17 внутреннее устройство пк лекция
•Download as PPT, PDF•
0 likes•624 views
Лекции по информатике
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to 17 внутреннее устройство пк лекция
Similar to 17 внутреннее устройство пк лекция (20)
More from Sergey Lomakin
More from Sergey Lomakin (20)
17 внутреннее устройство пк лекция
- 1. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 1 Внутреннее устройство ПК 16Лекция № Вопросы: 1.Внешнее исполнение 2.Системная плата 3.Интерфейсы передачи данных 4.Системные и локальные шины
- 2. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 2 Внешнее исполнение
- 3. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 3 Виды корпусов Рабочее положение корпуса может быть горизонтальное и вертикальное. К горизонтальным относятся: desktop (настольный), small-footprint (низкопрофильный), slimline (тонкий) и superslimline (сверхкомпактный). К вертикальным : mini-tower, midi-tower и big-tower (от английского малая, средняя, большая башня — tower),
- 4. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 4 Размеры системных блоков
- 5. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 5 Содержимое системного блока
- 6. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 6 Компоновка переносных ПК
- 7. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 7 Основные элементы управления 4 5 6
- 8. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 8 Внешний вид настольного ПК Macintosh (моноблок) Моноблоки MSI Wind Top AE2070 работает под управлением ОС Windows 7 Home Premium (64-битная версия). 20-дюймовая сенсорная ЖК-панель, до 8 Гб оперативной памяти, графический адаптер GeForce GT 540M, жесткий диск объемом 500 Гб и пишущий DVD- привод.
- 9. ПК-моноблок GB-AEBN Компания Gigabyte представляет свой новый ПК-моноблок GB-AEBN, созданный на barebone-платформе, благодаря чему покупатели смогут выбрать, каким объемом оперативной памяти оснастить компьютер, а также по желанию подобрать жесткий диск и оптический привод. Моноблок имеет модульную конструкцию, что делает возможным апгрейд системы. В конфигурации компьютера по умолчанию предусмотрен разъём LGA 1155 для процессоров поколения Sandy Bridge (CPU i7/ i5 / i3), поддержка до 8 Гб оперативной памяти, тонкий пишущий DVD-привод, сетевая карта Gigabit Ethernet, модули беспроводной связи 802.11 b/g/n WiFi и Bluetooth, кард-ридер 4-в-1, два порта USB 3.0 и HDMI разъем. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 9
- 10. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 10 Подключение устройств к ПК Порт принтера Выход видеокарты COM порт USB Модем Сетевой адаптер TV выход IEEE 1394 Вход и выход звука
- 11. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 11 Блок питания
- 12. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 12 Системная плата (motherboard)
- 13. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 13 Основные устройства системной платы
- 14. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 14 Выводы интегрированных устройств Выводы интегрированных в материнскую плату устройств: Мышь, клавиатура Порты USB и IEEE-1394 COM и LPT порты Входы и выходы звука (аналоговые и цифровые) Разъем сетевого адаптера
- 15. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 15 Форм-факторы ATX Mini-ATX Наиболее распространенные: •ATX (12 x 9.6 ’’), •MiniATX (11.2 х 8.2 ’’) и •MicroATX (9.6 x 9.6 ’’)
- 16. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 16 Многопроцессорные системные платы
- 17. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 17 Управление устройствами ChipSet
- 18. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 18 Набор микросхем системной логики Схема взаимодействия северного и южного моста
- 19. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 19 Набор микросхем системной логики
- 20. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 20 Микросхема памяти BIOS Базовая система ввода-вывода (BIOS - Basic Input/Output System) - это программный интерфейс между выполняющимися программами и оборудованием ЭВМ. BIOS «изолирует» операционную систему и прикладные программы от аппаратных особенностей конкретных устройств и позволяет выполнять операции ввода-вывода, не заботясь об адресах устройств или их аппаратных характеристиках. Основные функции BIOS: •Тестирование ПЭВМ при ее включении •Запуск программы начальной загрузки •Управление периферийными устройствами •Хранение конфигурации ПК
- 21. Микросхема памяти BIOS 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 21 Экран с настройками параметров конфигурации ПК. Микросхема ПЗУ (BIOS) и вид экрана с отображением хранящейся в ней информации (параметров ПК) Элемент питания для поддержания параметров настройки и внутренних часов
- 22. Звуковые сигналы BIOS 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 22 Сигналы Возможная неисправность 2к Мелкие ошибки ** 3д Ошибка контроллера клавиатуры 1д+1к Ошибки в ОЗУ 1д+2к Ошибка видеокарта 1д+3к Ошибка инициализации клавиатуры 1д+9к Ошибка при чтении из ПЗУ к, повт Неисправен блок питания д, повт Проблемы с ОЗУ Непрерывный Неисправен блок питания Сразу после включения компьютера начинает работать программа POST (Power-On Self Test) , которая после тестирования основных компонентов ПК, при положительном результате через встроенный в корпус динамик издает короткий сигнал, который говорит, что: "Все нормально, можно работать дальше!".
- 23. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 23 Интерфейс IDE и SATA Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) Интерфейс SATA (от англ. Serial ATA)
- 24. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 24 Адаптер шины SCSI (Small Computer System Interface) Двухканальный адаптер Adaptec SCSI Ultra160 Card 39160
- 25. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 25 Интерфейсы RS-232 (EIA-232D, последовательный порт) LPT (параллельный порт, IEEE- 1284) Игровой порт (Game Port)
- 26. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 26 IEEE 1394 (Firewire) IrDa (Infrared Data Association) Bluetooth (радио-интерфейс)
- 27. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 27 Структура и взаимодействие шин
- 28. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 28 Шина ISA и EISA и EISA (Extended Industry Standard Architecture) MCA (MicroChannel-Architecture) VLBus (Video-Local-Bus)
- 29. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 30 Шина PCMCIA (PC Card) Шина PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) используется для подключения малогабаритных устройств к переносным ПК
- 30. Шина PCMCIA (PC Card) 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 31
- 31. Интерфейс USB Шина USB (Universal Serial Bus) - универсальная последовательная шина) появилась 15 января 1996 года. Основная цель стандарта – создать возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Это означает: подключение устройства к работающему компьютеру автоматическое его распознавание (после подключения и последующей установки соответствующих драйверов) питание маломощных устройств за счет самой шины Обеспечение скорости шины необходимой для большинства периферийных устройств Минимальная нагрузка на процессор - контроллер USB занимает только одно прерывание независимо от количества подключенных к шине устройств. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 32
- 32. Шина USB (Universal Serial Bus) Технические характеристики: Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Mb/s Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 m Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Mb/s Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 m Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) – 127 Подключение устройств с различными скоростями обмена Напряжение питания для периферийных устройств - 5 V Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 33
- 33. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 34 Шина USB (Universal Serial Bus)
- 34. Шина видеосистемы Видеокарта является основным элементом видеоподсистемы любого компьютера К основным компонентам видеокарты относятся: графический процессор (именуемый GPU - Graphic Processing Unit) видеопамять (служащая для хранения различных элементов выводимого изображения, включая графические примитивы, текстуры и прочее). Технология AGP (Accelerated Graphic Port) повышает производительность графической системы благодаря введению специального высокоскоростного порта для обмена большими блоками текстур между графическим контроллером ПК и оперативной памятью. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 35
- 35. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 36 Шина AGP (Accelerated Graphic Port)
- 36. 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 37 Стандарт PCI-X В 1998 г. три крупнейшие компьютерные компании - Compaq, Hewlett-Packard и IBM разработали спецификацию расширения шины PCI под названием PCI-X (eXpress). При частоте 133 МГц и ширине 64 разряда ее максимальная пропускная способность составляет свыше 1 Гб/с
- 37. PCI Express PCI Express— компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных. В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express, является пакетной сетью с топологией типа звезда. Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X. Пропускная способность для шин PCI Express: 01.04.16 Ломакин С.В. ВГАУ. каф.ИОМАС 38 Ширина шины PCI Express 1x 2x 4x 8x 12x 16x 32x Пропускная способность, ГБ/c 0,5 1 2 4 6 8 16
Editor's Notes
- Персональные компьютеры настольного исполнения конструктивно оформлены в виде системного блока к которому подключены внешние (периферийные) устройства, такие как монитор, клавиатура, мышь и др. Мобильные ПК имеют гораздо большую степень интеграции устройств – здесь все устройства, входящие в его состав размещены в едином блоке.
- Рабочее положение корпуса может быть горизонтальное и вертикальное. К горизонтальным относятся корпуса типа: •desktop (настольный), •small-footprint (низкопрофильный), •slimline (тонкий) и •superslimline (сверхкомпактный). Системная плата в этих корпусах также располагается горизонтально. Корпуса с вертикальным расположением напоминают по внешнему виду башню представлены тремя разновидностями: •mini-tower, •midi-tower и •big-tower (от английского малая, средняя, большая башня — tower)
- Корпуса отличаются друг от друга количеством отсеков с внешним доступом (2, 3, 4 и более), габаритами и мощностью установленного блока питания, а следовательно, возможностями установки дополнительных плат расширения и приводов накопителей. Монтажные места , или отсеки для накопителей могут быть двух типов — с внешним и внутренним доступом. Доступ к накопителям, смонтированным в установочные места с внутренним доступом, может осуществляться только при открытой крышке корпуса системного блока. Доступ к накопителям с внешним доступом осуществляется с внешней стороны корпуса. В настоящее время используются два типоразмера накопителей: 5,25 дюйма и 3,5 дюйма.
- Внутри корпуса размещается блок питания, системная плата, приводы накопителей, динамик и другие устройства.
- В переносных компьютерах все устройства размещаются в специально изготовленном для данной модели корпусе.
- На передней и задней панели находятся органы управления, индикаторы состояния и разъемы для подключения внешних устройств.
- В некоторых моделях персональных компьютеров системный блок и монитор объединяют в единое целое (моноблок), как, например, в персональных компьютерах фирмы Макинтош.
- Компания Gigabyte представляет свой новый ПК-моноблок GB-AEBN, созданный на barebone-платформе, благодаря чему покупатели смогут выбрать, каким объемом оперативной памяти оснастить компьютер, а также по желанию подобрать жесткий диск и оптический привод.Согласно спецификации, опубликованной на сайте Gigabyte, компьютерный моноблок имеет модульную конструкцию, что делает возможным апгрейд системы. В конфигурации компьютера по умолчанию предусмотрен разъём LGA 1155 для процессоров поколения Sandy Bridge (CPU i7/ i5 / i3), два модуля DDR3-1333 SO-DIMM (компьютер способен поддерживать до 8 Гб оперативной памяти), отсек для 3,5-дюймового привода, тонкий пишущий DVD-привод, сетевая карта Gigabit Ethernet, модули беспроводной связи 802.11 b/g/n WiFi и Bluetooth, кард-ридер 4-в-1, два порта USB 3.0 и HDMI разъем. Что касается встроенной ЖК-панели моноблока GB-AEBN, то это широкоформатный экран с диагональю 18,5 дюймов, с соотношением 16:9 и разрешением 1366 x 720 пикселей. Является ли дисплей сенсорным, производитель не уточняет.
- Т.к. переносные компьютеры являются полными функциональными аналогами настольных ПК, то у них соответственно имеется весь набор коммуникационных устройств, разъемы и органы управления которых выведены на заднюю и боковые стенки.
- Блок питания, обычно, поставляется вместе с корпусом системного блока, для которого он предназначен. Мощность источника питания компьютера должна полностью или, даже, с некоторым запасом обеспечивать энергопотребление всех подключенных к нему устройств. Чем больше устройств может быть установлено в системный блок, тем большую мощность должен иметь блок питания. Блоки питания вырабатывают +5В, -5В, +12 и -12В а также напряжение 3,3В для питания процессора и подключаются к материнской плате при помощи одного 20-контактного разъема. Т.к. блок питания является составной частью корпуса, то при выборе корпуса надо особое внимание обратить на следующие параметры: Качество блока питания. В магазине это проверить трудно: никто Вам разбирать его не даст. Приходится ориентироваться на внешний вид, на уверения продавца, на советы друзей и знакомых, на прочитанные статьи, ну и на интуицию. Покупаемый блок питания должен иметь мощность по крайней мере не менее 300 ватт, причем обратите внимание: если стоит слово PEAK , то это плохо), значит, что реально 300 ватт он может выдавать только очень короткое время, напр., при загрузке. Соответственно, лучше брать блок на 350 ватт, и он МОЖЕТ БЫТЬ будет реально выдавать ватт 250 (если повезет). Чем лучше блок питания, тем он тяжелее: просто отлично, если он весит порядка килограмма. Другим четким критерием качества является количество вынесенных жгутов питания на IDE-устройства. Если их на 300-ваттнике всего 4, то очевидно, что блок питания откровенно слабый. На хороших блоках их число достигает 7-8. К сожалению, в дешевых корпусах по определению не ставят хороший блок - сам по себе стоит он не менее 40 $, а действительно приличный по качеству - 70-75 $.
- Основным узлом, определяющим состав и возможности компьютера, является системная (материнская) плата (от англ. motherboard), которая выполняет несколько основных функций. Главное - это механическая основа любого компьютера. Она содержит платы расширения, разъемы, дополнительные элементы и обеспечивает электрическое соединение всех элементов компьютера . Эти цепи определяют функционирование компьютера и его реакцию на каждое внешнее воздействие.
- На материнской плате обычно размещаются: процессор; оперативная память; ПЗУ с базовой системой ввода/вывода (BIOS); электронные схемы (контроллеры), управляющие работой различных устройств, входящих в компьютер в виде набора управляющих микросхем (chipset); CMOS (память для хранения данных об аппаратных настройках) и аккумулятор для ее питания; разъемы или слоты (slot) расширения, разъемы для подключения интерфейсных кабелей дисковых накопителей, разъемы питания.
- На современных материнских платах, все разъемы группируются и выводятся заднюю стенку компьютера. разъемы портов ввода/вывода, через которые процессор обменивается данными с внешними устройствами (принтеры, плоттеры, сканеры и т.п.). разъемы от универсальной последовательной шины (USB), разъемы для подключения мыши и клавиатуры;
- Важной характеристикой материнских плат является форм-фактор (т.е. форма и размер), которые должны соответствовать корпусу. Наиболее распространенные: ATX (12 x 9.6 ’’), MiniATX (11.2 х 8.2 ’’) и microATX (9.6 x 9.6 ’’) Материнские платы одной модели, но разных форм факторов, отличаются лишь количеством слотов для установки дополнительных устройств.
- Кроме однопроцессорных существуют модели многопроцессорных материнских плат, например, еATX (64 разрядные многопроцессорные).
- Материнские платы разрабатываются для использования определенных типов процессоров и имеют свои отличия. Каждая материнская плата имеет свой набор логически связанных микросхем (chipset, чипсетов ) которые предназначены для организации взаимодействия всех подсистем персонального компьютера. Современные чипсеты, обладая высокой степенью интеграции, чаще всего представляют собой микросхемы (северный и южный мосты) в которых реализованы контроллеры, обеспечивающие работу и взаимодействие основных подсистем компьютера.
- Микросхема северного моста обеспечивает работу с наиболее скоростными подсистемами: системной памятью, контроллер графической шины AGP контроллер шины связи с южным мостом (PCI-шины в классическом понимании). Южный мост обеспечивает работу с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами и включает в себя: двухканальный IDE-контроллер, обеспечивающий работу с накопителями, в частности жесткими дисками и оптическими дисководами; USB-контроллер, обеспечивающий работу с устройствами, подключаемыми к универсальной последовательной шине; контроллер ввода-вывода, который поддерживает работу внешних портов: последовательного (COM), параллельного (LPT), инфракрасного, а также контроллера флоппи-дисковода.
- Микросхемы «южного моста», не имеют большой нагрузки и обычно устанавливаются без радиатора. Микросхемы «северного моста» работают на высоких тактовых частотах и соответственно нагреваются, поэтому они дополнительно оборудуются устройствами охлаждения.
- Базовая система ввода-вывода (BIOS - Basic Input/Output System) - это программный интерфейс между программами и оборудованием ЭВМ. BIOS «изолирует» операционную систему и прикладные программы от аппаратных особенностей конкретных устройств и позволяет выполнять операции ввода-вывода, не заботясь об адресах устройств или их аппаратных характеристиках. Кроме того, BIOS обеспечивает ряд системных услуг, например, позволяет узнать размер памяти ПЭВМ или текущее время дня. Основные функции BIOS: - тестирование ПЭВМ при ее включении; - обеспечение управления периферийными устройствами; - системные услуги. Микросхема памяти ROM-BIOS (Basic Input Output System) содержит в себе набор основных функций управления стандартными внешними устройствами PC и хранения параметров конфигурации системы. Для поддержания параметров настройки и внутренних часов на материнскую плату устанавливается долговечный (обычно литиевый) элемент питания.
- Экран с настройками параметров конфигурации ПК.
- Звуковые сигналы BIOS. Сразу после включения компьютера начинает работать программа POST, которая после тестирования основных компонентов ПК, при положительном результате через встроенный в корпус динамик издает короткий сигнал, который говорит, что: "Все нормально, можно работать дальше!". Но иногда, вместо этого, приятного слуху писка раздается целая трель непонятных сигналов, компьютер не включается. Что делать? Дело в том, что - это не мощная программа для тестирования железа. Она тоже может ошибаться.Так что же делать после того, как Вы расшифровали ошибку? Попробуйте вынуть плату (процессор, планку памяти), вызвавшую ее, и вставить назад, или просто проверьте, хорошо ли она "сидит" в разъеме. Только делайте это аккуратно, предварительно отключив кабель питания от сети и сняв статическое напряжение с пальцев рук (и ног) коснувшись рамы корпуса. Если проблемы со CMOS, то специальным джампером на системной плате обнулите настройки (или просто вытащите на несколько секунд батарейку). Если неполадки с клавиатурой, то проверьте соединение оной с системным блоком, целостность кабеля. Если проблемы с блоком питания, проверьте, а подключили ли Вы его к материнской плате, а если подключили, то правильно ли это сделали. Кстати, у меня лично был случай, когда я неправильно подключил разъем мыши к материнской плате (наоборот), компьютер не включался и никаких сигналов не было!
- Интерфейсы передачи данных. Термин «интерфейс» в вычислительной технике используется для описания способа связи между объектами. Суть интерфейса как способа организации связи заключается в том, что устанавливаются соглашения о характере входных и выходных сигналов, которыми обмениваются взаимодействующие объекты (устройства). При изготовлении материнской платы некоторые контроллеры встраиваются в нее и тогда линия передачи данных называется интерфейсом . Интерфейсы необходимы для возможности управления устройствами до момента загрузки ОС и соответствующих драйверов. Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) используется для подключения накопителей жестких дисков, приводов CD и DVD, накопителей LS-120 и ZIP, магнитооптики, стримеров и т. п. В IDE впервые введен стандарт для обмена данными между контроллером и системной шиной за счет использования специальной электроники совмещенной для управления диском и этой шиной (отсюда и название интерфейса). Интерфейс IDE поддерживает несколько способов обмена. Режим PIO (Programmed Input/Output), при котором обмен данными производился через регистры процессора под его управлением. Следствием этого является высокая загрузка процессора при операциях ввода/вывода. Максимальная скорость передачи данных составляет 16,7 Мбайт/с. Режим прямого доступа к памяти (DMA) , при котором контроллер интерфейса IDE и контроллер прямого доступа памяти материнской платы пересылают данные между диском и оперативной памятью, не загружая центральный процессор. Существуют три режима DMA: UltraDMA/66 с пиковой производительностью 66 Мбайт/с ATA/100 с производительностью до 100 Мбайт/с. Допускает использование максимального объема жесткого диска до 137 Гбайт, что связано с 28-битной адресацией секторов. ATA/133 с производительностью до 133 Мбайт/с. Допускает использование максимального объема жесткого диска до 144 Пбайт (петабайт), т.к. используется 48-битная адресация секторов. Физически интерфейс IDE реализован при помощи плоского 40- или 80-жильного кабеля, на котором могут быть разъемы для подключения одного или двух устройств. Общая длина кабеля не должна превышать 45 см, причем между разъемами должно быть расстояние не менее 15 см. Интерфейс SATA . SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации (как правило, с жёсткими дисками). SATA является развитием интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA). SATA/150 Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 Мб/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8B/10B). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. SATA/300 Стандарт SATA/300, работающий на частоте 3 ГГц и обеспечивающий пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 Мб/с). Весьма часто стандарт SATA/300 называют SATA II . Стандарт предусматривает последовательную передачу данных, потому в кабелях для такой передачи используются всего две пары проводов; одна из них работает на передачу, другая - на прием. Всего в интерфейсе SATA допускается использование 7 проводников, 3 из которых- «земля». Максимальная длина кабеля составляет 1 м. Описание SATA. SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA- кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера; улучшается охлаждение системы. SATA-кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA так же разработан с учётом многократных подключений. Стандарт SATA отказался от традиционного для PATA подключения по два устройства на шлейф; каждому устройству полагается отдельный кабель , что снижает задержки при одновременной работе двух устройств на одном кабеле, уменьшает возможные проблемы при сборке (проблема конфликта Slave/Master устройств для SATA отсутствует), устраняет возможность ошибок при использовании нетерминированных PATA-шлейфов. Стандарт SATA предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд (NCQ).
- Интерфейс SCSI . (Small Computer System Interface, произносится 'скази') - интерфейс шины системного уровня. Интерфейс SCSI получил широкое распространение после появления в середине 80-х годов компьютеров Macintosh фирмы Apple. Интерфейс допускает подключение до 8 устройств внутреннего и внешнего исполнения. К нему могут подключаться дисковые внутренние и внешние накопители (винчестеры, сменные винчестеры, CD- ROM и др.), стримеры, сканеры и другое оборудование. Преимущества применения SCSI: •высокая производительность, •поддержка очередей команд, их внутренняя оптимизация и выполнение в автономном режиме •обмен данными между устройствами подключенными к одной шине без участия ЦП •возможность применения длинных проводных и оптических кабелей •поддержка режима Plug and Play •поддержка различных ОС и платформ (Macintosh)
- PS/2- Интерфейс RS-232 (последовательный порт, новое название - EIA-232D) все еще применяется для подключения низкоскоростных устройств (таких как мышь, модем и др.); постепенно он вытесняется интерфейсом USB. На компьютере может использоваться до 4 последовательных портов. Интерфейс LPT (параллельный порт, IEEE-1284), также устаревший, чаще всего используется для подключения принтера. Персональный компьютер может работать максимум с тремя такими портами. Подсоединение кабеля к адаптеру параллельного интерфейса производится через 25-контактный разъем, а со стороны принтера используется специальный 36-контактный разъем типа Centronics. Длина подключаемого кабеля обычно не превышает 3 м. Скорость передачи до 2-5 Мбайт/с и поддерживают двустороннюю передачу данных. Интерфейс игрового порта (gameport), как правило, расположен либо на звуковой плате, либо на многофункциональной плате ввода/вывода и позволяет подключать к компьютеру различные аналоговые устройства (например джойстик). Он же может служить для подключения музыкальных инструментов с интерфейсом MIDI (Musical Instruments Device Interface).
- Интерфейс IEEE 1394 (Firewire) представляет собой последовательную высокоскоростную шину, предназначенную для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Стандарт поддерживает пропускную способность шины до 1600 Мбит/с.Стандарт IEEE 1394 имеет ряд неоспоримых достоинств : возможность передачи данных большими блоками, компактный разъем кабеля и возможность «горячего» подключения устройств. Чаще всего она применяется при взаимодействии компьютеров, и цифровых аудио- и видеосистем. Беспроводный интерфейс IrDa (Infrared Data Association) работающий в инфракрасном диапазоне используется для связи мобильных компьютеров с настольными, а также для подключения различных устройств между собой. Преимущества: низкую цену, невысокое энергопотребление и отсутствие вредных высокочастотных излучений. Для соединения по ИК- порту устройства должны быть в прямой видимости друг от друга (инфракрасный луч испускается в виде 30° конуса) на расстоянии от полного контакта до одного метра. Скорость передачи от 9600 бит/с до 16 Мбит/с. Популярность этого стандарта связи объяснима – дешевизна и простота в использовании. Не надо никаких проводов: поднес устройства друг к другу, и связь установлена. Преимущества и недостатки этого способа связи очевидны. Недостатки: устройства должны находиться в пределах прямой видимости некоторые виды освещения (например, солнечное) могут помешать связи, ведь используется хоть и невидимый глазу, но световой поток…дальность связи до одного метра, что не всегда бывает достаточно. Достоинства: низкая цена, прямая видимость– этим обеспечивается простейшая физическая защита передаваемой информации - перехватить ее из за всех ограничений ИК-связи достаточно проблематично (разве что попробовать "вписаться" с приемником где-нибудь в пределах 30° конуса) зачастую общение требуется только между двумя конкретными устройствами, что с блеском обеспечивает инфракрасная связь. Интерфейс Bluetooth . Его разработка начата в 1998 г. с целью создания технологии беспроводной связи. В переводе Bluetooth означает «синий зуб». Отметим сразу, что ничего общего с "синим зубом" ни технология, ни устройства, ее поддерживающие, не имеют. По одной из версий, Bluetooth - прозвище датского короля, объединившего Данию и Норвегию во времена викингов. По всей видимости, и разработка компаний была призвана объединить при помощи беспроводной связи самые разные устройства разных производителей во всех странах мира. Устройство. Физически Bluetooth-устройства представляют собой радиоприемник и передатчик, работающие в частотном диапазоне 2,4-2,48 ГГц. Такой диапазон разрешен для свободного использования практически во всех странах мира, а значит, всевозможные мобильные телефоны, компьютеры и т. п. могут обмениваться информацией при помощи Bluetooth вне зависимости от их физического местонахождения. И при этом фактически гарантируется, что никаких помех при передаче данных не будет. Скорость передачи при использовании Bluetooth может достигать без малого 1 Мбит/с. Для сравнения: скорость работы обычного модема, с помощью которого чаще всего осуществляется доступ в Интернет из дома, составляет (в среднем, в реальных условиях Москвы) 56 Кбит/с. Связь обеспечивается на расстоянии до 30 м (гарантировано 10м), и одновременно можно связывать до 8 устройств. Этот стандарт не требует никаких действий пользователя – как только Bluetooth-устройства сближаются на определенное расстояние, они тут же обмениваются информацией и создают небольшую локальную сеть. Преимущества : для связи устройств совершенно не требуется прямой видимости – устройства начинают "видеть" друг друга, будучи сближенными до определенного расстояния. Этому стандарту нипочем даже стены, и с его помощью можно создавать небольшие сети в условиях квартиры, а, например, соединение карманного компьютера с мобильным телефоном может быть осуществлено вообще без извлечения последнего из кармана. Недостатки: Bluetooth пока намного дороже ИК-порта. Автоматическая установка связи с устройствами может стать одним из его минусов. Предположим, в комнате на переговорах сидит некоторое количество людей с Bluetooth-устройствами. При условии, что все устройства "видят" друг друга, а вам надо передать информацию, скажем, визитную карточку, конкретному человеку, могут возникнуть проблемы в нахождении этого человека. В этом случае инфракрасное общение может оказаться более удобным. Что можно подключить по Bluetooth. Теоретически Bluetooth может стать универсальной технологией для обмена данными уже сегодня. То есть если ваш любимый ноутбук имеет встроенный модуль Bluetooth, а в домашний компьютер вставлен внешний передатчик, то вы можете переписывать файлы с фотографиями или музыкой как в одном, так и в другом направлении. Гарнитура hands free, призвана облегчить вождение автомобиля. Проводные гарнитуры сильно сковывают движения за рулем, поскольку длина провода ограничена и вы постоянно рискуете либо выдернуть телефон из держателя, либо уронить "ухо". Чтобы подключить гарнитуру по Bluetooth в пути - достаточно просто активировать соответствующую функцию (обычно она спрятана в меню настроек телефона). Надоели многочисленные провода? Покупаем Bluetooth-клавиатуру и такую же мышь . И вот вы уже можете печатать и щелкать мышью по иконкам Windows хоть в 10 м от системного блока. Заглядывая немного дальше, можно вспомнить популярную ныне концепцию цифрового дома , в соответствии с которой всей домашней техникой - от компьютера до кондиционера - можно управлять, например, через Интернет. То есть, можно дистанционно настроить видеомагнитофон например, на запись футбольного матча, к началу которого вы никак не успеваете приехать из-за пробок на дороге.
- Системные и локальные шины В вычислительной технике способ связи между устройствами называется термином «интерфейс», причем часто он уточняется дополнительным определяющим словом (интерфейс ввода-вывода, магистральный интерфейс, пользовательский интерфейс, программный интерфейс и т. п.). Интерфейс устанавливает соглашения о характере входных и выходных сигналов, которыми обмениваются взаимодействующие устройства. Для организации связи между всеми устройствами ПК используется магистральный интерфейс, сокращенно названный магистралью. Магистраль можно представить как центральную улицу города, по которой движется основной транспортный поток, доставляющий грузы и людей в назначенное место. Такая улица немыслима без перекрестков, где транспортный поток увеличивается или уменьшается. Непрерывно изменяется как направление движения, так и количество движущихся средств. Причем не надо забывать и о пешеходах. Регулирует движение по основной транспортной артерии города либо светофор, работающий по жесткой программе, либо регулировщик, который в зависимости от обстановки направляет движущийся поток. Назначение улицы состоит в организации связи между различными объектами города.Подобный принцип заложен и в основу работы магистрали персонального компьютера. Связь между устройствами реализована в виде шины (Bus)— физической совокупности проводов (каналов передачи электрических сигналов).В системной магистрали выделяют следующие шины:шину адреса, шину данных, шину управленияшину питания.К факторам, определяющим производительность шины, относят ее разрядность (количество линий) и тактовую частоту. От разрядности адресной шины зависит максимальный адрес ячейки памяти, к которому может обратиться процессор. Если адресная шина одноразрядная, то по ней можно передать только два адреса - 0 и 1, и соответственно, можно обратиться только к двум ячейкам памяти - ячейке с адресом 0 и ячейке с адресом 1. Если адресная шина двухразрядная, то по ней можно передать четыре адреса: 00, 01, 10, 11 и обратиться к четырем ячейкам памяти. Количество ячеек, к которым можно обратиться, определяется как 2n, где n - разрядность адресной шины. Исходя из этого, если адресная шина 16-разрядная, то можно обратиться к 65536 ячейкам памяти, при 20-разрядной шине - к 1048576 ячейкам, при 32-х разрядной к 4 Гб. Таким образом, разрядность адресной шины определяет максимально допустимый объем адресуемой оперативной памяти.Разрядность шины данных определяет объем и соответственно скорость передачи данных. Чем шире шина данных, тем больше данных может быть передано за определенный период времени и тем быстрее (производительнее) работает компьютер. Такую шину можно сравнить с многорядной автострадой. Транспортный поток идет тем быстрее, чем больше полос для движения машин на дороге. Так, например, целое 16 разрядно число при 8-разрядной шине передается в два приема. Современные модели имеют 64-разрядную шину данных.По шине управления происходит передача служебных сигналов и команд управления всем устройствам ПК.
- Одними из первых стандартов локальных шин были ISA, EISA, VLB, которые сейчас уже практически не используются. ISA (industry standart architecture) — одна из первых системных шин, поддерживающая разрядность 8 или 16 бит. Конструктивно она выполнена в виде двух щелевых разъемов (слотов). Скорость передачи данных 5 Мбайт/с. При взаимодействии устройства с процессором запросу на обслуживание нужно было пройти через расширительный мост, шину памяти, кэш и локальную шину процессора. Все это вело к значительным задержкам при его обработке и вводе-выводе. EISA (extended industry standard architecture) —32 разрядная шина, с пропускной способностью до 33 Мбайт/с. MCA (MicroChannel-Architecture) – шина, поддерживающая микроканальную архитектуру. В этой шине каждая плата расширения может иметь свой собственный процессор, который позволяет использовать шину в режиме саморегулирования. При этом с центрального процессора снимается задача синхронизации устройств. Скорость обмена данными до 10 Мбайт/с. Для повышения производительности ПК наряду с системной шиной, появились локальные шины, связывающие между собой отдельные устройства. VLBus (Video-Local-Bus) — системная шина, связывающая напрямую процессор и видеопамять для ускорения прорисовки изображения. Тактовая частота составляет 66 МГц, скорость передачи данных 150 Мбайт/с в режиме записи и примерно 100 Мбайт/с в режиме считывания.
- Шина PCI (Peripheral Component Interconnect)- это процессорно-независимая шина. Передачей данных по этой шине управляет не центральный процессор как раньше, а специальная микросхема (мост). У каждого устройства есть прямой доступ к локальной шине процессора и шине системной памяти. Это позволило получить заметное повышение производительности компьютера, так как позволяет выполнять по шине несколько операций одновременно (например, процессор может продолжать свою работу даже тогда, когда данные записываются в ОЗУ или считываются из него). То же самое происходит и при обмене данными между двумя PCI-устройствами. Стандартная шина PCI способна поддерживать три-четыре слота. При необходимости можно подключить в ПК несколько таких шин (например, для серверов). Шина PCI является синхронной 32- или 64-разрядной шиной, работающей на частоте 33 или 66 МГц. Максимально возможная скорость передачи данных по шине PCI (64/66) составляет 533 Мб/с. Шина PCI также поддерживает автоматическое определение и конфигурирование плат расширения (режим Plug-n-play).
- Шина PCMCIA (PC Card), - стандарт на шину блокнотных компьютеров, введенный Personal Computer Memory Card International Association. Позволяет подключать малогабаритные устройства: расширители памяти, модемы, контроллеры дисков и стримеров, SCSI- адаптеры, сетевые адаптеры и др. Существует три типа карт PCMCIA. Все они имеют одинаковый размер в плане (прямоугольник 85,6х54 мм), но разную толщину. Карты Type I имеют толщину 3,3 мм, Type II — 5,5 мм Type III — 10,5 мм. Гнезда для установки карт также бывают трех типов. В гнездо Type I можно вставить одну карту Type I. В гнездо Type II — одну карту Type II или две Type I. В гнезде Type III помещается одна карта Type III, или одна Type I и одна Type II или три Type I. Почти всегда карты PCMCIA можно устанавливать или заменять без отключения или перезагрузки компьютера. CardBus — расширение стандарта PC Card; механические характеристики остались без изменений. Ширина шины данных увеличена до 32 бит (вместо 16-ти), периферийные устройства получили возможность быть задатчиками на шине, тактовая частота повышена до 33 МГц.
- Введение Шина USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно - версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициировна весьма авторитетными фирмами - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq. Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками - создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Это означает, что должно быть предусмотрено подключение устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующей установки соответствующих драйверов. Кроме этого, желательно питание маломощных устройств подавать с самой шины. Скорость шины должна быть достаточной для подавляющего большинства периферийных устройств. Попутно решается историческая проблема нехватки ресурсов на внутренних шинах IBM PC совместимого компьютера - контроллер USB занимает только одно прерывание независимо от количества подключенных к шине устройств.
- Технические характеристики Возможности USB следуют из ее технических характеристик: Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Mb/s Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 m Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Mb/s Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 m Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) - 127 Возможно подключение устройств с различными скоростями обмена Отсутствие необходимости в установке пользователем дополнительных элементов, таких как терминаторы для SCSI Напряжение питания для периферийных устройств - 5 V Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA Поэтому целесообразно подключать к USB практически любые периферийные устройства, кроме цифровых видеокамер и высокоскоростных жестких дисков. Особенно удобен этот интерфейс для подключения часто подключаемых/отключаемых приборов, таких как цифровые фотокамеры. Конструкция разъемов для USB рассчитана на многократное сочленение/расчленение. Возможность использования только двух скоростей обмена данными ограничивает применяемость шины, но существенно уменьшает количество линий интерфейса и упрощает аппаратную реализацию. Питание непосредственно от USB возможно только для устройств с малым потреблением, таких как клавиатуры, мыши, джойстики и т.п. Кабели и разъемы Сигналы USB передаются по 4-х проводному кабелю Предназначены только для подключения к источнику, т.е. к компьютеру или хабу Предназначены только для подключения к периферийному устройству Номер контакта Назначение Цвет провода 1 V BUS Красный 2 D- Белый 3 D+ Зеленый 4 GND Черный Оплетка Экран Оплетка Здесь GND - цепь "корпуса" для питания периферийных устройств, VBus - +5V также для цепей питания. Шина D+ предназначена для передачи данных по шине, а шина D- для приема данных. Кабель для поддержки полной скорости шины (full-speed) выполняется как витая пара, защищается экраном и может также использоваться для работы в режиме минимальной скорости (low-speed). Кабель для работы только на минимальной скорости (например, для подключения мыши) может быть любым и неэкранированным. Разъемы, используемые для подключения периферийных устройств, показаны на рисунке выше.
- Здесь GND - цепь "корпуса" для питания периферийных устройств, VBus - +5V также для цепей питания. Шина D+ предназначена для передачи данных по шине, а шина D- для приема данных. Кабель для поддержки полной скорости шины (full-speed) выполняется как витая пара, защищается экраном и может также использоваться для работы в режиме минимальной скорости (low-speed). Кабель для работы только на минимальной скорости (например, для подключения мыши) может быть любым и неэкранированным. Разъемы, используемые для подключения периферийных устройств, показаны на рисунке выше.
- Видеокарта является основным элементом видеоподсистемы любого компьютера (за исключением самых дешевых офисных систем с интегрированным в чипсет видео). К основным компонентам видеокарты относятся: графический процессор (с легкой руки NVIDIA, именуемый GPU - Graphic Processing Unit), от возможностей которого во многом зависит производительность всей видеоподсистемы, и видеопамять (служащая для хранения различных элементов выводимого изображения, включая графические примитивы, текстуры и прочее). Технология AGP (Accelerated Graphic Port). повышает производительность графической системы благодаря введению специального высокоскоростного порта для обмена большими блоками текстур между графическим контроллером ПК и оперативной памятью. Интерфейс AGP, связывающий набор микросхем ПК и графический контроллер, значительно повышает пропускную способность канала данных графического ускорителя (в настоящее время пиковая пропускная способность составляет 528 Мб/с). Технология AGP представляет собой масштабируемую основу для создания будущих высокопроизводительных систем с пиковой пропускной способностью более 1 Гб/с. Создавая отдельную "скоростную магистраль" для графических данных, технология AGP позволяет графическому контроллеру, содержащему аппаратный ускоритель, считывать данные при наложении текстур непосредственно из оперативной памяти, вместо того чтобы кэшировать их в ограниченной по объему локальной видеопамяти. Кроме того, она позволяет ускорить передачу декодированных видеоданных с центрального процессора на графический контроллер. Минимизируя необходимый объем видеопамяти, технология AGP позволяет разработчикам снизить стоимость вновь разрабатываемых компьютеров, а освобождение шины PCI от видеотрафика повышает стабильность системы. Шина AGP работает на частоте 66 МГц. В нем предусмотрены два режима передачи данных — 1x (66 МГц, 266 Мб/с) и 2х (133 МГц, 532 Мб/с за счет передачи данных по фронту и срезу тактовых импульсов). В мае 1998 года был разработан новый стандарт AGP - AGP 2.0 со скоростью передачи данных 4х и 8х, так, в режиме 4х она достигала 1064 Мб/с. Для подключения устройств к AGP-шине используется специальный разъем.
- Стандарт PCI-X. Наращивание производительности вычислительных систем привело к тому, что быстродействие процессоров за последнее десятилетие увеличилось более чем на порядок, а пропускная способность шин ввода-вывода - лишь в несколько раз. А ведь интегральная производительность вычислительной системы определяется самым медленным ее компонентом. Сегодня возникла необходимость повышения быстродействия системы ввода-вывода, обусловленная не только возросшими возможностями процессоров и памяти, но и появлением гигабитных сетевых технологий. В 1998 г. три крупнейшие компьютерные компании - Compaq, Hewlett-Packard и IBM разработали новую спецификацию расширения шины PCI под названием PCI-X. Эта спецификация за счет ряда усовершенствований шины PCI позволила значительно увеличить ее производительность. Новая технология PCI-X обеспечивает стабильную работу устройствам на частотах до 133 МГц, а в будущем частота шины возрастет еще больше. При частоте 133 МГц и ширине 64 разряда ее максимальная пропускная способность составляет свыше 1 Гб/с (точнее, 1066 Мб/с). Контроллер PCI-X, работающий на частоте 66 МГц, может обслуживать до четырех устройств, а дополнительный мост PCI-X-to-PCI-X позволяет подключать большее их количество. Пропускная способность на 66 МГц достигает 533 Мб/с. В случае работы всей периферии на 100 МГц возможное число устройств, подключаемых к PCI-X, сокращается до двух, зато пропускная способность достигает 800 Мб/с. При подключении единственного устройства, работающего на частоте 133 МГц, достигает 1066 Мб/с. Благодаря обеспечению обратной совместимости PCI-X будет использовать те же порты, что и классическая шина PCI. Однако если на шину PCI-X устанавливается обычный PCI-адаптер, не поддерживающий любые ее режимы ее работы, то он и все остальные адаптеры данного шинного сегмента будут работать по протоколу PCI. Для совместимости старых и новых устройств, возможно наличие в одной системе как шины PCI, так и PCI-X. Сейчас производители видеокарт переходят со стандарта AGP на PCI-X. Т.к. 64-разрядная PCI-X на 133 МГц имеет примерно одинаковую с AGP 4X пропускную способность. Полнодуплексный режим работы и возможность "горячей" замены платы без риска порчи самой платы и слота.
- PCI Express— компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной передаче данных. В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express, является пакетной сетью с топологией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связано соединением типа точка-точка с коммутатором. Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины. Высокая пиковая производительность шины PCI Express позволяет использовать её вместо шин AGP и тем более PCI и PCI-X.