Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали компьютера осуществляется через

Обновлено: 06.07.2024

При создании вычислительных сетей разработчикам пришлось решать множество самых разных задач, связанных с кодированием и синхронизацией электрических (оптических) сигналов, выбором конфигурации физических и логических связей, разработкой схем адресации устройств, созданием различных способов коммутации , мультиплексированием и демультиплексированием потоков данных, совместным использованием передающей среды. В данной лекции мы сформулируем все эти задачи, причем в той последовательности, в которой они возникали в процессе развития и совершенствования сетевых технологий .

Начнем с наиболее простого случая непосредственного соединения двух устройств физическим каналом, такое соединение называется связью "точка-точка" ( point-to-point ).

Связь компьютера с периферийными устройствами

Частным случаем связи " точка-точка " является соединение компьютера с периферийным устройством. Поскольку механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами , начнем рассматривать принципы работы сети с этого "досетевого" случая.

Для обмена данными компьютер и периферийное устройство (ПУ) оснащены внешними интерфейсами или портами (рис. 3.1). В данном случае к понятию "интерфейс" относятся:

  • электрический разъем ;
  • набор проводов, соединяющих устройства;
  • совокупность правил обмена информацией по этим проводам.

Со стороны компьютера логикой передачи сигналов на внешний интерфейс управляют:

  • контроллер ПУ — аппаратный блок, часто реализуемый в виде отдельной платы;
  • драйвер ПУ – программа, управляющая контроллером периферийного устройства .

Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления ПУ, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства .

Обмен данными между ПУ и компьютером, как правило, является двунаправленным . Так, например, даже принтер, который представляет собой устройство вывода информации, возвращает в компьютер данные о своем состоянии.

Таким образом, по каналу, связывающему внешние интерфейсы , передается следующая информация :

  • данные, поступающие от контроллера на ПУ, например байты текста, который нужно распечатать на бумаге;
  • команды управления, которые контроллер передает на устройство управления ПУ; в ответ на них оно выполняет специальные действия, например переводит головку диска на соответствующую дорожку или же выталкивает из принтера лист бумаги;
  • данные, возвращаемые устройством управления ПУ в ответ на запрос от контроллера , например данные о готовности к выполнению операции.

Рассмотрим последовательность действий, которые выполняются в том случае, когда некоторому приложению требуется напечатать текст на принтере. Со стороны компьютера в выполнении этой операции принимает участие, кроме уже названных контроллера , драйвера и приложения, еще один важнейший компонент — операционная система . Поскольку все операции ввода-вывода являются привилегированными, все приложения при выполнении операций с периферийными устройствами используют ОС как арбитра. Итак, последовательность действий такова:

  1. Приложение обращается с запросом на выполнение операции печати к операционной системе. В запросе указываются: адрес данных в оперативной памяти, идентифицирующая информация принтера и операция, которую требуется выполнить.
  2. Получив запрос, операционная система анализирует его, решает, может ли он быть выполнен, и если решение положительное, то запускает соответствующий драйвер , передавая ему в качестве параметров адрес выводимых данных. Дальнейшие действия, относящиеся к операции ввода-вывода , со стороны компьютера реализуются совместно драйвером и контроллером принтера.
  3. Драйвер передает команды и данные контроллеру , который помещает их в свой внутренний буфер. Пусть, например, драйвер загружает значение некоторого байта в буфер контроллера ПУ.
  4. Контроллер перемещает данные из внутреннего буфера во внешний порт .
  5. Контроллер начинает последовательно передавать биты в линию связи , представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналом. Чтобы сообщить устройству управления принтера о том, что начинается передача байта, перед передачей первого бита данных контроллер формирует стартовый сигнал специфической формы, а после передачи последнего информационного бита — стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют передачу байта. Кроме информационных бит, контроллер может передавать бит контроля четности для повышения достоверности обмена.
  6. Устройство управления принтера , обнаружив на соответствующей линии стартовый бит, выполняет подготовительные действия и начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере. Если передача сопровождается битом четности , то выполняется проверка корректности передачи: при правильно выполненной передаче в соответствующем регистре устройства управления принтера устанавливается признак завершения приема информации. Наконец, принятый байт обрабатывается принтером — выполняется соответствующая команда или печатается символ.

Рис. 3.1. Связь компьютера с периферийным устройством.

Обязанности между драйвером и контроллером могут распределяться по-разному, но чаще всего контроллер поддерживает набор простых команд, служащих для управления периферийным устройством , а на драйвер обычно возлагаются наиболее сложные функции реализации обмена. Например, контроллер принтера может поддерживать такие элементарные команды, как " Печать символа", " Перевод строки ", " Возврат каретки " и т. п.

Драйвер же принтера с помощью этих команд реализует печать строк символов, разделение документа на страницы и другие более высокоуровневые операции (например, подсчет контрольной суммы последовательности передаваемых байтов, анализ состояния периферийного устройства , проверка правильности выполнения команды). Драйвер , задавая ту или иную последовательность команд, определяет тем самым логику работы периферийного устройства . Для одного и того же контроллера можно разработать различные драйверы , которые с помощью одного и того же набора доступных команд будут реализовывать разные алгоритмы управления одним и тем же ПУ.

1) Роберт Биссакар
2) Филипп-Малтус Хан
3) Блез Паскаль
4) Джон Неппер
5) Чарльз Беббидж

а) механический калькулятор
б) Паскалина
в) логарифмическая линейка
г) аналитическая машина
д) арифмометр

  • Архитектура ПК – это:
  1. техническое описание деталей устройств компьютера;
  2. описание устройств для ввода-вывода информации;
  3. описание программного обеспечения для работы компьютера;
  4. описание устройств и принципов работы компьютера, достаточное для понимания пользователя.
  • Принцип открытой архитектуры означает:
  1. что персональный компьютер сделан единым неразъемным устройством;
  2. что возможна легкая замена устаревших частей персонального компьютера;
  3. что новая деталь ПК будет совместима со всем тем оборудованием, которое использовалось ранее;
  4. что замена одной детали ведет к замене всех устройств компьютера.
  • Установите соответствие:

1) ОЗУ
2) ПЗУ
3) ВЗУ

а) обеспечивает длительное хранение информации
б) при выключении ее содержимое теряется
в) читается только процессором

  • Где находится BIOS?
  1. в оперативно-запоминающем устройстве (ОЗУ)
  2. на винчестере
  3. на CD-ROM
  4. в постоянно-запоминающем устройстве (ПЗУ)
  • Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали производится через:
  1. регистр
  2. драйвер;
  3. контроллер;
  4. стример.
  • Укажите характеристики лазерного принтера.
  • Сканеры бывают:
  1. горизонтальные и вертикальные;
  2. внутренние и внешние;
  3. ручные, роликовые и планшетные;
  4. матричные, струйные и лазерные.
  • Разъемы, в которые устанавливаются модули оперативной памяти, называются _________________________.
  • Сформулируйте все достоинства и недостатки портативных компьютеров.
  • Модульный принцип построения компьютера позволяет пользователю:
  1. самостоятельно комплектовать и модернизировать конфигурацию ПК;
  2. изучить формы хранения, передачи и обработки информации;
  3. понять систему кодирования информации;
  4. создать рисунки в графическом редакторе.
  • Вентилятор-охладитель, устанавливаемый поверх кристалла процессора, называется ____________________________.
  • Чем характерны и где применяются суперкомпьютеры?
  • Охарактеризуйте носитель информации Blu-Ray и устройство, позволяющее его читать.
  • В каком поколении машины начинают классифицировать на большие, сверхбольшие и мини-ЭВМ:
  1. в I поколении
  2. в II поколении
  3. в III поколении
  4. в IV поколении
  • Первая советская электронно-вычислительная машина, появившаяся в 1950 году, называлась ________________________.
  • Первым средством дальней связи принято считать:
  1. радиосвязь
  2. телефон
  3. телеграф
  4. почту
  5. компьютерные сети.
  • Какая из последовательностей отражает истинную хронологию:
  1. почта, телеграф, телефон, телевидение, радио, компьютерные сети;
  2. почта, радио, телеграф, телефон, телевидение, компьютерные сети;
  3. почта, телевидение, радио, телеграф, телефон, компьютерные сети;
  4. почта, радио, телефон, телеграф, телевидение, компьютерные сети;
  • Массовое производство персональных компьютеров началось.
  1. в 40-е годы
  2. в 80-е годы
  3. в 50-е годы
  4. в 90-е годы
  • ЭВМ первого поколения:
  1. имели в качестве элементной базы электронные лампы; характеризовались малым быстродействием, низкой надежностью; программировались в машинных кодах
  2. имели в качестве элементной базы полупроводниковые элементы; программировались с использованием алгоритмических языков
  3. имели в качестве элементной базы интегральные схемы, отличались возможностью доступа с удаленных терминалов
  4. имели в качестве элементной базы большие интегральные схемы, микропроцессоры; отличались относительной дешевизной
  5. имели в качестве элементной базы сверхбольшие интегральные схемы, были способны моделировать человеческий интеллект.
  • Элементной базой ЭВМ третьего поколения служили:
  1. электронные лампы
  2. полупроводниковые элементы
  3. интегральные схемы
  4. большие интегральные схемы
  5. сверхбольшие интегральные схемы.
  • Название какого устройства необходимо вписать в пустой блок общей схемы компьютера?
  1. модем
  2. дисковод
  3. контроллер устройства вывода
  4. внутренняя память


  • Не является носителем информации.
  1. Книга
  2. Глобус
  3. Ручка
  4. Видеопленка
  • Поставьте в соответствие примерный информационный объем и емкость носителей информации:
  1. 1,4 Мбайт
  2. 700 Мбайт
  3. 200 Гбайт
  4. 8 Гбайт
  1. (1) дискета
  2. (2) лазерный диск CD
  3. (3) жесткий диск
  4. (4) флеш-память
  • КОМПЬЮТЕР ЭТО -
  1. электронное вычислительное устройство для обработки чисел;
  2. устройство для хранения информации любого вида;
  3. многофункциональное электронное устройство для работы с информацией;
  4. устройство для обработки аналоговых сигналов.
  • УКАЖИТЕ ВИДЫ ПРИНТЕРОВ:
  1. Настольные;
  2. Портативные;
  3. Карманные;
  4. Матричные;
  5. Лазерные;
  6. Струйные;
  7. Монохромные;
  8. Цветные;
  9. Черно-белые.
  • УКАЖИТЕ УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ:
  1. Модем;
  2. Принтер;
  3. Сканер;
  4. Джойстик;
  5. Клавиатура;
  6. Монитор;
  7. Системный блок;
  8. Процессор.
  • УКАЖИТЕ ОСНОВНЫЕ ТОПОЛОГИИ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ:
  1. Концевая.
  2. Линейная.
  3. Табличная.
  4. Кольцевая.
  5. Звездообразная.
  6. Зигзагообразная.
  • УКАЖИТЕ ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРА
  1. Мышь
  2. Клавиатура
  3. Системный блок
  4. Принтер
  5. Сканер
  6. Монитор
  7. Модем
  • УСТАНОВИТЕ СООТВЕТСТВИЕ МЕЖДУ ПОКОЛЕНИЯМИ КОМПЬЮТЕРОВ И ЭЛЕМЕНТНЫМИ БАЗАМИ КАЖДОГО ПОКОЛЕНИЯ.

1. I поколение
A. Интегральные схемы

2. II поколение
B. БИС и СБИС

3. III поколение
C. Электронно-вакуумные лампы

4. IV поколение
D. Транзисторы

  • Укажите запоминающие устройства, информация в которых сохраняется при выключении питания компьютера
  1. ОЗУ
  2. ПЗУ
  3. винчестер
  4. регистры процессора
  • Какое устройство выполняет преобразование звука из цифрового представления в аналоговое
  1. акустические колонки
  2. динамик
  3. звуковая карта
  4. микрофон
  • Какие из перечисленных устройств используются для ввода изображений в компьютер?
  1. цифровой фотоаппарат
  2. сканер
  3. плоттер
  4. принтер
  • Устройство ввода предназначено для:
  1. передачи информации от человека компьютеру
  2. обработки данных, которые вводятся
  3. реализации алгоритмов обработки и передачи информации
  • Продолжить ряд, выбрав недостающее устройство из списка: МОНИТОР, ПРИНТЕР:
  1. системный блок
  2. клавиатура
  3. наушники
  4. графический планшет
  5. фотокамера
  • Какие основные узлы компьютера располагаются в системном блоке?
  1. монитор;
  2. дисковод;
  3. системная плата;
  4. манипулятор "мышь";
  5. блок питания.
  • Постоянно запоминающее устройство служит для:
  1. хранения программ первоначальной загрузки компьютера и тестирования его основных узлов;
  2. хранения программ пользователя во время работы
  3. записи особо ценных прикладных программ
  4. хранения постоянно используемых программ
  5. постоянного хранения особо ценных документов
  • Какие из перечисленных ниже устройств используются для ввода информации в компьютер?

А- джойстик;
Б- динамики;
В- клавиатура;
Г- мышь;
Д- плоттер;
Е- принтер;
Ж- сканер;
З- стример.

  • Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить:
  1. дисковод
  2. оперативную память
  3. мышь
  4. принтер
  • Выберите устройство для обработки информации:
  1. лазерный диск
  2. процессор
  3. принтер
  4. сканер
  • Во время выполнения прикладная программа хранится:
  1. в видеопамяти
  2. в процессоре
  3. в оперативной памяти
  4. на жестком диске
  5. в постоянной памяти
  • Как называется устройство, выполняющее арифметические и логические операции и управляющее другими устройствами компьютера?
  1. контроллер
  2. клавиатура
  3. монитор
  4. процессор
  • Выберите из нижеперечисленных набор устройств, из которых можно собрать компьютер:
  1. процессор, память, клавиатура
  2. процессор, память, дисплей, клавиатура, дисковод
  3. процессор, память, дисковод
  4. процессор, память, дисплей, дисковод
  • Выберите из перечисленных периферийных устройств компьютера номера описанных устройств:

1 - устройство для подключения к Интернету через телефонную сеть;
2 - устройство для записи информации на магнитную ленту;
3 - устройство для вывода чертежа на бумагу;
4 - устройство для оцифровки изображений;
5 - устройство для копирования графической и текстовой информации

а - графопостроитель;
б - дигитайзер;
в - стример;
г - сканер;
д - модем

Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) 1-а, 2-б, 3-в, 4-г, 5-д
2) 1-д, 2-в, 3-а, 4-б, 5-г
3) 1-в, 2-д, 3-а, 4-б, 5-г
4) 1-в, 2-б, 3-г, 4-д, 5-а

Основные принципы построения ЭВМ были сформулированы американским учёным Джоном фон Нейманом в 40-х годах 20 века:

    1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ).

2. Информация, с которой работает ЭВМ делится на два типа:

    • набор команд по обработке (программы);
    • данные подлежащие обработке.

3. И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) – принцип хранимой программы .

4. Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.

5. С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе . Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название - системная магистраль).

Шина - это кабель, состоящий из множества проводников. По одной группе проводников - шине данных передаётся обрабатываемая информация, по другой - шине адреса - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Третья часть магистрали - шина управления , по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др).

Системная шина характеризуется тактовой частотой и разрядностью. Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины . Тактовая частота характеризует число элементарных операций по передаче данных в 1 секунду. Разрядность шины измеряется в битах, тактовая частота – в мегагерцах.

Всякая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом , передаваемым по адресной шине. Это может быть адрес ячейки памяти или адрес периферийного устройства. Необходимо, чтобы разрядность шины позволила передать адрес ячейки памяти. Таким образом, словами разрядность шины ограничивает объем оперативной памяти ЭВМ, он не может быть больше чем , где n – разрядность шины. Важно, чтобы производительности всех подсоединённых к шине устройств были согласованы. Неразумно иметь быстрый процессор и медленную память или быстрый процессор и память, но медленный винчестер.

Ниже представлена схема устройства компьютера, построенного по магистральному принципу:

В современных ЭВМ реализован принцип открытой архитектуры, позволяющий пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию. Конфигурацией компьютера называют фактический набор компонентов ЭВМ, которые составляют компьютер. Принцип открытой архитектуры позволяет менять состав устройств ЭВМ. К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие.

Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали на физическом уровне осуществляется через специальный блок - контроллер (другие названия - адаптер, плата, карта). Для установки контроллеров на материнской плате имеются специальные разъёмы - слоты .

Программное управление работой периферийного устройства производится через программу - драйвер , которая является компонентой операционной системы. Так как существует огромное количество разнообразных устройств, которые могут быть установлены в компьютер, то обычно к каждому устройству поставляется драйвер, взаимодействующий непосредственно с этим устройством.

Связь компьютера с внешними устройствами осуществляется через порты – специальные разъёмы на задней панели компьютера. Различают последовательные и параллельные порты. Последовательные (COM – порты) служат для подключения манипуляторов, модема и передают небольшие объёмы информации на большие расстояния. Параллельные (LPT - порты) служат для подключения принтеров, сканеров и передают большие объёмы информации на небольшие расстояния. В последнее время широкое распространение получили последовательные универсальные порты (USB), к которым можно подключать различные устройства.

Минимальная конфигурация компьютера включает в себя: системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.

1. Структурно-функциональная схема компьютера включает в себя:
а) процессор, внутренняя память, внешняя память, устройства ввода и вывода+
б) арифметическо-логическое устройство, устройство управления, монитор
в) микропроцессор, ВЗУ, ОЗУ, ПЗУ, клавиатура, монитор, принтер, мышь
г) системный блок, монитор, ОЗУ, клавиатура, мышь, принтер

2. Hardware-это:
а) система обеспечивающая создание новых программ
б) аппаратная часть компьютера +
в) самая популярная система для компьютеров IBM PC

3. Software-это:
а) только программы для подключения к компьютеру новых устройств
б) программа вспомогательного назначения
в) программное обеспечение компьютера +

4. Задание ритма при передаче информационных сигналов в компьютере осуществляет:
а) тактовый генератор +
б) тактовая частота
в) ОЗУ

5. Для правильной работы периферийного устройства драйвер этого устройства должен:
а) быть выведен на печать
б) находиться в оперативной памяти
в) находиться на жестком диске +

6. Оперативная память необходима для:
а) запуска программы
б) хранения исполняемой в данный момент времени программы и данных, с которыми она непосредственно работает +
в) долговременного хранения информации

7. Скорость обработки информации в компьютере зависит от:
а) жесткого диска
б) тактовой частоты
в) ОЗУ +

8. Укажите единицу измерения ёмкости памяти:
а) Кбайт +
б) такт
в) ГГц

9. Периферийные устройства предназначены для:
а) выполнения арифметико-логических операций
б) улучшения дизайна компьютера
в) обмена информацией между компьютером и пользователем +

10. Внешняя память необходима:
а) хранения часто изменяющейся информации в процессе решения задачи
б) для долговременного хранения информации после выключения компьютера +
в) для обработки текущей информации

11. В чем измеряется частота регенерации монитора:
а) герцах +
б) секундах
в) вольтах

12. Что такое плоттер:
а) широкоформатный сканер
б) широкоформатный принтер +
в) цветной принтер

13. Разрешение монитора-это:
а) количество пикселей по вертикали и по горизонтали +
б) количество пикселей по горизонтали
в) количество пикселей по вертикали

14. ОЗУ-это память, в которой хранится:
а) информация, присутствие которой постоянно необходимо для работы компьютера
б) хранится информация независимо от того работает компьютер или нет
в) исполняемая в данный момент времени программа и данные, с которыми она непосредственно работает +

15. Какую функцию выполняют периферийные устройства:
а) ввод-вывод информации +
б) обработку информации
в) хранение информации

16. Что такое архитектура компьютера:
а) техническое описание деталей устройств компьютера
б) описание устройства и принципов работы компьютера,достаточное для понимания пользователя +
в) описание программного обеспечения для работы компьютера

17. Что такое компьютер:
а) универсальное устройство для записи и чтения информации
б) электронное устройство для обработки информации
в) универсальное, электронное устройство для хранения, обработки и передачи информации +

18. Микропроцессор-это:
а) устройство для хранения той информации, которая часто используется в работе
б) интегральная микросхема, которая выполняет поступающие на её вход команды (например, вычисление) и управляет работой машины +
в) устройство для вывода алфавитно-цифровых данных

19. Назначение процессора:
а) выполнять арифметико-логические операции
б) подключать периферийные устройства к магистрали
в) выполнять команды одной программы в данный момент +

20. Подключение отдельных периферийных устройств компьютера к магистрали на физическом уровне возможно с помощью:
а) утилиты
б) контроллера +
в) драйвера

21. Какое устройство служит для обмена информацией между компьютерами:
а) сетевая карта +
б) интерфейс
в) жесткий диск

22. По какой шине к южному мосту подключаются устройства внешней памяти:
а) LIP
б) SATA +
в) COM

24. Персональный компьютер не будет функционировать, если отключить:
а) мышь
б) оперативную память +
в) дисковод

25. Какое устройство позволяет создавать локальную сеть, соединяя компьютеры между собой и выходить в интернет:
а) флешка
б) сетевая карта
в) модем +

26. Что такое чипсет:
а) универсальное, электронное, программно-управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации
б) набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами +
в) универсальное устройство для передачи информации

27. Материнская плата-это:
а) сложная многослойная печатная плата на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера +
б) быстрая, полупроводниковая, энергонезависимая память
в) плата, обеспечивающая компьютер

28. Что подключается к магистрали, которая представляет собой три различные шины:
а) ОЗУ
б) жесткий диск
в) процессор и оперативная память +

29. В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные:
а) фон Нейманом +
б) фон Бисмарком
в) фон Ньюманом

30. Блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера:
а) источник памяти
б) источник питания +
в) источник функционирования

31. Пиксель-это:
а) точка изображения +
б) несколько точек, соединенных в пучок
в) электрон

Цель работы: изучить основные блоки и периферийные устройства персонального компьютера, способы их соединения, конструктивы (разъемы), основные характеристики (название, тип разъема, количество контактов, скорость передачи данных, дополнительные свойства); научиться определять по внешнему виду типы разъемов, подключаемое к ним оборудование, знать основные устройства персонального компьютера, их назначение и основные характеристики; научиться определять компоненты системного блока по внешнему виду, уяснить порядок и способы их соединения.

Бюджет времени: 2 часа.

Оборудование: системный блок, кабели в комплекте, монитор, клавиатура, периферийные устройства для различных разъемов (мышь, принтер, модем и др.), системный блок в сборе, макеты видеоадаптера, материнской платы, корпуса, жесткого диска, накопителя на флоппи-дисках, интерфейсные кабели.

Краткие теоретические сведения

В основу устройства компьютера положен принцип открытой архитектуры, т.е. возможность подключения к системе дополнительных независимо разработанных устройств для различных прикладных применений. Все устройства подключаются к системе и взаимодействуют друг с другом через общую шину.

Системный блок. Системный блок является центральной частью ПК. В корпусе системного блока размещены внутренние устройства ПК.

Системные блоки ПК имеют различные дополнительные элементы (вентилятор, динамик) и конструктивные особенности, обусловленные назначением и условиями эксплуатации ПК. Обязательным узлом системного блока является блок питания, который преобразует поступающий из сети переменный ток напряжением 220В в постоянный -3.3В, -5В и -12В для электропитания всех внутренних устройств компьютера. Основным параметром блока питания, учитываемым при сборке требуемой конфигурации ПК, является его мощность. Питание монитора также возможно через блок питания системного блока.


Рисунок 3.

Основой корпуса системного блока является каркас , к которому крепятся: блок питания, панель крепления материнской платы , передняя панель, а также секции для дисководов размером 5,25- (5) и 3,5. Оба типа секций можно использовать для накопителей на жестких магнитных дисках.

В состав системного блока входят следующие аппаратные средства ПК:

  1. Системная (материнская) плата с микропроцессором.
  2. Оперативная память.
  3. Накопитель на жестком магнитном диске.
  4. Контроллеры или адаптеры для подключения и управления внешними устройствами ПК (монитор, звуковые колонки и др.).
  5. Порты для подключения внешних устройств (принтер, мышь и др.).
  6. Внешние запоминающие устройства для гибких магнитных дисков и лазерных дисков CD и DVD.

Рисунок 4.

Если открыть корпус системного блока, то можно увидеть большую плату, на которой размещаются микросхемы, электронные устройства и разъемы (слоты). В разъемы материнской платы вставлены платы меньшего размера, к которым, посредством кабелей, подключены периферийные устройства. Это и есть системная плата (рис. 5).


Рисунок 5.

На системной плате помимо процессора расположены (рис6):

Основные элементы системной платы показаны на рис. 6, где цифрами обозначены:

Интерфейсы ПК. В общем случае под стандартным интерфейсом понимается совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных компонентов в системах. Применительно к персональным компьютерам к стандартным интерфейсам относятся все порты ввода/вывода, различные слоты расширения системной платы (PCI, AGP) и другие разъемы, используемые для подключения различных устройств в единое целое.

Рассмотрим набор и внешний вид интерфейсов, размещенных на задней стенке системного блока (рис. 7). Все эти интерфейсы предназначены для подключения периферийных устройств к персональному компьютеру.



Вилка (устанавливается на кабеле) Розетка (устанавливается на корпусе системного блока)

Вилка (устанавливается на корпусе системного блока) Розетка (устанавливается на кабеле)

Вилка (устанавливается на кабеле) Розетка (устанавливается на корпусе системного блока)


В архитектуре современных персональных компьютеров все большее значение приобретают внешние шины, служащие для подключения различных устройств, таких как внешние накопители flash-памяти и накопители на жестких магнитных дисках, CD/DVD-устройства, сканеры, принтеры, цифровые камеры и др. Основными требованиями к таким шинам и их интерфейсам заключаются в высоком быстродействии, компактности интерфейса и удобстве коммутации устройств пользователем.

В современных ПК к таким внешним шинам и интерфейсам относятся: USB, FireWire, IrDA, Bluetooth. Последние два интерфейса относятся к классу беспроводных интерфейсов.

Рисунок 8.

Корневой концентратор расположен в одной из микросхем системной логики (как правило, это южный мост чипсета). Всего через один корневой концентратор USB может быть подключено до 127 устройств (концентраторов и устройств USВ). Однако, учитывая относительно невысокую пропускную способность шины USВ версии 1.1 (до 12 Мбит/c), что с учетом служебных расходов составляет 1 Мбайт/c, оптимальным является подключение 4-5 низкоскоростных устройств (клавиатура, манипулятор, сканер).

Проблема низкой пропускной способности частично решена версией интерфейса USB 2.0, в соответствии с которой пиковая пропускная способность увеличена до 480 Мбит/с (60 Мбайт/c). Этого вполне достаточно для работы типичных современных USB-устройств: принтеров, офисных сканеров, цифровых фотокамер, джойстиков и др. (более скоростные устройства должны подключаться ближе к корневому концентратору).

Все устройства USB соединяются между собой четырехжильным кабелем (рис. 9).


Рисунок 9.

Спецификация интерфейса IEEE1394 предусматривает последовательную передачу данных со скоростями 100, 200, 400, 800 Мбит/с (последнее значение не стандартизировано). Выбор последовательного интерфейса обусловлен необходимостью связать удаленные внешние устройства, работающие с различными скоростями. В этом случае обеспечивается их работа по одной линии, отсутствие громоздких кабелей и шлейфов, габаритных разъемов. Появление последовательных интерфейсов IEEE1394 и USB привело к вытеснению параллельных интерфейсов для подключения внешних устройств.

Автоматическая конфигурация интерфейса IEEE1394 происходит после включения питания, отсоединения или подключения устройства. При изменении конфигурации подается сигнал сброса и производится новая идентификация дерева.

Как и USB, шина IEEE 1394 обеспечивает возможность переконфигурации аппаратных средств компьютера без его выключения. В соответствии с принятым стандартом IEEE1394 существует два варианта разъемов и кабелей (рис. 1.12).


Рисунок 12.

Первый вариант с 6-контактным разъемом IEEE1394 предусматривает не только передачу данных, но и подачу электропитания на подключенные к соответствующему контроллеру ПК устройства IEEE1394. При этом общий ток ограничен величиной 1.5 А.

Второй вариант с 4-контактным разъемом IEEE1394 рассчитан только на передачу данных. В этом случае подключаемые устройства должны иметь автономные источники питания. Интерфейс IEEE1394, используемый для подключения различного видео и аудио оборудования (телевизоры, видеомагнитофоны, видеокамеры и т.д.), осуществляющего передачу данных в цифровом коде, широко известен под названием iLink (торговая марка Sony).

Инфракрасный интерфейс IrDA (Infrared Data Association). IrDA относится к категории беспроводных (wireless) внешних интерфейсов, однако, в отличие от радио-интерфейсов, канал передачи информации создается с помощью оптических устройств. Инфракрасный (ИК) открытый оптический канал является самым недорогим и удобным интерфейсом передачи данных на небольшие расстояния (до нескольких десятков метров) среди других беспроводных линий передачи информации.

Технически интерфейс IrDA основан на архитектуре коммуникационного СОМ-порта ПК, который использует универсальный асинхронный приемопередатчик и работает со скоростью передачи данных 2400-115200 бит/с. В IrDA реализован полудуплексный режим передачи данных, т.е. прием и передача данных происходит по очереди.

Первым вариантом интерфейса IrDA стал стандарт Serial Infrared standart (SIR). Этот стандарт обеспечивает передачу данных со скоростью 115.2 Кбит/с. В 1994 году IrDA была опубликована спецификация на общий стандарт, получивший название IrDA-standart, который включал в себя описание Serial Infrared Link (последовательная инфракрасная линия связи), Link Access Protocol (IrLAP) (протокол доступа) и Link Management Protocol (IrLMP) (протокол управления). С 1995 года компания Microsoft включила поддержку интерфейса IrDA-standart в стандартный пакет операционной системы Windows 95. В настоящее время IrDA-standart? самый распространенный стандарт для организации передачи информации по открытому инфракрасному каналу.

На рис. 1.13показан интерфейс IrDA, подключаемый к системному блоку через USB порт. В мобильных устройствах такой интерфейс встраивается, как правило, на лицевой стороне корпуса.

Интерфейс Bluetooth относится к перспективным беспроводным интерфейсам передачи данных. Этот интерфейс активно разрабатывается и продвигается консорциумом Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG).

Технология Bluetooth разрабатывалась для построения беспроводных персональных сетей (WPAN, Wireless Personal Area Network). В 2001 году был принят стандарт IEEE 802.15.1, описывающий технологию построения таких сетей, а в 2002 году технология получила развитие в стандарте IEEE 802.15.3 (протокол связи для беспроводных частных сетей).

Задания:

Мышь может подключаться к разъему последовательного порта или к специальному порту PS/2, имеющему разъем круглой формы. Последний способ является более современным и удобным. В этом случае мышь имеет собственный выделенный порт, что исключает возможность ее конфликта с другими устройствами, подключаемыми к последовательным портам. Последние модели могут подключаться к клавиатуре через разъем интерфейса USB.

  1. Заполните таблицу:
  1. Определить наличие основных устройств персонального компьютера.
  2. Установите местоположение блока питания, выясните мощность блока питания (указана на ярлыке).
  3. Установите местоположение материнской платы.
  4. Установите характер подключения материнской платы к блоку питания.

Установите местоположение его разъема питания. Проследите направление шлейфа проводников, связывающего жесткий диск с материнской платой. Обратите внимание на местоположение проводника, окрашенного в красный цвет (на жестком диске он должен быть расположен рядом с разъемом питания).

  1. Установите местоположения дисководов гибких дисков и дисковода CD-ROM.

Проследите направление их шлейфов проводников и обратите внимание на положение проводника, окрашенного в красный цвет, относительно разъема питания.

  1. Установите местоположение платы видеоадаптера.

Определите тип интерфейса платы видеоадаптера.

  1. При наличии прочих дополнительных устройств выявите их назначение, опишите характерные особенности данных устройств (типы разъемов, тип интерфейса и др.).
  2. Заполните таблицу:

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

Отчет

Отчет должен содержать:

  • наименование работы;
  • цель работы;
  • задание;
  • последовательность выполнения работы;
  • ответы на контрольные вопросы;
  • вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

  1. Какие устройства входят в базовую конфигурацию ПК?
  2. Назначение, основные характеристики, интерфейс устройств персонального компьютера (по каждому устройству), входящих в состав системного блока.
  3. Назовите основные устройства жесткого диска SSD.
  4. Перечислите состав базовой аппаратной конфигурации.
  5. Укажите основные характеристики монитора.
  6. Характеристики (тип разъема, количество контактов, скорость передачи данных) разъемов: видеоадаптера; последовательных портов; параллельного порта; шины USB; сетевой карты; питания системного блока; питания монитора.
  7. Назовите типы периферийных устройств.
  8. Что понимается под интерфейсом передачи данных?
  9. К каким интерфейсам ПК относятся разъемы, представленные на этих рисунках?
  10. По представленному рисунку составьте список с названиями интерфейсов.

Задание (часть 2-ая)

Подключение периферийных устройств и мультимедийное оборудования к персональному компьютеру

Аппаратная реализация компьютера

Современный персональный компьютер может быть реализован в настольном (desktop), портативном (notebook) или карманном (handheld) варианте.

Системный блок компьютера

Все основные компоненты настольного компьютера находятся внутри системного блока: системная плата с процессором и оперативной памятью, накопители на жестких и гибких дисках, CD-ROM и др. Кроме этого, в системном блоке находится блок питания.

Системная плата. Основным аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств.

Южный мост обеспечивает обмен информацией между северным мостом и портами для подключения периферийного оборудования.


Логическая схема системной платы

Мышь и внешний модем подключаются к южному мосту с помощью последовательных портов, которые передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как СОМ1 и COM2, а аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока.

Принтер подключается к параллельному порту, который обеспечивает более высокую скорость передачи информации, чем последовательные порты, так как передает одновременно 8 электрических импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обозначается параллельный порт как LPT, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней панели системного блока.

Клавиатура подключается обычно с помощью порта USB и PS/2(устарело).

Вопросы для размышления

  1. Почему различаются частоты процессора, системной шины и шины периферийных устройств?
  2. Почему мышь подключается к последовательному порту, а принтер к параллельному?

Практические задания

С помощью программы тестирования SiSoft ware Sandra провести тестирование материнской платы и определить частоты процессора, системной шины, шины периферийных устройств и шины AGP

Читайте также: