Функции микропроцессорного комплекта (чипсета)

Параметры микропроцессорного комплекта (чипсета) в наибольшей степени опре­деляют свойства и функции материнской платы. В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускаются на базе двух микросхем, получивших название «северный мост» и «южный мост».

«Северный мост» управляет взаимосвязью четырех устройств: процессора, опера­тивной памяти, порта AGP и шины PCI. Поэтому его также называют четырехпор­товым контроллером.

«Южный мост» называют также функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции моста ISA — PCI, кон­троллера клавиатуры, мыши, шины USB и т. п.

Дополнительные схемы

К системной шине, наряду с типовыми внешними устройствами, могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора: математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.

В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений (например, в инженер­ных расчетах), к основному микропроцессору добавляют мате­матический сопроцессор. Сопроцессор – вспомогательный процессор, предназначенный для выполнения математических и логических действий. Использование сопроцессора позволяет ускорить процесс обработки информации компьютером. Он помогает основному микропроцессору выполнять математические операции над вещественными числами.Математический сопроцессор –содержащий специальные команды для работы с числами с плавающей точкой микропроцессор. Микропроцессоры фирмы Intel (80486 и выше) сами умеют выполнять операции над вещественными числами, поэтому для них сопроцессоры не требуются.

Контроллер прямого доступа к памяти освобождает МП от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие ПК. Без этого контроллера обмен данными между ВЗУ и ОЗУ осуществля­ется через регистр МП, а при его наличии данные непосредственно передаются между ВЗУ и ОЗУ, минуя МП.

Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних уст­ройств (дисплей, принтер, НЖМД, НГМД и др.); освобождает МП от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памяти.

Важнейшую роль играет в ПК контроллер прерываний.

Прерывание — временная остановка выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приори­тетной) программы.

Прерывания возникают при работе компьютера постоянно. Достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, преры­вания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду (естественно, пользователь их не замечает).

Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполне­ние текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы об­служивания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерыва­ний является программируемым.

Периферийные устройства компьютера

Классификация

Существует множество видов периферийных устройств. Среди них можно выделить два больших класса: устройства ввода информации в ЭВМ и устройства вывода.

Устройства ввода предназначены для ввода данных и программ, а также для внесения исправлений в программу и данные, хранящиеся в памяти ЭВМ. К устройствам ввода относятся:

 мыши;

 трэкболлы;

 джойстики;

 световые перья;

 дигитайзеры;

 цифровые камеры;

 сканеры.

Устройства вывода служат для вывода из ЭВМ информации, результатов обработки данных в текстовой, графической, мультимедийной или цифро-аналоговой форме. Они разделяются на:

 устройства вывода на промежуточный или машинный носитель (магнитные носители);

 устройства для вывода и фиксации информации в виде текстов, графиков, таблиц (печатающее устройство, графопостроитель);

 устройства вывода информации во внешнюю среду (ЦАП, вывод на линию связи).

Наиболее распространенными устройствами вывода являются принтеры и графопостроители.

Модем может служить как для ввода, так и для вывода информации.

Рассмотрим основные виды периферийных устройств.

Принтеры

Принтер –устройство, предназначенное для вывода текстовой и графической информации на бумагу. Первичное разделение принтеров на классы обычно произ­водят по механизму нанесения отпечатков.

Матричные принтеры

Это самый старый из применяемых тип принтеров. Строка формируется за счет прохода по ней головки с вертикальным рядом иго­лок (точнее, тонких цилиндров), которые бьют по крася­щей ленте и оставляют отпечаток, как пишущая машинка.

Символ в строке печатается за один проход печатающей головки при низком качестве печати – режим Draft (черновик), и за несколько проходов – при нормальном и высоком качестве печати. Этой особенностью матричных принтеров объясняется низкое быстродействие.

Достоинства:

- низкая стоимость отпечатка (в силу дешевизны крася­щей ленты);

- нетребовательность к бумаге.

Недостатки:

- отсутствие цветности (иногда применяют двухцветные ленты);

- шум;

- медлительность;

- относительно низкое качество печати.

Матричные принтеры выходят из употребления. “Наследниками” матричных принтеров являются струйные.

Струйные принтеры

Принтеры по принципу печати похожи на матричные, толь­ко точки получаются не с помощью ударов иголок, а за счет «выстрелов» каплями чернил из вертикального ряда сопел в головке. Используются 2 головки — для черно-белой и для цветной печати.

Достоинства:

- бесшумность;

- компактность;

- высокая цветность.

Недостатки:

- высокая стоимость чернил;

- быстрый их расход;

- высокая стоимость бумаги для распечатки фотографий;

- светлые участки воспроизводятся редкими каплями, по­этому выглядят не слишком естественно.

В некоторых моделях принтеров используются капли раз­ных размеров, что несколько сглаживает растровый харак­тер изображения.

Используются различ­ные технологии выталкивания капли:

- Пьезокристаллическая, где импульс давления создает пьезокристалл. Камера, создающая каплю, имеет очень малый размер (всего 3 пиколитра), а все капли одинако­вы. Используется только в принтерах компании Epson.

- Термоструйная, где импульс давления создается испа­рением части красителя (при пропускании электриче­ского тока). Используется в принтерах других рассмат­риваемых нами компаний.

Лазерные принтеры

В данных принтерах луч лазера создает изображение в по­ловину страницы или целую страницу в виде наэлектризо­ванных точек на специальном барабане (аналогично дей­ствию электронной пушки в ЭЛТ-дисплее). Эти точки притягивают красящий порошок, который потом перено­сится на бумагу при прокатывании барабана по листу. Затем лист нагревается, чтобы порошок “въелся” в бумагу, а бара­бан очищается для следующего листа.

Достоинства:

- высокая скорость печати;

- большой ресурс работы;

- высокое качество печати.

Заметим, что растровый характер изоб­ражения, получаемого на таком принтере, меньше, чем у матричных, но больше, чем у сублимационных.

Недостатки:

- большой расход энергии (поэтому принтер нельзя пи­тать через источник бесперебойного питания в силу не­достаточной мощности последнего);

- дороговизна;

- громоздкость;

- большая электризация воздуха.

Эти принтеры наилучшим образом подходят для офисной работы, где их недостатки не имеют большого значения.

Сублимационные принтеры

Эти принтеры специально используются для распечатки фотографий и обычно имеют небольшие размеры, поэтому не могут использоваться как универсальные.

Изображение наносится на бумагу за счет испарения (суб­лимации) красителя со специальной пленки.

Красителем непрерывно покрывается вся рабочая часть бу­маги (в отличие от дискретных красящих кружочков у дру­гих классов принтеров), что повышает качество отпечатков. Особенно заметна разница на светлых участках, где субли­мационная печать обеспечивает и плавность переходов, и хорошую проработку деталей. У других классов принтеров в таких местах будут только редкие точки (для осветления) и, соответственно, плохая проработка мелких деталей.

Достоинством принтеров является высокое качество, осо­бенно на светлых участках изображения.

К недостаткам следует отнести:

- невозможность печатать текстовые документы (из-за ограниченых размеров бумаги и ее дороговизны);

- высокую цену принтера (за счет сложности конструк­ции) и расходных материалов.

Графопостроитель

Графопостроитель является устройством вывода, которое применяется только в специ­альных областях. Графопостроители обычно используются совместно с программами САПР. Результат работы практически любой такой программы — это ком­плект конструкторской и (или) технологической документации, в которой зна­чительную часть составляют графические материалы. Таким образом, графопостроители применяются для печати чертежей, схем, графики, диаграмм и т. п. Для этого графопостроитель оборудован специальными вспомогательными средствами.

Поле для черчения у графопостроителей соответствует стандартам ISO (форматы А4-А0) или ANSI (форматы А-Е).

Все современные графопостроители можно разбить на два больших класса:

- планшетные для форматов до А3-А2 с фиксацией листа элект­рическим, реже магнитным или механическим способом. Планшетный графопостроитель имеет плоское основание для бумаги и передвижной блок, содержащий пишущее перо и перемещающийся по двум направлениям;

- барабанные (рулонные) графопостроители с шириной бумаги формата до А1 или А0 и практически неограниченной длины, роликовой подачей листа, механическим и/или вакуумным прижимом и с пишущим узлом, перемещающимся по одной координате (по второй координате движется бумага).

Барабанные графопостроители используют рулоны бумаги длиной до нескольких де­сятков метров и позволяют создавать длинные рисунки и чертежи.

Фактически планшетные графопостроители уже уходят с рынка, составляя долю 5% среди новых моделей, а формат A3 захватывается принтерами.

Модемы

Для связи удаленных друг с другом компьютеров могут ис­пользоваться обычные телефонные сети, которые в той или иной степени покрывают территории большинства государств. Телекоммуникация –дистанционная передача данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи. Един­ственной проблемой в этом случае является преобразование циф­ровой (дискретной) информации, с которой оперирует компьютер, в аналоговую (непрерывную).

Модем – устройство, присоединяемое к персональному компьютеру и предназначенное для пересылки информации (файлов) по сети (локальной, телефонной). Модем осуществляет преобразование аналоговой информации в дискретную и наоборот. Работа модулятора модема заключается в том, что поток битов из компьютера пре­образуется в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонному каналу связи. Демодулятор модема выполняет обратную задачу. Факс-модем –устройство, сочетающее возможность модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами.

Таким образом, данные, подлежащие передаче, преобразуются в аналоговый сигнал модулятором модема «передающего» ком­пьютера. Принимающий модем, находящийся на противополож­ном конце линии, «слушает» передаваемый сигнал и преобразует его обратно в цифровой при помощи демодулятора. После того, как эта работа выполнена, информация может передаваться в принимающий компьютер.

Оба компьютера, как правило, могут одновременно обмениваться информацией в обе стороны. Этот режим работы называется полным дуплексным.

Дуплексный режим передачи данных – режим, при котором передача данных осуществляется одновременно в обоих направлениях.

В отличие от дуплексного режима передачи данных, полудуплексный подразумевает передачу в каждый момент времени только в одном направлении.

Кроме собственно модуляции и демодуляции сигналов модемы могут выполнять сжатие и декомпрессию пересылаемой инфор­мации, а также заниматься поиском и исправлением ошибок, воз­никнувших в процессе передачи данных по линиям связи.

Одной из основных характеристик модема является скорость модуляции (modulation speed), которая определяет физическую скорость передачи данных без учета исправления ошибок и сжа­тия данных. Единицей измерения этого параметра является ко­личество бит в секунду (бит/с).

Трэкболл

По принципу действия трэкболл (Trackball) лучше всего сравнить с мышкой, которая лежит на спине, выпятив навстречу вам свое шарообразное брюшко. Принцип действия трэкболла такой же, как и мыши. Обычно трэкболл использует оптико-механический принцип регистрации положения шарика. Также идентичен и способ передачи данных. Большинство трэкболлов управляются через последовательный порт, причем назначение выводов аналогично с разъ­емом мыши.

В зависимости от производителя трэкболл может иметь ряд дополнительных возможностей, например программируемость клавиш.

Существуют два основных отличия трэкболла от мыши:

- трэкболл обладает стабильностью (неподвижностью) за счет тяжелого корпуса;

- площадка для движения, необходимая мышке, трэкболлу не нужна. По­зиция курсора рассчитывается исключительно по вращению шарика.

Специально для обладателей ПК типа notebook и laptop имеются встроенные или подключаемые трэкболлы.

Джойстики

Устройством ввода, которое заняло прочную позицию прежде всего в области компьютерных игр, является джойстик. Джойстик –манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется, в основном, для компьютерных игр.

Цифровые джойстики, как правило, применяются в игровых приставках и игровых компьютерах. Для ПК в качестве устройства ввода (управления), в основном, применяются аналоговые джойстики. Аналоговый джойстик имеет существенное преимущество перед цифровым.

Цифровой джойстик реагирует, в основном, на положение управляющей ручки (влево, вправо, вверх, вниз) и статус кнопки «огонь». Аналоговые джойстики регистрируют минимальные движения ручки управления, что, разумеется, обеспечивает более точное управление игрой. Точность управления можно увеличить, используя обработку таких сообщений, как поворот ручки управ­ления на полоборота направо и налево, наискосок вниз или вверх. Подобная точность управления крайне важна для летных имитаторов или для игр, в которых оживленные объекты должны точно позиционироваться.

Сканеры

Сканер – устройство для считывания графической и текстовой информации в компьютер. Сканер служит для ввода в ЭВМ цветного или черно-белого изображения с бумаги или пленки и т. п.

Ручные сканеры — это приборы, которые стоят относительно дешево. Они не занимают много места и удобны для оперативного сканирования изображе­ний из толстых книг и журнальных подшивок.

Основной проблемой при использовании ручного сканера является процесс сканирования оригинала. Вы должны сами перемещать сканер по оригиналу документа, поэтому для получения хорошего результата необходимы долгие тренировки и твердая рука.

«Родоначальником» сканеров является барабанный сканер. Оригинал, монтируемый на барабане, освещается источником света, а фотосенсоры пере­водят отраженное излучение в цифровые значения. Современные барабанные сканеры применяются только в профессиональной типографской деятельнос­ти, поэтому мы не будем их рассматривать.

Стремление к миниатюризации аппаратных средств в области ПК привело к появлению на рынке листовых сканеров, являющихся «младшими братьями» барабанных сканеров.

Основное отличие листовых сканеров от планшетных и ручных заключается в том, что при сканировании линейка, на которой расположены CCD-элементы, остается неподвижной, а лист протягивается относительно нее с помощью валиков.

Планшетный сканер вполне приемлем для профессионального сканирования. В нем устранены основные недостатки ручного сканера:

- оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым головка чтения с CCD-сенсорами сканирует построчно документ с рав­номерной скоростью;

- обычно сканер может обрабатывать документы форматов до А4 включи­тельно (имеются модели, позволяющие сканировать и оригиналы форма­та A3 и более).

C помощью специальных устройств освещения (слайд-приставки) также можно сканировать диапозитивы и негативы.