Электронное устройство для подключения к магистрали компьютера периферийных устройств

Обновлено: 03.07.2024

Основные компоненты компьютерной системы подключаются непосредственно к системному блоку. Это значит, что вначале нужно распаковать именно его, а затем последовательно подсоединять к нему другие компоненты.

Ничего не включайте сразу же в розетку электросети. При распаковке каждого элемента компьютерной системы обязательно убедитесь, что его выключатель находятся в положении “Выключено”.

Если в инструкции к устройству специально не оговорено обратное, лучше подключать его к системному блоку в выключенном состоянии. Однако из этого правила существуют исключения — будьте внимательны!

Клавиатура и мышь

Шнуры клавиатуры и мыши вставляются в соответствующие разъемы на задней панели системного блока. Они выглядят очень похоже, но на самом деле отличаются, и главное, что бросается в глаза, — они разного цвета. Постарайтесь их не перепутать; в противном случае ни одно из этих устройств работать не будет.

Если вы используете клавиатуру или мышь с разъемом USB, включайте их в любой доступный USB-порт на задней панели.
Клавиатуру и мышь с разъемом USB можно совершенно безопасно подключать к работающему компьютеру, однако этого лучше не делать для устройств с обычными разъемами.

Принтер

Чтобы компьютер и принтер работали совместно, достаточно соединить их специальным кабелем (стандартным или USB). Неважно, используется традиционный кабель или кабель USB, в любом случае на его концах будут различные штекеры: один для подключения к компьютеру, другой— к принтеру. Поэтому вам не удастся перепутать их при подключении принтера к системному блоку.

Если принтер оснащен сразу двумя портами подключения к ПК— стандартным и USB, для работы выбирайте последний.
Принтеры также могут быть доступны через компьютерную сеть, однако в этой книге данный вопрос не обсуждается.

Модем

Модем для коммутируемых линий (или, как его еще называют, телефонный) подключается к розетке обычной (не мобильной!) телефонной сети. Такое подключение ничем не отличается от установки обычного стационарного телефона, — после подключения об этом шнуре можете просто забыть.

Второе гнездо модема (если таковое имеется) можно использовать для подсоединения обычного телефона. Он будет работать в стандартном режиме, когда вы не подключены к Интернету. Дополнительное гнездо, как правило, помечено маркером Phone (или значком с изображением телефона), а основное — меткой Line.

Некоторые модемы — кабельные, спутниковые и DSL — подсоединяются к разъему компьютерной сети системного блока. На эту тему мы поговорим чуть позже, в разделе “Сеть”.
Не перепутайте разъем компьютерной сети RJ-45 с разъемом модема RJ-11. Их форма практически одинакова, но первый чуть шире.

Монитор

Монитор подсоединяется к разъему VGA или графической карте на задней панели системного блока. Если монитор цифровой, поищите такой разъем на задней панели. Некоторые мониторы поставляются со специальными переходниками, которые позволяют их подключить к цифровому разъему.

Если ваш системный блок имеет два порта VGA, подключайте монитор к тому, который находится на графической карте, а не на панели ввода-вывода— обычно графическая карта обеспечивает более высокие показатели обработки графики.
Для подключения к системному блоку монитора, телевизора либо другого устройства, снабженного входом S-Video, может применяться адаптер S-Video. Обратите внимание на то, что с помощью адаптера S-Video можно передавать лишь видеоданные, а для передачи звука он не годится.

Вставьте сетевой кабель в специальное гнездо на задней панели системного блока. Аналогичным образом к компьютеру подключается маршрутизатор, широкополосный модем (кабельный или DSL) либо другое сетевое устройство.

2. Архитектурой компьютера называется:
а) техническое описание деталей устройств компьютера
б) описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для понимания пользователя +
в) описание программного обеспечения для работы компьютера

3. 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 +

4. Что такое микропроцессор:
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

5. Что является назначением процессора:
а) выполнять арифметико-логические операции
б) подключать периферийные устройства к магистрали
в) выполнять команды одной программы в данный момент +

6. С помощью чего возможно подключение отдельных периферийных устройств компьютера к магистрали на физическом уровне:
а) утилиты
б) контроллера +
в) драйвера

7. Для обмена информацией между компьютерами предназначена:
а) сетевая карта +
б) интерфейс
в) жесткий диск

8. К южному мосту подключаются устройства внешней памяти по этой шине:
а) LIP
б) SATA +
в) COM

10. Если отключить это, персональный компьютер перестанет функционировать:
а) мышь
б) оперативную память +
в) дисковод

11. Создавать локальную сеть, соединяя компьютеры между собой и выходить в интернет, позволяет:
а) флешка
б) сетевая карта
в) модем +

12. Чипсетом называется:
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

13. Укажите верное описание для материнской платы:
а) сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера +
б) быстрая, полупроводниковая, энергонезависимая память
в) плата, обеспечивающая компьютер

14. К магистрали, представляющей из себя 3 различные шины, подключается:
а) ОЗУ
б) жесткий диск
в) процессор и оперативная память +

15. Принципы, сформулированные этим человеком, легли в основу построения большинства компьютеров:
а) Джон фон Нейман +
б) Отто фон Бисмарк
в) Джон фон Ньюман

16. Какое название носит блок, который содержит системы автономного и сетевого питания компьютера:
а) источник памяти
б) источник питания +
в) источник функционирования

17. Пикселем называется:
а) точка изображения +
б) несколько точек, соединенных в пучок
в) электрон

20. Какое устройство осуществляет задание ритма при передаче информационных сигналов в компьютере:
а) тактовый генератор +
б) тактовая частота
в) ОЗУ

21. Драйвер периферийного устройства, для правильной работы данного устройства должен:
а) быть выведен на печать
б) находиться в оперативной памяти
в) находиться на жестком диске +

22. Для чего нужна оперативная память:
а) для запуска программы
б) для хранения исполняемой в данный момент времени программы и данных, с которыми она непосредственно работает +
в) для долговременного хранения информации

23. От чего зависит скорость обработки информации в компьютере:
а) жесткого диска
б) тактовой частоты
в) ОЗУ +

24. Единицей измерения ёмкости памяти является:
а) Кбайт +
б) такт
в) ГГц

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

26. Для чего нужна внешняя память:
а) для хранения часто изменяющейся информации в процессе решения задачи
б) для долговременного хранения информации после выключения компьютера +
в) для обработки текущей информации

27. Частота регенерации монитора измеряется в:
а) герцах +
б) секундах
в) вольтах

28. Плоттер:
а) широкоформатный сканер
б) широкоформатный принтер +
в) цветной принтер

29. Что такое разрешение монитора:
а) количество пикселей по вертикали и по горизонтали +
б) количество пикселей по горизонтали
в) количество пикселей по вертикали

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

Термином “периферийное устройство” (ПУ) будем называть устройства самой разнообразной природы, которые являются внешними по отношению к вычислительному ядру (процессор + память) и которые по скорости своей работы не согласованы с процессором. Таким естественным образом согласована по скорости работы с процессором основная память. Для лучшего согласования используются дополнительные структурные элементы, такие, как КЭШ-память, дополнительные локальные шины для доступа к памяти и др. (см. более подробно в предыдущих разделах). Как правило, периферийные устройства "работают" медленнее процессора, т.е. передают или принимают данные медленнее, чем это в состоянии делать процессор, обмениваясь по магистрали (например, с памятью). Но, с точки зрения передачи информации по магистрали в рамках упрощенной схемы ЦВМ, периферийное устройство, подключенное к магистрали ОЗУ, мало отличается от памяти.

Приведем два примера простых периферийных устройств персонального компьютера.

1. Таймер. Его основная функция — обеспечить программе возможность, читая содержимое таймера, получать информацию о истекшем времени, подобно тому, как человек получает ее, поглядывая на часы. Таймер в том или ином виде реализован практически в любой вычислительной системе.
Основной элемент таймера — счетчик, на счетный вход которого постоянно поступает последовательность импульсов от генератора стабильной частоты. Вследствие этого, содержимое счетчика таймера постоянно изменяется во времени. Программа может прочитать содержимое счетчика таймера (скопировать это значение в переменную).
Таймер персонального IBM PC-совместимого компьютера содержит три почти одинаковых канала. Счетчик каждого канала имеет 16 двоичных разрядов. Таким образом, программа может считать из канала таймера значение.

2. Последовательный (коммуникационный) интерфейс (иначе называемый COM-портом). Это периферийное устройство на самом деле включает два отдельных независимых узла: передатчик и приемник. Байт, записанный программой в регистр данных передатчика, немедленно после записи начинает бит за битом передаваться через последовательный интерфейс.

Требования к организации и решения систем ввода-вывода

Организация взаимодействия и обмена информации в вычислительной информационной системе требует решения целого ряда проблем, среди которых выделим следующие:

Возможность изменять конфигурацию: необходимо обеспечить возможность реализации ЭВМ с переменным составом оборудования, в первую очередь, с различным набором устройств ввода-вывода, с тем, чтобы пользователь мог выбирать конфигурацию машины в соответствии с ее назначением, легко добавлять новые устройства и отключать те, в использовании которых он не нуждается;
Параллельная работа ЭВМ и ПУ: для эффективного и высокопроизводительного использования оборудования компьютера следует реализовать параллельную во времени работу процессора над вычислительной частью программы и выполнение периферийными устройствами процедур ввода-вывода;
Унификация программирования: необходимо упростить для пользователя и стандартизовать программирование операций ввода-вывода, обеспечить независимость программирования ввода-вывода от особенностей того или иного периферийного устройства;
Синхронизация работы ЭВМ и ПУ: в ЭВМ должно быть обеспечены автоматическое распознавание и реакция процессора на многообразие ситуаций, возникающих в УВВ (готовность устройства, отсутствие носителя, различные нарушения нормальной работы и др.).

Указанные требования решаются за счет:

Унифицированных (независящих от типа внешнего устройства) интерфейсов;
Унифицированных соединений;
Унифицированного программирования.

Интерфейс — это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для передачи информации между компонентами ЭВМ и включающих в себя электронные схемы, линии, шины и сигналы адресов, данных и управления, алгоритмы передачи сигналов и правила интерпретации сигналов устройствами. Интерфейсы характеризуются следующими параметрами:

пропускная способность — количество информации, которая может быть передана через интерфейс в единицу времени;
максимальная частота передачи информационных сигналов через интерфейс;
максимально допустимое расстояние между соединяемыми устройствами;
общее число проводов (линий) в интерфейсе;
информационная ширина интерфейса — число бит или байт данных, передаваемых параллельно через интерфейс.

Основным назначением интерфейса является унификация внутрисистемных и межсистемных связей и устройств сопряжения с целью эффективной реализации прогрессивных методов проектирования функциональных элементов вычислительных систем.

Основными архитектурами соединений устройств являются:

Схема магистрально-модульного соединения

На интерфейсные схемы модулей возлагаются следующие задачи:

обеспечение функциональной и электрической совместимости сигналов и протоколов обмена модуля и системной магистрали;
преобразование внутреннего формата данных модуля в формат данных системной магистрали и обратно;
обеспечение восприятия единых команд обмена информацией и преобразование их в последовательность внутренних управляющих сигналов.

Эти интерфейсные схемы могут быть достаточно сложными и по своим возможностям соответствовать универсальным микропроцессорам. Такие схемы принято называть контроллерами.

Унификация программирования достигается за счет унифицированных форматов команд в ЭВМ и унифицированных форматов регистров ПУ. На уровне операционной системы унификация достигается путем использования драйверов внешних устройств.

Модель внешнего устройства для программиста

Каждое периферийное устройство имеет в своем составе один или несколько регистров, содержимое которых можно прочитать или записать командами программы. Сложные периферийные устройства могут содержать несколько десятков регистров. Таким образом, общее количество регистров периферийных устройств в системе может быть значительным.

Словосочетанием “модель периферийного устройства для программиста” будем называть набор регистров в периферийном устройстве, которые можно прочитать-записать программно.

Простейшая модель для программиста внешнего устройства может содержать довольно мало регистров: — регистр состояния (статуса), регистр управления, регистр (буфер) данных.

Применяют два основных способа доступа к регистрам ПУ:

Произвольной адресации регистров;
С индексацией регистров (SB).

В первом случае процессор по команде может записать/считать данные в любой регистр ПУ. Если ПУ имеет большое количество регистров, например, более 100, как в sound blaster, используют второй способ. В этом случае ПУ имеет два регистра: индексный регистр и регистр данных. При записи в индексный регистр заносим номер регистра ПУ, в который хотим записать, затем в регистр данных заносим записываемое число.

Адресация регистров внешнего устройства:

изолированный ввод-вывод (порты);
отображение на память.

В некоторых процессорах доступ к регистрам периферийных устройств осуществляется аналогично доступу к ячейкам памяти. Каждому регистру присвоен адрес в адресном пространстве памяти. В этом случае для обращения к регистрам ПУ можно использовать те же команды, что и для доступа к ячейкам памяти. Такая организация носит название "ввод-вывод, отображаемый на память". Обычно разработчики вычислительной системы выделяют для адресации регистров ПУ какой-либо фиксированный диапазон адресов.

В других процессорах регистры ПУ имеют свою систему адресации, никак не связанную с адресацией ячеек памяти. Для обращения к регистрам ПУ в системе команд имеются специальные команды ввода- вывода. Такая организация обмена с ПУ носит название "изолированный ввод-вывод". Для обозначения программно- доступных регистров периферийных устройств в компьютерной литературе используют термин "порты ввода-вывода".

Оба вида адресации аппаратно поддержаны со стороны процессора. В первом случае в адресном пространстве процессора выделяется область адресов для ПУ. Адреса из этой области транслируются напрямую, без использования схемы преобразования (логический адрес равен физическому). В процессоре Motorola 68040 этот механизм называется “прозрачная трансляция адресов”. Для указания выделенной области регистров ПУ используются специальные регистры. В этих регистрах дополнительно имеются поля, определяющие разрешение/запрещение КЭШирования, тип доступа r/w и др. На рисунке (см. рисунок ниже) представлена схема страничной трансляции.

Схема страничной трансляции процессора МС68040

Регистры прозрачной трансляции ТТО и ТТ1 (см. рисунок ниже) определяют блоки адресного пространства, которые транслируются прозрачно (прямо): в этих блоках логические адреса являются физическими.

Формат регистров прозрачной трансляции

Значения полей регистров ТТО и ТТ1:

LOGICAL ADDRESS BASE — значение А31 — А24, определяют блок прозрачной трансляции;

LOGICAL ADDRESS MASK — игнорируемые разряды А31 — А24;

Е (Enable) — разрешение: определяет возможность прозрачной трансляции (Е=1 разрешена).

Cl (Cashe Inhibit) — КЭШ запрещен: определяет возможность использования КЭШа ( С1=0 означает, что КЭШ используется);

R/W — чтение/запись: определяет тип доступа в транслируемом блоке: (R/W=0 — запись; R/W=1 — чтение);

RWM (Read/Write Mask) — маска чтения-записи: определяет достоверность поля R/W (RWM=0 — поле используется);

FC BASE (Function Code Base) — значение функционального кода блока прозрачной трансляции;

FC MASK (Function Code Mask) — игнорируемые биты функциональною кода.

При изолированном вводе-выводе процессор должен иметь: специальные команды работы с ПУ, специальные сигналы на шине, различающие обращение к памяти и к ПУ.

В процессорах семейства х86 использован изолированный ввод-вывод. На шине процессора имеются специальные сигналы. При обращении к памяти вырабатываются стробы MEMR, MEMW, а к ПУ — стробы I/OR, I/OW. Схема подключения приведена на рисунке (см. рисунок ниже).

Схема подключения ПУ

В составе системы команд имеются следующие две команды ввода-вывода:

in — ввод 1/2/4-байтового элемента данных из порта в регистр процессора al/ax/eax;
out — вывод 1/2/4-байтового элемента данных из регистра al/ax/eax в порт.

Номер порта операнда-источника в команде in или операнда-приемника в команде out можно задать двумя способами: непосредственной адресацией или косвенно-регистровой с использованием только регистра dx.

in al,040h; ввести байт в al из порта 40h

mov dx,0378h; записать номер порта 0378h в регистр dx

in al,dx; ввести байт в al из порта 0378h

mov al,049h; записать байт 49h в регистр al

out dx,al; вывести байт из al в порт, номер которого содержится в dx

Кроме того, в системе команд есть две строковые (цепочечные) команды ввода-вывода:

Архитектура компьютера — это:
A) техническое описание деталей устройств компьютера;
B) Техническое описание деталей устройств для ввода или вывода информации;
C) описание программного обеспечения для работы компьютера;
D) описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для понимания пользователя.

Что такое микропроцессор?
A) интегральная микросхема, которая выполняет поступающие на ее вход команды (например, вычисление) и управляет работой машины;
B) устройство для хранения той информации, которая часто используется в работе;
C) устройство для вывода текстовой или графической информации;
D) устройство для ввода алфавитно-цифровых данных.

Подключение отдельных периферийных устройств компьютера к магистрали на физическом уровне возможно:
A) с помощью драйвера;
B) с помощью контроллера;
C) без дополнительного устройства;
D) с помощью утилиты.

Внешняя память необходима для:
A) для хранения часто изменяющейся информации в процессе решения задачи;
B) для долговременного хранения информации после выключения компьютера;
C) для обработки текущей информации;
D) для постоянного хранения информации о работе компьютера.

Для построения с помощью компьютера сложных чертежей в системах автоматизированного проектирования используют:
A) плоттер;
B) графический планшет (дигитайзер);
C) сканер;
D) джойстик.

К устройствам накопления информации относится:
A) принтер;
B) процессор;
C) ПЗУ;
D) ВЗУ.

Что из перечисленного не относится к программным средствам?
A) системное программирование;
B) драйвер;
C) процессор;
D) текстовые и графические редакторы.

Файлом называется:
A) набор данных для решения задачи;
B) поименованная область на диске или другом машинном носителе;
C) программа на языке программирования для решения задачи;
D) нет верного ответа.

Могут ли два каталога 2-го уровня иметь одинаковые имена?
A) Нет;
B) да;
C) да, если они принадлежат разным каталогам 1-го уровня;
D) затрудняюсь ответить.

Необходимым компонентом операционной системы является:
A) оперативная память;
B) командный процессор;
C) центральный процессор;
D) файл конфигурации системы.

Какие системы счисления используются в компьютере:
A) римские и арабские;
B) двоичные и десятичные;
C) двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная;
D) целые и дробные.

Какие системы счисления не используются специалистами для общения с ЭВМ?
A) десятичная;
B) троичная;
C) двоичная;
D) шестнадцатеричная.

Почему в ЭВМ используется двоичная система счисления?
A) потому, что составляющие технические устройства могут надежно сохранять и распознавать только два различных состояния;
B) потому что за единицу измерения информации принят 1 байт;
C) потому что ЭВМ умеет считать только до двух;
D) потому что человеку проще общаться с компьютером на уровне двоичной системы счисления.

Программа по запуску компьютера BIOS находится в:
A) ОЗУ;
B) ПЗУ;
C) АЛУ;
D) УУ.

Из каких двух частей состоит процессор?
A) ОЗУ и ВЗУ;
B) ПЗУ и ОЗУ;
C) АЛУ и УУ;
D) НЖМД и СД.

Ключ:

Читайте также: