Устройство вывода информации

Основным устройством вывода информации является – монитор. Первые компьютеры мониторов не имели, был лишь набор мигающих светодиодов и распечатка результатов на принтере. С развитием компьютерной техники появились мониторы и сейчас они являются необходимой частью базовой конфигурации персонального компьютера.
Монитор – это стандартное устройство вывода, предназначенное для визуального отображения текстовых и графических данных. В зависимости от принципа действия, мониторы делятся на:
• мониторы с электронно-лучевой трубкой;
• дисплеи на жидких кристаллах.
Монитор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) похож на телевизор. Электронно-лучевая трубка представляет собой электронно-вакуумное устройство в виде стеклянной колбы, в горловине которой находится электронная трубка, на дне – экран со слоем люминофора. При нагревании, электронная пушка излучает поток электронов, которые с высокой скоростью двигаются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушку, которая направляет его в определенную точку люминофорного покрытия экрана. Под действием электронов, люминофор излучает свет, который видит пользователь. Люминофор характеризуется временем излучения после действия электронного потока. Электронный луч двигается довольно быстро, расчерчивая экран строками слева направо и сверху вниз. Во время развертки, то есть передвижения по экрану, луч влияет на те элементарные участки люминофорного покрытия, где может появиться изображение. Интенсивность луча постоянно изменяется, что обуславливает свечение соответствующих участков экрана. Поскольку, свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен непрерывно пробегать по экрану, восстанавливая его.
Мониторы с дисплеем на жидких кристаллах (Liquid Crystal Display – LCD) в настоящее время получают все большую популярность и вытесняют мониторы на ЭЛТ. Сделаны они из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
Как ни странно, но жидкие кристаллы старше ЭЛТ почти на десять лет, первое описание этих веществ было сделано еще в 1888 году австрийским ученым Ф. Ренитцером. Однако долгое время никто не знал, как их применить на практике: есть такие вещества и все, и никому, кроме физиков и химиков, они не были интересны. И только в 1930-м исследователи из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение. Впрочем, дальше этого дело не пошло, поскольку технологическая база в то время была еще слишком слаба. Первый настоящий прорыв совершили ученые Фергесон и Вильямс из корпорации RCA (Radio Corporation of America), продемонстрировав в конце 1966 года прототип LCD-монитора – цифровые часы.
Значительную роль в развитии LCD-технологии сыграла корпорация Sharp. Так во второй половине 70-х они начали переход от восьмисегментных жидкокристаллических индикаторов к производству матриц с адресацией каждой точки. И в 1976 году Sharp выпустила черно-белый телевизор с диагональю экрана 5,5 дюйма, выполненного на базе LCD-матрицы разрешением 160х120 пикселей.
В настоящее время выделяют три вида дисплеев на жидких кристаллах:
• монохромный с пассивной матрицей;
• цветной с пассивной матрицей;
• цветной с активной матрицей.
В дисплеях на жидких кристаллах поляризационный фильтр создает две разные световые волны. Световая волна проходит сквозь жидкокристаллическую ячейку. Каждая ячейка имеет свой цвет. Жидкие кристаллы представляют собой молекулы, которые могут перетекать как жидкость. Это вещество пропускает свет, но под действием электрического заряда, молекулы изменяют свою ориентацию.
В дисплеях на жидких кристаллах с пассивной матрицей каждой ячейкой руководит электрический заряд (напряжение), который передается через транзисторную схему в соответствии с расположением ячеек в строках и столбцах матрицы экрана. Ячейка реагирует на импульс поступающего напряжения.
В дисплеях с активной матрицей каждая ячейка оснащена отдельным транзисторным ключом. Это обеспечивает высшую яркость изображения, чем в дисплеях с пассивной матрицей, поскольку каждая ячейка находится под действием постоянного, а не импульсного электрического поля. Соответственно, активная матрица потребляет больше энергии. Кроме того, наличие отдельного транзисторного ключа для каждой ячейки усложняет производство, что, в свою очередь, увеличивает их цену.
По набору оттенков отображаемых цветов, мониторы делятся на цветные и черно-белые (монохромные). В цветных мониторах используют более сложные методы формирования изображения. В монохромных электронно-лучевых трубках существует одна электронная пушка, в цветных – три. Экран монохромной электронно-лучевой трубки покрыт люминофором одного цвета (с желтым, белым или зеленым излучением). Экран цветной электронно-лучевой трубки состоит из люминофорных триад (с красным, зеленым и синим излучением). Комбинации трех цветов предоставляет множество выходных оттенков.
К основным параметрам мониторов: относятся размер по диагонали, разрешающая способность, частота регенерации (обновление) и класс защиты.
Размер монитора. Экран монитора измеряется по диагонали в дюймах. Размеры колеблются от 9 дюймов (23 см) до 42 дюймов (106 см). Чем больше экран, тем дороже монитор. Распространенными являются размеры 14, 15, 17, 19 и 21 дюйма. Мониторы большого размера лучше использовать для настольных издательских систем и графических работ, в которых нужно видеть все детали изображения. Оптимальными для массового использования являются 15- и 17-дюймовые мониторы.
Разрешающая способность. В графическом режиме работы изображение на экране монитора состоит из точек (пикселов). Количество точек по горизонтали и вертикали, которые монитор способный воссоздать четко и раздельно называется его разрешающей способностью. Выражение "разрешающая способность 800х600" означает, что монитор может выводить 600 горизонтальных строк по 800 точек в каждой. Стандартными являются такие режимы разрешающей способности: 800х600, 1024х768, 1152х864 и выше. Это свойство монитора определяется размером точки (зерна) экрана. Размер зерна экрана современных мониторов не превышает 0,28 мм. Чем больше разрешающая способность, тем лучше качество изображения. Качество изображения также связанно с размером экрана. Так, для удовлетворительного качества изображения в режиме 800х600 на 15-дюймовом мониторе можно ограничиться размером зерна 0,28 мм, для 14-дюймового монитора с тем же размером зерна в одном и том же видеорежиме качество мелких деталей изображения будет немного хуже.
Частота регенерации. Этот параметр иначе называется частотой кадровой развертки. Он показывает сколько раз в секунду монитор может полностью обновить изображение на экране. Частота регенерации измеряется в герцах (Гц). Чем больше частота, тем меньше усталость глаз и больше времени можно работать непрерывно. Сегодня минимально допустимой считается частота в 75 Гц, нормальной - 85 Гц, комфортной - 100 Гц и больше. Этот параметр зависит и от характеристик видеоадаптера.
Класс защиты монитора определяется стандартом, которому отвечает монитор с точки зрения требований техники безопасности. Сейчас общепринятыми считаются международные стандарты TCO-95, ТСО-99, ТСО-03 и др., ограничивающие уровни электромагнитного излучения, эргометрические и экологические нормы, в рамках, безопасных для здоровья человека.
В дисплеях на жидких кристаллах безбликовый плоский экран и низкая мощность потребления электрической энергии (5 Вт, по сравнению, монитор с электронно-лучевой трубкой потребляет 100 Вт). Кроме того мониторы ЖК-мониторы в отличии от ЭЛТ-мониторов практически не имеют электро-магнитного излучения, очень вредного для человека.

1. В ЖК-дисплеях с активной матрицей используется … электрическое поле.

частотно-резонансное

экологически безопасное

постоянное

избыточное

импульсное

Системный блок

Системный блок представляет собой совокупность устройств обработки и хранения информации. Включает следующие основные группы устройств:
• электронные схемы (центральный процессор, материнская плата, оперативная память и др.);
• устройства хранения данных (накопители информации на основе магнитной записи, накопители информации на основе оптической записи, накопители информации на основе электронной записи);
• устройства питания компьютера;
• устройство охлаждения компьютера.

1. Какая группа устройств не относится к основным устройствам системного блока?

устройства питания компьютера

электронные схемы

устройство охлаждения компьютера

устройства хранения данных

система самоуничтожения

2.5. Центральный процессорЦентральный процессор (CPU, Central Processor Unit) – основной рабочий компонент ЭВМ, выполняющий арифметические и логические операции в соответствии с заданной программой и координирующий работу остальных устройств ЭВМ. Современный процессор – это выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Он содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется любая поступающая в компьютер информация. Безусловно, один транзистор никаких особых вычислений произвести не может. Единственное, на что способен этот электронный переключатель – это пропустить сигнал дальше или задержать его. Наличие сигнала дает логическую единицу (да); его отсутствие – логический же ноль (нет).
Однако процессор – это не просто множество транзисторов, а целая система важных устройств. На любом процессорном кристалле находятся:
• собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов – транзисторов;
• сопроцессор – специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом графических программ;
• кэш-память первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений;
• кэш-память второго уровня – эта память чуть помедленнее, зато больше – от 128 килобайт до 2 Мб.
Трудно поверить, что все эти устройства размещаются на крохотном кристалле. Так, например, площадь кристалла современного процессора Intel Core i7 составляет 263 квадратных миллиметра! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, а это более 700 млн. транзисторов, и соединяющие их металлические «дорожки» (для их изготовления сегодня используется алюминий, реже медь).
Процессоры характеризуются рядом основных параметров: семейство, поколение, модификация, тактовая частота, частота шины, разрядность процессора, размер кэш-памяти, набор выполняемых команд и технология производства.
Семейство. Каждая фирма, производящая процессоры образовывают собственные семейства. В настоящее время на рынке процессоростроения господствуют два производителя: корпорация Intel и фирма AMD.
Корпорация Intel была основана в 1968 году Робертом Нойсом и Гордоном Муром. Тесное сотрудничество с производителями компьютеров и программного обеспечения, чувствительное реагирование на происходящие изменения в области компьютерной индустрии позволило ей долгие годы лидировать в области микропроцессорной техники, и диктовать моду.
Основным и самым серьезным конкурентом Intel стала фирма AMD (Advanced Micro Devices), созданная в 1969 году сотрудниками, ушедшими из Intel. На заре своей деятельности AMD производила процессоры по заказу Intel, но затем начала выпускать собственные процессоры, большей частью перерабатывая и дополняя интеловские оригиналы. В 1997 году выпуском своего нового процессора AMD обошла Intel по ряду характеристик. И если в 1999 году доля AMD на процессорном рынке не превышала 20 процентов, то сегодня ее процессорами оснащено уже почти 40 процентов компьютеров!
В настоящее время кроме Intel и AMD набирают обороты и другие производители центральных процессоров, например, компания VIA и фирма Transmeta.

Рисунок 1. Современные процессоры компаний Intel и AMD

Поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом.
За все свою историю, корпорация Intel, сменила несколько поколений своих процессоров. Первым процессором считается четырехразрядный Intel 4004 выпущенный в 1971 году. Размерами 3 мм в ширину и 4 мм в длину он вмещал в себя 2300 транзисторов.

Рисунок 2. Процессор Intel 4004

Затем в 1972 году был выпуск восьмиразрядного процессора Intel 8008 и позже его доработанная версия Intel 8080 (1974). Далее линейка процессоров Intel представлялась следующим образом: Intel 8086 (1978), Intel 8088 (1979), Intel 80186 (1982), Intel 80286 (1982), Intel 80386 (1985), Intel 80486 (1989).
В 1993 году компания Intel анонсировала новую «пятую» линию процессоров. Но в связи с проблемами, возникшими при использовании цифрового представления своей продукции при патентовании, новый процессор получил уникальное имя – Pentium.
Спустя пять лет появилось новое решение Pentium II (1997), затем Pentium III (1999) и наконец Pentium 4 (2000).
В настоящее время процесс разработки и производства микропроцессоров не стоит на месте. Компании производители процессов продолжают разрабатывать все более мощные и высокотехнологичные продукты.
Другие производители процессоров, также имели поколения собственных продуктов.
Модификация. В каждом поколении имеются еще и модификации, отличающиеся друг от друга назначением. Одни процессоры служат для мощных серверов. Другие находят применения на настольных компьютерах профессиональных пользователей, решающих сложные математические задачи, занимающиеся проектированием многомерных графических изображений. Третьи реализуют потребности простых пользователей при решении не сложных задач, например, ведении бухгалтерского учета или создании текстового документа. Каждая модификация вносит в структуру процессора некоторые коррективы, которые в свою очередь неизбежно отражаются на стоимости готового изделия.
Тактовая частота. Самый важный показатель, определяющий скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц), обозначает лишь то количество циклов, которые совершает работающий процессор за единицу времени (секунду). Очевидно, чем выше частота процессора, тем быстрее работает компьютер в целом.
Однако, тактовая частота процессора не единственная характеристика, определяющая его скорость работы.
Частота шины. Понятие «шина» относится к системной плате. Но для представления очередной характеристики процессора нам необходимо познакомится с этим понятие сейчас. Шина – это своеобразная информационная магистраль, связывающая воедино все устройства, подключенные к системной плате – процессор, оперативную память, видеоплату и т.д. Понятно, что у этой «магистрали», как и у процессора, есть своя пропускная способность – ее то и характеризует частота. Чем выше этот показатель, тем производительнее и быстрее работает система.
Разрядность процессора. Если тактовую частоту процессора можно уподобить скорости течения воды в реке, то разрядность процессора – ширине ее русла. Величина разрядности показывает, сколько бит информации может одновременно быть загружено в регистры процессора для обработки за один такт. Понятно, что процессор с большей разрядностью может обработать больше данных в единицу времени. Конечно, если это позволяет сделать специально оптимизированное программное обеспечение, в первую очередь операционная система. Современные процессоры, такие как Pentium 4, являются 64-разрядными устройствами, то есть, могут за один такт обрабатывать информацию в объеме 64 бит или 8 взаимосвязанных байтов.
Кэш-память. Скорость процессора во многом зависит от того, на сколько быстро происходит обмен данными с оперативной памятью. Если процессору приходится ждать, скорость работы падает. Частота работы обычной памяти меньше, чем внутренняя частота процессора, поэтому задержки неизбежны (особенности работы оперативной памяти будут рассмотрены позже). Чтобы процессор реже обращался к оперативной памяти, внутри него создают относительно небольшой участок, в который помещаются все часто используемые данные. Это и есть кэш-память.
Наибольшее распространение получило двухуровневое кэширование. Быстрее всего работает кэш-память первого уровня. Эта память имеет маленький объем (у современных процессоров он составляет 8 Кбайт). Существует еще чуть менее быстрая, но зато более объемная кэш-память второго уровня (объем достигает 2 Мбайт). Раньше кэш-память второго уровня располагалась на материнской плате. В современных конструкциях процессоров кэш-память обоих уровней интегрирована в процессор и всегда работает на одной с ним частоте.
Технология производства. Технология определяется толщиной минимальных элементов процессора, – чем более «тонкой» становится технология, тем больше транзисторов может уместиться на кристалле. Кроме этого, переход на новую технологию помогает снизить энергопотребление и тепловыделение процессора, что очень важно для его стабильной работы. В настоящее время производство и выпуск новых современных процессоров осуществляется по 45-нанометровой производственной технологии, которая позволяет включать в одном процессоре более 800 млн. транзисторов.
Количество ядер. Ядро – это часть микропроцессора, содержащую основные функциональные блоки, набор параметров, характеризующий микропроцессор. Типичными характеристиками ядра являются: система команд; количество функциональных блоков (ALU, FPU); объём встроенной кэш-памяти; тактовые частоты; напряжение питания; максимальное и типичное тепловыделение; технология производства.
Новая технология изготовления процессоров позволяет разместить в одном корпусе более одного ядра. Наличие нескольких ядер значительно увеличивает производительность процессора. Например, в линейке процессоров Core 2 Duo используются двухъядерные процессоры, а в модельном ряду Core 2 Quad – четырехъядерные. Двухядерность процессоров включает такие понятия, как наличие логических и физических ядер: например, двухядерный процессор Intel Core Duo состоит из одного физического ядра, которое в свою очередь разделено на два логических. Процессор Intel Core 2 Duo состоит из двух физических ядер, что существенно влияет на скорость его работы.
В производстве современных процессоров встречается и большее количество ядер.

1. Первым процессором корпорации Intel считается …

четырехразрядный Intel 4004

Athlon X2

Intel 80186

Pentium I

2. Кэш-память процессора нужна для того, чтобы …

уменьшить количество ядер, сохранив производительность процессора

выполнять операций с «плавающей точкой»

процессор реже обращался к оперативной памяти

увеличить количество операций за один такт

увеличить разрядность процессора до 64 бит

Системная плата

Основой и фундаментом любого компьютера является системная плата, или, как ее еще часто называют материнская плата. И от того насколько прочен этот фундамент, насколько продумана его конструкция, во многом зависят функциональные возможности вычислительной системы.

Материнская плата (Motherboard) – основной рабочий компонент компьютера, обеспечивающий механическое соединение и электрическую связь между микропроцессором и всеми прочими аппаратными средствами.

Системная плата – весьма сложный «организм», от каждой части которого зависит быстродействие и стабильность работы компьютера. Можно выделить несколько логических групп устройств, из которых состоит любая материнская плата (архитектура ПК):

· чипсет;

· контроллеры;

· шина;

· разъемы и гнезда;

· встроенные устройства;

· BIOS.

Чипсет, или набор микросхем, а точнее – набор микросхем системной логики является основой любой системной платы. От типа чипсета напрямую зависят самые важные характеристики системной платы – скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, базовый тип оперативной памяти и параметры работы с ней и так далее. Его возможности во многом определяют интерфейсы, предоставляемые пользователю для подключения различных устройств.

На заре компьютерной эры чипсет представлял набор значительного количества микросхем – контроллеров отдельных устройств. Современные чипсеты, обладая высокой степенью интеграции, чаще представляют собой две микросхемы (реже встречаются однокристальные решения), в которых реализованы интегрированные контроллеры, обеспечивающие работу и взаимодействие основных подсистем компьютера. Эти две микросхемы называют северным и южным мостом. Слово «мост» точно передает назначение микросхем – организация связи между различными шинами и интерфейсами, между устройствами компьютера.

Рисунок 3. Типичная архитектура ПК

Северный мост обеспечивает работу с наиболее скоростными подсистемами. Содержит контроллер системной шины (FSB,Front Side Bus), посредством которого происходит взаимодействие с процессором, контроллер шины памяти и контроллер графической шины AGP (Accelerated Graphics Port).

Южный мост служит для организации работы с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами. Содержит контроллеры, обеспечивающие работу с внутренними накопителями, в частности с жесткими дисками (IDE), оптическими дисководами и флоппи-дисководами; контроллеры поддерживающие работу внешних портов: последовательного (COM), параллельного (LPT), PS/2 и инфракрасного; контроллеры PCI-шины, универсальной последовательной шины (USB) и др.

Первоначально южный мост соединялся с северным при помощи шины PCI. В современных чипсетах эта функция реализована посредством высокоскоростного интерфейса. Такая архитектура называется «хабовой» (hub interface).

Контроллерами называются специальные компоненты системы, которые управляют всеми устройствами (и внешними и внутренними), подключенными к компьютеру. Контроллеры могут быть реализованы в микросхемах чипсета, например, контроллер подключения жесткого диска, интегрирован в микросхеме южного моста. А также контроллеры могут быть выполнены в виде самостоятельных элементов системной платы или, например, располагаться на платах расширения (адаптерах) устройств.

Шина. Для передачи данных и сигналов между всеми внутренними и внешними компонентами компьютера используется специальная информационная магистраль – шина. Именно посредством шины осуществляются соединения, реализующие передачу информации между микропроцессором и остальными схемами компьютера. Хотя идея шинного соединения устройств проста, так как с одной стороны шина является просто набором проводников, с другой стороны, она представляет сложную систему конструкторских решений.

Основными характеристиками шины являются тактовая частота (МГц) и разрядность, то есть способность шины передавать определенное количество бит (байт) информации за один такт. Эти две характеристики в большей степени определяют производительность шины. В зависимости от требований и назначения устройств производительность шин различна.

Разъемы и гнезда. Устройства, которые находятся внутри компьютера, такие как основной микропроцессор, память, видеоадаптеры, подключаются к контроллерам внутренней шины посредством специальных внутренних разъемов. Эти разъемы, как правило, располагаются непосредственно на системной плате. А внешние периферийные устройства (манипулятор мышь, клавиатура, монитор, принтер и т.п.) подключаются к контроллерам внешних шин. Для этого используются внешние разъемы – порты. Порты располагаются таким образом, чтобы имелась возможность подключения к ним внешних устройств без открывания крышек системного блока. Как правило, все порты располагаются со стороны задней стенки системного блока, на специальных заглушках в прорезях корпуса или впаяны в системную плату.

Множество внешних устройств подсоединяются к контроллерам, изготовленным в виде отдельных плат расширения – адаптеров устройств, которые также вставляются в гнезда системной платы. Что обеспечивает доступ контроллеров устройств к внутренней шины расширения.

Шины расширения неоднократно изменялись. Как правило, новые стандарты описывали более скоростные шины для подключения устройств. Объемы передаваемых данных возрастали, и от старых шин производителям системных плат постепенно приходилось отказываться. Вот некоторые из шин используемые в современных компьютерах:

PCI (Peripheral Component Interconnection – подключение периферийного компонента). Шина РСI, разработанная в 1991 году, сегодня является стандартом для большинства плат расширения. Шина PCI имеет довольно короткий разъем, чаще всего белого цвета, с перемычкой, играющей роль ключа (рис. 1). Шина PCI является 32/64-разрядной работающей на частотах 33 и 66 МГц соответственно с пропускной способностью – 133 и 533 Мбайт/с.

На сегодняшний день эта периферийная шина самая распространенная. В компьютерной индустрии разработано и применяется множество устройств с возможностью установки в разъем PCI.

Рисунок 4. Гнездо шины PCI

AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический порт). Использование стандарта PCI при передаче графических данных породило множество проблем, которые особенно обострились с развитием трехмерной графики. Формирование динамического трехмерного изображения с высокой частотой кадров требует быстрой передачи в видеопамять больших объемов данных. Для решения этой проблемы и была предложена новая шина расширения – AGP, которая ведет свою родословную от PCI и является специализированным и расширенным вариантом последней. Скорость передачи данных по шине AGP вначале составляла около 256 Мбайт/с. Позже были разработаны новые режимы шины (AGP 2x, AGP 4x), которые осуществляли более быструю передачу данных. В 2002 году была представлена последняя модификация шины – AGP 8x. Ее предельная пропускная способность составила около 2 Гбайт/с.

Разъем шины AGP для подключения видеоадаптера представлен на рисунке 2.

Рисунок 5. Гнездо шины AGP

PCI Express. Технология PCI Express представляет собой новую высокоскоростную версию универсального стандарта PCI. Последовательная системная шина общего назначения PCI Express была разработанная в 2002 году. Пропускная способность шины PCI Express удовлетворяет требованиям наиболее производительных процессоров, памяти, графических и сетевых адаптеров, а также других современных устройств. PCI Express обеспечивает пропускную способность в 3,5 раза выше, чем интерфейсы AGP и PCI.

Рисунок 6. Видеокарта с интерфейсом PCI Express x16

Шина PCI Express имеет несколько разновидностей разъемов. Слот PCI Express x16 используется в качестве интерфейса для подключения графических карт. Эта шина обеспечивает пропускную способность 8 Гбайт/с в двунаправленном режиме работы и 4 Гбайт/с в однонаправленном. Слот PCI Express x1 используется для подключения различных дополнительных расширений (сетевые карты, TV-тюнеры и др.). Пропускная способность этой шины около 500 Мбайт/с.

На системной плате также представлено множество разъемов специальных шин для подключения устройств к интегрированным контроллерам. Это, в частности, параллельные и последовательные порты, порты USB, гнезда для подключения дисководов гибких и жестких дисков. При этом порты для подключения внешних периферийных устройств, как правило, располагаются ориентированно к задней панели системного блока.

Рассмотрим некоторые наиболее распространенные шины, имеющие порты, и их соединительные элементы.

LPT (Line Printing Terminal – терминал построчной печати). В практике LPT чаще называют параллельным портом и асоциируют его с портом принтера. Это самое простое средство подключения принтера к компьютеру. Шину LPT, кроме того, успешно использовали для подключения и других устройств, таких как, манипулятор мышь, модем, а также для обмена данными между компьютерами.

Параллельные порты названы подходящим именем. Они передают информацию по 1 байту за раз, используя 8 раздельных проводников – по одному на каждый бит. Эти биты информации передаются одновременно с одной и той же скоростью по индивидуальным проводникам. Следовательно, данные могут потенциально передаваться в 8 раз быстрее, чем по одной линии. Так как перенос информации через порт осуществляется в той же параллельной манере, как и внутри компьютера по ее 8-битной шине, обеспечивающей параллельный порт, цепи просты и недороги.

Для обеспечения соединения через параллельный порт используется 25-контактный разъем. Технологические решения LPTзаслуживает уважения, так как данный способ подключения периферийных устройств появился на заре компьютерной индустрии и успешно применяется и сегодня. Практически все современные системные платы снабжены гнездом LPT. Хотя постепенно вытесняются более молодыми устройствами, например, USB.

COM (Communication Port – коммуникационный порт). Коммуникационный порт обеспечивает последовательную передачу информации. Для этого данные из памяти или регистра процессора преобразуются из параллельной формы представления в последовательную. Скорость обмена данными через последовательный COM порт ниже, чем параллельный LPT порт. Внешние устройства подключаются к COM порту через маленький 9-контактный разъем.

Наличие COM порта до недавнего времени было обязательным для системных плат. Посредством этого порта к системной плате подключались манипулятор мышь, модем и другие устройства, требующие низкие скорости обмена данными. Постепенно функциональные назначения COM порта были унаследованы более продвинутыми технологиями, такими как PS/2, а позжеUSB.

USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина). Была разработана в 1996 году для подключения медленных устройств ввода-вывода, таких как клавиатура и мышь. Шина USB использует маленький 4-проводный разъем, причем два провода поставляют электропитание к USB-устройствам с низким током нагрузки. Теоретически по шине USB можно подключать до 127 устройств! Правда, на практике подсоединяют не более 10 – ограничением служит максимальная пропускная способность шины. Скорость передачи данных первой модификации USB составляет около 1,5 Мбайт/с. Представленная в 2000 году, новая спецификация шины USB 2.0 позволила увеличить скорость передачи данных до 60 Мбайт/с. USB 2.0 совместима с устройствами USB старого формата, хотя работать они будут с прежней скоростью.

В настоящее время шина USB является самым популярным способом подключения периферийных устройств к компьютеру. Она используется в качестве интерфейса устройств печати и сканирования, внешних накопителей данных, таких, как приводыDVD, CD-RW и различных мобильных носителей типа Flash-брелки; мультимедийных цифровых устройств (видео- и фотокамеры). Все устройства подключаются в горячем режиме и автоматически конфигурируются благодаря поддержке режимаPlug and Play.

Рисунок 7. Разъем USB

IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 – стандарт института инженеров по электротехнике и электронике 1394). Стандарт IEEE 1394, или как ее часто называют FireWire, разработан компанией Apple в 1990 г. Скорость передачи данных шины IEEE 1394 составляет 100, 200, 400 Мбит/c, количество подключаемых устройств – до 63.

В соответствии с принятым стандартом IEEE 1394 существует два варианта разъемов и кабелей. Первый вариант с 6-контактным разъемом IEEE 1394 предусматривает не только передачу данных, но и подачу электропитания на подключенные к соответствующему контроллеру ПК устройства IEEE 1394. При этом общий ток ограничен величиной 1.5 А. Второй вариант с 4-контактным разъемом IEEE 1394 рассчитан только на передачу данных. В этом случае подключаемые устройства должны иметь автономные источники питания.

Рисунок 8. Разъем IEEE 1394

Шина IEEE 1394 является основным конкурентом USB 2.0, также предназначена для подключения внешних устройств с высокой скоростью передачи данных. Сегодня ее используют в основном владельцы цифровых видеокамер, хотя на рынке уже появились и внешние накопители, поддерживающие этот стандарт.

Обе шины USB и IEEE 1394 обеспечивают возможность подключения внешних аппаратных средств без выключения компьютера, т.е. «горячим» способом.

ATA (АТ Attachment – прикрепление к AT) и IDE (Integrated Device Electronic – встроенная в устройство электроника). Интерфейс ATA представляют пару контроллеров, образовывающих параллельный интерфейс между системной шиной и подключаемым устройством, например, жестким диском. При этом один контроллер располагается на устройстве, а другой на системной плате, выполняя просто функцию сопряжения внешнего контроллера с системной шиной. Для соединения двух контроллеров применяется специальный плоский (40 или 80 жильный) кабель – шлейф. Интерфейс ATA предназначен только для подключения двух IDE устройств (master – главный, slave – подчиненный) на одном канале, соединительным элементом которого является – гнездо. Таких каналов на системной плате два (primary – первичный, secondary – вторичный).

SATA (Serial ATA – последовательный ATA) – новый, разработанный в 2003 году, стандарт интерфейса ATA. От обычного параллельного интерфейса он отличается рядом преимуществ:

· кабель Serial ATA состоит только из семи жил;

· длина кабеля Serial ATA может достигать одного метра, что позволяет использовать накопители даже как внешние устройства;

· поддерживается технология «горячего» подключения устройств;

· шина Serial ATA работает быстрее. Скорость передачи данных составляет от 1,5 Мбит/с (около 150 Мбайт/с) до 6 Гбит/с.

Шина SATA позволяет к каждому разъему подключать только одно устройство. На современных платах имеются разъемы как для параллельного ATA, так и для последовательного ATA. Причем к разъемам новой шины можно подключать старые устройства через специальные переходники.

Дополнительные гнезда системной платы.Этих гнезд очень много, и они весьма разнообразны. Системные платы имеют следующие дополнительные разъемы. В районе северного моста располагается разъем питания. Его вид зависит от типа питания. В подавляющем большинстве современных системных блоков используется 20 или 24-контактный разъем.

Гнезда AMR (Audio Modem Riser – звуковой и модемный выход), CNR (Communication and Network – выход связи и сети) и ACR(Advanced Communication Riser – выход расширенной связи) являются маленькими разъемами, отличающиеся размерами и числом контактов. По своему назначению эти гнезда имеют много общего. Один из способов интеграции дополнительных устройств на системную плату основан на закладке в него только базовых функций. Недостающие компоненты устанавливаются на специальной плате расширения, подключаемой к гнезду. Так как большая часть функций выполняется чипсетом системной платы, карта расширения получается маленькой и дешевой.

Интегрированные устройства. С целью удешевления компьютера в большинстве современных системных платах уже имеются, как минимум, «звуковая» и «сетевая» подсистемы, с успехом заменяющие обычные звуковую и сетевую платы расширения. Звуковая подсистема в большинстве случаев базируется на так называемом кодеке АС'97, который берет на себя лишь часть задач по обработке звука. Все остальное реализуется уже не на аппаратном, а на программном уровне – часть задач перекладывается на центральный процессор. Некоторые Фирмы-производители предпочитают устанавливать на свою плату полноценную микросхему для работы со звуком. Этот вариант в ряде случаев дает некоторое улучшение качества звучания, а заодно –