уметь:
· классифицировать периферийные устройства
Периферийные устройства: назначение и классификация. Общие принципы построения периферийных устройств вычислительной техники.
Методические указания
Внешние устройства предназначены для обеспечения нормального функционирования ЭВС и для коммуникации центральных устройств с внешними источниками и потребителями информации.
К внешним относятся вспомогательные устройства, такие как устройства электропитания и аппаратура интерфейса питания, стабилизаторы напряжения, устройства защиты от перегрузок, устройства кондиционирования и вентиляции, счетчики времени и электронные часы, а также сервисная аппаратура для автономной проверки работоспособности плат и блоков.
Основное назначение периферийных (внешних) устройств ЭВС — организация входных и выходных потоков управляющей информации, данных для обработки и результатов вычислений. Таким образом, периферийное устройство (ПУ) — это любое отличное от центрального процессора оборудование, обеспечивающее коммуникацию вычислительной системы с внешними источниками и потребителями информации. Для этого ПУ обеспечивают согласование информационных и физических характеристик внешних объектов и сигналов, используемых в ЭВС.
По назначению ПУ могут быть разбиты на три группы: регистрирующие, оперативные и автоматические.
Регистрирующие УВыв — устройства, использующие промежуточные носители (например, магнитоносители) для длительного хранения информации в виде, пригодном для последующего использования в ЭВС или в виде, удобном для использования человеком (графики, таблицы, печатный текст, чертежи).
Оперативные УВв — устройства непосредственного, оперативного взаимодействия оператора с ЭВМ, предназначенные для организации диалога между ЭВМ и человеком в процессе отладки программ и решения задач. Это оперативные УВв (клавиатура,
световое перо, дигитайзеры, микрофон) и средства отображения, (СО) результатов — цифровые индикаторы, экраны, звуковые сигнализаторы.
Автоматические УВв — устройства связи с объектом, предназначенные для ввода в ЭВС данных непосредственно с объектов ; автоматизации и выдачи управляющих воздействий на объекты. Это аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и цифроаналоговые преобразователи (ЦАП). Сюда же можно отнести и читающие автоматы — сканеры.
Модемы — устройства, модулирующие и демодулирующие сигналы, передаваемые с помощью средств связи в случае использования каналов связи для коммутации ЭВС в вычислительных сетях, занимают промежуточное значение между низкоскоростными и среднескоростными УВв.
Рисунок 2- Классификация устройств ввода
Вопросы для самоконтроля:
1. Определение периферийного устройства;
2. Оперативные устройства ввода;
3. Автоматические устройства ввода;
4. Модем;
5. Устройства вывода
Тема 1.2 Организация системы ввода- вывода информации
Студент должен:
иметь представление:
· об организации систем ввода- вывода информации
знать:
· понятие интерфейса;
· классификацию интерфейсов;
· архитектуру шин.
уметь:
· организовать систему ввода выводы информации
Организация систем ввода- вывода информации. Понятие интерфейса. Унифицированные интерфейсы. Классификация интерфейсов. Архитектура шины и ее основные характеристики.
Методические указания
Шиной (Bus) называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК. Шина предназначена для обмена информацией между двумя и более устройствами. Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
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.
Рисунок 4 - Структура шины
Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:
· системная шина (или шина CPU) используется микросхемами Cipset для пересылки информации к CPU и обратно;
· шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью;
· шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU;
· шины ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные.
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.
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 реализовать важнейшие ее свойства — возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информацией между ними. Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:
· линии для обмена данными (шина данных);
· линии для адресации данных (шина адреса);
· линии управления данными (шина управления);
· контроллер шины.
Контроллер шины осуществляет управление процессом обмена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы либо в виде совместимого набора микросхем — Chipset.
Основные характеристики шины
Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее.
Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду. Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность.
Внешние устройства к шинам подключаются посредством интерфейса (Interface — сопряжение), представляющего собой совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором.
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 последовательной и параллельной передачи данных. Эти 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:
· GTL, имеющая разрядность 64 бит, тактовую частоту 66, 100 и 133 МГц;
· EV6, спецификация которой позволяет повысить ее тактовую частоту до 377 МГц.
Шины ввода/вывода совершенствуются в соответствии с развитием периферийных устройств ПК. В табл. 1 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. Вначале планируется исключить ISA-разъемы на материнской плате, а впоследствии исключить слоты ISA и подключать дисководы, мыши, клавиатуры, сканеры к шине USB, а винчестеры, приводы CD-ROM, DVD-ROM — к шине IEEE 1394. Однако наличие огромного парка ПК с шиной ISA и соответствующих комплектующих позволяет предполагать, что 16-разрядная шина ISA будет востребована еще на протяжении некоторого времени.
Таблица1 - Характеристики шин ввода/выводаШина | Разрядность, бит | Тактовая частота, МГц | Пропускная способность, Мбайт/с |
ISA 8-разрядная | 08 | 8,33 | 0008,33 |
ISA 16-разрядная | 16 | 8,33 | 0016,6 |
EISA | 32 | 8,33 | 0033,3 |
VLB | 32 | 33 | 0132,3 |
PCI | 32 | 33 | 0132,3 |
PCI 2.1 64-разрядная | 64 | 66 | 0528,3 |
AGP (1x) | 32 | 66 | 0262,6 |
AGP (2x) | 32 | 66x2 | 0528,3 |
AGP (4x) | 32 | 66x2 | 1056,6 |