Устройство, модернизация, ремонт ibm pc
Скачать 7.85 Mb.
|
| Часть оперативной памяти располагается на видеоплате и используется для хранения текущей информации, выводимой на экран монитора, она называется видеопамятью. Постоянная память используется для хранения данных, которые, как правило, не требуют своего регулярного изменения. Содержимое этой памяти определенным образом "прошивается" в микросхеме при ее изготовлении. В ПЗУ обычно находятся такие программы, как: □ программа управления работой внутренней схемы процессора; □ программы управления клавиатурой, принтером и т. п.; □ программы запуска и подготовки к выключению компьютера; □ программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность их работы; □ информация о том, в какой части загрузочного диска могут находиться системные файлы операционной системы. Важной особенностью постоянной памяти является то, что она предназначена только для считывания информации. Системная шина, как уже говорилось, это группа электрических соединений (проводников) для передачи данных, адресов и управляющих сигналов между компонентами компьютера. Для обеспечения взаимозаменяемости устройств, изготавливаемых различными производителями и по разным технологиям, количество, назначение и размещение этих проводников стандартизировано. В первых компьютерах IBM PC системная шина изготавливалась по стандарту ISA, который представляет собой первую шину промышленно стандартизованную. Она применяется до сих пор, хотя производители, начиная с 1998 года, делают все возможное для ее устранения из конфигурации компьютера, т. к. она является тормозящим фактором для дальнейшего развития производительности. Следует отметить, что на современных материнских платах слотов ISA уже нет. Шина ISA представляет собой совокупность из 16 линий для передачи данных, 24 линии для передачи адреса, 15 линий для аппаратных прерываний и 7 линий для организации прямого доступа к основной памяти. Остальные проводники отведены для передачи управляющих сигналов и электропитания. Не так давно для обмена информацией использовался программный режим передачи данных. При передаче данных между внешними устройствами (например, жестким диском) и основной памятью сигналы проходят через системную шину с участием центрального процессора. На время обмена процессор приостанавливает выполнение всех основных программ (например, игры), что сильно снижает производительность компьютера. Для устранения этого "узкого места" стали применять так называемые локальные шины, позволяющие любому устройству получить прямой доступ к основной памяти компьютера. Промежуточный уровень между системной шиной и шиной ISA занимает шина PCI, выполняющая особую роль в архитектуре персонального компьютера. Она не зависит от типа центрального процессора и его тактовой частоты. От предназначения шины произошло и ее название — Peripheral Component Interconnect, что переводится как связь периферийных устройств. Имеется в виду связь с центральным процессором, т. к. все внешние устройства традиционно подключаются к компьютеру посредством шины ISA, которая, в свою очередь, как уже было сказано, через шину PCI связывается с системной шиной. Для длительного хранения информации, не зависящей от электропитания, которая подлежит периодическому изменению, используют так называемые накопители. Объем накопителя, как правило, в сотни раз превышает объем оперативной памяти или вообще не ограничен в случае, когда используется устройство со сменными носителями. Любой накопитель можно рассматривать как совокупность носителя информации и соответствующего привода. Различают накопители со сменными и несменными носителями. Привод представляет собой сочетание механизма чтения/записи с электронной схемой управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя. Носитель, который, по сути, является средой хранения информации, может быть либо дисковым, либо ленточным; по принципу запоминания — магнитным, магнитооптическим и оптическим. Ленточные носители используются только в магнитных накопителях, в отличие от дисковых носителей, в которых применяются все три вида записи. Дисковый носитель может представлять собой гибкий или жесткий диск. Гибкие диски в настоящее время выпускаются в виде дискет или иначе флоппи-дисков (от англ. Floppy — хлюпающий). Собственно носитель представляет собой плоский диск из специальной пленки, обладающей достаточной прочностью и стабильностью размеров. Он покрыт ферромагнитным слоем и помещен в защитный конверт (оболочка дискеты). Привод для гибких дисков (для его описания часто употребляют термин НГМД— Накопитель на Гибких Магнитных Дисках) представляет собой электронно-механическое устройство стандартных габаритов, в корпусе которого размещены: □ электродвигатель, который вращает шпиндель; □ блок магнитных головок и механизм его позиционирования; □ печатная плата со схемами питания дисковода, управления механизмом позиционирования, усилителей записи и считывания, формирования выходных сигналов. Конструктивной особенностью НГМД является то, что диск приводится во вращение только после поступления команды на чтение или запись, а в остальное время он неподвижен. Кроме того, головка чтения/записи во время работы механически контактирует с поверхностью носителя. В системном блоке дисковод закрепляется так, что щель приемника дискет "выглядывает" на лицевой панели. Накопитель на жестких дисках (для его описания часто употребляют термин НЖМД — Накопитель на Жестких Магнитных Дисках) является устройством с несменным носителем. Его конструктивная схема сходна с дисководом, но ее реализация существенно отличается. От жесткого диска требуется в сотни раз большие емкость и скорость обмена данными. Поэтому информация записывается не на один диск, а на целый набор дисков, идеально плоских с отполированным слоем ферромагнитного материала. При этом запись производится на обе поверхности (кроме крайних дисков). Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что в жестких дисках работает несколько магнитных головок, собранных в единый блок. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой скоростью до тех пор, пока компьютер включен. В этом случае механический контакт головок и дисков недопустим. Каждая головка "плавает" над поверхностью диска на расстоянии 0,5— 0,13 мкм. Накопители выпускают несколько десятков компаний-производителей. Чтобы обеспечить взаимозаменяемость всех устройств, разработаны стандарты на их габариты и электрические характеристики. Последние определяют, например, назначение проводников, их размещение в разъемах, электрические параметры сигналов — все это принято называть интерфейсом. Сегодня наиболее распространенными являются стандарты EIDE и SCSI. Интерфейс — это совокупность правил взаимодействия устройств и программ между собой или пользователем и средств, реализующих это взаимодействие. Понятие интерфейс включает как аппаратные, так и программные средства. Аппаратный или интерфейс устройств — это и линии связи между устройствами, и устройства сопряжения, и способ преобразования передаваемых от устройства к устройству сигналов. В случае с программными средствами — это, прежде всего, сами программы, кроме того, внешний вид программы, включая дизайн (т. е. наличие и размещение меню, кнопок и т. д.), позволяющий облегчить работу с данной программой. По способу передачи информации различают параллельные и последовательные интерфейсы. В параллельном интерфейсе данные передаются по нескольким идущим параллельно проводникам одновременно. Как правило, проводников восемь, что соответствует одному байту информации, или кратно восьми — кратно байту. В IBM-совместимых компьютерах используется стандартный параллельный интерфейс Centronics (аппаратно он реализуется в виде разъемов LPT на задней панели системного блока). В последовательном интерфейсе все биты каждого байта передаются друг за другом чаще всего по одной линии. В IBM-совместимых компьютерах обычно используется стандартный последовательный интерфейс RS-232C (аппаратно он реализуется в виде разъемов СОМ на задней панели системного блока). В современных компьютерах все большее распространение получает последовательный интерфейс USB (Universal Serial Bus), имеющий большую пропускную способность, чем RS-232C. Наиболее важной характеристикой любого интерфейса является его пропускная способность. У параллельного интерфейса пропускная способность значительно выше, чем у последовательного интерфейса, при условии идентичности быстродействия приемопередающих цепей и пропускной способности соединительных линий. Поэтому RS-232C используется в основном для нетребовательных устройств, например, мыши. Повышать быстродействие интерфейса за счет увеличения тактовой частоты практически не имеет смысла, т. к. волновые свойства используемых кабелей оставляют желать лучшего. В случае с параллельным интерфейсом ограничивает скорость передачи следующий фактор: все проводники имеют разброс во времени прохождения сигналов — от передатчика до приемника сигналы по разным линиям приходят неравномерно, одни немного раньше, а другие позже. Для надежной передачи данных электронную схему обмена создают с учетом возможного разброса времени прохождения сигналов, что является одним из основных факторов, ограничивающих повышение пропускной способности параллельного интерфейса. Для любого интерфейса, физически соединяющего два устройства, различают три возможных режима работы — дуплексный, полудуплексный и симплексный. Дуплексный режим позволяет передавать по одному каналу связи информацию в обоих направлениях. Полудуплексный режим позволяет передавать информацию в обе стороны по одному каналу, но только по очереди: сначала в одну сторону, потом уже в другую. Полудуплексный интерфейс обязательно имеет схему переключения направления канала. Симплексный режим предполагает только одностороннюю передачу информации. Другим немаловажным параметром любого интерфейса является допустимое удаление подключаемых устройств. Оно ограничивается частотными свойствами соединительного кабеля и помехозащищенностью интерфейса. Инте- ресно то, что приходится учитывать помехи, возникающие от соседних линий интерфейса (так называемые перекрестные помехи). Для устранения перекрестных помех в качестве соединительного кабеля можно использовать витую пару для каждого из соединений. Теперь немного о платах расширения. Формы представления данных, используемых в персональном компьютере, существенно различаются. Так же как различаются по своим физическим принципам работы все устройства, подключаемые человеком к компьютеру (монитор, принтер, клавиатура и т. д.). По вышеуказанной причине для поддержки взаимодействия устройств необходимо выполнять преобразование форм представления информации. Эту задачу осуществляют специальные устройства, которые обычно называют адаптерами. Конструктивно они выполняются в виде печатных плат, которые с одной стороны имеют стандартный разъем для сопряжения с шиной, а с другой — специфический разъем (или разъемы) для связи с соответствующим устройством. По мере совершенствования технологий необходимость в адаптерах отпадает, потому что часть функций по преобразованию сигналов берет на себя электронная схема подключаемого устройства, а некоторые функции выполняют компоненты материнской платы. В виде плат расширения, как правило, выпускают такие устройства, как видеоплата, платы портов ввода/вывода, сетевые платы, модемы, звуковые платы и т. п. Контроллер ввода/вывода представляет собой устройство, которое обслуживает разнообразные внешние устройства, такие как принтер, клавиатура, мышь и т. п. Подключение их к системной шине осуществляется через специальные схемные элементы, называемые портами. Различают параллельные и последовательные порты. Параллельный порт позволяет передать за один рабочий такт, по крайней мере, один байт, поскольку каждому биту выделен отдельный проводник (контакт), поэтому все составляющие байта передаются одновременно, параллельно. Последовательный порт содержит для передачи данных только одну пару проводников, и потому биты, составляющие сигнал, проходят через порт последовательно. Наиболее часто контроллер ввода/вывода способен обслуживать три параллельных порта (LPT1 ... LPT3) и четыре последовательных (СОМ1 ... COM4). Для LPT-портов используют 25-контактные разъемы, для СОМ-портов 9- или 25-контактные. Разъемы выходят на заднюю панель системного блока, и уже к ним подключаются соединительные кабели внешних устройств. Общее число разъемов, как правило, меньше числа портов. Одна из немногих вещей, дошедших до нас в неизменном виде с начала 80-х годов, когда только стала зарождаться архитектура IBM-совместимых компьютеров, — это два последовательных порта. Даже параллельный порт и тот модифицировался, практически ни на одном из современных PC вы не увидите "чистого" SPP (Standard Parallel Port) порта — это будет его либо модификация ЕРР (Enhanced Parallel Port), либо ЕСР (Extended Capabilities Port). He найдете вы на последних материнских платах и привычного разъема для клавиатуры — его заменило компромиссное решение — PS/2-порт. Таким образом, единственное, что осталось неизменным в течение вот уже почти 20 лет, — это два СОМ-порта на материнской плате. Наиболее современные интерфейсы, которые должны со временем полностью заменить старые варианты (СОМ и LPT), называются USB и FireWire, чтобы не вдаваться в подробности их функционирования, просто приведем их сравнительные характеристики (табл. 1.1). Таблица 1.1. Сравнение современных внешних интерфейсов  Сердцем компьютера является тактовый генератор, который занимается генерацией специальных импульсов, подаваемых на предназначенный для этого вход устройства. Даже несмотря на то, что на электронную схему компьютера будет подаваться все необходимые напряжения питания, она не будет работать до тех пор, пока на вход центрального процессора и других компонентов не начнут подаваться тактирующие импульсы. Иногда их называют синхроимпульсами, потому что синхронно с ними передаются абсолютно все сигналы, которые только имеются в компьютере. Всю важность синхронизирующих (тактовых) импульсов передать в двух словах очень сложно. Они играют главенствующую роль при согласовании скорости работы различных устройств, что позволяет организовать совместную работу таких медленных устройств, как дисковод для гибких дисков, например, с очень быстрой основной памятью. Основной единицей измерения скорости работы также является тактовый импульс (например, процесс чтения данных начинается через три такта после запроса или данные доставляются от одного устройства другому в течение одного тактового импульса). Синхронизация работы всех устройств относительно одного общего тактового сигнала позволяет обеспечить быстрый взаимный доступ. Напри- мер, если на вход процессора поступил тактовый импульс, то можно с уверенностью сказать, что в этот самый момент такой же импульс поступил на вход основной памяти, что позволяет открыть канал доступа процессора к памяти. Все сигналы (данных или адреса) обязательно "привязываются" к тактовым импульсам, что позволяет синхронизировать моменты "готовности" всех устройств. Ведь внутреннее устройство всех компонентов отличается друг от друга так же, как и их технические параметры (электрические, временные и т. п.). Устройство готово принять или выдать данные только в том случае, когда его электронная схема не занята обработкой внутренних служебных сигналов. Питание для электронных компонентов компьютера поставляется при помощи соединительных кабелей от блока питания. Для того чтобы быть уверенным в качестве приходящего питания, все поступающие на плату напряжения (обычно это +5, —5, +12 и —12 В) обязательно "фильтруются" при помощи целого ряда конденсаторов, которые за счет своей емкости сглаживают все возникающие скачки напряжения. Сегодня очень модно говорить об уменьшении напряжения питания процессоров и других устройств, а блоки питания продолжают выдавать все те же напряжения, что и раньше (сделано это для совместимости со старым оборудованием). Адаптацией новых "железок" к суровым условиям стандартизации занимается так называемый модуль регулятора напряжения, именуемый иначе как VRM (Voltage Regulator Module). Регулятор предназначен для формирования нужных напряжений питания процессора, модулей памяти и микросхем чипсета. Позволяет настраивать материнскую плату под различные модели процессоров, использующих разное напряжение питания, а еще используется при разгоне (при небольшом увеличении напряжения процессоры иногда разгоняются значительно лучше). Качественные регуляторы обеспечивают регулировку напряжения в широких пределах (от 1,3 до 3,5 В с шагом 0,1 В), простые же экземпляры, как правило, имеют более "грубый" шаг, например, 0,5 В. В качестве дополнительных услуг регулятор VRM предоставляет возможность обеспечения стабильности рабочих напряжений на плате, чего может не обеспечивать дешевый блок питания. Такого краткого описания вполне достаточно, чтобы в общих чертах передать принцип работы любого компьютера — все остальные подробности вы найдете далее в этой главе, либо в главах, посвященных описанию отдельных компонентов ПК. Чем живет компьютер... Несмотря на то, что компьютер очень сложен в своем устройстве, понять его устройство и принцип работы не так уж и сложно. Главное, не доходить до уровня мистицизма. Компьютер не способен мыслить и действовать са- мостоятельно. Все происходящие в нем процессы описываются в работающих программах, которые написаны такими же людьми, как и мы. Даже функции жизнеобеспечения компьютера (регенерация памяти и т. п.) действуют только потому, что это предусмотрели его разработчики, создав соответствующие программы обслуживания. Без программы компьютер не умнее обычного утюга. Компьютер — это электронная вычислительная машина (ЭВМ). Это означает, что все узлы компьютера состоят из электронных компонентов, а не из механических деталей. Простейшим примером вычислительной машины является логарифмическая линейка. Сколько поколений ученых и простых школьников пользовалось преимуществами этой далеко не электронной штуковины? Немало было изобретено механических устройств, предназначенных для вычислений. Наиболее распространенное из них — арифмометр. Но, несмотря на популярность этих устройств, компьютеры все-таки стали делать на электронных компонентах. Почему? Проблема в том, что все механические устройства могут вычислять только по заранее заложенным в них алгоритмам, а формул, по которым производятся вычисления в разных науках просто бесконечно много. Представляете, какого размера будет устройство для вычисления, например, всех формул по школьному курсу физики. Ведь для каждой формулы должен иметься собственный вычислительный узел. Теоретически, конечно, можно создать конструкцию вычислительного узла для каждой существующей формулы, но на практике это нереально. Электронную машину перестроить значительно легче. Нужно всего лишь задать другую программу. Идея программирования стара как мир. Давным-давно один француз, Жозеф Жаккар (1752—1834), придумал использовать в ткацком станке подобие перфокарты — дощечку с дырочками. Эта дощечка закладывалась в специальную щель в ткацком станке. Рычажки, которые попадали в дырочки, двигались свободно, а те, которые не попадали в них, блокировали рычаги станка. В результате ткань получалась с узором, заданным расположением дырочек в дощечке. Примерно так же работает компьютер: вся информация в нем представлена в виде "есть дырка", что соответствует логической единице, либо "нет дырки", что представляет собой логический ноль. Простейшей единицей информации является так называемый бит (bit) (от англ. binary digit — двоичная цифра). Иногда бит сравнивают с лампочкой или выключателем, которые могут быть в двух состояниях: включено (единица) или выключено (ноль). Как правило, в компьютере обмен информацией осуществляется не отдельными битами, а группами по восемь бит, которые называются байтами. Вы уже знаете, что ни один процессор, каким бы он мощным ни был, не сможет работать без программы. То же самое относится абсолютно ко всем электронным компонентам. Единственная функция "интеллектуальности", которую обычно встраивают в любую микросхему, — это функция поиска программы действий. Абсолютно все процессоры, используемые в IBM-совместимых компьютерах, при включении питания начинают поиск столь необходимой им программы в блоке под названием BIOS. Разработчикам остается только разместить в нем те программы, которые позволят центральному процессору сначала разобраться во всех подключенных устройствах, а затем успешно организовать их совместную работу. Программы подразделяют на два типа: □ системные; □ прикладные. Системные программы направлены в основном на облегчение работы пользователя на персональном компьютере. Например, программа проверки диска самостоятельно ищет и исправляет ошибки в каталогах, расположенных на диске, проверяет достоверность данных о свободном месте на диске и т. д. Пользователю при этом нет необходимости знать о тонкостях устройства того же жесткого диска и используемой файловой системы. Прикладные программы направлены в основном на облегчение работы пользователя с различными файлами, объектами,' устройствами, например, с текстовыми файлами, принтером или сканером. В отдельной категории стоит операционная система, которая выполняет самые разнообразные функции: от системных операций вроде проверки диска или реестра до прикладных задач вроде калькулятора, простейшего графического редактора и т. п. В общей сложности операционная система играет роль своеобразного буфера между аппаратным обеспечением персонального компьютера и программами, которые использует пользователь. Иначе можно сказать, что она представляет собой интерфейс между "железом" и пользователем. |
Похожие:
 | План введение основные блоки ibm pc дополнительные устройства логическое... Эвм и мини ЭВМ. Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы ibm (International Bussines Machines Corporation) ведущей компании... |  | Литература по мдк 01. 02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автотранспорта» Организация самостоятельной работы студентов по мдк 01. 02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автотранспорта» |
| Новости ibm academic Initiative Представляем Вашему вниманию семнадцатый выпуск ежемесячной новостной рассылки ibm для вузов | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Фото сделано в клубе ibm недалеко от пересечения Рейна и Майна на барбекю-парти нашего отдела в ibm |
| «Маркировка шин» ... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Устройство и ремонт механического оборудования кранов металлургического производства» |
| План урока по мдк 02. 01 «Устройство, техническое обслуживание и... Ок организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем | | Урок Курс: второй Специальность Обучающая цель: Ознакомить учащихся со сварочными п/автоматами: назначение, устройство; механизм подачи проволоки и регулирования... |
| «Московский государственный университет культуры и искусств» «утверждаю» Проректор по научной Ключевые слова: модернизация, социальная модернизация, человеческий потенциал, социокультурные изменения, факторы модернизации | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ремонт, проводящийся в этом году, не закончен. Много недоделок. Не все работы проведены достаточно качественно. Не закончен ремонт... |
| Устройство для измерения массы микро- и нанообъектов Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве фоторефрактивного кристалла использован кристалл теллурида кадмия | | Моделирование процесса сборки персональных компьютеров в системах... Моделирование процесса сборки персональных компьютеров в системах ibm rational rose и bpwin/arena |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Устройство пк», урок №9-10 в теме «Компьютер как универсальное устройство обработки информации» | | Методика изучения раздела «Уход за одеждой, ее ремонт» Цель урока: сформировать у учащихся знания, а также умения выполнять ремонт распоровшихся швов, ухаживать за одеждой из хлопчатобумажных... |
| Пояснительная записка к рабочей программе по курсу: «Устройство и... Учебники: Боровских Ю. И. «Устройство автомобиля» М, Карагодин В. Н. «Слесарь по ремонту автомобилей» М | | Снятие, ремонт и установка радиатора автомобилей газ 53 Ремонт, сборка, установка, регулировка регулятора распределения зажигания автомобиля газ 53 |
