Реферат: Техническое и информационное обеспечение ПК

--PAGE_BREAK--4.2. Микропроцессоры

Микропроцессор, как известно, является «сердцем» любого компьютера, в том числе и ПК. И значительную часть современных «сердец» производит компания Intel. Фирма Intel,до конца 1997г. выпускала процессоры Pentiumс частотами 75, 90, 120, 133,150, 166, 200МГц. Их особенности: встроенный в процессор кэш 1-го уровня 16Кб; технология изготовления-0,35микрон (для процессоров 120МГц и ниже-0,6микрон); содержат ~3,3млн. транзисторов.

Доминирующее положение Интел на рынке 586х процессоров способствовало тому, что тактовая частота, используемая Pentium,фактически легла в основу классификации производительности всех процессоров того времени. Поэтому фирмы IBM, Cyrix, AMDсовместно разработали стандарт для измерения реальной производительности всех процессоров того времени. Эта концепция, получившая название «Р-рейтинг» базируется на тесте Winstone. Этот системный эталонный тест размером в 60Мб состоит из 13 прикладных программ представляющих наиболее важные сектора рынка.

Таким образом, каждому кристаллу AMD-K5или 6х86 присуждается Р-рейтинг, который не случайно совпадает с величиной тактовой частоты соответствующего процессора Pentium. Если показатель производительности находится в промежутке между двумя величинами тактовой частоты Intel,избирается более низкая величина, т.е. производительность скорее преуменьшается, чем преувеличивается. Например, «кристалл AMD-K5-PR133» обладает по меньшей мере таким же быстродействием, что и Intel Pentium133МГц. При этом о тактовой частоте AMD-K5ничего не говорится ввиду того, что ядро К5 обладает очень высокой эффективностью и достижение производительности, например, на уровне Pentium-166, не требует даже удвоения тактовой частоты (отметим, что Pentium-166 умножает внешние 66МГц в 2,5раза, а К5-РR166 только в 1,75раза).

Некоторые особенности К5: кэш 1-го уровня 24Кб; технология-0,35микрон; количество транзисторов~4,3млн.

Процессоры Cyrix(и идентичные им IBM) имеют официальное название 6х86Р120+, 6х86Р133+, 6х86Р150+, 6х86Р166+, 6х86Р200+. Изготовлены по технологии – 0,5микрон (0,65 для Р120+), кэш 1-го уровня 16Кб, дополнительный кэш команд – 256б, количество транзисторов~3млн.

В конце 1995г. фирма Intelвыпустила в продажу процессор Pentium Pro(Р6) и до начала 1997г. он оставался самым мощным и дорогим процессором. Pentium Proвыпускался со следующими тактовыми частотами: 133, 150, 166, 180, 200МГц. Технология изготовления – 0,35микрон, кэш 1-го уровня 16Кб, кэш 2-го уровня 256 или 512Кб, внутренняя шина 300бит, количество транзисторов – 5,5млн. Одним из значительных отличий от предыдущих процессоров является наличие кэш-памяти 2-го уровня в самом кристалле процессора. Этот процессор был ориентирован в основном для применения в серверах и рабочих станциях.

Следующим шагом стало появление в 1998г. процессоров с поддержкой технологии ММХ (Multimedia Extentions). Технология ММХ — большой шаг вперед. Система команд Pentiumпополнилась, стараниями инженеров Intel,57 новыми инструкциями, которые ускоряют вычисления, обычные для аудио, двух- и трехмерной графики, синтеза речи и ее распознавания, а также в коммуникационных алгоритмах. Процессоры с архитектурой ММХ обладают вычислительными мощностями, позволяющими выполнять мультимедийные и коммуникационные задачи, сохраняя при этом запас производительности для выполнения других задач и приложений. Эти инструкции ускоряют выполнение мультимедийных операций, например, работу графических и коммуникационных программ, написанных с учетом технологии ММХ. Кроме того, быстродействие нового процессора Pentium MMXповышено по сравнению с Pentiumза счет большего кэш 1-уровня – 32Кб (16Кб для кода и 16Кб для данных) и оптимизированной внутренней архитектуры. Задачи по обработке изображений на ММХ-машинах просчитываются на 50% быстрее, чем на ПК с обычными Pentium. Даже если приложение не имеет специальной поддержки технологии ММХ, на ММХ-процессорах оно все равно будет работать быстрее на 7-11%.

Некоторые особенности процессора PentiumММХ: встроенный кэш 32Кб; технология – 0,35микрон; количество транзисторов~4,5млн.; выпускались с тактовыми частотами 133, 150, 166, 200, 233МГц.

Технологию ММХ поддерживают также процессоры фирмы Cyrix. Улучшенная архитектура процессора Cyrix6х86Мх способствует повышению производительности 16- и 32-разрядных приложений. Кроме того, в этом кристалле применена собственная реализация фирмы Cyrixтехнологии ММХ. 6х86Мх имеет дополнительные команды, дающие в итоге больший выигрыш в скорости работы (по сравнению с ММХ), если программное обеспечение определит, что работает с 6х86Мх и сможет использовать эти команды. Например, операции множественного накопления, часто использующиеся в приложениях с 3D-графикой, выполняются за 2 такта вместо 3 тактов у Intel. Процессор 6х86Мх на 150-200% быстрее, чем аналогичный по тактовой частоте 6х86.

Некоторые особенности Cyrix6х86Мх: встроенный кэш 1-го уровня 64Кб; технология – 0,25микрон; количество транзисторов~6,5млн.; тактовые частоты – 180, 200, 225, 233МГц.

Линейный ряд микропроцессоров Pentiumполучил дальнейшее развитие с представлением фирмой Intelв 1997г. процессора Pentium II. Если считать Pentium MMXобычным Pentium, только с ММХ – расширениями в наборе команд, то есть основания утверждать, что Pentium II– это усовершенствованный Pentium Proс ММХ – расширениями. Действительно, в ядре процессора Pentium IIгораздо меньше микро архитектурных отличий от Pentium Pro, чем между Pentiumи Pentium Pro. Помимо введения блока, ответственного за выполнение операций ММХ, в новом процессоре удвоен объем кэш-памяти 1-го уровня (16Кб для команд и 16Кб для данных) и увеличено число внутренних буферов. Как и Pentium Pro, Pentium IIвыпускается с установленной кэш-памятью 2-го уровня, однако, в целях снижения стоимости процессора, она вынесена за пределы кристалла. Кэш 2-го уровня расположен рядом с процессором на плате картриджа SEC (Single Edge Contract)устанавливаемого в Slot1 и функционирует на более низкой частоте, чем сам процессор, но быстрее, чем если бы он находился на системной плате.

Некоторые особенности процессора Pentium II: встроенный кэш 1-го уровня 32Кб; второго – 512Кб; технология 0,35микрон; внутренняя шина 300бит; количество транзисторов~7,5млн.; тактовые частоты 233, 266, 300, 333МГц; частота внешней шины – 66Мгц. Дальнейшее развитие этот модельный ряд получил в процессорах Pentium IIработающих на тактовых частотах 350, 400, 450, 500МГц и использующих внешнюю шину на 100МГц.

Фирма Cyrixответила на появление процессоров Pentium IIвыпуском процессора MII(5х86МII), сопоставимого с Pentium II300МГц и использующего внешнюю шину 100МГц. Этот процессор устанавливается на материнскую плату с разъемом Socket 7. В 1998г. появился микропроцессор Cyrix Cayenne(Mxi), который является конкурентом Pentium II400МГц. Он содержит специальные инструкции фирмы Cyrixдля работы с 3D-графикой и задачами с плавающей запятой. Используется набор команд, совместимый с 3D-Now (фирмы AMD).Но польза от этих инструкций видна лишь в программах, написанных в расчете на них.

В офисных приложениях (большинство технических программ) эти процессоры имеют хорошую скорость, но вот для обработки графики современных игр они мало пригодны из-за медленного встроенного сопроцессора (для обработки чисел с плавающей запятой).

Фирма AMDтакже выпустила свой аналог процессора Pentium II. Это процессор К6, хотя и не имеющий более высокой производительности, но стоящий значительно дешевле. Процессор Pentium IIпотребовал серьезной перепланировки системной платы (Slot 1), тогда как К6 (как и MII) устанавливается в разъем Socket 7, предназначенный для обычного Pentium. Нужно отметить, что для полного использования возможностей процессора на плате должно быть предусмотрено «двойное питание» и соответствующий BIOS. Размер кэш 1-го уровня – 64Кб (32Кб для команд и 32Кб для данных). Такой размер позволяет преодолеть присущие стандарту Socket 7ограничения в эффективности обмена с памятью, не позволявшие до последнего времени совместимым с Pentiumпроцессорам достигать в реальных приложениях производительности Pentium Proдаже при сравнимом процессорном быстродействии.

Недостатком К6 является работа с ММХ — приложениями. Производительность при выполнении стандартных тестов на 5% ниже средней производительности ПК  процессором PentiumII, а в графических тестах ММХ она отставала уже на 20%. Но в тестах с выполнением фильтрации изображений и цветовым преобразованием процессор К6 показал примерно такие же результаты, как и Pentium II.Нужно отметить, что на рынке процессор К6 позиционируется как аналог упрощенного Pentium II– процессора Pentium Celeron.

Некоторые особенности AMD K6: встроенный кэш 1-го уровня 64Кб; технология изготовления 0,35 микрон; количество транзисторов~8,8млн.; тактовые частоты 166, 200, 233МГц.

Следующий процессор фирмы AMD– К6-3D(К6-2), позиционируется как прямой конкурент процессору Pentium IIкомпании Intel. Процессор К6-3Dсодержит набор дополнительных команд для оптимизации работы с трехмерной графикой и звуком и имеет усовершенствованный сопроцессор. Процессор устанавливается в материнские платы с разъемом Socket 7. Технология изготовления – 0,25микрон, тактовая частота 266, 300, 350, 400, 450, 475МГц, количество транзисторов – 3,3млн., частота системной шины от 66 до 100МГц. Важнейшее усовершенствование в процессорах К6-2 – применение технологии 3DNow,функциональные возможности которой превосходят возможности технологии ММХ. В сотрудничестве с Cyrixи IDT AMDразработала для этой технологии, называвшейся раньше технологией AMD-3, набор из 21 команды, призванный повысить производительность 3Dпроцессоров. Целью разработок было обеспечить провайдеров услуг Интернета единым набором команд на базе платформы Socket7, ускоряющим расчеты с плавающей запятой, тем самым повышая производительность при работе с графикой.

Фирма Intel, не желая терять нишу дешевых настольных компьютеров, разработала модификацию Pentium IIпод названием Celeron. По существу, это 266 или 300МГц процессор Pentium II, чей картридж вставляется в разъем Slot 1. Но для его удешевления удален внешний контейнер и кэш 2-го уровня (все последующие, начиная с 300МГц процессоры с буквой А все же имеют кэш 2-го уровня 128Кб). И хотя Celeronможно установить в стандартную плату для Pentium II, был разработан более экономичный корпус PPGA (Plastic Pin Grid Array). Эти процессоры устанавливаются в «плоский» 370 – контактный процессорный разъем, известный как Socket-370.Это позволило уменьшить стоимость всего системного блока за счет использования более дешевой материнской платы. Сегодня процессоры Celeronпроизводятся в 2 вариантах: как для Socket 370, так и для Slot 1.

Весной 1999г. фирма Intelвыпустила процессор Pentium III (картридж SECC-2). Одним из новшеств стало использование потокового расширения — SIMD. К типу SIMDотносится большинство мультимедийных инструкций ММХ, позволяющих оптимизировать обработку звука, видео и др. информации, что требует целочисленных вычислений. Было добавлено около 70 новых инструкций, которые предназначены для ускорения написанных в расчете на них игр, вспомогательных модулей Интернет, графических приложений и программ распознавания речи. Также были внесены изменения в блок взаимодействия с системной шиной: появилось 8 новых инструкций кэширования, увеличились внешние буферы. Однако процессор PentiumIIIсохранил прежнюю архитектуру  ядра Р6. Изготовленные по 0,25 микронной технологии, процессоры работают на частотах 450, 500, 550, 600МГц. После перехода на 0,18микронную технологию рабочие частоты будут доведены до 800МГц. Имеют встроенный кэш 1-го уровня 32Кб, 2-го – 512Кб и рассчитаны на работу с внешней шиной 100МГц, а также поддерживают технологию SSE. Разработчики уверяют, что Pentium IIIспособен радикально повысить скорость работы в Интернет. Кроме того, одним из самых перспективных направлений является качественное распознавание речи и перевод устных фраз в письменную форму. За счет команд предварительной выборки и поточного запоминания Pentium IIIможет существенно ускорить обработку данных по алгоритму Витерби, применяемым для распознавания речи. Ускорение видео для 3Dбыло достигнуто еще внедрением набора инструкций ММХ, но и для SSEостался обширный фронт работ: по информации Интел, процессор без труда справится с кодировкой видео по стандарту MPEG-2в режиме реального времени. Что касается офисных приложений, то вряд ли новые инструкции приведут к ощутимому приросту производительности. Согласно результатам предварительного тестирования, которое проводила сама Интел, показатель Business Winstone 99под Windows 98вырос на 1% для процессора Pentium III 450МГц по сравнению с P II 450МГц.

25 октября 1999г. компания Интел выпустила новую модель процессора Р III, известную под названием Coppermine. Главной особенностью чипа является размещение кэш 2-го уровня на одном кристалле с процессорным ядром. Впервые кэш на одном кристалле с CPU появился у Celeron,благодаря чему этот процессор получил столь широкое использование. По данным Интел, Coppermine~20% быстрее P IIIпри той же тактовой частоте.

Некоторые особенности Coppermine: интегрированная кэш-память 2-го уровня 256Кб работающей на частоте процессора; технология – 0,18микрон; использование внешней шины 133МГц; тактовые частоты 600, 677, 733МГц.

Появление в 1999г. процессора AMD Athlon (К7), явилось одним из самых ярких событий на рынке процессоров. Работающий на тактовых частотах 500, 550, 600, 750МГц, процессор имеет 3 блока вычислений с плавающей точкой, блок 3DNow, блок ММХ и очень мощный математический сопроцессор. Кэш 1-го уровня 128Кб, кэш 2-го уровня от 512Кб до 8Мб с частотой от 1/3 до 1/1 частоты процессора, поддержка кэш 3-го уровня на МП. Изготавливаются по 0,25микронной технологии и рассчитаны на работу с внешней шиной 200МГц. По результатам SPECfp_base95производительность Athlon 550МГц на 46% выше, чем у P IIIс той же тактовой частотой и объемом кэш-памяти.

4.3. Внутренняя память, оперативная, постоянная, сверхоперативная.

Внутренняя память ПК делится на оперативную – ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), постоянную – ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и сверхоперативную (кэш-память).

ОЗУ – устройство, предназначенное для хранения и текущего изменения информации при работе ПК. Например, при запуске какой-либо программы она сначала считывается с винчестера или др. носителя в ОЗУ. Здесь она может сама себя изменять – стирать, дописывать, переписывать значения переменных, что необходимо для работы программ. ОЗУ работает с очень большой скоростью, современные чипы ОЗУ характеризуются временем доступа 8-10 наносекунд. Особенность ОЗУ – информация теряется сразу после выключения питания.

В современных ПК используются чипы ОЗУ в виде SIMM, DIMM. В перспективе будут использоваться модулиRIMM.

Модули SIMMбывают двух видов:

30-и контактные (8 – разрядная шина данных) – использовались в АТ286 – 486 платах;

72-х контактные (16 – разрядная шина данных) – используются в большинстве 486 и во всех Pentiumплатах. В платах, выпущенных после 1998г. разъемы для них могут отсутствовать, в этом случае на них стоят только разъемы для DIMM.

Модули DIMMимеют 168 контактов (32 – разрядная шина данных) и получили наибольшее распространение в современных ПК на базе процессоров Pentium II, Pentium Celeron, Pentium III и аналогичных им.

По структуре памяти ОЗУ делится на:

FPM – Fast Page Mode;

EDO RAM – Extended Data Output RAM;

BEDO RAM – Burst EDO RAM;

SDRAM – Synchronous Dynamic RAM.

Память FPMдолгое время считалась стандартной. Она применялась еще в АТ286, а также в модулях SIMM 30p и SIMM 72p.

Микросхемы динамической оперативной памяти – EDO RAM– отличались несколько лучшими характеристиками (быстродействие 60-70нс), чем память FPM. В EDO RAMдобавлен набор регистров, благодаря которым данные на выходе могут удерживаться даже в течение следующего запроса к микросхеме. Такого эффекта можно добиться на обыкновенных FPM DRAMтолько в режиме чередования адресов. Немаловажным фактором использования такой памяти является то, что она полностью совместима по выводам с современными SIMM– модулями стандартной FPM DRAM. Микросхемы EDO RAMвыпускались и в виде модулей DIMM. EDO RAMстала фактическим стандартом для систем на базе Pentium, Pentium Pro.

Микросхемы BEDO RAMраспространены значительно меньше, чем EDO RAM. Найти их сегодня в свободной продаже практически невозможно. Хотя при соответствующей аппаратной поддержке BEDO RAM способна обеспечить такую же производительность, как и SDRAM.

Микросхемы SDRAMобладают быстродействием (8-12 нс.), необходимом для использования в ПК с процессорной шиной 100МГц, что обуславливает их применение в современных системах на процессорах Pentium Deshutes, AMD R6, Cyrix 6x86MX. При стандартных частотах 66МГц она имеет большой запас, что положительно влияет на общую устойчивость ПК. Последние разработки SDRAM могут работать и на частоте 133МГц.

ПЗУ (ROM)– постоянное запоминающее устройство, используется, как правило, для хранения BIOS – базовой системы ввода-вывода, а также программ тестирования, выполняющихся при начальной загрузке ПК. Микросхемы ПЗУ выпускаются как специализирующимися на них фирмами, такими как AMI, Award, Phoenix, так и непосредственно производителями ПК – IBM, Compaqи др.

Сверхоперативной памятью (кэш – памятью) называется память, расположенная «между» процессором и ОЗУ. Кэш – память является очень быстрой и используется для хранения наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Это могут быть как данные, так и команды процессора. Кэш – память, расположенная на одном кристалле с ядром процессора, называется кэш – памятью 1-го уровня (L1). В случае если кэш-память расположена на картридже процессора, а не на одном с ним кристалле, она называется кэш-памятью 2-го уровня (L2). Кэш-память может располагаться также и на материнской плате в виде самостоятельных микросхем. По типу корпуса кэш-память делится на DIP и COAST. По объему кэш-память относительно невелика, как правило, от 16Кб до 512Кб. Кэш-память различается также по своей тактовой частоте. Чем ближе тактовая частота работы кэш-памяти к частоте самого процессора, тем выше быстродействие ПК.

5.    
Внешние устройства.

5.1.
Дисплеи. Клавиатуры.

Дисплей является внешним устройством вывода визуальной информации.

Дисплеи (мониторы) по своим характеристикам делятся на следующие типы: EGA, CGA, VGA, SVGA. В силу того, что мониторы EGA, CGA, VGA морально устарели и больше не выпускаются, не имеет смысла их рассматривать.

SVGA– разрешающая способность и цветовая палитра определяются как возможностями самого монитора, так и возможностями контроллера SVGA. Качество изображения, получаемого на экране монитора, зависит от параметров ЭЛТ и управляющих ею электронных схем. К основным параметрам относятся: размеры экрана и «зерна» и связанное с ними оптическое разрешение, определяющее количество отображаемой информации и возможную степень ее детализации; скорость обновления изображения (частота кадровой развертки), определяющая степень подавления мерцания. На восприятие изображения оказывает существенное влияние и то, насколько экран черный (от этого зависит контрастность) и плоский (выше естественность, шире угол обзора, меньше бликов).

Размер экрана подразделяется на 14-дюймовый (36см), 15-дюймовый (39см), 17-дюймовый (44см), 19-дюймовый (49см) и 21-дюймовый (54см). Эти цифры указывают размер ЭЛТ по диагонали. Следующим фактором, определяющим качество изображения – размер зерен его экрана (0.22, 0.26, 0.28, 0.29, 0.31). Чем меньше зерно, тем лучше изображение.

Подавляющее большинство современных мониторов обладает довольно высокими электрическими характеристиками. За последнее время существенно выросли скорости вертикальной развертки (не менее 75-85Гц при максимальных рекомендованных разрешениях и намного больше при более низких). Увеличилось количество регулировок, что позволяет в большинстве случаев снизить всевозможные нелинейности.

В последнее время в продаже появились мониторы с жидкокристаллическим экраном – LCDмониторы. Их преимущества перед обычными – абсолютно плоский экран, отсутствие геометрических искажений. Недостаток – очень высокая цена и относительно малый угол обзора.

Клавиатура является внешним устройством ввода информации в ПК.

Как известно, клавиатура пока является основным устройством ввода информации в компьютер. Это устройство представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих тем или иным способом определённую электрическую цепь.

Сначала использовались 83-х клавишные клавиатуры, затем вместе с АТ появилась 84-х клавишная. Подавляющее большинство современных IBM PC совместимых используют расширенную клавиатуру. Основные улучшения по сравнению с АТ-клавиатурой касается общего числа (101 и выше) и расположения клавиш. Наиболее стандартным является расположение QWERTY: порядка 60 клавиш с буквами, цифрами, знаками пунктуации и другими символами и ещё около 40 функциональных клавиш.

В настоящее время наиболее распространены два вида клавиатур: с механическим и мембранным переключателями. В первом случае датчик представляет собой традиционный механизм с контактами из специального сплава. Несмотря на то, что эта технология используется уже несколько десятилетий, фирмы- производители постоянно работают над её модификацией и улучшением. Стоит отметить, что в клавиатурах известных фирм контакты переключателей позолоченные, что значительно улучшает электрическую проводимость.

Технология, основанная на мембранных переключателях, считается более прогрессивной, хотя особых преимуществ не даёт.

Наиболее удобными в использовании являются эргономичные клавиатуры, используемые профессиональными операторами. Также удобны в использовании беспроводные клавиатуры, связанные с ПК с помощью инфракрасных лучей.

    продолжение
--PAGE_BREAK--5.2.
Гибкие диски. Жесткие диски.

Гибкие диски (дискеты) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии информации, содержащейся на жёстком диске.

Существуют два типа дисководов: дисковод, рассчитанный на дискеты размером 3,5 дюйма и устаревшая модель рассчитанная на дискеты 5,25 дюйма.

Сейчас в компьютерах используются накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и ёмкостью 0,7 и 1,44 Мбайта. Эти дискеты заключены в жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность и долговечность. Поэтому дискеты 5,25 дюйма практически вытеснены.

На дискете 3,5 дюйма имеется специальный переключатель — защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Запись разрешена, если отверстие закрыто, и запрещена, если оно открыто.

Перед первым использованием дискету необходимо специальным образом инициализировать. Это делается с помощью программы DOS Format или специальной Windows программой. Дискеты производятся практически всеми ведущими компьютерными компаниями.

Накопители на жёстких дисках (винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: операционных систем, оболочек, офисных приложений, специализированных пакетов программ, и другого ПО.

Объем информации, который позволяет записать современный винчестер, очень велик – от 800Мб до 20Гб. Кроме того, винчестеры работают на несколько порядков быстрее дисководов. На винчестер программы переписываются с дискет или другого накопителя информации.

Винчестер содержит один или несколько собственно магнитных дисков (носителей), у которых для записи используются обе поверхности или только одна. Количество магнитных головок равно количеству рабочих поверхностей. Стоимость носителей и магнитных головок составляет значительную часть общей стоимости НЖМД, поэтому основным способом повышения емкости является увеличение объема информации, записываемой на одном носителе, а не количество носителей и головок.

Наиболее перспективный подход связан с увеличением плотности записи, что возможно только при применении магниторезистивных головок. Повышенная плотность записи дает и еще одно важное преимущество – более высокую скорость считывания и записи данных (внутреннюю скорость передачи) при прочих равных условиях. Уже сейчас предлагаются НЖМД с очень высокой плотностью записи – 1,7; 2,2 и даже 3,2 Гб на носитель, достигнутой за счет применения магниторезистивных головок и цифрового канала записи PRML.

Для лучших моделей НЖМД интерфейса IDEчастота вращения составляет 7200об/мин, а среднее время поиска 9мс или чуть меньше. Эти значения являются следствием компромисса между производительностью и стоимостью. Более высокие параметры – частота вращения 10000об/мин и время поиска 5мс – достигаются только в НЖМД высокого класса с интерфейсом SCSI, используемых, как правило, в файл-серверах, графических рабочих станциях и в других областях, требующих минимального времени доступа к информации. Современные НЖМД являются надежными устройствами. Средняя наработка на отказ составляет не менее 500 000ч, срок службы – 5-7лет.

5.3.
Принтеры. Плоттеры.

Для печати подготовленного на ПК текста и графики применяются специальные печатающие устройства – принтеры. По способу действия они делятся на матричные, струйные, лазерные, лепестковые и термопечатающие. Сначала наибольшее распространение получили матричные и лазерные принтеры, а с 1993г. – и струйные. Первые надежны в эксплуатации и относительно недороги, вторые – обеспечивают высокое качество печати при самой высокой скорости, третьи обладают хорошими показателями по всем этим параметрам.

Матричные принтеры используют ударно-игольчатый принцип печати. По качеству печати матричные принтеры серьезно уступают струйным и лазерным. Они значительно более шумные, т.к. механизм печати базируется на ударном способе (в разных моделях 9 или 24 ударных игл). Сегодня почти все подобные принтеры монохромные. Матричные принтеры, как правило, применяются там, где важны скорость, простота и дешевизна процесса печати. Другим плюсом является возможность печати на многослойных бланках (распечатка одновременно до 6 копий на листах проложенных через копировальную бумагу). Исключительно дешевы и расходные материалы (краска, лента). Сегодня матричные принтеры используются там, где требуется печатать большой объем документов и при этом необходимо сразу получить несколько копий – платежных поручений, билетов, накладных, счетов, наклеек с адресами или штрих-кодами и других финансовых, торговых и складских документов.

Струйный принтер использует технологию, основанную на выстреливании капли жидкости из специального сопла. Печатающая головка, содержащая чернила, имеет группу из мельчайших сопел, каждое из которых в диаметре тоньше человеческого волоса. Позади каждого сопла на миниатюрном резисторе расположен микро резервуар с чернилами. Когда резистор нагревается проходящим по нему электрическим током, окружающие его чернила вскипают, образуя при этом небольшой пузырек пара. Этот расширяющийся пузырек выталкивает из сопла на бумагу мельчайшие капли чернил, вылетающие со скоростью около 700км/ч. после того, как капля выброшена на бумагу, паровой пузырек сжимается, а резистор в это время ожидает следующего нагрева под действием другого токового импульса. Такой цикл занимает долю секунды, позволяя тем самым принтеру печатать быстро и бесшумно, выталкивая капельки диаметром не более 0,16мм. Другая технология струйной печати основана на использовании головки из множества тонкослойных пьезоэлементов, включенных в многослойную керамическую конструкцию. Каждый такой элемент имеет толщину всего 20мк. Источником давления служит мембрана, приводимая в колебательное движение пьезоэлектрическим способом. Отсутствие тепла создает ряд преимуществ. Простой и хорошо управляемый электрический процесс позволяет более прицельно выстреливать чернила на бумагу.

Современные струйные принтеры выводят текст и графические изображения высокого качества и стоят более чем вдвое дешевле лазерных. Кроме того, они компактнее, не так шумят и потребляют меньше электроэнергии, чем лазерные принтеры.

Процесс лазерной печати основан на технологии, разработанной фирмой Xerox. На специальном фоточувствительном барабане лучом света создаются области, заряженные статическим электричеством. Барабан вращается напротив картриджа, заряженными областями притягивает тоне, состоящий из покрытых пластиком частичек железа. Затем барабан передвигается над листом бумаги, который заряжен еще сильнее барабана. При этом частички тонера переносятся с барабана на бумагу и затем спекаются под нагревом, превращаясь в водоупорный отпечаток.

Технологическая разница между различными моделями может заключаться в способе создания «изображения» световым лучом на барабане. В настоящих лазерных принтерах используется лазерная пушка, направленная на вращающееся зеркальце, угол его поворота определяет заряженные точки барабана, из которых формируется изображение.

В лазерных принтерах используется только листовая бумага. Скорость печати значительно различается. Она составляет для разных моделей от 4 до 16 и более страниц в минуту. Разрешение печати от 300dpi для простых моделей до 600dpi и выше у дорогих принтеров. В случае использования принтера в качестве сетевого очень желательно наличие у него собственной памяти объемом от 2Мб и выше. В противном случае процесс печати будет затягиваться.

Устройство, позволяющее представлять выводимые из компьютера данные в виде рисунка или графика на бумаге, называют обычно графопостроителем, или плоттером.

5.4.
Мышь. Модемы. Мультимедиа.

Мышь – особого рода манипулятор, позволяющий оптимизировать работу с большой категорией компьютерных программ, исключив непроизводительное частое повторное нажатие некоторых клавиш.

Мышь получила свое название благодаря форме и принципу работы: она легко помещается в ладони, бегает под управлением пользователя по поверхности рабочего стола.

Мыши делятся на механические, оптико-механические и оптические. По способу передачи данных в компьютер мыши делятся на проводные и беспроводные. Мышь подключается одним из 4 способов: при помощи специального адаптера в виде платы расширения; стандартного последовательного порта; порта мыши PS/2; через шину USB. Также мыши различаются по своей разрешающей способности, т.е. минимальному перемещению, которое может интерпретироваться их воспринимающими механизмами. Разрешающая способность указывается обычно в числе точек на дюйм (200, 400, 600, 900).

Модем – это устройство, используемое для обмена информацией между компьютерами по телефонной, либо иной сети связи. Назначение модема заключается в замене сигнала, поступающего из компьютера, электрическим сигналом с частотой соответствующей рабочему диапазону телефонной линии. Акустический канал этой линии модем разделяет на две полосы низкой и высокой частоты. Полоса низкой частоты применяется для передачи данных, а полоса высокой частоты – для приема.

Модем выполняется либо в виде внешнего устройства, которое одним выходом подключается к телефонной сети, а другим к ПК, либо в виде платы, которая устанавливается на общую плату ПК и подключается к телефонной сети.

Для установления связи между компьютерами разработаны специальные стандарты связи. Современными стандартами являются V.34 и V.90. Стандарт V.34позволяет работать на скорости 28800бит/с без сжатия и 115200бит/с со сжатием данных. Модемы V.34повышают скорость передачи данных благодаря увеличению рабочей частоты обычных телефонных линий с 2400Гц до 3429Гц. Стандарт V.90 позволяет работать на предельных скоростях для телефонных линий – 56Кбит/с. Новые возможности по адаптации модема к качеству конкретной линии, заложенные в протоколе V.90, способствуют улучшению качества связи даже на таких линиях, где модемы, использующие более старые протоколы, не работают. Модемы, соответствующие этим стандартам, могут свободно обмениваться информацией. Большинство высокоскоростных модемов совместимы с менее быстрыми стандартами (1200, 2400 бод и др.). Отметим, что Windows95 поддерживает новую технологию, позволяющую в одном сеансе связи переходить от режима разговора к режиму передачи данных. Эта технология получила название VoiceView, доступна для модемов со скоростями 14400бит/с и выше. Кроме того, есть и другое решение – цифровое совмещение голоса и данных – DSVD, доступная для модемов со скоростью 28800бит/с и выше. Родоначальником нового поколения модемов DSVDявляется факс-модем U.S.Robotics SportsterVi28,8.

Наибольшее распространение в нашей стране, благодаря своей адаптированности к низкокачественным российским телефонным линиям, получили модемы U.S.Robotics Courierи ZyXEL.

6.    
Понятие сетей ВМ.

6.1.
Классификация.

Сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных. Средства передачи данных в общем случае могут состоять из следующих элементов: связных компьютеров, каналов связи (спутниковых, телефонных, цифровых, волоконно-оптических, радио — и других), коммутирующей аппаратуры, ретрансляторов, различного рода преобразователей сигналов и других элементов и устройств.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации (без коммутации, телефонная коммутация, коммутация цепей, сообщений, пакетов и дейтаграмм и т.д.), видам среды передачи и т.д.

В зависимости от удаленности компьютеров сети условно разделяют на локальные и глобальные.

Произовольная глобальная сеть может включать другие глобальные сети, локальные сети, а также отдельно подключаемые к ней компьютеры (удаленные компьютеры) или отдельно подключаемые устройства ввода-вывода. Глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве устройств ввода-вывода могут использоваться, например, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, дисплеи (терминалы) и факсы. Перечисленные элементы сети могут быть удалены друг от друга на значительное расстояние.

В локальных вычислительных сетях компьютеры расположены на расстоянии до нескольких километров и обычно соединены при помощи скоростных линий связи со скоростью обмен от 1 до 10 и более Мбит/с (не исключается случай соединения компьютеров и с помощью низкокачественных телефонных линий). ЛВС обычно развертываются в рамках некоторой организации (учреждения). Поэтому их иногда называют корпоративными системами или сетями. Компьютеры при этом, как правило, находятся в пределах одного помещения, здания или соседних зданий.

6.2.
Структура, назначение, отдельные элементы сети.

Конфигурация соединения элементов в сеть (топология) во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д.

Одним из подходов к классификации ЛВС является выделение двух основных классов: широковещательных и последовательных.

В широковещательных конфигурациях каждый ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром». Сеть типа «звезда с пассивным центром» можно рассматривать как разновидность «дерева», имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллектуальным центром», «снежинка» и др.

Рассмотрим базовые топологии ЛВС: «звезда», «общая шина», «кольцо».

В случае топологии «звезда» каждый ПК через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к центральному узлу. Центральным узлом служит пассивный соединитель или активный повторитель.



ПК 1



ПК 2



ПК 3









































Центр. узел







Недостатком такой топологии является низкая надежность, т.к. выход из строя центрального узла приводит к остановке всей сети, а также обычно большая протяженность кабелей (зависит от реального размещения компьютеров). Иногда для повышения надежности в центральном узле ставят специальное реле, позволяющее отключать вышедшие из строя кабельные лучи.

Топология «общая шина» предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры. Информация по нему передается компьютерами поочередно.



ПК 1



ПК 2



ПК 3

































































Достоинством такой топологии является, как правило, меньшая протяженность кабеля, а также более высокая надежность чем, у «звезды», т.к. выход из строя отдельной станции не нарушает работоспособности сети в целом. Недостатки состоят в том, что обрыв основного кабеля приводит к неработоспособности всей сети, а также слабая защищенность информации в системе на физическом уровне, т.к. сообщения, посылаемые одним ПК другому, в принципе, могут быть приняты и на любом другом ПК.

При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера другому по эстафете. Если некоторый компьютер получает данные, предназначенные не ему, он передает их дальше по кольцу. Адресат предназначенные ему данные никуда не передает.


ПК 1



ПК 2



ПК 3





















… .













































































Достоинством кольцевой топологии является более высокая надежность системы при разрывах кабелей, чем в случае топологии с общей шиной, т.к. к каждому ПК есть два пути доступа. К недостаткам топологии следует отнести большую протяженность кабеля, невысокое быстродействие по сравнению со «звездой» (но соизмеримое с «общей шиной»), а также слабая защищенность информации, как и при топологии с общей шиной.

Топология реальной ЛВС может в точности повторять одну из приведенных выше или включать их комбинацию. Структура сети в общем случае определяется следующими факторами: количеством объединяемых ПК, требованиями по надежности и оперативности передачи информации, экономическими соображениями и т.д.

Основными аппаратными компонентами ЛВС являются:

·        Рабочие станции;

·        Серверы;

·        Интерфейсные платы;

·        Кабели.

Рабочие станции (РС) – это, как правило, ПК, которые являются рабочими местами пользователей сети.

Требования, предъявляемые к составу РС, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой ОС и др. факторами. Иногда в РС, непосредственно подключенной к сетевому кабелю, могут отсутствовать накопители на магнитных дисках. Такие РС называют бездисковыми рабочими станциями. Однако в этом случае для загрузки в РС ОС с файл-сервера нужно иметь в сетевом адаптере этой станции микросхему дистанционной загрузки. Преимуществом бездисковых РС является низкая стоимость, а также высокая защищенность от несанкционированного проникновения в систему пользователей и вирусов. Недостаток бездисковой РС заключается в невозможности работать в автономном режиме, а также иметь свои собственные архивы данных и программ.

Серверы в ЛВС выполняют функции распределения сетевых ресурсов. Обычно его функции возлагают на достаточно мощный ПК. В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из серверов может быть отдельным или совмещенным с РС. В последнем случае не все, а только часть ресурсов сервера оказывается общедоступной.

При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой подключенных к нему РС. Совокупность компьютеров сервера и относящихся к нему РС часто называют доменом. Иногда в одном домене находится несколько серверов. Обычно один из них является главным, а другие – играют роль резерва или логического расширения основного сервера.

Подключение ПК к кабелю осуществляется с помощью интерфейсных плат – сетевых адаптеров. В последнее время стали появляться беспроводные сети, средой передачи данных, в которых является радиоканал. В подобных сетях ПК устанавливаются на небольших расстояниях друг от друга: в пределах одного или нескольких соседних помещений. Используемые сетевые адаптеры имеют три основные характеристики: тип шины (ISA, EISA, Micro Channelи др.), разрядность (8, 16, 32, 64) и топология образуемой сети (Ethernet, Arcnet, Token-Ring).

Дополнительно оборудование ЛВС: источники бесперебойного питания, трансиверы, терминаторы, модемы.

    продолжение
--PAGE_BREAK--