Совокупность токопроводящих линий по которым обмениваются информацией устройства компьютера
Презентация "Архитектура компьютера. Основные характеристики компьютеров. Многообразие компьютеров. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Виды программного обеспечения компьютеров."
Вложение | Размер |
---|---|
Архитектура компьютера. Основные характеристики компьютеров. Многообразие компьютеров. Многообразие внешних устройств, подключае | 2.85 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
ТЕМА: Архитектура компьютера. Основные характеристики компьютеров. Многообразие компьютеров. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Виды программного обеспечения компьютеров. Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Первомайский техникум промышленности строительных материалов» Выполнила: Усынина Е.В., преподаватель информатики
ПЛАН: Что представляет собой ПК Архитектура компьютеров . Основные характеристики компьютеров. Многообразие компьютеров. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Виды программного обеспечения компьютеров.
Что представляет собой ПК Компьютер - это универсальное техническое средство, предназначенное для передачи, обработки и хранения информации. Компьютеры, которыми мы пользуемся, называются персональными (ПК). Они характеризуются малыми габаритами, предназначены для персональной работы пользователя.
Архитектура компьютеров Архитектура - это наиболее общие принципы построения компьютера , отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов. В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип МАГИСТРАЛЬ Оперативная память (хранение данных и программ) Сетевые устройства Устройства ввода (ввод данных) Устройства вывода (вывод данных) Долговременная память (хранение данных и программ) Процессор (обработка данных)
Минимальный состав компьютера Системный блок Монитор мышь клавиатура
Основные компоненты системного блока Системная (материнская плата) Жесткий диск (винчестер) Блок питания Дисковод оптического диска вентиляторы Платы расширения
Основные компоненты материнской платы Центральный процессор; Микросхемы ОЗУ, ПЗУ; Системная шина; Разъемы для установки плат расширения (слоты), подключения накопителей (винчестера, дисководов); Наборы микросхем ( Chipset ) для управления обменом данными между всеми компонентами компьютера; Порты.
Центральный процессор Центральный процессор – центральный блок компьютера, предназначенный для обработки информации и управления работой компьютера в целом. Состоит из двух частей: АЛУ и УУ. АЛУ – арифметико-логическое устройство предназначено для обработки информации, выполнения арифметических и логических операций над данными. УУ – устройство управления управляет работой компьютера.
Микросхемы ОЗУ, ПЗУ Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) предназначены для хранения переменной информации: программ и чисел, необходимых для текущих вычислений. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) предназначены для хранения постоянной информации: подпрограмм, микропрограмм, констант и т.п..
Системная шина (магистраль) Шина - совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера. По магистрали происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.
Разъемы для установки плат расширения На материнской плате находятся разъемы для плат, управляющих различными устройствами ПК. Основные виды плат расширения: Видеокарта Звуковая карта Сетевая карта
Чипсет Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами Чипсет состоит из двух микросхем: Северный мост (обеспечивает работу процессора с памятью и видеоподсистемой); Южный мост (обеспечивает работу с внешними устройствами) Важнейшей частью материнской платы является чипсет.
Порты Разъемы, с помощью которых к системному блоку подключаются периферийные (внешние) устройства
Основные характеристики компьютеров Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объемы информации. Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций, выполняемых за секунду. Тактовая частота процессора – число тактов процессора в секунду. А такт- промежуток времени, за который выполняется элементарная операция (н-р, сложение). Именно ТЧ определяет быстродействие ПК. Разрядность процессора ( 8, 16, 32, 64 бит) –определяет размер минимальной порции информации, обрабатываемый процессором за один такт. Чем выше разрядность , тем с большим объемом памяти может работать процессор. Время доступа – время, необходимое для чтения из памяти, либо записи в нее минимальной порции информации. Объем памяти – максимальное количество хранимой в ней информации. Скорость обмена информации зависит от скорости считывания или записи на носитель.
Многообразие компьютеров Персональный компьютер (ПК) - это вид компьютера, спроектированный для использования отдельным человеком, отсюда и такое название.
Настольный компьютер ( Desktop ) - это вид ПК, который, проще говоря, нельзя назвать мобильным: его не так просто взять с собой и унести.
Настольные ПК Достоинства: прост в техобслуживании, элементарная замена комплектующих, оптимален для игр, больше интерфейсов для подключения периферии. Недостатки: габаритный, шумный, требует подключения мыши, монитора, клавиатуры, проводное подключение периферии.
Портативные ПК Достоинства: малый вес и габариты, не требует подключения внешних устройств, возможна автономная работа, возможность подключения к беспроводным сетям. Недостатки: низкая максимальная производительность, ограниченность модернизации, качество встроенных компонентов, повышенная вероятность поломки сложность ремонта.
Планшетный компьютер - оборудованный чувствительным экраном, что позволяет работать на с ним без привычных мыши и клавиатуры, а с помощью специальной палочки ( стилуса ) или просто пальцами.
Планшет – электронное устройство с сенсорным экраном, позволяющим управлять компьютерными программами, через прикосновение пальцами к объектам программы на экране. Характеристики: отсутствует клавиатура; производительность меньше, чем у нетбука; автономное время работы выше, чем у нетбука.
Лэптоп – самый первый портативный компьютер Характеристики: диагональ экрана должна составлять не менее четырнадцати, но и не более семнадцати дюймов; встроенные видеокарты обеспечивают высококачественную графику; большая, удобная и расширенная клавиатура; всегда есть оптический привод (проще говоря - дисковод); емкость аккумулятора позволяет работать от него автономно три и более часов. Все это приводит к тому, что хороший лэптоп становится полноценной заменой настольного ПК.
Ноутбук - это вид портативного компьютера , в который встроен дисплей, клавиатура, устройство для управления указателем (курсором) - вместо мыши.
Ноутбук – портативное устройство с высоким уровнем мобильности Характеристики : длительный срок автономной работы; простая графика; многофункциональность; диагональ экрана в пределах двенадцати-четырнадцати дюймов. Ноутбук тоньше и минималистичнее лэптопа
Нетбук - это ещё более удобный для переноски вид компьютеров, чем ноутбук, потому что он ещё меньше и ещё легче: весит около килограмма.
Нетбук – книга для пользования интернетом Характеристики: диагональ экрана не превышает тринадцати дюймов; производительность меньше, чем у ноутбука; не работают полноценно ресурсоемкие программы; отсутствует привод; память гораздо меньше, чем у ноутбуков.
КПК - карманный персональный компьютер, а если дословно, то "личный цифровой помощник".
Мэйнфрейм - высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.
Суперкомпью́тер — специализированная вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам и скорости вычислений большинство существующих в мире компьютеров.
Смартфон – электронное устройство с сенсорным экраном, позволяющим управлять компьютерными программами, через прикосновение пальцами к объектам программы на экране. Функции: выход в интернет; функции фото/видеосъемки, а также диктофона; аудио/видео проигрывание записей; чтение электронных книг, различных документов; работа с электронной почтой; GPS навигатор; всевозможные записи: памятки, контактные сведения, списки; набор текста, программирование; всевозможные игры; работа с офисными приложениями; управление электронными устройствами: телевизором, проектором. совершение звонков, СМС; остановка других программ.
Многообразие внешних устройств Внешние устройства – это устройства, не входящие в состав системного блока и подключаемые к компьютеру извне. Периферийные устройства предназначены для ввода и вывода информации Устройства ввода информации Клавиатура Манипуляторы Световое перо Сканер Устройства вывода информации Монитор Проектор Принтер Плоттер Колонки
Устройства ввода информации Устройства ввода – оборудование, с помощью которого можно вводить данные: клавиатура, мышь, джойстик, трекбол, тачпад , световое перо, сенсорные экраны, сканеры, цифровые камеры, ТВ-тюнеры , системы распознавания речи, сенсорные датчики. Клавиатура – является у ниверсальным устройством ввода информации. Клавиатура представляет собой матрицу клавиш, объединенных в единое целое, и электронный блок для преобразования нажатия клавиш в двоичный код. Клавиатура позволяет вводить числовую и текстовую информацию. Мышь - это манипулятор, предназначенный для ввода информации в компьютер. Мышь представляет собой небольшую пластмассовую коробочку с двумя или тремя кнопками, соединенную с компьютером тонким длинным кабелем.
Устройства ввода информации Сенсорная панель, тачпад Тачпа́д (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная панель - указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках. Перемещение пальца по поверхности сенсорной панели преобразуется в перемещение курсора на экране монитора. Нажатие на поверхность сенсорной панели эквивалентно нажатию на кнопку мыши. Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Графические планшеты (дигитайзер) Для рисования и ввода рукописного текста используются графические планшеты. С помощью специальной ручки можно чертить, рисовать схемы, добавлять заметки и подписи к электронным документам.
Устройства ввода информации Игровые манипуляторы (джойстики) Сегодня существует множество видов джойстиков, абсолютно не похожих друг на друга. Рули с педалями для поклонников автогонок, штурвалы - для « леталок », « геймпады » (игровые доски) – для поклонников « бегательных » аркадных игр и т.д. Сканер Сканирование - преобразование изображений (фотографий, рисунков, слайдов), а также текстовых документов в цифровой, компьютерный вид.
Устройства ввода информации Световое перо Световое перо - один из инструментов ввода графических данных в компьютер . Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша , соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода (или видеоадаптером) компьютера . Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана монитора , с использованием кнопок, имеющихся на пере, или без таковых. Сканер Сканирование - преобразование изображений (фотографий, рисунков, слайдов), а также текстовых документов в цифровой, компьютерный вид.
Устройства ввода информации ТВ-тюнер Если установить в компьютер специальную плату (ТВ-тюнер) и подключить к ее входу телевизионную антенну, то появляется возможность просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере. Сенсорный экран Сенсорный экран предназначен для управления устройствами с помощью простого прикосновения к экрану. Сенсорные экраны используются в платежных терминалах, информационных киосках, оборудовании для автоматизации торговли, карманных компьютерах, операторских панелях в промышленности. Средства речевого ввода Средства речевого ввода позволяют пользователю вместо клавиатуры, мыши и других устройств использовать речевые команды (или проговаривать текст, который должен быть заранее занесен в память компьютера).
Устройства вывода информации Монитор Монитор в персональном компьютере является универсальным устройством вывода графической и текстовой информации. Виды мониторов: - монитор на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ); - мониторы на основе жидкокристаллической матрицы (ЖК); - плазменные мониторы. Проектор Проектор – оптический прибор, предназначенный для создания действительного изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране.
Устройства вывода информации Принтеры Принтеры предназначены для вывода на бумагу (создания «твердой копии») числовой, текстовой и графической информации. Типы принтеров: - матричные принтеры; - струйные принтеры; - лазерные принтеры. Плоттер Для вывода сложных и широкоформатных графических объектов (плакатов, чертежей, электрических и электронных схем и пр.) используются специальные устройства вывода — плоттеры. Принцип действия плоттера такой же, как и струйного принтера. Колонки Для прослушивания звука используются акустические колонки или наушники, которые подключаются к выходу звуковой платы.
Виды программного обеспечения компьютеров Программное обеспечение (англ. software ) – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей.
Виды программного обеспечения компьютеров
Системное программное обеспечение (СПО) – это программы, управляющие работой компьютера и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др.
Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ, т.е. управления работой ПЭВМ с момента включения до момента выключения питания.
Сервисные системы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы, обеспечивают удобство работы пользователя. Системы технического обслуживания – это совокупность программно-аппаратных средств ПК, которые выполняют контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе работы компьютера.
Программные оболочки операционных систем – программы, которые позволяют пользователю отличными от предоставляемых ОС средствами (более понятными и эффективными) осуществлять действия по управлению ресурсами компьютера. Служебные программы ( утилиты, лат. utilitas – польза) – это вспомогательные программы, предоставляющие пользователю ряд дополнительных услуг по реализации часто выполняемых работ или же повышающие удобство и комфортность работы.
Прикладная программа пользователя – это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией.
ППП общего назначения – универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя. К ним относятся: Текстовые редакторы (например, MS Word, Word Perfect, Лексикон); Табличные процессоры (например, MS Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro); Системы динамических презентаций (например, MS Power Point, Freelance Graphics, Harvard Graphics); Системы управления базами данных (например, MS Access, Oracle, MS SQL Server, Informix); Графические редакторы (например, С orel Draw, Adobe Photoshop); Издательские системы (например, Page Maker, Venture Publisher); Системы автоматизации проектирования (например, BPWin , ERWin ); Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво , Контекст); Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form)
Методо-ориентированные ППП , в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. Проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. Интегрированные ППП представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый инструмент.
Проверь себя! Под архитектурой компьютера понимают : устройство для сбора, обработки, хранения и вывода информации; совокупность функциональных элементов компьютера и связей между ними; описание основных устройств и принципов работы компьютера; комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем. Определите, какое высказывание является верным: компьютер – устройство для хранения команд; компьютер – универсальное устройство для преобразования информации; компьютер – универсальное устройство для обработки, хранения и передачи информации; компьютер – универсальное устройство только для получения данных. В минимальный состав компьютера входят : винчестер , « мышь », процессор ; монитор , системный блок , клавиатура ; принтер , клавиатура ; дискета ; системный блок , сканер , монитор . 1 - d , 2 - c, 3 - b
Проверь себя! Периферийные устройства предназначены : для обмена информацией между компьютером и пользователем; только для улучшения дизайна компьютера; для проверки правильности вводимой информации пользователем; для выполнения арифметико-логических операций. Скорость работы компьютера зависит от: тактовой частоты обработки информации в процессоре; организации интерфейса операционной системы; объема внешнего запоминающего устройства; объема обрабатываемой информации. Плоттер – это устройство для: для вывода любой информации на бумагу; для сканирования изображения с листа бумаги на компьютер; для ввода в компьютер информации; для вывода графической информации на бумагу. 4 - a , 5 - a, 6 -d
Домашнее задание Составить конспект на основе предложенной презентации. Выучить предложенный материал.
Шиной называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК.
Шина имеет места для подключения внешних устройств - слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
Виды шин
по функциональному назначению:
- системная шина (ЦПУ и чипсеты)
- шина кэш-памяти (ЦПУ и кэш)
- шина памяти (ЦПУ и ОЗУ)
- шины ввода-вывода
- локальные - скоростная шина, для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеокартой, сетевой картой и т.д.) и системной шиной (PCI)
- стандартная шина - для подключения более медленных устройств (ISA, USB)
по способу передачи данных
- параллельно (все биты передаются одновременно, каждый по своему проводу)
- последовательно (биты передаются один за другим по одному проводу)
- системная шина (или шина ЦПУ);
- шина кэш-памяти - предназначена для обмена информацией между ЦПУ и кэш-памятью;
- стандартные и локальные шины ввода/вывода.
- разрядность - количество битов информации, параллельно «проходящих» через неё. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за определенный промежуток времени и тем выше производительность компьютера; Разрядности шины адреса, адресной шины и шины управления, как правило, не совпадают.
- пропускная способность - количество битов информации, передаваемых по шине за секунду.
- разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство. Если разрядность адресной шины равна п, то максимальный адрес, который может быть по ней передан - 2 n . Очевидно, количество байтов оперативной памяти не должно превышать 2 n , иначе байты с большими адресами не будут использоваться.
- скорость передачи данных;
- поддерживаемые протоколы передачи данных.
- протокол аппаратной коррекции ошибок;
- протокол аппаратного сжатия данных с контролем ошибок;
- протоколы передачи файлов.
- программы по согласованию способов и скоростей передачи данных передающего и принимающего модемов;
- протоколы передачи файлов, которые обеспечивают безошибочную передачу данных, управление потоком передаваемых данных, передачу служебной информации, защиту соединения (например, паролирование).
- системная шина (или шина CPU) используется микросхемами Cipset для пересылки информации к CPU и обратно (см. также рис. 1);
- шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью (см. также рис. 1);
- шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU;
- шины ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные.
- линии для обмена данными (шина данных);
- линии для адресации данных (шина адреса);
- линии управления данными (шина управления);
- контролер шины.
- GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц;
- EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.
Характеристики шин:
1. разрядность - число параллельных проводников, входящих в нее (64)
2. пропускная способность - количество байт информации, передаваемых по шине за секунду (тактовая частота * разрядность).
Стандарты шин ПК
Несомненное преимущество ПК — открытая архитектура, позволяющая в широких пределах изменять конфигурацию компьютера, адаптируя его для решения определенных задач. Принцип совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК.
Интерфейс (сопряжение) - совокупность характеристики устройства, определяющих организацию обмена информацией между ним и ЦПУ (электрические, временные параметры, протокол обмена данными, конструктивные особенности).
Выделяют внутренние и внешние интерфейсы.
1. Внутренние интерфейсы расположены в корпусе ПК используются для подключения плат расширения и устройств к системной плате:
Название: ШИНА.
Назначение. С помощью шин осуществляется передача информации внутри компьютера (чаще говорят «обмен информацией»).
Шина - совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.
Отличительным признаком шины от других систем соединения является наличие трех групп линий, по каждой из которых передается свой вид информации: шины данных, шины адреса, шины управления.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
Шины в компьютере различаются по своему назначению:Локальная шина - это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и пр.) и системной шиной.
Стандартная шина используется для подключения более медленных устройств (мыши, клавиатуры, модемов).Название: СИСТЕМНАЯ ШИНА.
Назначение. Системная шина - это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.
Принцип работы. Системная шина имеет следующие компоненты:Основные пользовательские характеристики:
Для определения пропускной способности шины необходимо умножить разрядность шины на тактовую частоту, которая, как и для процессора, определяется генератором тактовой частоты.
Назначение. Модем
Модем - сокращение от «модулятор-демодулятор» - устройство для передачи цифровой информации через аналоговые линии связи, например, через телефонные линии или с помощью радиоволн.
Принцип действия. Необходимость промежуточного подсоединения модема между компьютером и телефонной линией объясняется тем, что цифровое и аналоговое представления информации не совпадают и подключить компьютер напрямую к телефонной линии нельзя.
Модем принимает от компьютера данные в цифровом виде (программу, текстовый, звуковой или графический файл), преобразует в аналоговый сигнал и передает в канал связи.
На противоположном конце в принимающем модеме происходит обратное преобразование, и в принимающий компьютер информация попадает в цифровом виде.
Модем - это цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователь.
Модемы бывают внутренние и внешние.
Внутренний модем по своей конструкции представляет съёмную карту расширения, установленную на материнской плате, на которой размещены все компоненты, обеспечивающие обмен данными, и гнезда для подключения кабеля телефонной линии («Line» - соединение с телефонной линией и «Phone» - вставляется разъем телефона).
Внешний модем представляет собой независимое, автономное устройство, подключенное к любому последовательному COM-порту. Подключается к разъёму на задней панели системного блока. Он занимает место на рабочем столе, однако дает возможность отслеживать процесс передачи данных благодаря встроенным в него индикаторам состояния.Основные пользовательские характеристики:
Скорость передачи данных по каналам связи измеряется в бодах (бит в секунду). Скорость модема оценивается числом информационных битов, передаваемых за одну секунду. Низкоскоростные модемы работают со скоростями 2400 или 9600 бод, высокоскоростные модемы - со скоростями передачи 33600, 65000 бод и выше.
Протокол - стандарт, регламентирующий процедуру установления связи или режимы передачи данных между различными устройствами (между двумя модемами или между модемом и компьютером): V.24, RS-232, RS-422, V.35.
Наиболее важными протоколами являются:Программная поддержка. Программное обеспечение модема включает в себя:
Для безошибочной передачи данных применяются специальные методы. Они реализуются как с помощью специальной аппаратуры, так и с помощью программ
К дополнительному программному обеспечению модемов относятся программы работы с факсами и данными, программы подключения к Интернету, программы работы с голосовыми возможностями и пр.
Шиной (Bus) называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК. Шины предназначены для обмена информацией между двумя и более устройствами. Шина, связывающая только два устройства, называется портом. На рис. 1 дана структура шины.
Шина имеет места для подключения внешних устройств – слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.
Рис. 1. Структура шины
Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:
Локальная шина ввода/вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и системной шиной под управлением CPU. В настоящее время в качестве локальной шины используется шина PCI. Для ускорения ввода/вывода видеоданных и повышения производительности ПК при обработке трехмерных изображений корпорацией Intel была разработана шина AGP (Accelerated Graphics Port).
Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов, старых звуковых карт). До недавнего времени в качестве этой шины использовалась шина стандарта ISA. В настоящее время – шина USB.
Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реализовывать важнейшие ее свойства – возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информацией между ними. Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:
Контроллер шины осуществляет управление процессором обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы либо в виде совместимого набора микросхем – Chipset.
Шина данных обеспечивает обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью RAM. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за один такт и тем выше производительность ПК. Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных, с CPU 80386 и 80486 – 32-разрядную, а компьютеры с CPU семейства Pentium – 64-разрядную шину данных.
Шина адреса служит для указания адреса к какому-либо устройству ПК, с которым CPU производит обмен данными. Каждый компонент ПК, каждый регистр ввода/вывода и ячейка RAM имеют свой адрес и входят в общее адресное пространство ПК. По шине адреса передается идентификационный код (адрес) отправителя и (или) получателя данных.
Для ускорения обмена данными используется устройство промежуточного хранения данных – оперативная память – RAM. При этом решающую роль играет объем данных, которые могут временно храниться в ней. Объем зависит от разрядности адресной шины (числа линий) и тем самым от максимально возможного числа адресов, генерируемых процессором на адресной шине, т.е. от количества ячеек RAM, которым может быть присвоен адрес. Количество ячеек RAM не должно превышать 2 n , где n – разрядность адресной шины. В противном случае часть ячеек не будет использоваться, поскольку процессор не сможет адресоваться к ним.
В двоичной системе счисления максимально адресуемый объем памяти равен 2 n , где n – число линий шины адреса.
Процессор 8088, например, имел 20 адресных линий и мог, таким образом, адресовать память объемом 1 Мбайт (2 20 =1 048 576 байт=1024 Кбайт). В ПК с процессором 80286 разрядность адресной шины была увеличена до 24 бит, а процессоры 80486, Pentium, Pentium MMX и Pentium II имеют уже 32-разрядную шину адреса, с помощью которой можно адресовать 4 Гбайт памяти.
Шина управления передает ряд служебных сигналов: записи/считывания, готовности к приему/передаче данных, подтверждения приема данных, аппаратного прерывания, управления и других, чтобы обеспечить передачу данных.
Основные характеристики шины
Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее. Первая шина ISA для IBM PC была восьмиразрядной, т.е. по ней можно было одновременно передавать 8 бит. Системные шины современных ПК, например, Pentium IV – 64-разрядные.
Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду.
При расчете пропускной способности, например шины AGP, следует учитывать режим ее работы: благодаря увеличению в два раза тактовой частоты видеопроцессора и изменению протокола передачи данных удалось повысить пропускную способность шины в два (режим 2 х ) или четыре (режим 4 х ) раза, что эквивалентно увеличению тактовой частоты шины в соответствующее число раз (до 133 и 266 МГц соответственно).
Внешние устройства к шинам подключается посредством интерфейса (Interface – сопряжение), представляющего собой совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором.
К числу таких характеристик относятся электрические и временные параметры, набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. Обмен данными между компонентами ПК возможен, только если интерфейсы этих компоненты совместимы.
Стандарты шин ПК
Принцип IBM-совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом, т.е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы и подключать различные периферийные устройства. В случае несовместимости интерфейсов используются контроллеры. Кроме того, гибкость и унификация системы достигаются за счет введения промежуточных стандартных интерфейсов, таких как интерфейсы необходимы для работы наиболее важных периферийных устройств ввода и вывода.
Системная шина предназначена для обмена информацией между CPU, памятью и другими устройствами, входящими в систему. К системным шинам относятся:
Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК. В табл. 2 представлены характеристики некоторых шин ввода/вывода.
Шина ISA в течение многих лет считалась стандартом ПК, однако и до сих пор сохраняется в некоторых ПК наряду с современной шиной PCI. Корпорация Intel совместно с Microsoft разработала стратегию постепенного отказа от шины ISA. В начале планируется исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключить дисководы, мыши, клавиатуры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM – к шине IEEE 1394. Однако наличие огромного парка ПК с шиной ISA будет востребована еще на протяжении некоторого времени.
Шина EISA стала дальнейшим развитием шины ISA в направлении повышения производительности системы и совместимости ее компонентов. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, уступающей пропускной способности появившейся на рынке шины VESA.
Таблица 2. Характеристики шин ввода/вывода
Шина VESA, или VLB, предназначена для связи CPU с быстрыми периферийными устройствами и представляет собой расширение шины ISA для обмена видеоданными.
Шина PCI была разработана фирмой Intel для процессора Pentium и представляет собой совершено новую шину. Основополагающим принципом, положенным в основу шины PCI, является применение так называемых мостов (Bridges), которые осуществляют связь между шиной PCI и другими типами шин. В шине PCI реализован принцип Bus Mastering, который подразумевает способность внешнего устройства при пересылке данных управлять шиной (без участия CPU). Во время передачи информации устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится главным. В этом случае центральный процессор освобождается для решения других задач, пока происходит передача данных. В современных
материнских платах тактовая частота шины PCI задается как половина тактовой частоты системной шины, т.е. при тактовой частоте системной шины 66 МГц шина PCI будет работать на частоте 33 МГц. В настоящее время шина PCI стала фактическим стандартом среди шин ввода/вывода.
Шина AGP – высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначенная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (3D-акселератор) с системой памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе архитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной способности, в частности, за счет использования более высоких тактовых частот.
Шина USB была разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft для подключения периферийных устройств вне корпуса PC. Скорость обмена информацией по шине USB составляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К компьютерам, оборудованным шиной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джойстик, принтер, не выключая питания. Все периферийные устройства должны быть оборудованы разъемами USB и подключаться к ПК через отдельный выносной блок, называемый USB-хабом, или концентратором, с помощью которого к ПК можно подключить до 127 периферийных устройств. Архитектура шины USB представлена на рис. 4.
Шина SCSI (Small Computer System Interface) обеспечивает скорость передачи данных до 320 Мбайт/с и предусматривает подключение к одному адаптеру до восьми устройств: винчестеры, приводы CD-ROM, сканеры, фото- и видеокамеры. Отличительной особенностью шины SCSI является то, что она представляет собой кабельный шлейф. С шинами PC (ISA или PCI) шина SCSI связана через хост-адаптер (Host Adapter). Каждое устройство, подключенное к шине SCSI, может инициировать обмен с другими устройством.
Шина IEEE 1394 – это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между
ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и устройств обработки аудио- и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбайт/с, работать одновременно с несколькими устройствами, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI.
Подключить к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практически любые устройств, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды накопителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD-ROM, DVD, цифровые видеокамеры, устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее перспективной для объединения компьютера с бытовой электроникой. В настоящее время уже выпускаются адаптеры IEEE 1394 для шины PCI.
Передача данных может происходить как между разными устройствами одного компьютера, так и между разными компьютерами, подключенными к одной сети (локальной или глобальной).
Просмотр содержимого документа
«Устройства передачи информации»УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Передача данных может происходить как между разными устройствами одного компьютера, так и между разными компьютерами, подключенными к одной сети (локальной или глобальной).
Название и назначение. ШИНА
Передача информации внутри компьютера (чаще говорят обмен информации) осуществляется с помощью шин.
Шина - совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.
Отличительным признаком шины от других систем соединения является наличие трех групп линий, по каждой из которых передается свой вид информации: шина данных, шина адреса, шина управления.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
Виды и особенности
Шины в компьютере различаются по своему назначению:
системная шина (или шина ЦПУ);
шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между ЦПУ и кэш-памятью;
стандартные и локальные шины ввода/вывода. Локальная шина - это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и пр.) и системной шиной. Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения более медленных устройств (мыши, клавиатуры, модемов).
СИСТЕМНАЯ ШИНА
Системная шина - это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.
Принципы работы
Системная шина имеет следующие компоненты:
шину данных, по которой происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения, установленными в слоты, и памятью;
адресную шину, по которой передаются адреса устройств, регистров ввода/вывода и ячеек оперативной памяти. Процесс обмена данными возможен лишь в том случае, когда известен отправитель и получатель этих данных. Каждое устройство компьютера, каждая ячейка памяти, в том числе, каждая ячейка оперативной памяти имеют свой уникальный адрес. Все вместе эти адреса образуют адресное пространство;
Разные фирмы выпускают технику с различным схемным решением тех или иных узлов компьютера, однако системная шина является, как правило, стандартом, то есть неизменна. Вы можете, например, вставлять в Ваш компьютер, выпущенный во Франции, контроллер, изготовленный в Сингапуре.
Рис. 1. Схематичное представление шины на материнской плате
ЦПУ - центральный процессор; ГТЧ - генератор тактовой частоты; DMA - устройство прямого доступа к памяти; слоты расширения = разъемы для установки карт расширения (видеокарты, звуковой карты и пр.)
Основные пользовательские характеристики
Основными характеристиками шины являются:
разрядность, то есть количество бит, параллельно “проходящих” через нее. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за определенный промежуток времени и выше производительность компьютера;
пропускная способность, то есть количество бит информации, передаваемых по шине за секунду.
Разрядность шины адреса, адресной шины и шины управления, как правило не совпадают.
Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных,
компьютеры семейства Pentium - 64 разрядную шину данных.
Разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство. Если разрядность адресной шины - n, то максимальный адрес, который может быть по ней передан - 2 n . Очевидно, количество ячеек оперативной памяти не должно превышать 2 n , иначе ячейки с большими адресами не будут использоваться, поскольку процессор не сможет адресоваться к ним.
Компьютеры с процессором 80286 имеют 24-разрядную адресную шину и могут адресовать память объемом 4 Мб (2 24 = 4 194 304 байт = 4 Мб). Компьютеры семейства Pentium имеют 32 разрядную адресную шину и могут адресовать память объемом 4Гб .
Для определения пропускной способности шины необходимо умножить разрядность шины на тактовую частоту, которая, как и для процессора, определяется генератором тактовой частоты.
Для 16-разрядной шины при тактовой частоте 8,33 МГц пропускная способность равна:
16 бит 8,33 МГц = 133,28 Мбит/с = 133,28 Мбит/с : 8 бит = 16,66 Мбайт/с
Для 32-разрядной шины с тактовой частотой 66 МГц пропускная способность 266,6 Мб/с.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
В англоязычных странах шина носит название bus. Это же слово означает еще и “автобус”. И в самом деле напрашивается прямое сравнение разрядности шины и автобуса: чем больше в автобусе посадочных мест, тем больше людей в нем можно перевезти.
Название и назначение. МОДЕМ
Модем - сокращенно от “МОдулятор-ДЕМодулятор” - устройство для передачи цифровой информации через аналоговые линии связи, например, через телефонные линии или с помощью радиоволн.
Принцип действия
Модем принимает от компьютера данные в цифровом виде (программу, текстовый, звуковой или графический файл), разделяет их на управляющие команды и полезную информацию, преобразует в аналоговый сигнал и передает в канал связи.
На противоположном конце в приемном модеме происходит обратное преобразование, и в приемный компьютер информация попадает в цифровом виде.
По сути модем - это цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь.
Необходимость промежуточного включения модема между компьютером и телефонной линией объясняется тем, что цифровое и аналоговое представление информации не совпадают и подключить компьютер напрямую к телефонной линии нельзя.
Особенности
Модемы бывают внутренние и внешние.
Внутренний модем по своей конструкции представляет съемную карту расширения, установленную на материнской плате, на которой размещены все компоненты, обеспечивающие обмен данными, и гнезда для подключения кабеля телефонной линии.
Внешний модем подключается к разъему на задней панели системного блока. Он занимает место на рабочем столе, однако дает возможность отслеживать процесс передачи данных благодаря встроенным в него индикаторам состояния.
Основные пользовательские характеристики
Основными характеристиками модемов являются:
скорость передачи данных;
поддерживаемые протоколы передачи данных.
Скорость передачи данных по каналам связи измеряется бодами. Бод - это бит в секунду. Скорость модема оценивается числом информационных битов, передаваемых за одну секунду. Низкоскоростные модемы работают со скоростями 2400 или 9600 бод. Высокоскоростные модемы работают со скоростью передачи 33600, 65000 бод и более.
Протокол - стандарт, регламентирующий процедуру установления связи или режимы передачи данных между различными устройствами (между двумя модемами или между модемом и компьютером).
Наиболее важными протоколами являются:
протокол аппаратной коррекции ошибок;
протокол аппаратного сжатия данных с контролем ошибок;
протоколы передачи файлов.
Программная поддержка
Программное обеспечение модема включает в себя:
программы по согласованию способов и скоростей передачи данных передающего и принимающего модемов;
протоколы передачи файлов, которые обеспечивают безошибочную передачу данных, управление потоком передаваемых данных, передачу служебной информации, защиту соединения (например, паролирование).
Итак, для безошибочной передачи данных применяются специальные методы. Они могут быть реализованы как с помощью специальной аппаратуры, так и с помощью программ.
К дополнительному программному обеспечению модемов относятся программы работы с факсами и данными, программы подключения к Internet, программы работы с голосовыми возможностями и пр.
Передача информации внутри компьютера осуществляется с помощью шин.
Передача информации между компьютерами может осуществляться как по специальным каналам связи (сетевым кабелям, с помощью которых компьютеры объединяются в локальную сеть), так и с использованием обычных каналов связи - телефонных линий, каналов радиосвязи и пр.
Передача информации между компьютерами, не объединенными в локальную сеть, осуществляется с помощью модемов.
Шина - совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.
Системная шина. Системная шина - это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией процессора и памяти и из связь с периферийными устройствами.
Системная шина имеет следующие компоненты:
Основными характеристиками шины являются:
разрядность, то есть количество бит, одновременно “проходящих” через нее;
пропускная способность, то есть количество бит информации, передаваемых по шине за секунду.
Разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство. Если разрядность адресной шины - n, то максимальный адрес, который может быть по ней передан - 2 n . Именно это количество ячеек оперативной памяти доступно процессору.
МОДЕМ - устройство для передачи цифровой информации через аналоговые линии связи, например, через телефонные линии или с помощью радиоволн. По сути представляет собой цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь.
Основными характеристиками модемов являются:
скорость передачи данных;
поддерживаемые протоколы передачи данных.
Скорость модема оценивается числом информационных битов, передаваемых за одну секунду.
Протокол - стандарт, регламентирующий процедуру установления связи или режимы передачи данных между различными устройствами (между двумя модемами или между модемом и компьютером).
Читайте также: