, не изменив конструкции разъема, стал более походить на последовательный полудуплексный порт (прямая и обратная передача идут по одной и той же сигнальной линии). Драйвер клавиатуры AT может управлять состояниями контроллера клавиатуры, подавая ему команды (например, установить скорость повтора нажатия, включить/выключить индикаторы режима работы). Таблица 2. Назначение контактов последовательного порта клавиатуры. Контакты Обозначение English Russian 1 Clock Синхронизация 2 Data Сигнальная линия 3 Reset Сброс, инициализация 4 GND Общий 5 +5 V Питание Последовательный порт PS/2 Рис. 3 Последовательный порт PS/2 В середине 80-х IBM предложила для удобства использовать для клавиатуры и мыши унифицированный последовательный порт PS/2. В отличие от интерфейса RS-232C порт PS/2 является полудуплексным, и его разъем конструктивно отличается. Скорость обмена выше, чем в клавиатурном порте, но не выше RS-232C. Большая скорость реакции PS/2
  • 16. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 мышей объясняется тем, что RS-232C мыши работают на стандартной скорости 9600 бит/сек, а не на максимальной. Таблица 3. Контакты последовательного порта Ps/2 Контакты Обозначение English Russian 1 Data Сигнальная линия 2 Reserved Зарезервирован 3 GND Общий 4 +5 V Питание 5 Clock Синхронизация 6 Reserved Зарезервирован Игровой порт, Game Port Рис. 4. Игровой порт Игровой порт дает возможность подключать к компьютеру одновременно до двух аналоговых джойстиков, которые имеют две кнопки (а можно подключить один четырехкнопочный). Но в данном случае "периферийное устройство" способно лишь изменять потенциометрами уровень падения напряжения на 3/6 или 11/13 контактах и замыкать 2/7 или 10/14 контакт на общий провод. О скорости обмена говорить тут не имеет смысла, так как все зависит не от самого "устройства", а от скорости работы контроллера порта. "Музыкальная" модификация игрового порта на звуковых платах позволяет подключать к компьютеру MIDI устройства. Передача данных двунаправленная по двум сигнальным линиям. Ну а вопрос скорости обмена по MIDI интерфейсу оставим за рамками нашего обзора J. Параллельный порт, Centronics Параллельный порт типа Centronics, используемый с 1981 года в персональных компьютерах фирмы IBM для подключения печатающих устройств, уже давно стал стандартом де-факто, хотя в действительности официально на данный момент он не стандартизован. Порт имеет 25-и штырьковый 2-х рядный разъем, данные передаются в одну сторону: от компьютера к внешнему устройству. Но полностью однонаправленным его назвать нельзя. Так 4 обратные линии используются для контроля за состоянием устройства. Centronics позволяет подключать одно устройство, поэтому для совместного очерёдного использования нескольких устройств требуется дополнительно применять селектор.
  • 17. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Передача данных происходит асинхронно, поэтому скорость обмена может варьироваться. Длина соединительного кабеля не должна превышать 3-х метров, и скорость передачи данных ограничена 1,2 Мбит/сек. Используется для подключения, в первую очередь принтеров, а также других управляемых устройств. Таблица 4 Контакты параллельного порта Контакты Обозначение English Russian 1 Strobe Маркер цикла передачи (выход) 2 Data 1 Сигнал 1 (выход) 3 Data 2 Сигнал 2 (выход) 4 Data 3 Сигнал 3 (выход) 5 Data 4 Сигнал 4 (выход) 6 Data 5 Сигнал 5 (выход) 7 Data 6 Сигнал 6 (выход) 8 Data 7 Сигнал 7 (выход) 9 Data 8 Сигнал 8 (выход) 10 Acknlg Готовность принять (вход) 11 Busy Занят (вход) 12 12 Paper End Нет бумаги (вход) 13 Select Выбор (вход) 14 Auto Feed Автоподача (выход) 15 Error Ошибка (вход) 16 Init Инициализация (выход) 17 Select In Управление печатью (выход) 18-25 GND Общий
  • 18. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Параллельный порт, IEEE 1284,(EPP/ECP, EPP - Enhanced Parallel Port, ECP - Extended Compatibility Port) Данная спецификация добавляет новые возможности для подключения внешних устройств к параллельному порту. Разъем порта конструктивно такой же, как у Centronics. Утвержденный в 1994 году стандарт IEEE 1284 обязывает контроллер параллельного порта быть способным работать на большей скорости, организовывать очередь буферизации данных и поддерживать несколько режимов работы. Режим совместимости с Centronics 8 бит/такт (передача в одну сторону), Nibble/Byte режим только для обратной передачи 4/8 бит/такт соответственно, и двунаправленные (полудуплексные) режимы передачи EPP и ECP. Режим EPP при передаче данных использует обоюдные подтверждения, это позволяет прозрачно подстраивать скорость обмена, а также дает возможность увеличить допустимую длину кабеля. Режим ECP был предложен чуть позже EPP. Главное отличие заключается в том, что, если периферийное устройство умеет упаковывать/распаковывать данные по алгоритму RLE (удобно для передачи изображений), то обмен будет происходить со сжатием данных на ходу, и фактическая скорость обмена будет выше (в 2-50 раз). Используется для подключения принтеров, сканеров, внешних накопителей. Порт универсальной последовательной шины, USB (Universal Serial Bus) Рис. 6 Порт USB Зачем понадобилась USB? Причин, если вдуматься, более чем достаточно. В принципе, если свести характеристики претендентов на звание внешнего интерфейса в одну таблицу, большинство из ограничений COM портов будет видно как на ладони: В так сказать "бытовом" плане это выражается как в невозможности одновременного подключения более двух внешних устройств к COM портам. В ограничении по скорости, делающим невозможным подключение многих образцов современной периферии. В невозможности "на лету" поменять подключенные устройства. Особенно остро встает проблема нехватки COM портов по мере того, как периферия набирается интеллекта. Так, например, джойстику с Force Feedback, помимо обычного порта для джойстика, требуется еще и COM порт, найти который, на машине с мышью и модемом, мягко выражаясь сложновато. И подобных устройств, претендующих на постоянное или временное подключение к компьютеру, постепенно становится все больше. Спецификация USB была разработана в 1995 году альянсом Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom, основной задачей которого было создать высокоскоростной (до 12 Мбит/сек) универсальный последовательный порт, способный подключать несколько устройств через концентраторы с активной инициализацией подключения, не требующей перезагрузки компьютера. Это требование удачно укладывается в концепцию Plug&Play, позволяя шине производить автоматическую настройку (не надо распределять номера прерываний, отпадает лишняя "головная боль" у
  • 19. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 пользователя). Во время подключения/отключения устройства шина USB производит пересчет активных устройств и назначение каждому логического номера. USB-порт, к тому же, способен запитывать подключаемое устройство, если оно не имеет своего блока питания. Таким образом, появляется возможность сократить размеры маломощных (до 2,5 Вт) USB-устройств. Для предотвращения перегрузки питания предложено всем концентраторам, которые самостоятельно включаются в электрическую сеть, запитывать подключаемые к ним устройства. USB-кабель содержит 4 проводника: 2 - витая пара, питание 5 В и общий провод. Таким образом, устройства разделяют одну сигнальную линию. Для коррекции одиночных ошибок на линии используется циклический код CRC. Помимо общего канала шириной в 12 Мбит/сек в USB имеется так называемый "подканал" шириной в 1,5 Мбит/сек для медленных устройств, таких как клавиатура, мышь, джойстик, перо и т.д. Это позволяет снизить стоимость медленных USB портов в этих устройствах, поскольку более высокая скорость для таких устройств не нужна. Всего, благодаря концентраторам, USB способна объединить в одну сеть до 127 устройств одновременно. USB версии 2.0 обладает значительно большей пропускной способностью (до 240 Мбит/сек). Для совместимости с USB 1.1 новый порт способен работать в нескольких режимах. При подключении только высокоскоростных устройств шина работает в режиме USB 2.0, а если подключено устройство, не способное работать на такой скорости, шина снижает рабочую частоту до приемлемой данным устройством. Несмотря на некоторую вялость на нашем рынке, на западе USB с успехом заменяет и последовательный RS-232C порт и параллельный IEEE 1284. Удобство универсальной шины очевидно, поэтому благодаря USB скоро уйдёт в прошлое большое разнообразие портов на задней стенке нашего персонального компьютера. Таблица 5 Контакты порта USB Контакты Обозначение English Russian 1-2 Data (Twisted Pair) Сигнальная линия 3-4 +5 V Питание и общий провод Последовательный высокоскоростной порт FireWire, IEEE 1394 Рис.7 Порт FireWire. Ни один из существовавших ранее стандартов внешних портов не позволял в реальном времени передавать видеоряд. Поэтому таким устройствам, как миниатюрные цифровые телекамеры, приходилось использовать свои собственные оригинальные интерфейсные платы. Пользователю от этого удобнее не было. Еще в 1986 году фирма Apple разработала
  • 20. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 цифровой интерфейс 1394, названный FireWire. И только в 1995 году его следующая версия была стандартизована как IEEE 1394. Свое название "Fire on the Wire" шина получила за свою высокою скорость 100 Мбит/сек. В дальнейшем стандарт был расширен, и рабочая скорость увеличилась до 400 Мбит/сек (для сравнения: передача видео 640x480 x 30 кадров x 3 байт/пиксел образует поток в 210 Мбит/сек). Аналогично USB, FireWire способна запитывать подключаемое устройство (8-40 В -, до 1,5 А), и подключение устройств можно производить на ходу (hot-plug). Разъем имеет 6 контактов: 4 - 2 витых пары для двунаправленного обмена, 2 - питание. Для не требующих питания устройств можно применять более экономичные 4-жильные кабели. В качестве системных устройств шины IEEE 1394 могут служить повторители, концентраторы и мосты. Такое разнообразие, по сравнению с USB, делает шину FireWire несколько гибче. Ограничение на количество подключенных устройств на одной сигнальной линии (до 63) и максимальное количество промежуточных узлов на пути запроса от одного устройства до другого (до 16) накладывает дополнительные условия на топологию шины. Но благодаря мостам имеется возможность объединять отдельные независимые сегменты шины. Всего с помощью мостов можно объединить до 1000 (!) разных сегментов в общую сеть на основе FireWire. Передача данных в IEEE 1394 может происходить как в асинхронном, так и в синхронном режиме с заданной гарантированной скоростью передачи данных (очень важно для передачи в реальном времени: звук, видео). Если устройство должно работать в синхронном режиме, оно резервирует для себя определенное место в кадре данных (длина кадра равна 125 мсек). Для этого рабочий квант времени передачи делится на зарезервированные участки и на остальное - для асинхронной передачи. Интерфейс FireWire уже несколько лет применяется в цифровых (профессиональных и бытовых) видео- теле- камерах, магнитофонах и фотоаппаратах, которые можно самостоятельно соединять между собой без участия компьютера, благодаря возможностям IEEE 1394, и осуществлять цифровой видеомонтаж в реальном времени. Существует и Гигабитный вариант IEEE 1394.2, в котором используется оптоволоконный соединительный кабель. Таблица 6 Контакты порта FireWire Контакты Обозначение English Russian 1-2 Data (Twisted Pair) Сигнальная линия (вход) 3-4 Data (Twisted Pair) Сигнальная линия (выход) 5-6 +8 V Питание и общий провод Последовательный инфракрасный порт IrDA (Infrared Data Association) В силу своей конструкции, в которой используется источник света и фотодатчик, инфракрасный порт - последовательный. Для передачи информации соединительные кабели не используются, поэтому взаимодействие устройств происходит на небольшом расстоянии и при условии "прямой видимости". В июне 1994 года ассоциация IrDA опубликовала спецификацию последовательного ИК-порта. В домашнем компьютере на
  • 21. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 большинстве материнских плат имеется разъем для подключения ИК-порта (сам порт продается отдельно), скорость передачи в данном случае почти такая же, как и у RS-232C (от 2,4 до 115 Кбит/сек). Передача данных идет асинхронно в обоих направлениях, и для обнаружения ошибок используется циклический код CRC-8 в коротких пакетах и CRC-16 - в длинных. В октябре 1995 IrDA предложила следующую версию ИК-порта, работающего со скоростью до 4 Мбит/сек в пределах 1-2 метров видимости. В данном случае обмен данными происходит синхронно, а для обнаружения ошибок уже используется CRC-32. Некоторые производители предлагают свои оригинальные разработки ИК-портов (для сканеров и принтеров), которые способны передавать данные на скорости от 2 до 16 Мбит/сек. Инфракрасный порт несколько специфичен для России, поэтому его можно встретить разве что в беспроводных клавиатурах, джойстиках и интерфейсах мобильный телефон<->ноутбук. Устройство инфракрасного интерфейса подразделяется на два основных блока: преобразователь (модули приемника-детектора и диода с управляющей электроникой) и кодер-декодер. Блоки обмениваются данными по электрическому интерфейсу, в котором в том же виде транслируются через оптическое соединение, за исключением того, что здесь они пакуются в кадры простого формата – данные передаются 10bit символами, с 8bit данных, одним старт-битом в начале и одним стоп-битом в конце данных. Сам порт IrDA основан на архитектуре коммуникационного СОМ-порта ПК, который использует универсальный асинхронный приемо-передатчик UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) и работает со скоростью передачи данных 2400–115200 bps. Связь в IrDA полудуплексная, т.к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает соседний PIN-диодный усилитель приемника. Воздушный промежуток между устройствами позволяет принять ИК-энергию только от одного источника в данный момент. Рис. 5. Схема интерфейса IrDA
  • 22. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Интерфейс беспроводной связи Bluetooth. Bluetooth — недорогая технология небольшого радиуса действия, позволяющая использовать радиочастоты для организации связи между лаптопами, мобильными телефонами, сетевыми точками входа и другими устройствами. Bluetooth можно применять для быстрого создания беспроводных сетей. Технология предоставляет стандартный способ соединения друг с другом любых устройств, способных обмениваться данными. Если оправдаются прогнозы о том, что информационные устройства к 2002 году превзойдут ПК по объему продаж, то технологию под названием Bluetooth с этого времени станут применять повсеместно. Bluetooth позволяет соединять устройства всех видов без кабелей и, как надеются ее сторонники, без усилий. При потребляемой мощности в 0,1 Вт и оценочной стоимости в условиях массового производства не более 5 долл. на устройство — Bluetooth одновременно отличается низким энергопотреблением и относительной дешевизной, то есть обладает качествами, идеальными для мобильных устройств. Одна небольшая микросхема, реализующая Bluetooth, позволит отказаться от кабелей при соединении устройств всех типов, от лаптопов до наушников и принтеров. Согласно прогнозам, еще до конца нынешнего года Bluetooth появится в дорогих мобильных телефонах и, как вариант комплектации, в лаптопах. Bluetooth позволит без лишних трудностей отправить с лаптопа страницу на печать или подключиться к мобильному телефону для выхода в Internet по беспроводному соединению. При этом сам телефон может находиться у пользователя в кармане, а переговоры можно будет вести с помощью беспроводной головной гарнитуры. Однако Bluetooth способна больше чем на организацию двухточечных бескабельных соединений. Сторонники технологии утверждают, что в 2001 году последует вторая волна приложений. В частности, Bluetooth можно будет применять для быстрого объединения нескольких устройств в локальную сеть. Представьте себе встречу руководителей, на которой те объединяют свои карманные компьютеры в сеть, чтобы сверить повестку дня или обменяться виртуальными визитными карточками. Лаптоп докладчика может по беспроводному соединению передавать слайды на ЖК-проектор. Bluetooth можно будет также применять для организации соединения с точками доступа к Internet или локальным сетям — находясь вблизи соответствующего оборудования, сотовый телефон или карманный компьютер мог бы обмениваться данными с сетью на вполне приличной скорости 721 Кбит/с. Bluetooth была предложена два года назад компаниями Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba, сформировавшими альянс Bluetooth Special Interest Group (SIG). С момента образования к нему присоединилось около 2000 компаний. Технология названа в честь правившего в X в. датского короля Гаральда Блаатанда, который объединил Скандинавию. Логотип Bluetooth составляют руны, обозначающие инициалы короля. Bluetooth представляет собой радиочастотный приемопередатчик, работающий в режиме расширенного спектра; для каждого пакета данных частота передачи изменяется, смена происходит примерно 1600 раз в секунду. Bluetooth-соединения не создают помех друг для друга за счет скачкообразного изменения несущей частоты в определенном диапазоне — скачков по частоте — и малого радиуса действия, обусловленного низким
  • 23. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 энергопотреблением. Bluetooth сочетает в себе аппаратную спецификацию и программную основу для взаимодействия; и то и другое реализуется в одной микросхеме. Серьезное затруднение составляет стоимость технологии. Из соображений экономии пользователи предпочитают применять инфракрасные порты, несмотря на все их ограничения. На оснащение системы инфракрасным портом уходит всего несколько долларов, тогда как Bluetooth стоит более 20. Если в случае с лаптопом стоимостью 2500 долл. эта разница не ощущается, то в случае с 150-долларовым карманным компьютером — становится весьма заметной. Еще одна трудность — радиочастотные помехи. Bluetooth делит рабочий диапазон (2,45 ГГц) сразу с двумя другими молодыми стандартами: IEEE 802.11 (сходная с Bluetooth, но более дорогая технология объединения большого числа ПК в беспроводную Ethernet) и HomeRF (технология создания домашних сетей). Войдя в достаточно тесный офис, посетитель с беспроводной головной гарнитурой вполне может отключить десяток ПК от локальной беспроводной Ethernet. Рис. 8 Возможные области применения Bluetooth. Сравнение пропускной способности различных интерфейсов Сравнение пропуской способности различных интерфейсов представлено в табл. 7 Таблица 7 Порт Пропускная способность Мбит/сек Мбайт/сек RS-232C 0,148 0,018 Centronics 1,2 0.150 RS-422/RS-485 10 1,125 USB 1.1 12 1,5
  • 24. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 Порт Пропускная способность Мбит/сек Мбайт/сек ECP/EPP 24 3 USB 2.0 120 - 240 15 - 30 FireWire (1394) 400 50 IrDA 0,148 0,018 Bluetooth 10 1 Взгляд в будущее Подводя обзор к логическому концу, можно сделать следующие выводы. Интерфейсы USB, FireWire и Bluetooth уже "имеют билет" в следующее столетие. Универсальность и высокая скорость заставляет большинство производителей равняться на эти стандарты. Благодаря своей миниатюрности и простоте "подключения" Bluetooth станет незаменим в мобильных и портативных системах. USB объединит всю "настольную" периферию домашнего компьютера, а FireWire "развяжет руки" не только видео любителям, но профессионалам. 2.1 Классификация накопителей в зависимости от типа носителей. Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные). Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя. Основные виды накопителей информации: • накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); • накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); • накопители на магнитной ленте (НМЛ); • накопители CD-ROM, CD-RW, DVD. Им соответствуют основные виды носителей информации: • гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются,
  • 25. Ф. 28 СМК АГПК СТП 11 Издание 1 выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей; • жёсткие магнитные диски (Hard Disk); • кассеты для стримеров и других НМЛ; • диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства. Основные характеристики накопителей и носителей: • информационная ёмкость; • скорость обмена информацией; • надёжность хранения информации; • стоимость. Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей. Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1. Магнитные диски (МД)— в качестве запоминающей среды используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры —