21731

Общая характеристика периферийных устройств ЭВМ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Общая характеристика периферийных устройств ЭВМ Вопросы: Введение в дисциплину периферийные устройства ПУ ЭВМ. Введение в дисциплину периферийные устройства ПУ ЭВМ. Как известно совместимый IBM PC компьютер организован по фоннеймановской архитектуре которая была сформулирована Джорджем фон Нейманом еще в 1945году и имеет следующие принципы: ЭВМ состоит из блока управления БУ и арифметикологического устройства АЛУ. Согласно этой архитектуры ЭВМ можно условно разделить на устройства непосредственной обработки информации и...

Русский

2013-08-03

68.5 KB

41 чел.

Лекция 1. Введение. Общая характеристика периферийных устройств ЭВМ

Вопросы:

  1.  Введение в дисциплину  периферийные устройства (ПУ) ЭВМ.
  2.  Классификация и основные определения ПУ.

Литература: 1. Гук. М. Аппаратные средства IBM PC. Питер, 2005, с. 20-33, 45-52.

  1.  Введение в дисциплину  периферийные устройства (ПУ) ЭВМ.

Как известно, совместимый IBM PC компьютер организован по фон-неймановской архитектуре, которая была сформулирована Джорджем фон Нейманом еще в 1945году и имеет следующие принципы:

  1.  ЭВМ состоит из  блока управления (БУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ).
  2.  Программы и данные хранятся в одной и той же памяти.
  3.  Выполнение команд, адрес которых задается БУ, происходит последовательно.

Данная архитектура является не единственной в построении ЭВМ, однако подавляющее большинство машин и многопроцессорных комплексов построены именно по этой архитектуре. Согласно этой архитектуры ЭВМ можно условно разделить на устройства непосредственной обработки информации и периферийных устройств, т.е. устройств, которые по отношению к устройствам обработки информации являются внешними.

Таким образом целью дисциплины является:

изучение и освоение принципов построения, функциональной организации, конструктивных особенностей и программного обеспечения периферийных устройств. Формирование практических навыков эксплуатации периферийных устройств в составе вычислительных машин, комплексов,  систем и сетей.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать

- физические основы регистрации информации на различные носители информации;

- методы канального и помехоустойчивого кодирования  данных;

- физические основы и методы формирования изображений на экранах мониторов;

- способы обмена данными между устройствами вычислительных машин;

- принципы организации и проектирования периферийных устройств;

уметь

-оценивать функциональные свойства периферийных устройств и возможность их    использования на основе предъявляемых к ним требованиям;

иметь опыт

- эксплуатации и проектирования периферийных устройств;

иметь представление

- о стандартах на периферийные устройства.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 120 часов, из которых лекций 32 часа, лабораторных работ – 28 часов и на самостоятельную работу отводится 60 часов. В качестве итоговой отчетности используется экзамен.

  1.  Классификация и основные определения ПУ.

Периферийные устройства по отношению к устройству обработки информации могут быть различными как по своему функциональному назначению, так и по принципу действия. Условно все ПУ можно разделить на следующие группы:

  1.  устройства ввода и вывода символьной, текстовой, графической и видеоинформации;
  2.  устройства хранения данных (памяти);
  3.  устройства общения через разные среды (устройства мультимедиа);
  4.  устройства связи,

которые представлены на рис.1.1

Устройства             Устройства   Устройства   Устройства

ввода, вывода         памяти   мультимедиа  связи

- дисплей  - накопители     - видиосистемы   -последовательныt   -   -

-клавиатура    НМГД и НМЖД        интерфейсы

  - мышь  - накопители      - аудиосистемы    RS232 и RS485

  - принтеры               оптические

  - плоттеры    CD и DVD      -параллельные

  - сканеры  - накопители       шины  ПУ

  - штрихкодовые  магнито-оптические       AST и SCSI

устройства          МOD

считывания   - CD/ DVD рекодер

Рассмотрим краткий обзор периферийных устройств подлежащих изучению в данной дисциплине.

Дисплей, рассматривается как устройство вывода графической, текстовой и видео информации и подключается к выходному разъему графического адаптера. Компьютер может обеспечивать подключение одного и более дисплеев или использовать обычный телевизор при обеспечении его работы соответствующим интерфейсом.

Клавиатура – устройство ввода информации, подключаемое к специализированному интерфейсу системной платы или по шине USB.

Принтеры и плоттеры – Устройства вывода текстовой и графической информации на бумагу  или пленку. Подключаются к портам LPT, COM или USB. Обеспечивают высокую геометрическую точность вывода информации.

Сканеры – растровые устройства ввода информации. Сканеры бывают ручные и планшетные. Планшетные сканеры являются высокоточными. Все сканеры различаются по разрешающей способности, которая измеряется в количестве различных точек на дюйм (ед. dpidot per inch= точка на дюйм). Сканеры подключаются через порт LPT или USB. А так как цветные сканеры оперируют с большим объемом информации, то стандартный порт LPT работает на ввод слишком медленно. Недавно появились сканеры –ручки, которые сами распознают введенный текст и до его передачи в компьютер могут хранить текст во внутренней флэш - памяти. К  сканерам относятся и устройства считывания штрих-кодов, которые оперируют с короткой информацией и поэтому их подключение осуществляется через обычный COM порт.

Устройство - указатель  – мышь относится к устройству ввода информации (команд), которая подключается к специализированному интерфейсу через порты COM или USB.

Следующая группа состоит из устройств памяти. К ним относятся дисководы с гибкими магнитными дискетами емкостью 1,44 Мбайта СD или DVD диски с соответствующим дисководом, также МОD – диски. Для подключения этих устройств используется шина АТА, если эти устройства внутри системного блока или порты COM и USB, если они используются как внешние устройства.

Для общения человека с компьютером используются мультимедийные устройства (multi media – множество сред). Любой дисплей свободно может воспроизводить видео изображение с любого носителя информации. Однако для воспроизведения потока сжатых видеоданных (показ видеофильмов, телеконференций и т.д.) необходимы дополнительные средства видеокодирования и масштабирования, которые позволяют улучшить качество изображения при снижении нагрузки центрального процессора при обработки таких данных. Кроме того, для работы с источниками видео сигнала необходимы дополнительные устройства захвата и обработки отдельных кадров , так называемые видеобластеры. Компьютеры способные принимать телепрограммы должны быть оснащены картами телевизионных приемников (тюнерами). К графическому адаптеру могут подключаться специальные проекционные аппараты, выводящие изображения большой экран

Неотъемлемой частью мультимедийного компьютера является аудиосистема. Современные звуковые карты имеют аудиокодек – средства цифровой записи и воспроизведения аудиосигналов. Эти средства позволяют:

- проигрывать звуковые файлы различными форматами данных;

- записывать (оцифровывать) внешние аудиосигналы с любых носителей информации

- организовывать цифровую связь по сети;

- синтезировать и распознавать речь.

При наличии микшера в звуковой карте, возможно смешивать сигналы от различных источников: от кодека, микрофона, аудиовыхода, линейного входа, синтезатора.

Так как мультмедийные компьютеры требуют большого объема данных, то для их хранения используют носители информации CD\DVD с соответствующими приводами. Таким образом, мультимедийный компьютер должен иметь следующие минимально возможные периферийные устройства:

графический адаптер;

звуковая карта;

привод CD\DVD.

Развитие мультимедийных систем  привело к появлению комбинированных аудиовидеосистем, обеспечивающих полный отрыв от реальной действительности с помощью очков и шлема виртуальной реальности. Эти устройства выводят изображения раздельно для каждого глаза, что обеспечивает объемное восприятие трехмерного изображения.

Связь компьютера с периферийными устройства, между собой и внешним миром обеспечивают устройства связи. К этим устройствам относятся модемы и адаптеры.

Модемы (модуляторы - демодуляторы) обеспечивают обработку и расшифровку информации, передаваемой по телефонным сетям общего назначения или по специально выделенным линиям связи. Модемы могут устанавливаться как внутри системного блока, так и подключаться извне. Внешнее подключение , как правило, обеспечивается через СОМ порт или по шине USB.

Адаптеры сетей позволяют проводить обмен информацией с гораздо более высокой скоростью, ног на меньшее расстояние.

Контроллер выполняет те же функции, что и адаптер, но при этом обеспечивается его дополнительная самостоятельность после получения команд от обслуживающей программы. В составе самого контроллера может находиться его собственный процессор.

Для взаимодействия с программой адаптеры и контроллеры обычно имеют регистры ввода м вывода , адреса которых могут располагаться либо в адресном пространстве памяти, либо в специальном пространстве  портов ввода – вывода. Кроме того, для сигнализации программе о событиях, происходящих в периферийных устройствах, используется механизмы аппаратных прерываний, а для обмена информацией с этими устройствами применяется механизм прямого доступа к памяти, а также прямое управление шиной.

Таким образом, все устройства, занимающие какие-то свои системные ресурсы (порты ввода-вывода, лини запросов прерывания и т.д.) называются системными устройствами. А устройства, подключенные к тем или иным интерфейсам системных устройств, называются периферийными устройствами. 

Т.е. деление всех устройств в различных архитектурах компьютеров может быть различным и зависеть как от состава, так и от конфигурации архитектуры компьютера.

Интерфейс RS-232 – СОМ-порт представляет собой последовательный интерфейс передачи данных в одном направлении, используя одну сигнальную линию. Последовательная передача позволяет сократить количество сигнальных линий связи и добиться хорошего качества связи на больших расстояниях. Этот интерфейс обеспечивает асинхронный способ передачи данных по сети.

Длина линии и скорость передачи информации определяют различную модификацию последовательного интерфейса, например, RS-485, который называют магистральным интерфейсом. В этом интерфейсе для передачи каждого сигнала используется дифференциальные сигналы с отдельной (витой) парой проводов для каждой сигнальной цепи.

Для подключения периферийных устройств широко используются параллельные шины АТА и SCSI:

АТА – (Advanced Technology Attachment – Продвинутая Технология Присоединения) используется для подключения накопителей на жестких дисках. Интерфейс данной технологии появился а результате переноса контроллера жесткого диска ближе к накопителю. При этом удлинилась связь системной шины с устройством.

SCSI – (Small Computer System Interface – Системный Интерфейс Малых Компьютеров) представляет собой шину для подключения периферийных устройств компьютера.

Последовательные шины позволяют объединить так же множество устройств.

В параллельных шинах имеется возможность синхронизации ведущих ми ведомых устройств, подтверждение каждого шага протокола обмена и, при необходимости, продление отдельных фаз обмена информацией по просьбе неуспевающе6го устройства.

В последовательных шинах, когда информация передается целиком пакетами, а синхронизация возможна только по принимаемому потоку бит такой возможности пошагового обмена или торможения нет. Эта особенность сближает последовательные шины с локальными сетями передачи данных.

Наибольшую популярность в настоящее время получили последовательные шины USB и Fire Wire, которые способны передавать трафик аудио- и видеоданных.

Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) является промышленным стандартом  расширения архитектуры персонального компьютера. Данная шина обеспечивает три скорости передачи данных :

 FS – (full speed – полная скорость) 12 Мбит /сек

 LS - (slow speed - низкая скорость) 1,5 Мбит/сек

 HS - (high speed – высокая скорость)  480 Мбит/сек

В одной и той же системе могут одновременно работать устройства с тремя скоростями. Шина с скоростями FS и LS соответствует поздней версии USB 1.0, а со скоростью HS новой версии USB 2.0. Эта шина ориентирована на периферийные устройства и позволяет передавать аудио (USB 1.0) и видео (USB 2.0.) сигналы, а также соединять устройства, удаленные от компьютера на расстояние до 25 м с использованием промежуточных Хабов. Кабель USB имеет одну экранированную витую пару для сигнальных цепей и одну не экранированную пару для подачи питания +5В.

Шина Fire Wire (огненный провод) отличается от шины USB  тем, что вместо одной сигнальной пары проводов она имеет две сигнальные пары проводов или пару оптический волокон. В ней возможны три скорости передачи сигнала: 100, 200, 400 Мбит/сек с обеспечением цифровой связи до 63 устройств без дополнительной аппаратуры (хабов). Шина позволяет передавать одновременно два канала: видео и аудио сигналы. Питание, поступающее от шины ( ток до1,5А) позволяет подключенным устройствам работать с системой даже при отключении их питания.

PAGE  2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42231. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ФОРМЫ ПОЛИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 945 KB
  Если контролируемую поверхность детали совместить с измерительной поверхностью эталона то при несоответствии их формы образуется воздушный промежуток который можно рассматривать как пластинку толщиной h с показателем преломления n=1. Число колец любого но одного цвета характеризует разность стрелок прогиба поверхности детали и эталона. Форма интерференционных колец в сечении параллельном их направлению воспроизводит профиль воздушного зазора между поверхностями детали и эталона. Если кривизна поверхности детали меняется плавно кольца...
42232. ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРЕВА КАТУШЕК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 44 KB
  Предмет исследования В лабораторной работе исследуются четыре катушки N1. На передней панели стенда расположены исследуемые катушки N1 N4. Каждая катушка включена в соответствующую схему выключателем а в цепи катушки N1 имеется амперметр P1 тип М381 класс точности 15 по которому контролируют значение протекающего через обмотку катушки тока. Катушки N1 и N2 подключаются выключателем SF2 к источнику постоянного напряжения 110 В а катушки N3 и N4 выключателем SF1 к источнику переменного напряжения 220 В.
42233. Методы проведения фотоэлектроколориметрии двухкомпонентных систем 2.19 MB
  Фотоколориметрия основана на измерении поглощения света окрашенными растворами. Отличается от колориметрии тем, что интенсивность поглощения света оценивается не глазом исследователя, а специальными приборами – фотоэлектроколориметрами.
42234. Побудова лінійної моделі з допомогою псевдообернених операторів 63.5 KB
  На виході системи спостерігається сигнал у вигляді вектора розмірності . Постановка задачі: Для послідовності вхідних сигналів та вихідних сигналів знайти оператор перетворення вхідного сигналу у вихідний. Систему 1 запишемо у матричній формі або 2 де матриця вхідних сигналів розмірності матриця вихідних сигналів розмірності . Варіанти вхідних на вихідних сигналів для яких потрібно побудувати лінійний оператор перетворення вхідного сигналу у вихідний: 1 Вхідний сигнал x1.
42235. Методи реалізації на мові Асемблера основних виконавчих операторів мови Паскаль. Методика включення текстів програм на мові Асемблера в програми на мові Паскаль 136.5 KB
  Робота виконується на двох заняттях. На першому занятті на базі програми на мові Паскаль студенти створюють файл, що містить результати трансляції кожного оператора Паскаль-програми на мові Асемблера, вивчають методи реалізації на мові Асемблера найуживаніших операторів мови Паскаль. На другому занятті оформляють у Паскаль-програмі асемблерну вставку, що оптимізує, по можливості, Паскаль-програму в обсязі і/або швидкодії.
42236. ПЗО побудувати на Intel 8255 39 KB
  Для керування використовувати розряд 4 каналу РС для сигналу Redy розряд 0 каналу РС. Очікування сигналу “Redy†РС0=1. Ввімкнення сигналу “Control†РС4=1. Вимкнення сигналу “Control†РС4=0.
42237. Создание изображений с помощью Adobe Photoshop 941 KB
  Основное меню расположенное в верхней части окна позволяет выбирать все команды программы Photoshop. Пункт Параметры в меню Окно Window позволяет включить или отключить вывод панели активных инструментов на экран. Состав палитр отображаемых в рабочем окне указывается с помощью команды Окно Window основного меню программы Photoshop. Инструментальная панель PhotoShop Можно выбрать нужный инструмент либо щелкнув мышью на его значке в панели инструментов либо перетащив курсор мыши на его значок в значке в панели инструментов либо...
42238. Работа с векторной графикой в Adobe Photoshop 448.5 KB
  Кнопка для вывода оглавления Этапы создания кнопки: Создание нового рисунка размером 25090 пикселей с прозрачным фоном. Установка для инструмента Карандаш Pencil размера 9 пикселей. Зеркальный Линейный Зеркальный Зеркальный Линейный Зеркальный Зеркальный Угол 90 90 90 90 95 90 90 0 90 90 Масштаб 130 130 130 90 110 80 100 100 100 110 Дополнительные эффекты Обводка Размер: 2 пикс. Цвет: RGB255 0 0 Тень Цвет: RGB137 11 5 Смещение: 9 пикс.
42239. Создание анимационных изображений в Adobe Photoshop 781.5 KB
  На панели этого инструмента можно задать следующие опции: вид гарнитуру шрифта ; стиль шрифта Regulr обычный Itlic курсив Bold жирный Bold Itlic жирный курсив ; размер шрифта в пунктах ; режим сглаживания для границ символов ; режим выравнивания выравнивание влево по центру или вправо; цвет текста при щелчке по этому прямоугольнику открывается окно Палитра цветов в котором можно задать цвет текста ; деформация текста вывод текста по заданной кривой ; включение выключение палитры символов...