1 3 Аппаратные интерфейсы Аппаратно-логические устройства Совместное функционирование

1. 3. Аппаратные интерфейсы Аппаратно-логические устройства Совместное функционирование компонентов Стандарты ISO Международная организация по стандартизации

Сфера деятельности ISO касается стандартизации во всех областях, кроме электротехники и электроники, относящихся к компетенции Международной электротехнической комиссии

• Устройства к шинам подключаются посредством интерфейса. • Под интерфейсом понимают совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором. • В случае несовместимости интерфейсов (например, интерфейс системной шины и интерфейс винчестера) используют контроллеры.

Интерфейс - это аппаратное и программное обеспечение (элементы соединения и вспомогательные схемы управления, их физические, электрические и логические параметры), предназначенное для сопряжения систем или частей системы (программ или устройств).

Интерфейсы можно разделить на две группы: • Внешние интерфейсы для подключения периферии; • Внутренние интерфейсы, расположенные в корпусе ПК.

Внутренние интерфейсы компьютера • • Peripheral Component Interconnect (PCI) Integrated Drive Electronics (IDE)/ATA Accelerated Graphics Port (AGP) Hyper Transport (HT)

Внешние интерфейсы компьютера • • Com - последовательный порт LPT - параллельный порт USB SCSI PS/2 Bluetooth IEEE Интерфейс PC Card (РСMСIA)

Внутренние интерфейсы

PCI Peripheral Component Interconnect самый распространенный и универсальный интерфейс • • PCI является стандартной шиной для подключения периферийных устройств. Можно подключать сетевые карты, модемы, звуковые карты и платы захвата видео. Разъемы (слоты) PCI устроены так, что исключить возможность подключения платы в чужой слот. Поддерживается протокол Plug-and-Play(Pn. P), обеспечивающий автоматическую настройку подключенного внешнего устройства. Пропускная способность PCI – до 133 Мбайт/c, что гораздо ниже возможностей многих внешних устройств. Поэтому PCI замедляет суммарную скорость работы компьютерной системы.

Интерфейс PCI Express (3 GIO) • Аббревиатура 3 GIO расшифровывается как « 3 -е поколение шины вводавывода» (Third Generation Input/Output Interconnection)

PCI и PCI-X

Слоты расширения материнской платы: PCI Express x 16 линий (сверху) и 2 PCI Express x 1 линия (снизу).

Классический 32 -битный слот PCI сверху, а три 64 -битных слота PCI-X снизу. Зелёный слот поддерживает ZCR (Zero Channel RAID)

IDE/ATA – встроенная электроника накопителя • Только для работы с жесткими дисками. Данные передаются в систему по кабелю с низкой пропускной способностью(5 Мбайт/с), поэтому скорости обмена между диском и памятью ниже тех, которых достигает само дисковое устройство (до 60 Мбайт/с). • ATA (AT Attachment — подключение к AT) - согласованный стандарт на интерфейс • IDE/ATAPI- пакетный интерфейс ATA – используется для любых типов дисковых накопителей.

Serial ATA (SATA) • SATA является последовательным интерфейсом для подключения накопителей (сегодня это, в основном, жёсткие диски) и призван заменить старый параллельный интерфейс ATA. Стандарт Serial ATA первого поколения сегодня используется очень широко и обеспечивает максимальную скорость передачи данных 150 Мбит/с.

Интерфейс AGP (Accelerated Graphics Port ) • Компания Intel разрабатывала интерфейс AGP для решения двух основных проблем, связанных с особенностями обработки ЗD-графики на персональном компьютере. • Ускоренный графический порт • Для передачи потока видеоданных • Имеет пиковую пропускную способность до 2132 Мбайт/с

Интерфейс Hyper. Transport • Высокоскоростная шина ввода-вывода Hyper. Transport (HT) предназначена прежде всего в качестве внутренней локальной шины. • В сравнении с шиной PCI интерфейс Hyper. Transport позволяет снизить число проводников на системной плате, устранить задержки, связанные с монополизацией шины устройствами с низкой производительностью, уменьшить энергопотребление и в целом многократно повысить пропускную способность.

Внешние интерфейсы

USB – универсальная последовательная шина

• Разъёмы Universal Serial Bus (USB) предназначены для подключения к компьютеру таких внешних периферийных устройств, как мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, Vo. IP-телефон (Skype) или принтер. • Можно использовать для подключения до 127 разных типов внешних устройств. • USB 1. 0 имеет невысокую пропускную способность (1. 5 Мбайт/c), оптимальным считается 4 -5 устройств. Присоединение внешнего устройства можно производить без выключения компьютера. Подключение устройства к компьютерной системе производится полностью автоматически. • USB 2. 0 480 Mбайт/c

Всего существует три типа USBразъёмов • Разъём "тип A": обычно присутствует у ПК. • Разъём "тип B": обычно находится на самом USB-устройстве (если кабель съёмный). • Разъём мини-USB: обычно используется цифровыми видеокамерами, внешними жёсткими дисками и т. д.

USB "тип A" (слева) и USB "тип B" (справа).

Разъёмы мини-USB обычно встречаются на цифровых камерах и внешних жёстких дисках:

• Архитектурой USB предусмотрена топология так называемой «звезды» . То есть в системе должен быть корневой (ведущий) концентратор, к которому подключаются периферийные концентраторы, а к последним — устройства USB. • Корневой концентратор расположен в одной из микросхем системного набора (обычно в «южном мосту» ). • Периферийные концентраторы могут подключаться друг к другу, образуя каскады. Всего через один корневой концентратор может быть подключено до 127 устройств (концентраторов и устройств USВ).

• Топология «многоуровневой звезды» • Подключение до 127 устройств Plug-and-Play • Поддержка асинхронного и изохронного режимов • Скорость передачи данных 12 Мбит/с • Электропитание устройств с током потребления до 500 м. А • «Горячий» режим подключения • Режим энергосбережения

Для внешних накопителей, сканеров высокого класса, цифровых видеокамер требуется более скоростной интерфейс: IEEE 1394 или SCSI.

Графическое обозначение Логотип USB всегда присутствует на разъёмах

SCSI(скази) – интерфейс малых компьютерных систем • Используется для высокоскоростных внешних устройств с большим объемом передаваемой информации – дисковых устройств. Скорость передачи данных до 320 Мбайт/с, поддерживает одновременную работу до 16 устройств. Устройства могут быть удалены от компьютера на расстояние до 12 метров.

Адаптер USB/PS 2.

1. 3. 1. Гнездо процессора Кэш ЦП Выполнение команд программы (чтение команды из памяти, запись результата в память) Набор команд Быстродействие Тактовая частота ГГц 3. 2 ГГц Кремниевая пластина Технологическая норма Ядро 10 -ки млн транзисторов 45 нм Intel Celeron Pentium Core 2 Duo Xeon AMD ATHLON SEMPRON Opteron Socket

• сокет (socket) – это разъём (гнездо) на материнской плате, куда устанавливается процессор • Различаются для разных процессоров

1. 3. 1. Гнездо процессора

1. 3. 2. Слоты памяти

1. 3. 2. Слоты памяти ОП Программы, исполняемые в настоящий момент Данные Двоичная бит, байт = 8 бит Адресуемая – номер байта Емкость: 1 Кб = 210 б = 1024 б, Мб, Гб 4 Гб ФОРМАТ внутреннего представления информации Модуль памяти 512 Мб, 1 Гб, 2 Гб Тип памяти DIMM, DDR 2 Кэш количество 4 6 8 слотов 12 16

1. 3. 3. PCI - соединение внешних компонентов (1991) Подключение адаптеров внешних устройств (звук, сеть)

PCI Зв Встроенный динамик Звуковая карта Микрофон, наушники Аудиосистема MIDI-устройства

PCI Комм Локальный ПК Мо. Дем Компьютерная сеть Сетевая карта

1. 3. 4. IDE/ATA – параллельный интерфейс подключения приводов (1986) Кабели (шлейфы) передачи данных Разъем питания Перемычка режим работы Разъем на материнской плате

1. 3. 5. SATA - последовательный интерфейс обмена данными с дисковыми накопителями (2001) Разъем питания Разъем данных Разъем на материнской плате

1. 3. 6. SCSI – параллельный интерфейс малых компьютерных систем (1986) Объединение на одной шине (линии передачи сигналов) различных приводов и других устройств

SCSI шлейф SCSI привод

1. 3. 7. SAS – последовательный интерфейс малых компьютерных систем (2003) развитие SATA и SCSI – выше скорость передачи информации и надежность – больше количество подключаемых устройств – питание и передача информации на одном шлейфе

SAS шлейф SAS привод

Внешний носитель: диск, флеш-карта Устройство = Привод + Носитель HDD CD DVD BD 1 Тб 700 Мб 8. 5 Гб 200 Гб ROM R RW RAM IDE SATA SCSI SAS

1. 3. 8. PCI Express – скоростное подключение внешних компонентов (2004)

PCI-E Гр. С Расчет изображения для экрана 3 D-графика – сложные вычисления Специализированный процессор и память Ge. Force Radeon Несколько выходов

1. 3. 9. PS/2 – серия персональных компьютеров компании IBM (1987) Новые разъемы для клавиатуры и мыши PS/2

1. 3. 10. USB – универсальная последовательная шина (1994) среднескоростные и низкоскоростные периферийные устройства Размеры разъёмов: тип A — 4 x 12 мм, тип B — 7 x 8 мм, mini A и mini B — 2 x 7 мм. Тип A Тип B Mini B

Внешний носитель: диск, флеш-карта Устройство = Привод + Носитель HDD CD DVD BD 1 Тб 700 Мб 8. 5 Гб 200 Гб ROM R RW RAM USB PS/2 USB IDE SATA SCSI SAS

1. 3. 11. Ir. DA - стандарт (1994) • беспроводные линии передачи информации • wireless – связь с помощью радиосигнала • Ir. DA (ИК) - инфракрасный открытый оптический канал USB – Ir. DA переходник

Все компоненты компьютера можно условно разделить на 2 класса: • Медленно стареющие (и морально и физически); • Быстро стареющие (или морально или физически). • Существует универсальный принцип покупателя, годящийся для любой вещи: медленно стареющие компоненты надо покупать как можно лучше, на пределе возможного, так как следующий апгрейд будет не скоро. • В компьютере такими компонентами являются дисплей и корпус.

Что нужно знать при выборе корпуса системного блока • Десктопы и башни. Классификация башeн по числу отсеков. • Форм-фактор корпуса. Понятие формфактора. • Спецификация АТ/Спецификация АТX.

• Корпус (lab 55 img, реже Housing) состоит из несущего шасси (chassis), внешних стенок или единого чехла и блока питания (power supply unit, PSU).

• Desktop – (подкласс Slim) • Tower(башня тауэр)

Классификация башeн по числу отсеков • Число больших внешних отсеков, как увидим чуть ниже, является важным параметром выбора. Поэтому башни удобно различать по этому числу, придерживаясь следующих названий (в порядке возрастания): микро (micro), мини (mini), мини-миди, миди (midi, middle - средняя) и полная (big, full).

Понятие форм-фактора • Первоначальное значение - отношение сторон, например, 3: 2 для прямоугольника. • В техническом значении - это прежде всего задание геометрии устройства, так, например, говорят о дисководах с форм-фактором 3. 5", т. е. помещающихся в малый отсек. • В полном значении - это, помимо геометрии, еще как минимум параметры электропитания (напряжение, распределение по контактам и т. д. ), но могут быть и дополнительные параметры. Именно в таком значении применяется термин форм-фактор для корпусов и системных плат.

Существуют спецификации на корпуса и системные платы (так как эти устройства должны быть совместимы между собой. В настоящее время таких спецификаций две: • АТ ( старая спецификация от IBM) • ATX (новая спецификация от Intel, комплексная спецификация на системные платы, шасси и блоки питания)

Спецификация АТX • Подача на плату уже готового напряжения 3. 3 В от блока питания. На платы AT подается только 5 В, а 3. 3 • Упрощение разъема питания. В ATX от блока питания идет один разъем на плату, причем перепутать его положение при подключении нельзя. В АТ - два разъема, которые в принципе можно вставить неправильно • Более рациональная компоновка платы, позволяющая избавиться от кабелей портов и уменьшающая длину интерфейсных кабелей. Кстати, наличие разъемов портов на самой плате является наиболее простым способом отличить корпуса и платы ATX от AT, не снимая кожуха. Кабели, ведущие к портам, играли роль приемных и передающих антенн для электромагнитных излучений. • Возможность выключение компьютера из ОС, в том числе из всех современных версий Windows.