Сделай Сам Свою Работу на 5

Присоединяемые внешние устройства

  • Расширительные слоты и платы
  • Порты
  • USB и FireWire
  • Сравнение различных портов

Слот расширения –подобен разрезанному разъему (сокету) на системной плате, в который может быть вставлена плата с микросхемами. Такая плата называется платой расширения; так как она используется, чтобы расширить возможности компьютера. Примеры плат расширения – звуковая плата, видеокарта. Плата расширения также обеспечивает порт(ы), которые являются соединителями между платой расширения и внешним устройством. Порт также может быть встроен в системный модуль компьютера, как, например, порт мыши, принтера, монитора или сетевой карты.

Различные порты были нужны для подключения различных внешних устройств, пока не появились стандартизированные универсальные порты, такие как Universal Serial Bus (USB) и порт FireWire. Поскольку эти универсальные порты широко используются, они уменьшают потребность в других портах.

Диаграмма ниже показывает, как внешние устройства и их соединители соединяются с другими компонентами в компьютере.

Рисунок 1. Внешние устройства и их соединения

Расширительные слоты и платы

Слот расширения– разъем (socket) на системной плате, куда могут быть вставлены платы. Карта расширения также называется "плата расширения", "плата контроллера" и "адаптер", – небольшая монтажная плата, которая расширяет функциональность компьютера, обеспечивая компьютеру возможность управлять запоминающими устройствами, устройствами ввода или вывода. Типичные примеры плат расширения это графические платы (или видеокарты) и звуковые платы.

На рисунке ниже показано как плата расширения вставляется в слот расширения.

слот расширения  
плата расширения
Порт

Рисунок 2. Вставка платы в слот расширения.

Два основных вида слотов расширения – Peripheral Component Interconnect (PCI) and Accelerated Graphics Port (AGP). В слот PCI можно устанавливать различные платы расширения, такие как звуковая карта или сетевая карта (Ethernet card, обсуждается ниже). Слот AGP в основном используется для графических карт (смотрите обсуждение графических плат ниже).



В лаптопах, слот PCMCIA (personal computer memory card international association), который меньше, чем слот PCI, играет роль слота PCI. Обычно, компьютер портативного компьютера оборудован слотами PCMCIA для плат расширения называемых платам CardBus или платам PC.

Некоторые из наиболее используемых плат расширения:

Графическая плата –преобразовывает изображения в аналоговые данные, которые мы видим в виде свечения при отображении на мониторе компьютера. Графическая плата также известна как видеокарта. Графическое изображение на мониторе состоит из множества цветных точек, или пикселей. Для того чтобы показать изображение на экране, данные изображения представляются как цветные пиксели (pixels – Picture Elements). Каждый цвет указывается в системе RGB (Red, Green, and Blue), представляющей собой смесь красного, зеленого и голубого цветов.

Графическая плата имеет свою собственную память и процессор, который выполняет вычисления, необходимые для конвертации данных изображения, отображающиеся в виде пикселей на мониторе. Точнее сказать, чтобы отобразить 3-D изображение, графическая плата сначала растрирует изображение, или конвертирует 3-D изображение в 2-D представление, используя алгоритмы геометрических преобразований. Каждый пиксель для указания его цвета в 2-D представлении имеет значение RGB (сочетание красного, зеленого и голубого). Затем графическая плата конвертирует RGB значение каждого пикселя в аналоговые данные, чтобы монитор спроецировал цветные пиксели, которые мы распознаем как 3-D изображение.

Звуковая карта –позволяет компьютеру воспроизводить звуки, такие как музыка на компакт-дисках, в звуковых файлах, играх или на DVD-дисках. Она также может записывать звуки с микрофона, DVD- , CD-плееров. Звуковая плата обычно вставляется в слот PCI (Peripheral Component Interconnect) или может быть представлена как часть чипсета на системной (материнской) плате.

Для записи компьютером звуков, являющимися сигналами аналоговой формы, аналоговые сигналы конвертируются в цифровые сигналы. Например, чтобы записать звук через микрофон в .wav файле и сохранить его на жестком диске, звуки из аналоговой формы преобразуются в цифровые данные. Затем данные посылаются через шину к процессору, который направляет данные к контроллеру жесткого диска (hard-disk), и контроллер жесткого диска отправляет данные на жесткий диск для сохранения его как .wav файл.

Modem –один вид модема – это коммутируемый (dial-up) модем, который позволяет компьютеру обмениваться информацией с удаленным компьютером через обычные телефонные линии. Обычно данные в двоичной форме посылаются через модем, который преобразует двоичные данные в аналоговые данные перед передачей их через телефонную или кабельную линию связи. Модем в точке получения преобразует аналоговые данные назад – в цифровые, которые потом используются компьютером в точке получения. Dial-up модем может переносить данные со скоростью до 56 kilobits в секунду (Kbps) из Интернет в компьютер. Существуют и другие виды модемов, обеспечивающие более высокую скорость передачи, например, кабельные модемы, DSL модем и т.п.

Ethernet card –служит интерфейсом к локальной вычислительной сети (LAN – Local Area Network), общая сетевая технология, позволяющая пользователям получить доступ к сетевым ресурсам, таким как Интернет, электронная почта, общие принтеры, со скоростью 10 Mbps и более (Подробнее LAN будет обсуждаться в Модуле 6). Самые новые версии Ethernet, называемые "Быстрый Ethernet" "Fast Ethernet" и "Gigabit Ethernet" поддерживают скорости передач данных 100 Mbps и 1 Gbps (1000 Mbps).

Ниже – показаны платы Ethernet. С левой стороны – плата Ethernet, используемая для установки в PCMCIA слот портативного компьютера. Справа – плата Ethernet для слота PCI настольного компьютера.

Рисунок 3. Ethernet-платы для слотов PCMCIA и PCI соответственно.

Порты

Плата расширения обычно включает порты, которые являются соединителями, позволяющими сигналам передаваться внутри и вне компьютера или внешнего устройства, чтобы использовать функциональность платы расширения. Например, видеокарта обеспечивает порт монитора. Порты могут устанавливаться на материнскую плату настольного компьютера или ноутбука. Эти порты могут использоваться для подключения внешних устройств, таких как мышь и клавиатура.

Рисунок внизу показывает порты в задней части компьютера.

Рисунок 4. Порты в задней части компьютера.

Порт PS/2также известен как последовательный (serial) порт. Последовательный порт передает один бит данныхза один раз. Он использует конфигурацию 6-pin, mini-DIN, которая напоминает небольшой круглый разъем. Первый раз этот порт появился в системе IBM PS/2, и с тех пор он стал стандартом де-факто для подключения клавиатуры и мыши. В настоящее время, порты PS/2 все более заменяются портами USB.

Другой вид последовательного порта – порт DB-9. Он также отживает свое. Устройства PDA использовали соединения с портами DB-9 перед появлением портов USB. Другие устройства, которые могут быть подключены через порт DB-9 – внешний модем и устройство для считывания штрихового кода, также, в основном, старые электронные устройства.

Параллельный портпередает один байт(8 бит) за один раз. Подключение порта к системе – DB-25F требует 25-pin соединитель типа “папа” (male) (DB-25M) на кабеле. Порт DB-25F может использоваться для принтеров или внешних устройств. Параллельный порт обычно используется для соединения компьютера с принтером, который использует другие способы соединения, чем компьютер.

USB и FireWire

Universal Serial Bus (USB) порты сейчас повсеместно используются в настольных системах и в портативных компьютерах. Теоретически вплоть до 127 устройств может быть подключено к системному модулю через USB, который обеспечивает множество портов USB. Эти устройства включают в себя мышь, клавиатуру, сканер, принтер, цифровую камеру и жесткий диск. Одна из самых удобных особенностей порта USB – его возможность "горячего подключения", которое позволяет внешним устройствам соединиться с системой, сконфигурироваться и использовать его без перезапуска машины. Благодаря легкости подключения USB и его способности стандартизировать много различных устройств одним видом кабеля, USB стал заменой серийных и параллельных портов.

В сравнении с USB 1.1, FireWire имеет бо’льшую скорость передачи данных, и он поддерживает вплоть до 63 устройств. FireWire предназначен для устройств с интенсивным потоком данных, таких как DVD плееры и цифровые видеокамеры. Внешние устройства могут быть подключены цепочкой. FireWire также поддерживает "горячее подключение". Однако, он более дорогой, чем USB.

Пиковая скорость передачи данных для USB 1.1 – 12 Mbps, в то время как пиковая скорости передачи данных для FireWire 400 (1394a) – 400 Mbps. В ответ на высокую скорость передачи данных Firewire, был разработан USB 2.0, который обладает пиковой скоростью передачи данных 480 Mbps. Чтобы конкурировать с USB 2.0, FireWire 800 (1394b) был усовершенствован до скорости передачи данных 800 Mbps.

Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 5,0 Гбит/с – что более чем на порядок превышает 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0.
Версия 3.0 может похвастаться не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Отныне пользователь может не только подпитывать от одного хаба большее количество устройств, но и сами устройства во многих случаях смогут избавиться от отдельных блоков питания. Однако, в настоящее время USB 3.0 еще не стали массовыми.

На рисунке 2-49 учебника курса Parsons/Oja, Chapter 2-Section D показан список некоторых из соединительных кабелей, которые используют внешние устройства для соединения с системными портами.

Сравнение различных портов

На таблице снизу – относительные цены, область применения и статус портов. Порты показаны в порядке от самого быстрого к самому медленному по скорости передачи данных.

Порт Область применения Статус
FireWire Видеокамера и внешние накопители (CD-ROM, DVD-ROM, жесткие диски и так далее) Становится стандартом для цифровых видеоустройств
USB Большинство устройств Становится стандартом для большинства внешних устройств
Parallel Принтер Устарели
Serial Модем Устарели
PS/2 Клавиатура, мышь Устарели

Таблица1. Сравнение портов

Шины

Учебник освещает несколько путей передачи информации "на" и "от" CPU. В то время как некоторая передача информации происходит внутри процессора, все другие, как например, между CPU и оперативной памятью или между CPU и внешними устройствами, проходят через шину.

Рисунок ниже показывает, как физически проводники шины соединяют компоненты внутри системного модуля.

 

Рисунок1. Схема шин для определенных компонентов компьютера

Шина– путь, по которому данные перемещаются из одного компонента компьютера к другому. Она состоит из шины данныхи адресной шины. Шина данных непосредственно переносит данные, в то время как адресная шина переносит информацию о данных. Каждая шина имеет определенную ширину, скорость и скорость передачи. Ширинашины, также называемая длиной слова, измеряется в битах. 8-разрядная шина имеет восемь путей передачи, шириной в один бит, это означает, что она одновременно можно перенести восемь битов данных. Чем больше длина слова, тем больше данных может быть передано за определенное время. 64-разрядная шина может переносить в восемь раз больше данных в секунду, чем 8-разрядная шина, действующая с той же скоростью.

Скоростьшины измеряется в герцах (Гц) (Hz), или циклах в секунду.

Скорость передачи данных определяет,сколько данных может быть перемещено от одного устройства к другому за одну секунду. Данные, проходящие через шину, могут пройти через слоты расширения, платы, порты и провода. Для шин, которые могут быть X-перекачивающими и/или Y- канальными, пиковая скорость передачи данных определяется произведением – длина слова (в байтах) * скорость * X * Y.

Один из путей увеличения скорости передачи данных – передавать данные несколько раз в течение цикла. На диаграмме ниже, параметр X-pumped (X-перекачивающие) указывает, что данные могут передаваться X раз в течение цикла. Другой путь увеличения объема переданных данных – увеличить число каналов, используемых для передачи данных. Параметр Y-channeled (Y-канальные) указывает, что Y каналов используются для передачи данных. Также, чем ближе компонент к чипсету, тем быстрее данные могут быть переданы на чипсет.

Таблицы ниже описывают списки шин, названных по устройству, через которое проходят данные.

Тип шины Front side (Передняя шина) RDRAM DRAM PCI AGP IDE USB FireWire
Ширина (в битах) 32-64
Скорость (MHz) 66-800 66-200 33-66 66-528 33-133 переменная переменная
X-pumped 1-4 1-2 N/A N/A N/A N/A N/A
Y-channeled N/A 1-2 N/A N/A 1-2 N/A N/A
Расстояние от чипсета <0.1m <0.1m <1m <1m <1m <10m <10m
Пиковая скорость передачи 528MBps-6.4GBps 2.1-4.3 GBps 528MBps-6.4 GBps) 132-528 MBps 264MBps-2.1GBps 33-266 MBps 12-480 Mbps 400-800 Mbps

Таблица1. Сравнение шин.

Следующие разделы дают больше информации о различных шинах, перечисленных выше.

Передняя шина (front side bus), указанная в таблице выше, – шина на системной плате, которая служит для передачи данных между CPU и чипсетом. Пока еще есть много шин более старых систем, в таблице – информация для процессоров Pentium. В современных компьютерах, есть большое несоответствие между скоростью системной шины и внутренней скоростью намного более быстрого CPU. Это означает, что одно из главных препятствий к более быстрой обработке – скорость передачи данных системной шиной.

Шина RDRAM иDRAM – примеры шин памяти. Поскольку CPU выбирает команды и данные из оперативной памяти, то чем меньше разница между скоростями ЦП и оперативной памяти, тем более эффективна работа системы. Поэтому, шины памяти часто бывают X-pumped или Y-channeled для того, чтобы увеличить скорость передачи данных для согласования с ЦП.

Следующие две шины в таблице выше связаны с двумя общими видами слотов расширения на системных платах – Peripheral Component Interconnect (PCI) и Accelerated Graphics Port (AGP)., Общий слот расширения – Industry Standard Architecture (ISA). ISA был оригинальным стандартом шины для перемещения данных от плат расширения к системной шине. Размер слова или ширина потока данных на шине ISA составляет 16 битов, при работе до 8 мгц. Сейчас он заменен на более быстрый – PCI (PCI Express), созданный Intel. Для дополнительного чтения, можно использовать следующий веб-сайт: Intel's PCI Express Architecture.

Главным толчком для этого развития были графические и сетевые платы. Раньше возможности графики и сетевых плат были ограничены медленной скоростью ISA. Длина слова для шины PCI составляет 32 бита (стандарт), работая в режиме 33 MHz, PCI предоставляет пропускную способность вплоть до 133MBps. Сейчас PCI – доминирующая шина. Однако, слоты ISA изредка еще можно встретить. Они устанавливались в системах, чтобы обеспечить использование старых плат расширения (как например, специальной платы звукового синтезатора).

Accelerated Graphics Port (AGP) – архитектура шины, подобная PCI, но она обеспечивает быстрый доступ видеокарты к системной памяти. На сегодняшний день, AGP используется только для графических плат, особенно тех, которые выполняют растрирование изображения в 3-D. AGP – очень быстрый порт, работающий на частоте 66 MHz с длиной слова в 32-разряда, и передающий 266 Mbps. Более новые машины используют 2x/4x/8x порты AGP. Это означает, что максимальная пропускная способность увеличена в два раза – 533 Mbps, в четыре раза – 1.07 Gbps и в 8 раз – 2.14 Gbps. Такие скорости позволяют проектировщикам видеокарт обращаться к данным из оперативной памяти компьютера и требовать меньше видеопамяти.

Шина IDE –интерфейс, передающий данные между запоминающими устройствами и чипсетом. Далее в этом модуле будет подробнее рассказано о IDE.

В то время как большинство шин, перечисленных в таблице и в других материалах курса, определяются параметрами длины слова, скорости и скорости передачи данных, шины USB (Универсальная Последовательная Шина) и FireWire (IEEE 1394) оцениваются другими параметрами. Они переносят данные в один бит за один раз в переменном темпе; они не оцениваются скоростью в MHz. Единственный фактор оценки для этих последовательных шин – пиковая скорость передачи данных.

USB 1.1 быстрее, чем стандартные последовательные (serial) соединения, с пиковой скоростью передачи данных 12 Mbps. В то время как USB считается медленной шиной и спроектирована, чтобы управлять среднескоростными внешними устройствами, FireWire, с чрезвычайно высокой скоростью передачи данных спроектирована для высокоскоростных внешних устройств, таких как DVD-ROM и жестких дисков.

Расширением USB 1.1 является USB 2.0, которая поддерживает скорости передач данных вплоть до 480 Mbps вместо 12 Mbps в USB 1.1. USB 2.0 полностью совместим с USB 1.1; для обеих спецификаций USB могут использоваться одни и те же провода и соединители. Чтобы остаться конкурентоспособным, появился FireWire 800 (IEEE 1394b) со скоростями передач данных вплоть до 800 Mbps, вдвое больше чем FireWire 400 (IEEE 1394a).



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.