разъем на каком либо элементе аппаратного обеспечения компьютера для подключения различных устройств

ЧТО ТАКОЕ АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА? И ИЗ ЧЕГО ОНО СОСТОИТ?

Аппаратное обеспечение – это совокупность технических средств (электронных и механических устройств), обеспечивающих, как нормальное функционирование каких-либо электронных систем – компьютеров, сетей передачи данных, так и расширяющих их основные функции.

Основные компоненты персонального компьютера

По сути дела, персональный компьютер представляет собой этакий электронный конструктор, который пользователь может собирать самостоятельно. И от того, какие элементы он будет использовать – в конечном счёте будет зависеть его мощность и функциональные возможности.

Собственно в этом и состояла основная задача его разработчиков — создать такое устройство, которое можно было бы модифицировать постепенно, по мере появления средств, а основу можно собрать с самыми минимальными затратами и сразу же приступить к работе.

Итак, из какого же «минимума» должен состоять персональный компьютер, для того, чтобы на нём можно было комфортно работать? Для того чтобы пользователь мог сразу же приступить к работе на ПК он должен иметь следующий, минимальный набор компонентов:

Системный блок

По сути дела, системный блок не является какой-то одной, отдельной частью персонального компьютера, выполняющего одну-единственную функцию, как, например, клавиатура или мышь (ввод данных и управление). Системный блок содержит целый набор устройств, каждое из которых выполняет ряд определённых действий.

Корпус системного блока может иметь две модификации:

Материнская плата

Электронное устройство, которое является центром всей системы. К материнской плате с помощью специальных разъёмов подключаются другие компоненты системного блока и внешней периферии.

Центральный процессор

Является «мозгом» цифровой системы. Именно он, выполняя команды программного обеспечения (программ, загруженных в компьютер), заставляет работать материнскую плату и выполнять различные действия – считывать данные с клавиатуры, выводить изображение на монитор, печатать на принтере и т. п.

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к материнской плате компьютера.

Для персональных компьютеров наиболее широко используются процессоры Intel, AMD и Motorola (для компьютеров Macintosh). Дополнительную информацию о них можно прочитать на сайтах производителей процессоров:

Оперативная память

Электронный компонент, позволяющий процессору хранить необходимые данные во время своей работы. Такая память называется ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Память содержит данные, пока к ней подводится питание. Когда компьютер выключен – все содержимое памяти стирается.

В случае если есть необходимость хранения данных при выключенном питании, существует другой вид памяти называемый ПЗУ – постоянное запоминающее устройство. Такая память, если в неё записать данные, будет хранить их независимо от того подаётся на неё питание или нет.

Существуют два типа ПЗУ. В одних данные можно менять многократно, они называются РПЗУ (репрограммируемое, постоянное запоминающее устройство), и непосредственно ПЗУ – в него данные записываются только один раз. Больше их изменить нельзя. Применяются такие ПЗУ там, где требуется высокая надёжность хранения одних и тех же данных.

Накопитель на жёстком диске

Имеет ещё одно устоявшееся название — «винчестер». Устройство предназначено для записи и чтения различных пользовательских данных – программ, фотографий, видео, текстов и т. д., выпускается различной ёмкости – от нескольких гигабайт и до нескольких терабайт.

Для справки: старые винчестеры имели объём намного меньший – от нескольких мегабайт до 1 гигабайта.

Используется в системном блоке в качестве основного хранилища всех данных, так как имеет высокую скорость чтения-записи (намного выше, чем у устройств для работы с оптическими дисками и «флеш» — накопителями).

В отличие от принятой в информатике системе приставок кило, мега, гига, тера, обозначающих степени двойки (кило = 2 10 = 1 024, мега = 2 20 = 1 048 576, гига = 2 30 = 1 073 741 824, тера = 2 40 = 1 099 511 627 776 и т. д.), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные тысяче (кило = 10 3 = 1 000, мега = 10 6 = 1 000 000, гига = 10 9 = 1 000 000 000, тера = 10 12 = 1 000 000 000 000 и т. д.).

Например, реальная ёмкость жёсткого диска с маркировкой 200 Гб, составляет 186,2 Гб.

Кроме внутренних жёстких дисков имеются и внешние (переносные) жёсткие диски, которые можно переставлять с машины на машину, используя специальные боксы или переходники.

Внешние жёсткие диски имеют собственный корпус и источник питания, что экономит пространство внутри корпуса компьютера и уменьшает нагрузку на блок питания компьютера.

Устройство для чтения оптических дисков

В зависимости от типов оптических дисков, с которых оно может работать, его называют: CD-ROM, DVD-ROM, BD-ROM, для работы с CD, DVD, BD-дисками соответственно.

CD-дисковод и CD-диски

CD-ROM — оптический диск для однократной записи и многократного считывания, постоянное запоминающее устройство на компакт-диске диаметром 5,25 дюйма.

Компакт-диск — наиболее распространённый носитель для тиражирования музыки. Представляет собой прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылён светоотражающий слой алюминия, защищённый от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Обычно компакт-диски вмещают до 650 мегабайт информации (или 74 минуты аудио). Есть предположение, что разработчики рассчитывали объем так, чтобы на диске полностью поместилась Девятая симфония Бетховена, длящаяся именно 74 минуты.
См. Интересные компьютерные факты.

Скорость чтения/записи привода CD-ROM указывается кратной 150 Кбайт/с. Например, 52-скоростной привод CD-ROM обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) дисков, равную 52*150 = 7800 Кбайт/с (7,62 Мбайт/с).

Существуют два типа дисков, предназначенных для записи в записывающем накопителе: для однократной записи диски CD-R (Compact Disk Recordable) и для многократной записи диски CD-RW (Compact Disk Rewritable).

DVD-дисковод и DVD-диски

DVD-ROM — это оптический диск, одинакового с CD размера, но большей ёмкости (от 4,7 Гбайт).

DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит вместимость диска:

Скорость чтения/записи DVD указывается кратной 1350 Кбайт/с, т. е. 16-скоростной привод обеспечивает чтение (или запись) дисков в 16×1350 = 21 600 Кбайт/с (21,09 Мбайт/с). Для работы с DVD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель (привод) DVD-ROM. Отметим, что привод DVD-ROM может читать и CD-диски.

Видеокарта

Специальная плата, которая устанавливается в системный блок и позволяет осуществлять вывод изображений на монитор или современный LED или LCD телевизор.

От того, какой вычислительной мощности видеокарта установлена в системный блок зависят его графические свойства – разрешение изображения, количество воспроизводимых цветов, глубина цвета, скорость вывода картинки на экран, скорость обработки видеоизображений и ещё ряд дополнительных параметров.

Современные видеоадаптеры имеют память, которая позволяет не использовать ОЗУ компьютера для формирования изображения. Память видеоадаптеров называется видеопамятью. Кроме того, большинство видеоадаптеров оснащены собственными графическими сопроцессорами, необходимыми для обработки изображения. Такие адаптеры часто называются графическими ускорителями.

Картридер

Этот компонент обеспечивает чтение различных современных носителей информации («флеш-карт»), с других цифровых устройств – смартфонов, фотоаппаратов, видеокамер и т. п.

Дисковод на 3.5`

Устарел, в новых моделях не устанавливается. Устройство для чтения носителей информации на магнитных дисках – дискетах. На сегодняшний день полностью вытеснено современными USB — «флешками» и «флеш-картами».

Дискета представляет собой полимерный диск размером 3,5 дюйма, с ферромагнитным покрытием, заключённый в пластмассовый корпус. Ёмкость дискеты 1,44 Мбайт. Как видно, это очень небольшой по объёму носитель информации. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для создания резервных копий для документов небольшого объёма.

Устройство для чтения гибких магнитных дисков называют дисководом для флоппи-дисков (FDD) или приводом.

Дискеты — самые медленные устройства хранения информации на компьютере. Скорость обмена данными между дискетой и компьютером всего 250 Кбайт/с.

Блок питания

Название этого блока говорит само за себя – устройство обеспечивает питание всех компонентов, входящих в состав системного блока. Мощности этого блока должно хватать для нормальной работы всех составляющих, в противном случае он быстро выйдет из строя из-за перегрузки.

Из назначения основных компонентов видно, что именно системный блок обеспечивает вычислительные функции и управление внешними, периферийными устройствами – монитором, клавиатурой, мышью, принтером и прочее. Именно от его «вычислительной мощности» зависит быстродействие всего персонального компьютера в целом.

Клавиатура

Представляет собой устройство для ввода информации в компьютер. Содержит набор букв и цифр соответствующий стандарту печатной машинки, а также дополнительные клавиши, служащие для управления курсором и выполняющие различные функции в зависимости от программного обеспечения (функциональные клавиши).

Расположение клавиш на клавиатуре имеет определённую стандартизованную раскладку (порядок следования), которая называется QWERTY. В последнее время всё больше распространение получают клавиатуры, имеющие дополнительные клавиши для управления мультимедийными функциями компьютера – звуком, видео, запуском проигрывателей, а также для быстрой навигации в интернете.

«Классическая» модель клавиатуры имеет 102 клавиши.

Кроме этого, на корпусе клавиатур все чаще стали появляться разъёмы для подключения USB накопителей, что весьма удобно. В этом случае не нужно тянуться к корпусу ПК для того, чтобы подключить «флешку».

Какую из современных клавиатур использовать – дело самого пользователя. Рекомендация здесь может быть только одна – вам должно быть удобно и комфортно «нажимать» на клавиши в процессе работы, чтобы кисти рук уставали, как можно меньше.

Подключается клавиатура к ПК либо проводным способом к специальному «клавиатурному» порту либо к универсальному порту USB. Существуют и «беспроводные модели», которые взаимодействую с компьютером при помощи BlueTooth-технологии, либо при помощи небольшого, идущего в комплекте с клавиатурой устройства, которое подключается к порту USB. В этом случае клавиатуру можно «отодвинуть» от персонального компьютера даже на несколько метров, так как все взаимодействие осуществляется на радиочастотах по эфиру.

Знаменитая на весь мир клавиатурная «раскладка» QWERTY появилась в своём окончательном виде в 1878 году благодаря тому, что она обеспечивает наибольшую производительность печати. Ранее, кнопки на печатающих устройствах располагались по алфавиту, что нередко приводило к ошибкам набора, которые при быстрой печати «замечались» оператором, только при возврате каретки.
См. Интересные компьютерные факты.

Манипулятор мышь

Представляет собой устройство для управления графическим указателем (стрелкой) на экране в приложениях. При помощи этого манипулятора можно перемещать графические объекты, нажимать виртуальные кнопки, выполнять определённые действия. Основным достоинством «мышки» является возможность мгновенно попасть указателем в любую точку экрана.

Как правило, все современные модели этого устройства имеют несколько (две и больше) дополнительные кнопки, одна из которых, как правило, имитирует нажатие клавши Enter, а другая вызывает основное меню работы с операционной системой. Кроме этого, манипулятор снабжается дополнительными (1-2) «колесами прокрутки» для удобного, плавного перемещения изображения на экране.

Подключается это устройство либо проводным способом к портам PS/2 или USB, либо беспроводным способом, как и в случае с клавиатурой. Как правило, производители предлагают приобретать сразу полный комплект – клавиатура + мышь. Этот способ удобен тем, что в компьютер вставляется всего одно устройство беспроводной связи и занимается только один порт USB.

Дуглас Энгельбарт – изобретатель всем известного компьютерного устройства под названием мышь, первоначально в пояснениях рисовал указатель курсора вертикально! Но из-за маленького, на тот момент, разрешения мониторов нарисовать красиво выглядевший на экране указатель, было невозможно. Поэтому, указатель стали отображать на экранах с одной вертикальной гранью, а другой под углом в 45 градусов. Примечательно, что даже после появления устройств с высоким разрешением указатель мыши остался неизменным до сих пор.
См. Интересные компьютерные факты.

Монитор

Старое название этого устройства – дисплей. Одна из важных частей персонального компьютера. От технических возможностей монитора будет зависеть не только качество выводимого на экране изображения, но и комфортность работы за ним.

По своему конструктивному исполнению, все современные мониторы можно условно разделить на четыре типа:

Характеризуются эти устройства следующими параметрами:

При выборе монитора необходимо иметь в виду, что чем выше разрешение экрана, тем качественнее и «чётче» выводимое изображение. На сегодняшний день для комфортной работы домашнего пользователя современного ПК вполне хватит монитора, имеющего 24-25 дюймовый экран с разрешающей способностью 1920х1080.

Источник

Разъёмы для подключения дополнительных внутренних устройств (слоты)

7. разъёмы для подключения дополнительных внутренних устройств (слоты).

Дисковод гибких дисков

Дисковод для компакт-дисков CD или DVD

Совместно с монитором видеокарта образует видеосистему компьютера. Видеокарта(видеоадаптер) выполняет все операции, связанные с управлением экраном монитора и содержит видеопамять в которой хранятся данные об изображении.

Звуковая карта выполняет операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через колонки (наушники), подключаемые к выходу звуковой карты. Имеется также разъём для подключения микрофона. Основным параметром ЗК является разрядность, Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем лучше звучание.

На задней стенке корпуса современных ПК размещены (точнее могут размещаться) следующие порты :

PS/2 – асинхронные последовательные порты для подключения клавиатура и манипулятора мышь

Bluetooth («блутус»)- высокоскоростной микроволновый стандарт, позволяющий передавать данные на расстояниях до 10 метров. Если нет встроенного Bluetooth адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB bluetooth адаптера), подключаемого через USB-порт. USB bluetooth адаптеры предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК, или сотового телефона к настольному компьютеру

Разъемы звуковой карты: для подключения колонок, микрофона и линейный выход.

Необходимо отметить, что наличие или отсутствие в ПК перечисленных портов зависит от его стоимости и уровня современности.

В системном блоке расположены основные узлы компьютера:

Системная или материнская плата (motherboard), на которой установлены дочерние платы (контроллеры устройств, адаптеры или карты) и другие электронные устройства:

блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, для электронных схем компьютера;

накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на дискеты;

Периферийные устройства подключаются к интерфейсам компьютера и предназначены для выполнения вспомогательных операций. По значению периферийные устройства можно подразделить на:

— устройства ввода данных

— устройства выхода данных

Лазерные. Обеспечивают высокое качество печати и высокую скорость.

— устройства хранения данных

Флэш-диски. Устройство хранения данных на основе энергонезависимой флэш-памяти. Имеет минимальные размеры и допускает «горячее» подключение через разъём USB, после чего распознаётся как жёсткий диск. Объем флэш-диска может составлять от 32 Мб до нескольких Гб.

— устройства обмена данными

· Устройство, предназначенное для обмена информацией между удалёнными компьютерами по каналам связи. В зависимости от типа канала модемы подразделяют на радио-модемы, кабельные и т.д. Наиболее распространены модемы для телефонных линий.

Структурная схема и устройства ПК

Основным устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.

Ядро ПК образуют процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных. Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые с ними микропроцессоры других фирм.

АЛУ выполняет логические и арифметические операции

Устройство управления управляет всеми устройствами ПК

Регистры используются для хранения данных и адресов

Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления.

Основные характеристики процессора:

Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.

Наличие встроенного математического сопроцессора

Наличие и размер Кэш- памяти.

Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память.

Однако быстродействие ОЗУ ниже быстродействия регистров процессора, поэтому перед выполнением команд процессор переписывает данные из ОЗУ в регистры. По принципу действия различают динамическую память и статическую.

Ячейки динамической памяти представляют собой микроконденсаторы, которые накапливают заряд на своих обкладках. Ячейки статической памяти представляют собой триггеры, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях.

Основные параметры, которые характеризуют ОЗУ – это емкость и время обращения к памяти. ОЗУ типа DDR SDRAM (синхронная память с двойной скорость передачи данных) считается наиболее перспективной для ПК.

Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью.

При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие.

Только та информация, которая хранится в ОЗУ, доступна процессору для обработки. Поэтому необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные.

В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.).

Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод-вывод) между оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.

Для подключения контроллеров или адаптеров современные ПК снабжены такими слотами как PCI. Слоты PCI – E Express для подключения новых устройств к более скоростной шине данных. Слоты AGP предназначены для подключения видеоадаптера

Для подключения накопителей (жестких дисков и компакт-дисков) используются интерфейсы IDE и SCSI. Интерфейс – это совокупность средств соединения и связи устройств компьютера.

Подключение периферийных устройств (принтеры, мышь, сканеры и т.д.) осуществляется через специальные интерфейсы, которые называются портами. Порты устанавливаются на задней стенке системного блока.

Слоты (разъемы) расширения конфигурации ПК предназначены для подключения дополнительных устройств к основной шине данных компьютера. К основным платам расширения, предназначенным для подключения к шине дополнительных устройств, относятся:

Сетевые адаптеры (для подключения к локальной сети)

Внешняя память. Классификация накопителей

По типу носителя информации накопители разделяются на накопители на магнитных лентах и дисковые накопители. К накопителям на магнитных лентах относятся стримеры и др. Более широкий класс накопителей составляют дисковые накопители.

По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители разделяются на магнитные, оптические и магнитооптические.

К дисковым накопителям относятся:

накопители на флоппи-дисках;

накопители на несменных жестких дисках (винчестеры);

накопители на сменных жестких дисках;

накопители на магнитооптических дисках;

накопители на оптических дисках (CD-R CD-RW CD-ROM) с однократной записью и

накопители на оптических DVD – дисках DVD-R DVD-RW DVD-ROM

Источник

kpet-ks.ru

Компьютерные сети. г.Котово

Подключение устройств к ПК

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.

Минимальный набор аппаратных средств, без которых невозможен запуск, и работа ПК определяет его базовую конфигурацию. В базовую конфигурацию ПК входят: системный блок, монитор, клавиатура и ручной манипулятор – мышь. Включение ручного манипулятора в базовую конфигурацию обусловлено тем, что работа в современных графических операционных системах без этого устройства возможна, но крайне затруднительна.

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

По внешнему виду системные блоки отличаются формой корпуса (рис. 3). Наиболее распространенными на сегодняшний день являются системные блоки форм-фактора АТХ (на следующем практическом занятии рассмотрим особенности конструкции системных блоков нового перспективного форм-фактора – ВТХ).

Рисунок 3.

В состав системного блока входят следующие аппаратные средства ПК:

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.

Порт PS/2 – шестиконтактный разъем, используемый для подключения клавиатуры и ручного манипулятора. Эти разъемы подключены к единому контроллеру.

Последовательный СОМ-порт (RS-232) – данный порт используется для подключения модема. Ранее использовался и для подключения ручного манипулятора (“мыши”). Порт стандартизирован в двух вариантах 9 (DB9) и 25-контактный (DB25). Последний вариант практически не реализуется в современных системных блоках. Для асинхронного режима принято несколько стандартных скоростей обмена: 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит/с.

Параллельный порт (LPT) – этот порт изначально разрабатывался как интерфейс для подключения принтера. Также может быть использован для подключения сканера или плоттера, имеющего соответствующий интерфейс. Скорость обмена не выше 150 Кбайт/с при значительной загрузке процессора. В 1994 г. был принят стандарт IEEE1284, определивший спецификацию портов SPP, ЕРР и ЕСР. Дополнительные режимы ЕРР (Enhanced Parallel Port – улучшенный параллельный порт) и ЕСР (Extended Capability Port – порт с расширенными возможностями) позволили ввести поддержку двунаправленного обмена с аппаратным сжатием данных (устанавливается программой Setup BIOS). В качестве разъемов спецификацией определены Тип A (DB-25), Тип В (Centronics) и тип С (компактный 36-контактный).

Видеовыход (15-контактный разъем) – используется для подключения VGA/SVGA монитора к системному блоку, а именно, к видеоадаптеру. В случае интегрированного в системную плату видеоадаптера видеовыход размещается на стандартной панели, как показано на рис. 1.7.

MIDI/GAME порт – используется для подключения мультимедийных игровых устройств, например, синтезатора и игрового манипулятора “джойстика”.

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.

Шина и интерфейс USB. Архитектура шины USB представляет собой классическую топологию “звезда” с последовательной передачей данных, в соответствии с которой в системе должен быть корневой (ведущий) концентратор USB, к которому подключаются периферийные концентраторы USB (рис. 1.8, внешний концентратор на 4 порта USB), а непосредственно к ним подключаются периферийные устройства с интерфейсом USB. Периферийные концентраторы могут подключаться друг к другу, образуя каскады.

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.

По одной паре передаются данные, по другой – электропитание, которое автоматически подключается устройством при необходимости. На концах кабеля монтируются разъемы типов “А” и “В”. С помощью разъема “А” устройство подключают к концентратору. Разъем типа “В” устанавливают на концентраторы для связи с другим концентратором и на устройства, от которых кабель должен отключаться (например, сканеры.Спецификация USВ определяет две части интерфейса: внутреннюю и внешнюю. Внутренняя часть делится на аппаратную (собственно корневой концентратор и контроллер USB) и программную (драйверы контроллера, шины, концентратора, клиентов). Внешнюю часть представляют устройства (концентраторы и компоненты) USB. Для обеспечения корректной работы все устройства делятся на классы: принтеры, сканеры, накопители и т. д. Разделение устройств на классы происходит не по их целевому назначению, а по единому способу взаимодействия с шиной USВ. Поэтому драйвер класса принтеров определяет не его разрешение или цветность, а способ передачи (односторонний или двунаправленный) данных, порядок инициализации при подключении. Также спецификация USВ предусматривает интерфейс mini-USB.

В интерфейсе USB реализована процедура подключения периферии к шине “в горячем режиме”, т.е. без отключения питания системного блока. Подключенное в свободный порт устройство вызывает перепад напряжения в цепи. Контроллер немедленно направляет запрос на этот порт. Присоединенное устройство принимает запрос и посылает пакет с данными о классе устройства, после чего устройству присваивается уникальный идентификационный номер. Далее происходит автоматическая загрузка и активация драйвера устройства, его конфигурирование и, тем самым, окончательное подключение устройства. Точно так же происходит инициализация уже подсоединенного и включаемого в сеть устройства (например, модема).

Интерфейс IEEE1394 (FireWire). Конкурентом интерфейса USB 2.0 на сегодняшний день является последовательный цифровой интерфейс FireWire, называемый также IEEE1394 (iLink – торговая марка Sony). Этот интерфейс, рассматривающийся по началу как скоростной вариант интерфейса SCSI, был предложен компанией Apple. В начале 90-х годов вышло техническое описание этого интерфейса в виде стандарта IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers – института инженеров по электротехнике и электронике).

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.

Топология интерфейса IEEE1394 “древовидная”, при этом система адресации обеспечивает подключение до 63 устройств в одной сети. Для связи между сетями существуют мосты, для объединения ветвей в один узел – концентраторы. Повторители служат для усиления сигналов при длине соединения более 4.5 метров. Всего может быть связано до 1024 сетей по 63 устройства в каждой. Все устройства IEEE1394 соединяются между собой шестижильным экранированным кабелем, имеющим две пары сигнальных и пару питающих проводников. Подключение осуществляется с помощью стандартной пары “вилка – розетка”. Корневое устройство интерфейса выполняет функции управления шиной. Первоначально такие устройства разрабатывались в виде плат расширения, в дальнейшем поддержка IEEE1394 стала реализовываться в наборе системной логики (чипсете) системной платы.

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).

Единичная Bluetooth-система состоит из модуля, обеспечивающего радиосвязь, и присоединенного к нему хоста, в качестве которого может выступать компьютер или любое периферийное устройство. Bluetooth-модули обычно встраивают в устройство, подключают через доступный порт либо PC-карту. Модуль состоит из менеджера соединений (link manager), контроллера соединений и приемопередатчика с антенной. Два связанных по радио модуля образуют пиконет (piconet). Причем один из модулей играет роль ведущего (master), второй – ведомого (slave). В пиконете не может быть больше восьми модулей, поскольку адрес активного участника пиконета, используемый для идентификации, является трехбитным (уникальный адрес присваивается семи ведомым модулям, ведущий модуль не имеет адреса, а нулевой адрес зарезервирован для широковещательных (broadcast) сообщений).

Оптимальный радиус действия модуля – до 10 м (в настоящее время удалось увеличить дальность связи до 100 метров при работе вне помещений). Диапазон рабочих частот 2.402-2.483 ГГц. Коммуникационный канал Bluetooth имеет пиковую пропускную способность 721 Кбит/с. Для уменьшения потерь и обеспечения совместимости пиконетов частота в Bluetooth перестраивается скачкообразно (1600 скачков/с). Канал разделен на временные слоты (интервалы) длиной 625 мс (время между скачками), в каждый из них устройство может передавать информационный пакет. Для полнодуплексной передачи используется схема TDD (Time-Division Duplex, дуплексный режим с разделением времени). По четным значениям таймер передает ведущее устройство данных, а по нечетным – ведомое устройство.

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.

Для материнских плат в форм-факторе AT подключение питания выполняется двумя разъемами. Обратите внимание на расположение проводников черного цвета – оно важно для правильной стыковки разъемов.

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).

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

Определите тип интерфейса платы видеоадаптера.

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

Отчет

Отчет должен содержать:

Контрольные вопросы

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.

Частота процессора, системной шины и шин периферийных устройств. Быстродействие различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) может существенно различаться. Для согласования быстродействия на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост) – рис. ниже.

Северный мост обеспечивает обмен информацией между процессором и оперативной памятью по системной шине. В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины в 10 раз (например, частота процессора 1 ГГц, а частота шины – 100 МГц).

К северному мосту подключается шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus – шина взаимодействия периферийных устройств), которая обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств. Частота контроллеров меньше частоты системной шины, например, если частота системной шины составляет 100 МГц, то частота шины PCI обычно в три раза меньше – 33 МГц. Контроллеры периферийных устройств (звуковая плата, сетевая плата, SCSI-контроллер, внутренний модем) устанавливаются в слоты расширения системной платы.

По мере увеличения разрешающей способности монитора и глубины цвета требования к быстродействию шины, связывающей видеоплату с процессором и оперативной памятью, возрастают. В настоящее время для подключения видеоплаты обычно используется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port – ускоренный графический порт), соединенная с северным мостом и имеющая частоту, в несколько раз большую, чем шина PCI.

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

Устройства хранения информации (жесткие диски, CD-ROM, DVD-ROM) подключаются к южному мосту по шине UDMA (Ultra Direct Memory Access – прямое подключение к памяти).

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.

Для подключения сканеров и цифровых камер обычно используется порт USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств.

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

Вопросы для размышления

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

Источник