Дополнительные устройства материнской платы

Кроме вышеперечисленных устройств на системной плате располагаются ряд необходимых микросхем:

Шинный контроллер. Обеспечивает формирование и синхронизацию передаваемых по шине потоков информации согласно протоколу, воспринимаемому всеми устройствами компьютера.

Генератор тактовой частоты. Генерирует тактовые импульсы по которым элементы компьютера синхронизируют свою работу. Для генерации импульсов используется кристалл кварца.

Контроллер прерываний (Interrupt Controller). Микропрцессор в одно и то же время может обрабатывать только одно событие. Каждое событие в системе имеет свой уровень приоритета. Запрос каждого устройств на обработку его данных процессором поступают к контроллеру прерываний. Этот запрос идентифицируется и ставится в очередь в соответствии с его приоритетом. После этого микропроцессору передается сигнал прервать работу и адрес устройства, которое подало запрос и должно получить управление. Сегодня указанная система обработки заменяется созданием многопроцессорных систем, что позволяет не только ускорить работу в условиях многозадачности, но организовать распараллеливание обработки в рамках одной задачи.

Контроллер прямого доступа в память (Direct Memory Access controller). Реализует обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами напрямую, что значительно ускоряет процесс обмена данными.

Платы расширения. Устанавливаются в разъемы расширения. Служат для подключения дополнительных устройств к компьютеру, обеспечивают связь устройства по каналам ввода-вывода, управления и питания с системной шиной ПК. Платы расширения позволяют подключить к компьютеру: различные накопители, дисплей, модемы и другие устройства.

Накопители

Устройства внешней памяти предназначены для долговременного хранения данных с возможностью их корректировки в любой момент времени. Память обычно реализована на магнитных или оптических носителях.

В англоязычных источниках они чаще всего обозначается термином Mass Storage Device - устройство массового хранения, чем подчеркивается не столько длительность хранения информации, сколько высокая информационная емкость устройства.

Объемы информации, хранимые в таких устройствах, на 2-3 порядка превышают емкость оперативной памяти. Обычно такие устройства называют накопителями. По отношению к компьютеру накопители могут быть внешними и встраиваемыми.

Внешние устройства имеют свой отдельный корпус и источник питания, а встраиваемые крепятся к специальным монтажным стойкам, расположенным внутри системного блока. Указанные устройства различаются по типу носителя информации (магнитные, оптические и т.д.). Дисковые накопители являются устройствами произвольного доступа, так как для получения нужных данных не требуется считывать предыдущие. Рассмотрим более подробно наиболее используемые виды накопителей.

Жесткие диски

Наличие в персональном компьютере жесткого диска стало стандартом начиная с модели IBM XT. Вид жесткого диска представлен на рисунке. Жесткий диск представляет собой несколько металлических или керамических дисков размещенных на одной оси и заключенные в герметичный корпус. Ось приводится в движение специальным двигателем. Поверхности дисков покрыты магнитно-чувствительным слоем.

Второй основной частью накопителя являются головки чтения-записи, причем каждая из поверхностей дисков имеет свою головку, которая находится на некотором расстоянии от поверхности диска. Все головки чтения-записи находятся на специальном приводе - позиционере.

При подготовке устройства к работе на поверхности его дисков наносятся зоны остаточной намагниченности в форме концентрических окружностей, называемые магнитными дорожками.

Совокупность таких дорожек, расположенных друг под другом на всех рабочих поверхностях дисков, называется цилиндром. Все магнитные дорожки разбиты на дуги - так называемые секторы.

Сектор является одной из основных единиц записи информации. Процесс чтения или записи информации на жестком диске осуществляется следующей последовательностью действий. Вначале цикла записи-чтения позиционер подводится к вращающейся поверхности диска и, соответственно магнитной разметке диска, точно позиционируется на начало адресуемой дорожки и сектора. Затем осуществляется запись данных путем преобразования цифровой информации (нуль или единица) в переменный электрический ток, который подается на головку, создавая переменное магнитное поле. Под воздействием этого магнитного поля, собственные магнитные поля

диска и 2 дисковода гибких дисков. В настоящее время секторов ориентируются в соответствии с его направлением. При чтении – наоборот, магнитное поле дорожки преобразуется в электрические сигналы, причем информация на диске сохраняется.

Управление позиционером, стабилизацией головок записи-чтения и скорости вращения дисков и осуществляет контроллер дисководов. Контроллер выполняется в виде платы расширения и позволяет установить и обслуживать в системе 4 жестких выпускаются материнские платы со встроенным контроллером. Для обеспечения информационной, электрической и конструктивной совместимости между жесткими дисками и остальной системой используется специальный интерфейс обмена информацией. В настоящее время в основном используются три стандарта: ESDI (Enhanced Small Device Interface); EIDE (Enhanced Integrated Drive Interface); SCSI ( Small Computer System Interface).

В современных накопителях этого типа число дисков в устройстве колеблется от 2 до 7. Чем выше скорость вращения дисков, тем меньше время доступа к информации (9-40 мс.). Скорость вращения жестких дисков в зависимости от модели составляет от 3 600 до 15 000 оборотов в минуту. На плотность хранения информации существенно влияет расстояние от головки чтения-записи до поверхности диска, которое в современных устройствах составляет 0,07 -1,2 мкм. Информационная емкость распространенных сегодня устройств (для комплектации бюджетных компьютеров) 350 - 500 Гбайт.

Дисководы гибких дисков

В настоящее время персональные компьютеры практически не оснащаются дисководами гибких дисков (floppy disk, дискета), которые широко использовались для переноса информации с одного компьютера на другой, установки программного обеспечения на компьютер и хранения небольших объемов информации.

Основой дискеты является гибкий диск, покрытый магнитным слоем. Для защиты от внешних повреждений диск заключен в пластиковый конверт или корпус, внутри которого он может свободно вращаться. Способ хранения и чтения-записи информации для гибких дисков аналогичен жестким дискам. Гибкий диск, установленный в дисковод, приводится во вращение специальным электродвигателем со скоростью 300-360 оборотов в минуту. Головка чтения-записи дисковода перемещается по радиусу от края диска к его центру. В отличие от жесткого диска головка дисковода касается поверхности диска. Исторически, на работающих еще машинах предыдущих поколений, используются дискеты диаметром 3,5 дюйма (89 мм), имеющие информационную емкость от 720 Кбайт до 2,8 Мбайта.

USB-накопитель

Появление операционной системы WINDOWS вместе с windows-приложениями и их рабочими файлами привело к появлению нового класса интенсивно развивающихся продуктов, основным компонентом которых является энергонезависимая флеш-память, - USB-накопителей. Выполненные в виде небольших брелоков, эти устройства по своей ёмкости могут уже конкурировать с компакт-дисками, при этом для их работы не требуют специальных устройств, так как USB-разъём есть теперь в каждом компьютере.

Стандарт USB сегодня поддерживают цифровые фотоаппараты и диктофоны, карманные компьютеры и мобильные телефоны. Все эти устройства можно использовать для хранения компьютерных данных – достаточно подключить их к ПК или ноутбуку, и операционная система определит тип внешнего устройства, работа с которым ничем не будет отличаться от стандартных операций с жестким диском компьютера.

Типичный современный USB-накопитель несет в себе до 32 гигабайта энергонезависимой памяти и может передавать данные на скорости до 480 мбит/с.