Чипсеты системных плат - Конспект, раздел Информатика, Основные блоки ЭВМ, их назначение и функциональные характеристики
Микропроцессоры, Устанавливаемые На Материнской Плате, В Опре...
Микропроцессоры, устанавливаемые на материнской плате, в определенном диапазоне моделей можно менять, а главным несменяемым функциональным компонентом СП является набор системных микросхем (чипсет).
От типа установленного на СП набора системных микросхем зависят многие важные характеристики ПК. Обычно системные платы и именуют по типу расположенного на ней чипсета.
Действительно, чипсеты определяют во многом тактовую частоту шин СП, обеспечивают надлежащую работу микропроцессора, системной шины, интерфейсов взаимодействия с оперативной памятью и другими компонентами ПК. В частности, они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, микросхемы управления памятью и шиной — все те компоненты, которые в оригинальной IBM PC были собраны на отдельных микросхемах. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда — контроллер клавиатуры, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных микросхем. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств.
Иными словами, тип набора в основном определяет функциональные возможности платы:
□ типы поддерживаемых процессоров;
□ структуру и объем кэш-памяти;
□ возможные сочетания типов и объемов модулей памяти;
□ поддержку режимов энергосбережения;
□ возможность программной настройки параметров и т. п.
Современные системные наборы состоят из двух базовых микросхем с условными именами северный мост (North bridge) и южный мост (South bridge).
Северный мост обеспечивает управление четырьмя компонентами: шиной оперативной памяти, интерфейсными шинами PCI, AGP (или PCI Express xl6) и системной шиной МП, поэтому его часто называют Memory Controller Hub (MCH). Южный мост имеет в своем составе контроллеры (адаптеры) дисководов, клавиатуры, мыши; управляет интерфейсными шинами IDE/ATA, SCSI, USB, SATA, SAS, IEEE 1284, PCI Express xl; его часто называют I/O Controller Hub (ICH), а иногда и функциональным контроллером.
Наиболее известные наборы микросхем для СП выпускает фирма Intel. Сейчас еще используются ее старые чипсеты 440ВХ, 440GX, 440ZX, 810, 815, 820, 840, но наиболее популярны новые наборы, разработанные для МП Pentium 4. Распространены также весьма удачные микросхемы фирмы VIA Technologies — VIA Apollo, фирм Acer Laboratories, Silicon Integrated System (SIS) и т.д.
В начале 2003 года для МП Pentium 4 выпускались следующие чипсеты: i850 (850Е), i845 (845D, 845Е, 845РЕ, 845GE, 845GV), i875 (875P, 865), SIS 645, VIA 266, а в конце года к ним добавились чипсеты i915 и i925 новой, 900-й серии.
Типы чипсетов и их модификации различаются типами поддерживаемых микропроцессоров и памяти DRAM (SDRAM, DRDRAM, DDR SDRAM), частотой процессорной шины (133, 266, 400, 533, 800 МГц), вариантами схем мостов, версиями поддерживаемых протоколов UDMA, AGP, Ethernet, USB, наличием встроенного видеоадаптера и др.
Например, чипсетов i845 для работы с памятью DDR выпущено несколько модификаций:
□ i845 поддерживает только память SDRAM — PC 133;
□ i845D поддерживает DDR133 - РС2100;
□ i845E имеет шину 533 МГц и поддерживает DDR;
□ i845PE поддерживает DDR - РС2700;
□ i845GV поддерживает DDR и встроенную графику, имеет шину AGP;
□ i845GE поддерживает DDR и встроенную графику;
□ чипсет i875D поддерживает память DDR, i865 — упрощенный вариант i875.
Чипсет i850E поддерживает RDRAM PC1066 и частоту шины 533 МГц, обеспечивая самую производительную (4200 Мбайт/с) на начало 2003 года платформу на основе МП Pentium 4.
Многие новые версии чипсетов поддерживают: прямой 2-канальный доступ к памяти, 6 портов USB 2.0 и технологию Hyper Threading.
Сравнительные характеристики некоторых популярных чипсетов представлены в табл. 9.1.
В 2003 году фирма Intel разработала новую линейку системных чипсетов серии 900. Первые модели этой линии — чипсеты i915 (Grantsdale) и i925 (Alderwood) поддерживают частоту шины СП 800 МГц, перспективные типы оперативной памяти (DDR2), технологии Hyper Treading и Intel Net Burst, а также единый интерфейс PCI express xl6 с пропускной способностью 8 Гбайт/с, поэтому отсутствует даже AGP. Чипсет i925 express поддерживает новую технологию компьютерной графики Intel Graphics Media Accelerator 900 (IGMA 900), реализующую аппаратное ускорение работы прикладных программных интерфейсов Direct 9 и Open GL 1.4. Это обеспечивает лучшее качество графики и, в частности, более плавное воспроизведение 3D-video.
В 2004-2005 годах на смену семействам 1925/1915 пришли совершенно другие наборы логики, известные на данный момент под кодовыми именами Glenwood и Lakeport, поддерживающие частоту системной шины 1066 МГц.
Таблица 9.1Сравнительные характеристики чипсетов
| Чипсет
| Частота шины, МГц
| Поддержка SDRAM
| Максимальный объем оперативной памяти, Мбайт
| Пиковый обмен с памятью, Мбайт/с
|
| Intel 440BX
| 66,100, 133
| РС66, РС100, PC133
|
| 800-1064
|
| Intel 815
| 66, 100, 133
| PC100, PC133
|
|
|
| Intel 820
| 100, 133
| RDRAM
|
|
|
| Intel 850
|
| RDRAM 300 и 400 МГц
|
|
|
| Intel 845D
|
| PC266, DDR SDRAM
|
|
|
| Intel 865
| 800, 533, 266
| DDR SDRAM 400/333/266
|
|
|
| Intel 875
| 800, 533
| PC266, DDR
SDRAM
400/333/266
|
|
|
| Intel 915
| 800, 533
| DDR SDRAM, DDR2 533/400
|
|
|
| Intel 925
|
| DDR2
SDRAM,
533/400
|
|
|
| VIA133A
| 66, 100, 133
| PC66, PC100, PC133
|
|
|
| VIA 266A
|
| PC266, DDR SDRAM
|
|
|
Системная плата имеет разъемы (слоты) для установки определенных модулей оперативной памяти. Для модулей ОЗУ используются 30-, 72- и 168-контактные разъемы, они сгруппированы в 2-4 слотах. Слоты с 30 и 72 контактами рассчитаны на модули памяти типа SIMM, которые в новых машинах уже не используются; 168-контактные слоты предназначены для современных модулей DIMM. С точки зрения поддерживаемой оперативной памяти, важными характеристиками СП являются также число слотов памяти, рабочая тактовая частота памяти (например, память РС100, РС133 и т. п.), общая емкость поддерживаемой памяти (так, чипсет i815 обеспечивает работу только 512 Мбайт памяти, в то время как 440ВХ, i820 и VIA Apollo - 1024 Мбайт).
На системных платах может размещаться дополнительная кэш-память второго уровня (Cache Level 2), которая предназначена для ускорения процесса обмена данными между процессором и оперативной памятью и служит для временного хранения часто используемых данных и команд, снимая во многих случаях необходимость обращения к более медленной оперативной памяти.
Расположенная непосредственно на материнской плате кэш-память относится, как правило, ко второму уровню, так как во многих процессорах уже имеется встроенная в кристалл кэш-память первого уровня. Объем Cache Level 2 на СП варьируется от 128 до 1024 Кбайт; микросхемы кэш-памяти выполнены в корпусах типа DIP или SOP и либо устанавливаются в соответствующие разъемы DIP-панельки, либо распаиваются непосредственно на плате. Синхронная кэшпамять может размещаться в специальных модулях COAST, очень напоминающих модуль SIMM и устанавливаемых в специальный разъем.
Современные модели процессоров Pentium II, III и 4 имеют Cache Level 2 на плате самого процессора, поэтому для них кэш-память на материнской плате может отсутствовать. На системной плате (в новых моделях обычно в составе микросхем чипсета) располагается микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), содержащая программы BIOS, необходимые для управления многими компонентами компьютера. BIOS доступна постоянно, независимо от работоспособности внешних компонентов, таких, например, как системные загрузочные диски. В BIOS есть программа, которая называется System Setup, — именно с ее помощью пользователь управляет самыми глубокими настройками системы.
В современных материнских платах используются, как правило, микросхемы Flash BIOS, программы в которых могут перезаписываться при помощи специальных средств, что облегчает модернизацию этих программ при появлении новых устройств, которым нужно обеспечить поддержку (например, новых типов микросхем оперативной памяти). У Flash BIOS есть один существенный недостаток: существует много вирусов, которые, попав в систему, просто стирают все содержимое Flash BIOS, после чего системная плата выходит из строя. Самый известный из подобных вирусов — «Чернобыль», испортивший очень большое количество компьютеров. От вирусов можно защититься только одним способом — в System Setup запретить перезапись содержимого BIOS. Если эта установка активизирована, то ни один вирус ничего сделать не сумеет.
Важным компонентом, размещенным на системной плате (часто в системном чипсете), является микросхема CMOS-памяти. Она питается от своего локального аккумулятора (батарейки) и поэтому является энергонезависимой (сохраняет информацию при отключении компьютера от сети). Название CMOS произошло от названия технологии исполнения ее элементов. Память хранит информацию о параметрах многих устройств, входящих в ПК. Информация в ней может изменяться по мере необходимости, то есть память отслеживает текущую конфигурацию компьютера, на что не способна микросхема BIOS. Поэтому при загрузке компьютера BIOS берет необходимую для своей работы информацию об изменяемых параметрах компонентов ПК именно из этой памяти. Так, из CMOS-памяти считывается информация об установленном МП, о типах и емкости оперативной и всех видах дисковой памяти, о работоспособности устройств компьютера и т. д. Четкое отслеживание времени (в том числе и календаря), даже в отключенном от энергосети состоянии, также связано с тем, что информация о времени хранится в CMOS-памяти.
На системных платах располагаются также перемычки («джамперы») и DIP-переключатели, используемые для конфигурирования различных компонентов: переключатели используемого напряжения (5 В, 3,5 В и т. д.), переключатели внутренней частоты МП и др. «Джампер» представляет собой съемную перемычку, устанавливаемую на штырьковые контакты СП; DIP-переключатели — это миниатюрные выключатели в DIP-корпусе. В современных компонентах пытаются сократить количество механических переключений, перекладывая их на автоматические программно-управляемые электронные схемы. Компоненты, которые после установки конфигурируются автоматически, относят к категории РпР-уст-ройств (PnP — Plug & Play, «включай и работай»).
В заключение несколько слов о системной плате ASUS P4T для процессора Pentium 4. Внешний вид этой платы показан на рис. 9.2.
Рис. 9.2. Системная плата ASUS P4T
Вот спецификация этой платы с небольшими сокращениями.
□ процессор Intel Pentium 4 (однопроцессорная конфигурация) на разъеме Socket 423 с тактовой частотой 1,4-1,5 ГГц и выше;
□ системная шина с возможностью передачи данных на частоте 400 МГц.
□ чипсет i850 (функциональная схема чипсета показана на рис. 9.3);
О северный мост: Intel 82850 Memory Controller Hub (MCH);
О южный мост: Intel 82801 I/O Controller Hub 2 (ICH2);
О интерфейс с южным мостом — 8-разрядный, 4 х 66 МГц Hub Interface. Микросхема Intel 82802AB Firmware Hub (FWH).
Рис. 9.3. Функциональная схема чипсета i850
□ системная память:
О 4 слота RIMM;
О поддержка двух каналов РС800/РС600 RDRAM-памяти общей емкостью до 2 Гбайт;
О поддержка ЕСС (Error Checking and Correction) — режима автоматического обнаружения и исправления одиночных битов в хранимых числах (применяется код Хэмминга);
□ слоты интерфейсов расширения:
О 1 AGP Pro/AGP слот для 66 МГц AGP-интерфейса с поддержкой режима четырехкратного умножения (4х);
О 5 слотов PCI;
□ порты ввода-вывода:
О 1 порт для дисковода, два последовательных и один параллельный порты,
порты для мыши и клавиатуры;
О 2 встроенных и 2 дополнительных порта USB;
□ интегрированный IDE-контроллер:
О 2 канала IDE, поддерживающие протоколы АТАЗЗ/66/100 (до четырех ATAPI-устройств);
□ BIOS:
О 4-мегабитовая Flash ROM;
О Award BIOS с поддержкой РпР и режима энергосбережения.
□ форм-фактор — Standard ATX 24,4 х 30,5 см (9,6 х 12,0 дюйма).
Значимость этих данных в плане пропускной способности каждой подсистемы отражена в табл. 9.2.
Таблица 9.2Пропускная способность интерфейсов СП Р4Т
| Интерфейс
| Тактовая частота, МГц
| Количество блоков данных за такт
| Разрядность, бит/байт
| Пропускная
спо-собность,
Мбайт/с
|
| Системная шина
|
|
| 64/8
|
|
| AGP
|
|
| 32/4
|
|
| Двухканаль-ная RDRAM
|
|
| 32/4
|
|
| Hub Interface
|
|
| 8/1
|
|
| PCI
|
|
| 32/4
|
|
Чипсеты серии 900 имеют, прежде всего, иные наборы поддерживаемых интерфейсов и типов оперативной памяти. На рис. 9.4 показана функциональная схема чипсета i925.
Рис.9.4. Функциональная схема чипсета i915
Современные системные платы кроме основного набора системных микросхем имеют другие микросхемы, реализующие много функциональных и даже интеллектуальных технологий. Например, в 2003 году фирма ASUS представила на рынке серию системных плат AI (Artificial Intelligence — «искусственный разум»), имеющих наряду с прилагаемым к ним программным обеспечением фирменных функций весьма удобный пользовательский интерфейс.
Системные платы ASUS P4P800 и ASUS P4C800 поддерживают такие, например, интеллектуальные технологии:
□ AI Net — диагностика состояния локальных компьютерных сетей (с помощью специальной прилагаемой утилиты Virtual Cable Nester) и поддержание высокой (1 Гбит/с) пропускной способности сети с помощью встроенного контроллера;
□ AI BIOS — обнаружение сбоев в программах BIOS: при обновлении программ и при атаках вирусов функция CrashFree BIOS обнаруживает сбои и выполняет ввод нового программного кода с системной дискеты;
□ AI Overclocking — подстройка частоты микропроцессора — автоматический разгон процессора (увеличение его частоты на 33 %) в допустимых случаях с одновременной подстройкой напряжения питания модулей оперативной памяти и видеоадаптера; выполняется также регулировка скорости вращения процессорного вентилятора;
□ AI Audio — обнаружение подключения аудиоустройств и др.;
□ функции автоматической диагностики каналов связи локальных компьютерных сетей, имеют технологии восстановления программ BIOS, функции управления стереозвуком.
При выборе системной платы следует учитывать:
□ микропроцессор, который должен быть установлен на плате;
□ типоразмер системной платы (должен быть согласован с возможностями системного блока);
□ тактовую частоту, на которой работает системная плата;
□ набор основных и вспомогательных микросхем (чипсет), обеспечивающих эффективную работу ПК;
□ основную, локальные и периферийные шины, с которыми плата может работать, и количество слотов для них;
□ наличие или возможность установки кэш-памяти;
□ наличие разъемов для подсоединения микросхем (разъем для процессора Over Drive, слоты для микросхем памяти и т. д.).
Все темы данного раздела:
Конспект лекцій
з дисципліни «Архітектура комп'ютерів»
для студентів 2 курсу
для спеціальності 6.0915.01 «Комп'ютерні системи та мережі»
напряму 0915 «Комп’ютерна інженер
Микропроцессор
Микропроцессор (МП) — центральное устройство ПК, предназначенное для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав м
Системная шина
Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:
□ кодовую шину данных (КШ
Основная память
Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и о
Внешняя память
Внешняя память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней пам
Внешние устройства
Внешние устройства (ВУ) ПК — важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса, достаточно сказать, что по стоимости ВУ составляют до 80-85 % стоимости всего ПК.
ВУ ПК обеспечиваю
Дополнительные интегральные микросхемы
К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные интегральные микросхемы, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микр
Элементы конструкции ПК
Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы-стыки подключаются внешние устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, пр
Функциональные характеристики ЭВМ
Основными функциональными характеристиками ЭВМ являются:
1. Производительность, быстродействие, тактовая частота.
2. Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса.
Производительность, быстродействие, тактовая частота
Производительность современных компьютеров измеряют обычно в миллионах операций в секунду. Единицами измерения служат:
□ МИПС (MIPS — Millions Instruction Per Second) — для операций
Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса
Разрядность — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность,
Тип и емкость оперативной памяти
Емкость (объем) оперативной памяти измеряется обычно в мегабайтах. Напоминаем, что 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 10242 байт.
Многие современные прикладные программы с оперативной памят
Наличие, виды и емкость кэш-памяти
Кэш-память — это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующи
Вопросы для самопроверки
1. Нарисуйте блок-схему персонального компьютера.
2. Дайте характеристику основных блоков компьютера.
3. Дайте краткую характеристику устройств, входящих в состав микропроцессора.
Микропроцессоры
Наиболее важными компонентами любого компьютера, обусловливающими его основные характеристики, являются микропроцессоры, системные платы и интерфейсы.
Микропроцессор (МП),
Микропроцессоры типа CISC
Большинство современных ПК типа IBM PC используют МП типа CISC, выпускаемые многими фирмами: Intel, AMD, Cyrix, IBMи т. д. «Законодателем мод» здесь выступает Intel, но ей «на пятк
Микропроцессоры Pentium
Микропроцессоры 80586 (Р5) более известны по их товарной марке Pentium, которая запатентована фирмой Intel (МП 80586 других фирм имеют иные обозначения: К5 у фирмы AMD, Ml у фирмы Cyrix и т. д.). Э
Микропроцессоры Pentium Pro
В сентябре 1995 года были выпущены МП шестого поколения 80686 (Р6), торговая марка Pentium Pro. Микропроцессор состоит из двух кристаллов: собственно МП и кэш-памяти. Но он не полностью совместим с
Микропроцессоры Pentium MMX и Pentium II
В 1997 году появились модернизированные для работы в мультимедийной технологии микропроцессоры Pentium и Pentium Pro, получившие торговые марки, соответственно, Pentium MMX (MMX — MultiMedia eXtent
Микропроцессоры Pentium III
Появившиеся в 1999 году процессоры Pentium III (Coppermine) являются дальнейшим развитием Pentium II. Их главным отличием является основанное на новом блоке 128-разрядных регистров расширение набор
Микропроцессоры Pentium 4
Модификация МП Pentium — Pentium 4 — предназначена для высокопроизводительных компьютеров, в первую очередь серверов, рабочих станций класса high-end и мультимедийных игровых ПК. Рассмотрим основны
Технология НТ
Технология Hyper Treading (tread — поток) реализует многопотоковое исполнение программ: на одном физическом процессоре можно одновременно исполнять два задания или два потока команд одной программы
Технология RAID
Большинство новых микропроцессоров поддерживают технологию Intel RAID (Redundant Array Intensive Disk — массив недорогих дисков с избыточностью). Достоинством этой технологии является простота орга
Новая маркировка МП фирмы Intel
Начиная с 2004 года фирма Intel вводит новую маркировку своих микропроцессоров. Вводимый фирмой единый трехзначный номер процессора будет учитывать сразу несколько характеристик: базовую архитектур
Микропроцессоры Over Drive
Интерес представляют МП Over Drive, по существу, являющиеся своеобразными сопроцессорами, обеспечивающими для МП 80486 режимы работы и эффективное быстродействие, характерные для МП Pentium, а для
Микропроцессоры типа RISC
Микропроцессоры типа RISC содержат только набор простых, чаще всего встречающихся в программах команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматиче
Микропроцессоры типа VLIW
Это сравнительно новый и весьма перспективный тип МП. Микропроцессоры типа VLIWв 2004году выпускают фирмы:
□ Transmeta - это микропроцессор Crusoe м
Физическая и функциональная структура микропроцессора
Физическая структура микропроцессора достаточно сложна. Ядро процессора содержит главный управляющий и исполняющие модули — блоки выполнения операций над целочисленными данными. К локальным управля
Устройство управления
Устройство управления (УУ) является функционально наиболее сложным устройством ПК — оно вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций (КШИ) во все блоки машины. Упрощенн
Арифметико-логическое устройство
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации. Функ-
ционально в простейшем варианте АЛУ (рис. 8.2) сос
Микропроцессорная память
Микропроцессорная память (МПП) базового МП 8088 включает в себя 14 двухбайтовых запоминающих регистров. У МП 80286 и выше имеются дополнительные регистры, например, у МП типа VLIW е
Универсальные регистры
Регистры АХ, ВХ, СХ и DX являются универсальными (их часто называют регистрами общего назначения — РОН); каждый из них может использоваться для временного хранения любых данных, при этом позволено
Сегментные регистры
Регистры сегментной адресации CS, DS, SS, ES используются для хранения начальных адресов полей памяти (сегментов), отведенных в программах для хранения1:
□ команд программ
Регистры смещений
Регистры смещений (внутрисегментной адресации) IP, SP, BP, SI,DI предназначены для хранения относительных адресов ячеек памяти внутри сегментов (смещений относительно начала сегментов):
&n
Регистр флагов
Регистр флагов F содержит условные одноразрядные признаки-маски, или флаги, управляющие прохождением программы в ПК; флаги работают независимо друг от друга, и лишь для удобства они помещены в един
Вопросы для самопроверки
1. Дайте краткую характеристику микропроцессора, его структуры, назначения, основных параметров.
2. Назовите и поясните основные функции, выполняемые микропроцессором.
3. Назовите
Системные платы
Системная (system board, SB), или объединительная, материнская (mother board, MB) плата — это важнейшая часть компьютера, содержащая его основные электронные компонент
Разновидности системных плат
В настоящее время десятки фирм выпускают большое число системных плат, различающихся и конструктивно, и по типу поддерживаемых ими микропроцессоров, и по тактовой частоте их работы, и по величине р
Вопросы для самопроверки
1. Поясните роль системной платы в ПК.
2. Назовите основные устройства, расположенные на системной плате ПК.
3. Назовите основные форматы системных плат.
4. Дайте краткую
Интерфейсные системы ЭВМ
Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей.
(В компьютерной литературе иногда вм
Шины расширений
1. Шина PC/XT — 8-разрядная шина данных и 20-разрядная шина адреса, рассчитанная на тактовую частоту 4,77 МГц; имеет 4 линии для аппаратных прерываний и 4 канала для прямого доступа в память (канал
Локальные шины
Современные вычислительные системы характеризуются:
□ стремительным ростом быстродействия микропроцессоров и некоторых внешних устройств
□ появлением программ, требующ
Периферийные шины
Периферийные шины обеспечивают связь центральных устройств машины с внешними устройствами (дисковые накопители, клавиатура, мышь, сканер и др.). Они являются внешними интерфейсами Э
Универсальные последовательные шины
В 2003-2004 годах произошли революционные изменения в интерфейсных системах ЭВМ: сначала произошел переворот в сторону последовательных интерфейсов, а в 2004 году стали активно развиваться и беспро
Последовательная шина USB
Первая и самая распространенная сейчас последовательная шина — это USB (Universal Serial Bus) — универсальная последовательная шина. Она появилась в 1995 году и была призвана заменить такие устарев
Стандарт IEEE 1394
IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 — стандарт Института инженеров по электротехнике и электронике 1394) — новый и перспективный последовательный интерфейс, предназначе
Последовательный интерфейс SATA
В конце 2000 года группа компаний Working Group (Intel, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate и др.) анонсировала новый чрезвычайно эффективный последовательный интерфейс Serial ATA (SATA), обеспечивающий
Семейство последовательных интерфейсов PCI Express
Пожалуй, наиболее перспективно и представляет существенный интерес семейство последовательных интерфейсов PCI Express, информация о базовом протоколе которого появилась в июле 2002 года. PCI Expres
Беспроводные интерфейсы
Беспроводные (wireless) интерфейсы применяются для передачи данных на расстояния от нескольких десятков сантиметров до нескольких километров. Они наиболее удобны для пользователей,
Интерфейсы IrDA
Одним из первых беспроводных интерфейсов, нашедших применение в компьютерах, был стандарт IrDA, связь в котором осуществляется по каналу инфракрасного излучения. Инфракрасный диапазон использовался
Интерфейс Bluetooth
Bluetooth — технология передачи данных по радиоканалам в диапазоне частот около 2,5 ГГц на короткие расстояния даже при отсутствии прямой видимости между устройствами. Первоначально Bluetoot
Интерфейс WUSB
Фирма Intel в качестве основной замены Bluetooth предложила беспроводную версию интерфейса USB — интерфейс WUSB (Wireless USB), который, по ее прогнозам, к 2006 году должен был вытеснить «голубой з
Семейство интерфейсов WiFi
Интерфейсы WiFi относятся к группе интерфейсов, обеспечивающих беспроводной доступ компьютеров к сетям. Базовый стандарт IEEE 802.11 или WiFi (Wireless Fidelity — «беспроводная преданность») был ра
Интерфейсы WiMax
Технология беспроводной связи WiMax — это коммерческое название стандарта IEEE 802.16a, заявленного в январе 2003 года. Это третья версия стандарта IEEE 802.16, впервые предложенного в декабре 2001
Прочие интерфейсы
□ PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — ассоциация производителей плат памяти для персональных компьютеров) — внешняя шина компьютеров класса ноутбуков. Другое наз
Вопросы для самопроверки
1. Что такое интерфейс?
2. Какие функции выполняет интерфейс?
3. Дайте краткую характеристику шины ISA.
4. Дайте краткую характеристику семейства интерфейсов PCI.
Запоминающие устройства ПК
Персональные компьютеры имеют четыре уровня памяти:
□ микропроцессорная память (МПП);
□ регистровая кэш-память;
□ основная память (ОП);
Статическая и динамическая оперативная память
Оперативная память может составляться из микросхем динамического (Dynamic Random Access Memory — DRAM) или статического (Static Random Access Memory — SRAM) типа.
Память статического
Регистровая кэш-память
Регистровая кэш-память — высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры кэш-памяти недо
Физическая структура основной памяти
Упрощенная структурная схема модуля основной памяти при матричной его организации представлена на рис. 11.1.
При матричной организации адрес ячейки, поступающий в регистр адреса, например
DIP, SIP и SIPP
DIP(Dual In-line Package — корпус с двухрядным расположением выводов) — одиночная микросхема памяти, сейчас используется только в составе укрупненных модулей (в составе модулей SIM
FPM DRAM
FPM DRAM(Fast Page Mode DRAM) — динамическая память с быстрым страничным доступом, активно используется с микропроцессорами 80386 и 80486. Память со страничным доступом отличается
RAM EDO
RAM EDO(EDO — Extended Data Out, расширенное время удержания (доступности) данных на выходе), фактически, представляют собой обычные микросхемы FPM, к которым добавлен набор регист
BEDO DRAM
BEDO DRAM(Burst Extended Data Output, EDO с блочным доступом). Современные процессоры благодаря внутреннему и внешнему кэшированию команд и данных обмениваются с основной памятью п
DDR SDRAM
DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM - SDRAM II). Вариант памяти SDRAM, осуществляющий передачу информации по обоим фронтам тактового сигнала. Это позволяет удвоить пропускную способно
Постоянные запоминающие устройства
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, или ROM— Read Only Memory, память только для чтения) также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и
Логическая структура основной памяти
Структурно основная память состоит из миллионов отдельных однобайтовых ячеек памяти. Общая емкость основной памяти современных ПК обычно лежит в пределах от 16 до 512 Мбайт. Емкость
Внешние запоминающие устройства
Устройства внешней памяти, или, иначе, внешние запоминающие устройства (ВЗУ), весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, по ти
Файлы, их виды и организация
Файлом называется именованная совокупность данных на внешнем носителе информации. В ПК понятие файла применяется в основном к данным, хранящимся на дисках (реже — на кассетной магнитной лент
Управление файлами
Доступом называется обращение к файлу с целью чтения или записи в него информации.
Файловая система поддерживает два типа доступа к файлам:
□ последовательный метод доступа;
Атрибуты файлов
Атрибут — это классифицирующий файл признак, определяющий способ его использования, права доступа к нему и т. д. ОС DOS допускает задание следующих элементов в атрибуте:
&#
Логическая организация файловой системы
Упорядочение файлов, хранящихся в дисковой памяти, называется логической организацией файловой системы. Основой логической организации являются каталоги. Каталогом называется специальный файл, в ко
Спецификация файла
Для того чтобы операционная система могла обратиться к файлу, необходимо указать:
□ диск;
□ каталог;
□ полное имя файла.
Эта информация наличес
Размещение информации на дисках
Дорожки диска разбиты на секторы. В одном секторе дорожки обычно размещается 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно кластерами.
Адресация информации на диске
Используются следующие системы адресации информации на МД:
□ в BIOS — трехмерная: номер цилиндра (дорожки), магнитной головки (стороны диска), сектора;
□ в DOS — после
Накопители на жестких магнитных дисках
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткие диски, Hard Disk Drive — HDD) представляют собой устройства, предназначенные для длительного хранения информации. В качестве на
Переносные дисковые накопители
В последнее время переносные накопители (их также называют внешними, мобильными, съемными, а портативные их варианты — карманными — Pocket HDD) получили широкое распространение. Питание переносных
Jaz 1Gb, Jaz 2Gb
Модели Jaz 1Gb, Jaz 2Gb,разработанные компанией Iomega (Jaz 1Gb поддерживают жесткие диски емкостью 1 Гбайт, а дисководы Jaz 2 Gb — диски емкостью 1 и 2 Гбайт). Iomega Jaz 2Gb-диск
ZIV1, ZIV2
ZIV— весьма изящный миниатюрный дисковый накопитель форм-фактора 2,5 дюйма со специальным контроллером, подключаемым к интерфейсам USB 1.1 (ZIV1) или USB 2.0 (ZIV2). Типовой размер
Дисковые массивы RAID
В машинах-серверах баз данных и в суперкомпьютерах часто применяются дисковые массивы RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks — массив недорогих дисков с избыточностью), в которых несколь
Накопители на гибких магнитных дисках
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, флоппи-дисководы, Floppy Disk Drive, FDD) — устройства, предназначенные для записи и чтения информации с гибких магнитных дисков (ГМД, д
Накопители на флоптических дисках
Накопители на флоптических дискахвыполняют обычную магнитную запись информации, но с существенно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достига
Дисководы Zip
Самыми распространенными после флоппи-дисководов (FDD) приводами гибких дисков являются дисководы Zip,разработанные фирмой Iomega в 1995 году. Устройства Zip базируются на традицио
Форматирование дисков и правила обращения с ними
Каждый новый диск в начале работы с ним следует отформатировать. Форматирование диска — это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, запись маркеров и дру
Накопители на оптических дисках
Появившийся в 1982 году благодаря фирмам Philips и Sony оптический компакт-диск произвел кардинальный переворот в области персональных компьютеров и индустрии развлечений. Компакт-д
Неперезаписываемые лазерно-оптические диски CD-ROM
Массовое распространение получили CD-ROM. Компакт-диск представляет собой пластиковый поликарбонатовый круг диаметром 4,72 дюйма (встречаются компакт-диски диаметром 3,5; 5,25; 12 и 14 дюймов) и то
Оптические диски с однократной записью
Накопители CD-R позволяют однократно записывать информацию на диски с форм-фактором 4,72 и 3,5 дюйма. Для записи используются специальные заготовки дисков, иногда называемые болванками (target). На
Оптические диски с многократной записью
Накопители CD-RW позволяют многократно записывать информацию на диски с отражающей поверхностью, под которую нанесен слой типа Ag-In-Sb-Te (содержащий серебро, индий, сурьму, теллур) с изменяемой ф
Цифровые диски DVD
Настоящий переворот в технике внешних запоминающих устройств готовы совершить новые, впервые появившиеся в 1996 году цифровые видеодиски, имеющие габариты обычных CD-ROM, но значительно большей емк
Накопители на магнитооптических дисках
Принцип работы магнитооптического накопителя (Magneto Optical) основан на использовании двух технологий — лазерной и магнитной. Запись информации осуществляется на магнитном носител
Накопители на магнитной ленте
Накопители на магнитной ленте были первыми ВЗУ вычислительных машин.
В универсальных компьютерах широко использовались и используются накопители на бобинной магнитной ленте (НМЛ), а в перс
Устройства флеш-памяти
Флеш-диски (Flash Disks) — весьма популярный и очень перспективный класс энергонезависимых запоминающих устройств. Флеш-диски (твердотельные диски) являются модификацией HDD и представляют собой ус
Вопросы для самопроверки
1. Приведите классификацию запоминающих устройств ПК и дайте краткую характеристику отдельных классов.
2. Что такое и где используется статическая оперативная память, динамическая оператив
Видеотерминальные устройства
Видеотерминальные устройства предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия ее пользователем. Видеотерминал состоит из
Видеомониторы на базе ЭЛТ
В состав монитора входят:
□ электронно-лучевая трубка;
□ блок разверток;
□ видеоусилитель;
□ блок питания и т. д.
Электронно-луч
Монохромные мониторы
Монохромные мониторы существенно дешевле цветных, имеют более четкое изображение и большую разрешающую способность, позволяют отобразить десятки оттенков «серого цвета», менее вредны для здо
Цветные мониторы
В цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах. Каждая пушка отвечает за один из трех основных цветов: красный (Red
Виды развертки изображения на мониторе
Блок разверток может подавать в отклоняющую систему монитора напряжения разной формы, от которой зависит вид развертки изображения. Различают три типа разверток:
□ растровую;
Цифровые и аналоговые мониторы
В зависимости от вида управляющего лучом сигнала мониторы бывают аналоговые и цифровые.
В аналоговых мониторах ручное управление строится на основе поворотных потенциометров, в цифровых —
Размер экрана монитора
Мониторы выпускаются с экранами разных размеров.
Размер экрана монитора задается обычно величиной его диагонали в дюймах: для IBM PC-совместимых ПК приняты типоразмеры экранов 12, 14, 15,
Вертикальная (кадровая) развертка
Важной характеристикой монитора является частота его кадровой развертки. Смена изображений (кадров) на экране с частотой 25 Гц воспринимается глазом как непрерывное движение, но глаз при этом из-за
Разрешающая способность мониторов
Видеомониторы обычно могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.
В текстовом режиме изображение на экране монитора состоит из отображаемых символов расширенного набора ASCII, ф
Частотная полоса пропускания
Ширина полосы пропускания частот имеет важное самостоятельное значение, поскольку от нее зависит четкость изображения на экране (очень часто на коробке от монитора указывается только это значение).
Эргономичность электронно-лучевых мониторов
Эргономичность монитора определяется удачным подбором таких характеристик, как качество картинки на экране, габариты, вес, дизайн монитора, а также, в большей степени, его безвредно
Стандарт ТСО-99
Требования, которые ТСО-99 предъявляет к обычным электронно-лучевым (CRT) мониторам, делятся на 6 основных категорий. В первых двух объединены свойства, характеризующие визуальную эргономичность ап
Защитные фильтры для мониторов и их выбор
Итак, даже если видеомонитор полностью удовлетворяет требованиям международного стандарта MPR-2 (дисплеи Low Radiation), от его излучений желательна дополнительная защита. Предложений на этот счет
Мониторы на жидкокристаллических индикаторах
Мониторы на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ, LCD — Liquid Crystal Display) — это цифровые плоские мониторы.
Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая при опред
Плазменные мониторы
В плазменных мониторах (PDP — Plasma Display Panels) изображение формируется сопровождаемыми излучением света газовыми разрядами в пикселах панели. Конструктивно панель состоит из трех стеклянных п
Электролюминесцентные мониторы
Электролюминесцентные мониторы (FED — Field Emission Display) в качестве панели используют две тонкие стеклянные пластины с нанесенными на них прозрачными проводами. Одна из этих пластин покрыта сл
Светоизлучающие мониторы
В светоизлучающих мониторах (LEP — Light Emitting Polymer) используется в качестве панели полупроводниковая полимерная пластина, элементы которой под действием электрического тока начинают светитьс
Стереомониторы
Разработано и второе поколение мониторов, создающих объемное трехмерное изображение. Для создания трехмерного (3D), а точнее стереоскопического изображения необходимо показывать левому и правому гл
Видеоконтроллеры
Видеоконтроллер {видеоадаптер) является внутрисистемным устройством, преобразующим данные в сигнал, отображаемый монитором, и непосредственно управляющим монитором и выводом
Вопросы для самопроверки
1. Приведите многоаспектную классификацию мониторов.
2. Перечислите и поясните основные параметры, учитываемые при выборе ЭЛТ-монитора.
3. Поясните основные факторы, влияющие на з
Клавиатура
Клавиатура— важнейшее для пользователя устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных, команд и управляющих воздействий в ПК. На клавишах нанесены буквы латинского и нац
Графический манипулятор мышь
Следует кратко остановиться и на другом типе устройств ручного ввода информации в ПК. Речь идет о графических манипуляторах, в качестве которых используются сенсорные экраны, планше
Принтеры
Печатающие устройства (принтеры) — это устройства вывода данных из компьютера, преобразующие ASCII-коды и битовые последовательности в соответствующие им символы и фиксирующи
Матричные принтеры
В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом, поэтому их более правильно называть ударно-матричные принтеры, тем более что и прочие типы знакосинтезирующих принтер
Струйные принтеры
Это самые распространенные в настоящее время принтеры. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки
Лазерные принтеры
Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с наивысшими разрешением и скоростью. В них применяется электрографический способ формирования изображений, используемый
Термопринтеры
Термопринтеры относятся к группе матричных принтеров. В них используется термоматрица и специальная термобумага или термокопирка. Принцип действия термопринтера весьма прост. Печата
Твердочернильные принтеры
Твердочернильная технология разработана фирмой Tektronix, являющейся частью компании Xerox. Красители, используемые в твердочернильном принтере, представляют собой твердые кубики цв
Сервисные устройства
Быстродействующие принтеры, как уже отмечалось, имеют собственную буферную память, используемую как при обмене данными с ПК, так и для хранения загружаемых шрифтов. Память у матричных принтеров неб
Сетевые принтеры
Сетевой принтер — принтер, имеющий IP-адрес и, таким образом, являющийся своеобразным веб-сайтом. К такому принтеру можно обращаться через IP-адрес с помощью обычного браузера, извлекать полную инф
Сканеры
Сканер — это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бумажного документа. Это могут быть тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другая информация. Сканер, п
Типы сканеров
Ручные сканеры конструктивно самые простые — они состоят из линейки свето-диодов и источника света, помещенных в единый корпус. Перемещение по изображению такого сканера
Векторный.
В растровом формате изображение запоминается в файле в виде мозаичного набора множества точек, соответствующих пикселам отображения этого изображения на экране дисплея. Файл, созда
Дигитайзеры
Дигитайзер (digitizer), или графический планшет, — это устройство, главным назначением которого является оцифровка изображений. Он состоит из двух частей: основания
Основные характеристики дигитайзеров
Дигитайзеры бывают:
□ электростатические;
□ электромагнитные.
В электростатических дигитайзерах регистрируется локальное изменение электростатического
Плоттеры
Плоттеры (plotter, графопостроитель) — устройства вывода графической информации (чертежей, схем, рисунков, диаграмм и т. д.) из компьютера на бумажный или иной вид носителя.
Типы плоттеров
Перьевые плоттеры (pen plotter) — это электромеханические устройства векторного типа, в которых изображение создается путем вычерчивания линий при помощи пишущего элемента, обобщенно называе
Вопросы для самопроверки
1. Назовите и кратко охарактеризуйте основные разновидности клавиатур.
2. Назовите и кратко охарактеризуйте основные разновидности графических манипуляторов.
3. Назовите основные
Новости и инфо для студентов