Представление информации в ЭВМ
1. Системы счисления. Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.
2. Машинные единицы информации. Таблицы кода. Кодирование информации.
Под системой счисления понимается - способ представления любого числа с помощью некоторого алфавита символов, называемых цифрами. Существуют: позиционные и непозиционные системы счисления.
В позиционной системе счисления значение каждой цифры зависит от того места, которое эта цифра занимает.
Число цифр или символов, используемых в любой системе счисления, называется основанием системы счисления. Таким основанием может являться любое число, если число 2 – двоичное, а 16 – шестнадцатеричное.
Правило перевода из одной система счисления в другую
Для того, чтобы перевести целое число из одной системы счисления в другую с основанием Р1 в другую с основанием Р2 нужно исходное число разделить на новое основание Р2 и определить остаток. Полученное частное снова разделить на основание Р2 и определить остаток и т. д. Процесс деления продолжается до тех пор, пока полученное частное не станет меньше нового основания Р2. На этом процесс перевода заканчивается. Искомое число с новым основанием Р2 записывается следующим образом:
Первой слева цифрой искомого числа основанием Р2 является последнее частное от деления, второй слева цифрой – последний остаток от деления, третьей слева цифрой – предпоследний остаток.
Для перевода из 8 – ой (16 – ой) в 2 – ую и обратно необходимо каждую цифру исходного числа заменить на соответствующую триаду (тетраду) и отбросить ненужные нули.
Классификация ПК
Существующие ПК классифицируются на 2 вида:
1. настольные
2. портативные: блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан, как крышка к клавиатуре, т. е три основных блока объединены в один корпус.
Появление ПК
В 1973 году фирма IBM выпустила микропроцессор 8008, а в 1974 году усовершенствованный микропроцессор IBM 8080, на основе которого стали появляться ПК (Альтаир). Хотя они и не имели клавиатуры и монитора, их оперативная память всего 256 килобайт. Эти компьютеры получили высокую популярность.
Недостающие устройства стали выпускаться различными фирмами, а в 1985 году Пол Ален и Билл Гейтс (основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера Альтаир интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто обращаться с компьютером и легко писать программы. На фоне роста популярности ПК произошло снижение спроса на большие ЭВМ и мини ЭВМ. Поэтому фирма IBM, в те времена ведущий лидер по производству больших ЭВМ решила попробовать свои силы в производстве ПК. Для его создания был взят новейший тогда 16 разрядный микропроцессор Intel 8080, а программное обеспечение было заказано и разработано в фирме Microsoft, и в августе 1981 года был официально представлен первый компьютер IBM PC, и вскоре после этого он приобрел широкую популярность.
Принципы работы ПК: принцип Фон Неймана
При разработке и создании вычислительных машин, специалисты столкнулись с проблемой хранения программы в памяти. В связи с этим в 1945 году Джон Фон Нейман подготовил доклад в котором сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных машин. Первая машина в которой были воплощены принципы Фон Неймана была построена в 1949 году английским исследователем Моррисом Уилксом. Сейчас хотя компьютеры и стали мощнее, сделаны они по принципу Фон Неймана.
Арифметикологические устройства выполняют различные манипуляции с данными, которые поступили в ПК (ариф. операции)
Оперативная память – в ней хранятся данные и программы необходимые для ПК.
 |
Принцип открытой архитектуры
При создании ПК фирма IBM заложила возможность в его усовершенствовании, т. е. пользователь мог сам по своему усмотрению менять, дополнять ПК какими-то частями. Таким образом, ПК фирмы IBM и все сегодняшние компьютеры построены по принципу открытой архитектуры. Компьютер представлен не единым неделимым устройством, а собираемым из независимо поставляемых частей.
На материнской плате размещаются блоки, которые обеспечивают процесс обработки информации, а те схемы, которые обеспечивают работу других устройств (мониторы, диски и т. д.) реализованы на отдельных платах. Каждая такая плата занимает соответствующее место в разъеме называемом слотом. На электросхемы подается электропитание из единого блока, а все эти схемы для удобства объединены в один металлический корпус. В первую очередь от такого принципа выиграли пользователи, которые смогли самостоятельно расширять возможности своего ПК.
Классификация вычислительной техники
Основные средства вычислительной техники можно классифицировать следующим образом:
Сверхпроизводительные ЭВМ используются для решения особенно сложных научно-технических задач, задач обработки больших объемов данных в реальном времени, поиска оптимального решения в задачах экономического планирования и при автоматизированном проектировании. ЭВМ общего назначения (универсальные), они могут использоваться для решения задач научно-технического характера, и в режиме автоматической обработки информации. Малые ЭВМ Потребность в них возникла из-за нецелесообразности первых двух типов ЭВМ. Решение задач связанных с небольшими объемами информации, поэтому разработали еще один тип ЭВМ, которые решают следующие задачи: обработка данных при экспериментах, прием и обработка данных с линии связи, управление технологическим процессом (малые расчетные инженерные задачи) Микро ЭВМ Микропроцессоры. На основе БИС и СБИС были созданы микропроцессоры, которые по своим логическим возможностям напоминали процессоры ЭВМ, они используются во встроенных устройствах контроля и управления приборами, машинами т. д.. на основе микропроцессоров были созданы микро ЭВМ, которые использовались при первичной обработке данных и информации в местах ее возникновения.Основные функциональные устройства ПК
Основными блоками ПК является:
1. системный блок
2. клавиатура
3. монитор
В базовый системный блок входят следующие: материнская плата, блок питания (подающий напряжение на все электросхемы), дисководы, оперативная память и ПЗУ, микропроцессор и сопроцессор.
Микропроцессор выполняет все основные арифметические и логические операции.
Сопроцессор предназначен для обработки большого объема информации математического характера.
На винчестере хранится постоянная информация программы, данные, т. е. после отключения содержимое сохраняется.
Дополнительные устройства
1. мышь
2. принтеры (матричные, струйные, лазерные)
3. сканеры. Сканеры предназначены для ввода и оцифровки изображения в компьютер. Они бывают двух видов:
Ø когда сканирующие устройство движется относительно диагонали;
Ø оригинал движется относительно сканирующего устройства;
4. джойстик - манипулятор с кнопками используемый в основном для компьютерных игр;
5. графопостроитель - предназначен для вывода графической информации на бумагу, бывают барабанного типа и планшетного;
6. модем – для обмена информации с другим компьютером через телефонную сеть (внешние и внутренние);
7. аудиоплата – предназначен для формирования записи и вывода звуковых эффектов и звуков, музыки и речи (в комплекте с ней могут быть наушники, колонки, микрофон);
8. CD – ROM – предназначен для работы с лазерными дисками, и предназначен для чтения и записи;
9. Сетевой адаптер – предназначен для подключения компьютера к локальной сети.
Монитор
Принципы работы монитора с электронно-лучевой трубкой.
Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) – это электронное устройство отображения, в котором для модуляции одного или нескольких хорошо сфокусированных и управляемых электронных лучей, используется электрический сигнал. В ЭЛТ используется три луча: синий, зеленый, красный. Электронные лучи направляются обычно люминесцентный экран. Управлять перемещением и интенсивностью можно, сформировав видимое изображение.
Принципы работы монитора на жидких кристаллах.
 |
Тонкий слой жидких кристаллов заключенных между двумя фильтрами действует, как переключатель, включающий и выключающий пиксели. По командам компьютера между электродами пропускается электрический ток, под действием которого жидкие кристаллы формируют изображение на экране.
Изображение на экране формируется пикселями (точками), чем меньше размер точки, тем лучше изображение. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора. Очень важен для получения изображения высшего качества и для снижения утомляемости глаз режим синхронизации. Под режимом синхронизации понимается разрешение и частота кадров.
640 х 400 при 70 Гц
840 х 600 при 72 Гц, 75, 85
1024 х 768 при 60 Гц.
Перспективные направления развития мониторов
1. Плоскоэкранные (электронно-лучевые)
LG Flatron, SONY, FD Trinitron.
Производителям удалось погасить эффект вогнутости, выпуская электронно-лучевые трубки с плоскоэкранной частью. В этих мониторах улучшенные геометрические показатели, цветопередача, сведение лучей.
2. Плоско-панельные (жидкокристаллические)
LCD-полностью цифровые мониторы, поэтому производители столкнулись с проблемой простого преобразования монитора, т. к. любая типичная видео – карта рассчитана на работу с традиционными аналоговыми дисплеями. В конце 1999 года появилась первая версия стандарта DEP 10 на цифровом интерфейсе. Это направление в развитии мониторов позволило дизайнерам создавать компьютеры совершенно новой формы (плоские компьютеры) в которых все основные элементы заключены в жидкокристаллическом мониторе, остается только подключить клавиатуру.
3. Органические электронно - люминесцентные дисплеи (основной разработчик LG)
Диагональ экрана 8 дюймов, работают с разрешением 640*480, запитывается от 15 Вт. Является самоизлучающим и не требует подсветки. Он будет использоваться в качестве монитора для карманных компьютеров и там где необходимо очень большое расширение экрана.
4. LEP-технологии
Более 10 лет назад группа химиков Кембриджского университета открыла светоизлучающие полимеры, на которых можно строить экраны будующего. Основное свойство свето-полимеров - излучать свет, когда они расположены между двумя электродами. Они позволяют сформировать не только пиксель любой формы или размера, но и экран любой формы. К первому выпуску LEP мониторов готовится фирма Philips. Опытные образцы мониторов имеют диагональ 5 см, и работают в монохромном режиме (желтом и зеленом).
Видеоадаптеры
Качественная работа монитора возможна только при наличии соответствующего видеоадаптера, который воспроизводит образ монитора. Видеоадаптеры осуществляют преобразование цифровой информации в аналоговый сигнал, поступающий на экран монитора. Монитор и видеоадаптеры работают совместно, т. е. определенный тип видеоадаптера рассчитан на конкретный тип монитора. Основные типы видеоадаптеров:
CGA, EGA, PGA, VGA, SVGA.
VGA- обеспечивает одновременный вывод на экран 256 цветов, с цветовой палитрой 256000 цветов. Обладает высокой разрешающей способностью, имеет высокую скорость работы, что при работе с графикой особенно важно.
Видеопамять
При работе монитора, для каждой точки экрана должен быть записан тот цвет, которым эта точка будет отражаться, т. о. чем выше разрешающая способность монитора и чем больше цветов одновременно он может отображать, тем больший объем видеопамяти требуется монитору.
Обычный режим видеопамяти мониторов составляет 256 КБ. Для режимов 800*600 точек с 256 цветами и 1024*768, но с 16 цветами требуется объем видеопамяти 512 КБ. Для режима 1024*768, с количеством цветов 256 требуется 1Мбайт видеопамяти.
Техника безопасности при работе с ПК и мониторами
Общие требования:
Рабочее место пользователя ПК не должно быть загромождено посторонними предметами. Запрещается работать одному в производственных помещениях. Запрещается работать на компьютере со снятым корпусом. Запрещается допускать к работе третьего лица.
Во избежание поражения электрическим током, не прикасаться к оголенным электрическим проводам. Не касаться влажными руками компьютера. Не разрешается принимать еду по близости к компьютеру. Не дотрагиваться до двух машин руками одновременно, до машины и отопительных приборов. Нельзя оставлять посторонние предметы на рабочем столе. Запрещается оставлять компьютеры включенным после завершения работы. Перед началом работы и после завершения необходимо посмотреть состояние машины.
Процессоры
Обычно под процессором понимается микропроцессор или центральный процессор. Структурно микропроцессор состоит из арифметико-логического устройства и устройства управления (А. Л.У) в общем случае формирует функцию двух переменных (входных) и порождает одну выходную переменную. Элементарная функция это - математические операции, и операции сдвига. Содержит все необходимые счетчики регистры и другие устройства. Обеспечивает управление перемещением информации между оперативной памятью, АЛУ и др. устройствами ПК. Наиболее важной характеристикой микропроцессора является тактовая частота.
Тактовая частота определяет количество элементарных операций, которые микропроцессор в состоянии совершить за одну секунду. Тактовая частота измеряется в ГГц. Чем выше модель микропроцессора, тем меньше тактов ему потребуется для выполнения какой-либо операции.
Модели
Intel, Pentium 1-2
 |
Математический сопроцессор
Математический сопроцессор дополняет функции основного микропроцессора и реализует высокоскоростную арифметику с плавающей запятой, работу с тригонометрическими функциями. Используется в тех случаях, когда необходимо произвести большой объем вычислений. Когда основной процессор получает команду, которая не входит в его основной рабочий набор, он передает ее математическому сопроцессору.
Регистры
Регистр - это совокупность устройств, используемых для хранения информации и, обеспечивающих быстрый доступ к ней. В регистре, состоящем из n устройств, можно запомнить слово из n битов информации. Совокупность битов, запомненная в регистре, может быть интерпретирована по-разному. Например, как команду, двоичное число или буквенно-цифровой знак. Часто регистр имеет тот же размер, что и машинное слово, однако он может иметь длину в байтах или знаках отличающихся от длины слова. Некоторые регистры могут служить счётчиком. Регистры предназначены для выполнения следующих операций над словами:
1. Установка регистров в состояния 0 или 1;
2. Приём и хранение в регистре кода n - разрядного слова;
3. Сдвиг хранимого в регистре кода влево или вправо на заданное число разрядов;
4. Преобразование параллельного двоичного кода в последовательный и наоборот;
5. Поразрядные логические операции.
В зависимости от последовательного кода, регистры так же бывают последовательные и параллельные.
Счётчики
Счётчик - это устройство, которое осуществляет счёт и хранение кода числа подсчитанных сигналов.
Основными характеристиками счётчика являются:
1. Разрешающая способность;
2. Максимальное быстродействие;
3. Информационная ёмкость.
Разрешающая способность - это минимальное время между двумя сигналами, которое фиксирует счётчик.
Максимальное быстродействие - это величина обратная разрешающей способности и равная числу сигналов фиксируемых счётчиком в единицу времени.
Информационная ёмкость - это максимальное число сигналов, которое может быть подсчитано счётчиком.
В управляющем устройстве находятся:
1. Регистры;
2. Счётчики;
3. Триггеры;
4. Шифраторы;
5. Дешифраторы;
6. Сумматоры;
7. Преобразователь кода.
Контроллеры и адаптеры.
Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры, адаптеры) находятся на отдельных платах, вставляющихся в соответствующие разъёмы на материнской плате. Через эти разъёмы контроллеры устройств подключаются к системной шине (магистрали данных).
Адаптер - это набор электронных цепей, которым должен снабжаться процессор или периферийное устройство с целью обеспечения совместимости интерфейса. Адаптер устанавливается в одном корпусе с микропроцессором. Адаптер может обеспечивать управление двунаправленным потоком данных, а также обработку прерываний.
Контроллеры - это подсистема обеспечивающая работу подключенных к ней устройств, но как правило не изменяющая данные проходящее через нее. К контроллерам обычно подсоединяются периферийные устройства или каналы связи. Одна из функций контроллера заключается в обработке данных с целью их форматирования, для передачи и записи их на внешнем носителе. Одним из контроллеров присутствующих на каждом компьютере - это контроллер портов ввода, вывода. Контроллер ввода вывода- это аппаратный блок, управляющий пересылкой данных между оперативной памятью и внешними устройствами.
Порты ввода-вывода бывают следующих типов:
1. LPT 1- LPT 4 параллельные, обычно к ним подключают принтер.
2. COM 1- COM 3 асинхронные, последовательные порты, к ним присоединяются модем и мышь.
3. игровой порт – для подключения джойстика.
Некоторые устройства могут подключаться, как последовательно, так и к параллельным портам. Параллельный порт выполняет операции ввода вывода с большей скоростью, чем последовательные за счет использования большого числа проводов в кабеле.
Системная шина. Виды системных шин
Система шина входит в состав материнской платы и обеспечивает обмен данными между процессором ОП и контроллерами внешних устройств. Все контроллеры внешних устройств, кроме встроенных на материнской плате, подключаются к компьютеру путем вставки этих контроллеров в разъемы шины.
Шина – это электрический проводник, который имеет значительно большее поперечное сечение по сравнению с подключаемым к нему проводниками и является общим для нескольких устройств. По шине могут передаваться сигналы только определенного вида, например, только адреса и информация, либо разнотипные сигналы. Важной характеристикой системной шины является пропускная способность или ширина (это число линий равное сумме байтов в слове данных и линий, по которым передаются управляющие сигналы).
Типы шин:
1. MSA –разработан фирмой IBM в 80-х годах. Эта шина стала первым стандартом высоко производительных системных шин.
2. EISA – разработана в 1889 году, обеспечивает обмен данными по 32 битовой магистрали.
3. VESA - обеспечивает более дешевое и более эффективное подключение высокоскоростных внешних устройств, поддерживая непосредственный доступ процессора к соответствующим контроллерам. Эта шина может “сосуществовать” на одном компьютере с другой шиной не мешая ее работе.
4. PCI
Адаптер – это набор электрических цепей, которым должен снабжаться процессор или периферийное устройство, с целью обеспечения совместимости их интерфейсов.
Адаптер устанавливается в одном корпусе с микропроцессором. Он может обеспечивать управление двунаправленным потоком, а так же обработку прерываний.
Контроллер – это подсистема, обеспечивающая работу подключенных к ней устройств, но, как правило, не изменяет данные, проходящие через неё.
К контроллерам, обычно, подсоединяются периферийные устройства или каналы связи. Одна из функций контроллеров заключается в обработке данных с целью их форматирования, для передачи и записи на внешний носитель. Одним из контроллеров, который, как правило, присутствует в ПК – это контроллер портов ввода и вывода.
Контроллер ввода/вывода – это аппаратный блок, управляющий пересылкой данных между оперативной памятью и внешними устройствами.
Организация памяти
По способу организации памяти выделяют: адресную, ассоциативную и стековую память.
В памяти с адресной организацией размещения и поиска информации основано на использование адреса, хранения слова (числа или команды). Адресом служит номер ячейки, в которой находится информация.
В памяти с ассоциативной организацией поиск информации ведётся не по адресу, а по её содержанию. При этом поиск ведётся во всех ячейках памяти параллельно во времени. Во многих случаях ассоциативный поиск позволяет существенно упростить и освоить, и облегчить обработку данных.
Стековая память, тоже не использует адреса. В стековой памяти ячейки образуют одномерный массив.
Дополнительная и расширенная ОП
В г. г. появилась проблема нехватки ОП для многих программ. Эта проблема была решена с разработкой расширенной (extended) и дополнительной (expanded) памяти.
Объем дополнительной памяти составляет 32 Мбайта, и ее могут использовать многие программы для обработки больших объемов информации с высокой скоростью.
Расширенную память долгое время можно было использовать только для размещения «электронного диска» или кэш-буфера для диска. Однако с появлением драйверов расширенной памяти, стало возможным использовать расширенную память и как дополнительную.
Кэш-память: определение и назначение.
Кэш-память еще называют сверхоперативной памятью. Эта память является статической и выполнена в виде микросхемы, в которой информация хранится в ячейках состоящих из транзисторов. Объем кэш-памяти может быть следующим: 256, 512 Кбайт, 2 Мбайта (на мощных серверах).
Кэш-память – это запоминающее устройство, используемое в качестве буфера между процессором и ОП, и является самой быстродействующей памятью.
Кэш-память предназначения для выравнивания степени доступности МП и ОП за счет временного хранения содержимого ячеек ОП. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти и в большинстве случаев необходимые МП данные находятся в кэш, то среднее время доступа к памяти уменьшается.
Оперативная память (RAM). Организация ОП.
ОП является динамической памятью (DRAM). Выполнена в виде массива конденсаторов.
Способ подачи адреса на ОП следующий: первая половинка адреса задает выбор строки – RAS, а вторая – CAS задает выбор колонки.
Время, которое проходит от момента подачи сигнала RAS, до момента появления данных на выходе, называется полным временем доступа. Время, которое проходит от момента подачи сигнала CAS, до момента появления или записи данных, называется временем доступа в страничном режиме.
Первые микросхемы ОП были распаяны на материнской плате и увеличение объема ОП неизбежно привело бы к тому, что ОП заняла бы большую часть материнской платы. Поэтому инженеры придумали расположить модули ОП вертикально. Первым здесь быль стандарт SIMM – модуль памяти с выводами в один ряд.
Дальнейший рост объемов ОП привел к появлению следующего стандарта DIMM – модуль памяти с выводами, расположенными в два ряда. Модуль DIMM выполнен по технологии SDRAM, т. е. синхронная динамическая память. Здесь работа памяти синхронизирована с тактовой частотой системы.
Следующий современный вид ОП – RIMM - это так же модуль памяти с выводами, расположенными в два ряда, но выполнен он по технологии DRDRAM. Здесь данные поступают непрерывно по очереди из разных банков данных. На данный момент эта технология является самой быстродействующей, обеспечивая производительность 1,6 Гбайт/сек., но эта технология не поддерживается разработчиками материнских плат.
Однако с конца 1999 г. стали появляться ПК с материнской платой Intel-820, в которых модули RIMM выступали как основная память.
Многозадачность. Способы организации многозадачности в операционных оболочках.
Рис 1. Выполнение программ в однозадачном и многозадачном режимах.
Многозадачностью называется способность операционной системы к распределению ресурсов между несколько одновременно работающими приложениями. Этот режим работы стал возможен с появлением Windows 3.1 и поддерживается современными операционными системами Windows.
Многозадачность обеспечивает повышение пропускной способности вычислительной системы путем более равномерной и более плотной загрузки всех устройств. За счет многозадачности удается повысить пропускную способность и загрузку процессора в 4-5 раз.
Подобная многозадачность осуществляется простым разделением времени Windows. Каждому выполняемому процессу выделяется определенный интервал времени, в течение которого программа может обратиться к ресурсам процессора. Как только это время истекает, определяется, будут ли выделены ресурсы процессора другой программе. Так называемые события (щелчок мыши, нажатие клавиши и т. д.) влияют на это решение и «переключают» процессор для его использования со стороны другой программы.
Многозадачность, реализуемая под управлением Windows 3.1, называется также кооперативной многозадачностью. Windows 95 поддерживает этот тип многозадачной работы и дополнительно предлагает так называемую вытесняющую (или приоритетную) многозадачность.
При реализации кооперативной многозадачности прекращение выполнения процессором текущей программы зависит от используемого программного обеспечения. Пользователь лишь определяет, когда и насколько часто программные средства будут переключать процессор с выполнения одной программы на другую. Если программа захочет выполнять свои функции до конца, то пользователю останется лишь наблюдать за песочными часами, т. е. ожидать завершения процесса работы.
Недостатком такой формы многозадачности является то, что она может привести к серьезным проблемам при работе системы. Существуют достаточно важные процессы, которые должны иметь более высокий приоритет. Но ежели работа процессора была блокирована менее важной программой, и система не в состоянии достаточно быстро отреагировать на определенные действия, то вполне возможно «зависание» системы.
При использовании вытесняющей многозадачности подобных проблем не возникает. Часть системы, отвечающая за распределение времени процессора, - программа-планировщик – может просто приостановить выполнение текущего процесса и выделить время процессора другому, более важному процессу. При этом каждому процессу назначается определенный временной интервал. Планировщик не только постоянно контролирует время процессора, но и может сам определять приоритетность выполняемых процессов. Подобная приоритетность не устанавливается однажды раз и навсегда, а постоянно переопределяется и назначается. Подобный способ динамического управления приоритетами приводит к тому, что даже для второстепенных процессов приходит очередь на выполнение. В противном случае наличие времени ожидания у процессов с самыми высокими приоритетами просто приводило бы с снижению общей производительности системы.
Накопитель на ЖМД (винчестер)
Жесткий диск (винчестер) – устройство для хранения данных, которое значительно уступает ОП по скорости работы, однако многократно превосходит ее по емкости. При этом данные, записанные на жесткий диск, не уничтожаются после выключения компьютера.
Внутри металлического герметичного кожуха винчестера расположено несколько дисков с магнитным покрытием, которые нанизаны на основной вращающийся вал (шпиндель). Информация на диске располагается на «дорожках» (концентрических окружностях), каждая из которых разбита на кусочки-сектора. Каждая область диска получает соответствующий номер в процессе низкоуровнего форматирования, которое производит изготовитель привода. Чтение и запись на обе стороны каждого магнитного диска осуществляется при помощи магнитных головок. Сами головки крепятся на особом рычаге (адьюкаторе) и бегают по поверхности со скоростью, почти неуловимой для человеческого глаза. Сам диск вращается с постоянной скоростью (5400, 7200 или 10000 оборотов в минуту). Среднее время, за которое головка успевает расположиться над нужной областью диска, по сути отражает его производительность. Помимо перечисленного в состав винчестера входит плата контроллера, содержащая всю электронику привода. Современный жесткий диск согласно спецификации РС99 должен поддерживать режим Bus mastering, а также технологию SMART. Под Bus mastering понимается механиз прямого обмена информацией по шине без учасчтия центрального процессора. Помимо повышения производительности этот режим снижает нагрузку на ЦП. Для реализации этого протокола необходимо, чтобы его поддерживали все участники процесса (включая контроллер жесткого диска и материнская плата). Технолгия SMART представляет собой апаратный механизм предсказания сбоев на винчестере, что страхует пользователей от «сюрпризов» винчестера. Современные винчестеры должны поддерживать пиковую внешнюю производительность до 33,3 или 66,6 Мбайт/с.
Высокая скорость вращения дисков внутри винчестера приводит к возникновению сильной вибрации, которая недопустима и гасится специальными конструктивными приспособлениями. Именно поэтому конструктивное совершенство винчестера нередко можно определить на слух: чем тише работает жесткий диск, тем лучше его механика и меньше нагрев.
Типы интерфейса диска:
- IDE – позволяет подключить два жестких диска
- SCSI – до семи, при чем это могут быть сканеры, стримеры, CD-ROM.
Скорость работы диска характеризуется двумя показателями:
- временем доступа к данным на диске;
- скоростью чтения и записи данных на диск.
Уменьшение среднего времени доступа к информации на диске может быть достигнуто за счет организации в ОП кэш-буфера, содержащего наиболее часто используемые участки диска. Некоторые быстродействующие диски (точнее, их контроллеры) имеют в своем составе кэш-буфер.
Форматы дискового пространства.
Информация на поверхности дисков записывается в форме концентрических окружностей – дорожек (треков). Совокупность таких дорожек, расположенных друг над другом называют цилиндром. Все концентрические дорожки разбиты на дуги – сектора. Именно сектор является одной из основных единиц записи информации на жестком диске. При низкоуровневом форматировании происходит маркировка дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе эксплуатации диска. Сектора объединяются в кластеры, число секторов в кластере зависит от используемой FAT (File Allocation Table)– таблицы размещения файлов.
Таблицы размещения файлов (FAT) бывают следующие:
- FAT16 – поддерживает работу с жестким диском размером не более 4Гбайт.
- FAT32 – поддерживает работу с жестким диском размером до 2 Тбайт. Позволяет экономить дисковую память на 20-50%.
- NTFS – поддерживает работу с жестким диском размером до 2 Тбайт. обеспечивает защиту информации, контроль за доступом.
Логические диски.
Каждая операционная система требует, чтобы над носителем было выполнено форматирование высокого уровня, которое формирует служебные области на диске. Жесткий диск установленный в компьютер первым всегда имеет логическое имя С:. Если таких устройств два, то второе из них носит имя D:. Архитектура современного компьютера позволяет подключать через соответствующие адаптеры до 8 жестких дисков, которые будут иметь имена C:, D:, E:, F: и и. д.
Кроме того каждый диск можно разбить на разделы (тома). Разделы можно использовать для разделения ОС, служебных программ и т. п. от программ и данных пользователя и второстепенных ППП.
Устройство для чтения лазерных дисков.
Принцип считывания информации с оптического диска можно разбить на четыре этапа:
1. Луч слабого лазера испускается лазер-диодом привода CD-ROM. Проходя через систему линз, он фокусируется на областях спирали данных компакт-диска, двигаясь по траекториям, задаваемым сервоприводом. Сервопривод служит для перемещения направляющей линзы.
2. Луч производит считывание, отражаясь с различной интенсивностью от пит-слоя компакт-диска.
3. Отраженный луч возвращается, попадая в группу призм. Там происходит его преломление и отражение на фотодекодер.
4. Фотодекодер определяет интенсивность светового потока и переправляет эту информацию к микропроцессору дисковода, который завершает ее анализ, преобразуя в цифровую последовательность.
Лазерные диски.
Информация на лазерный CD-ROM диск записывается промышленным путем, поэтому провести ее повторную запись невозможно. Данные на диске записываются в виде спирали, на которой выжигаются ямки округлой и продолговатой формы питы (pit).
В силу своей химической природы такой диск нельзя держать на солнце, а также недопустимы пятна на его подложке.
Структура CD-R диска (диск с однократной записью).
1. Устойчивый к царапинам слой, на который наносится изображение этикеток.
2. Защитный слой.
3. Отражающий слой.
4. Краска для выжигания (записи) информации.
5. Подложка.
Структура CD-RW диска (диск с однократной записью).
1. Устойчивый к царапинам слой, на который наносится изображение этикеток.
2. Защитный слой.
3. Отражающий слой.
4. Диэлектрический слой.
5. Слой металлопластика.
6. Диэлектрический слой для записи.
7. Подложка.
Мобильный винчестер Mobile - rack
Это такая «корзина» для диска, приемная часть которой стационарно закрепляется в корпусе ПК, а сам жесткий диск можно удобно устанавливать/снимать как сменный носитель. Если на другом компьютере нет корзины, то можно использовать USB– адаптер, который присутствует на всех современных ПК. Однако такие винчестеры имеют свои недостатки: их неудобно транспортировать, а если их уронить, то можно вывести из строя или нанести серьезное повреждение.
Внешний дисковод для дискеты 3.5 дюйма.
Выпускается для пользователей Мас, подключается через USB– адаптер, питается по шине, дискета извлекается механическим путем.
Дисковые комбайны.
В настоящий момент это направление считается самым перспективным. Комби-приводы способны вести однократную (CD-R) и многократную запись (CD-RW) на компакт-диски и проигрывать DVD-диски. Цена такого комбайна немалая, но меньше суммы цен на отдельно приобретаемые дисководы.
Лидирующее положение здесь занимает компания Lomega, которая выпускает различные модификации таких устройств.
Комби-привод Lomega ZipCD CD-RW/DVD Reader. Этот дисковод обладает следующими коэффициентами производительности: 6х4х24х4х, 6х4х – постоянная скорость записи дисков CD-R и CD-RW соответственно 24х – пиковую скорость воспроизведения CD-RОМ, 4х – коэффициент скорости считывания DVD.
Внутренний пишущий привод ZipCD (без поддержки DVD) с показателями: 12х – запись CD-R, 4х – запись CD-RW и 32х – чтение CD-RОМ.
Накопители винчестерного типа Lomega.
Накопители винчестерного типа Lomega Jaz работают с дисковыми носителями емкостью 1 и 2 Гбайта. Он дороговат и ориентирован на профессиональных пользователей (разработчиков мультимедиа, полиграфистов).
Накопители винчестерного типа Lomega Zip используют дисководы на 100 и 250 Мбайт и поэтому больше подходят для «домашнего» пользования.
Стример.
Стример – это устройство, которое в качестве носителя информации использует магнитную ленту. Такое устройство может содержать 7 кассет, а мощные устройства до 58 кассет. Кассета имеет емкость 70 Гбайт и обеспечивает скорость чтения/записи 180 Мбайт в минуту. Совокупность этих кассет называется ленточная библиотека.
Ленточная библиотека состоит из следующих функциональных устройств:
- стримера, предназначенного для записи/чтения информации на ленту;
- магазина кассет, содержащего кассеты;
- робота, служащего для загрузки кассеты из магазина и ее извлечения обратно.
Магнитные ленты являются самыми емкими и обеспечивают наименьшую стоимость хранения информации, хотя и уступают по скорости жестким дискам.
Струйные принтеры
В этих принтерах изображение формируется микро каплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел. Этот способ печать обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами, он очень удобен для цветной печати. Современные струйные принтеры могут обеспечивать высокую разрешающую способность – 600 и свыше точек на дюйм, приближаясь по качеству к лазерным принтерам. Скорость печати – 17 страниц в секунду в тестовом режиме, рисунки, фото – 3 минуты/страница. Струйные принтеры требуют тщательного ухода и обслуживания.
Лазерные принтеры
В настоящее время обеспечивают наилучшее качество печати, близкое к типографическому. В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Отличие от обычного копировального аппарата состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам из компьютера. Лазерные принтеры являются наиболее удобными устройствами для получения качественных черно-белых документов.
Типы лазерных принтеров
Среди лазерных принтеров имеются два основных типа: совместимые с HP LaserJet и «понимающие» язык PostScript. Бывают и такие принтеры, которые не «понимают» ни языка LaserJet, ни языка PostScript, но тогда вместе с ними обычно поставляются программы, эмулирующие LaserJet или языка PostScript. Эмуляция, как правило, замедляет печать на принтер, особенно при выводе рисунков.
Принтеры типа PostScript имеют больше возможностей по сравнению с принтерами типа LaserJet. Они в основном используются в издательских целях. Работая с таким принтером легко масштабировать документ, выводить «зеркальное» или негативное изображение.
Для персонального применения лучше подойдет принтер типа LaserJet.
Скорость печати
У лазерных принтеров «персонального» применения скорость печати составляет 8 страниц в минуту, у офисных принтеров – 12 , у сетевых – от 16 и выше станиц в минуту.
Разрешающая способность
У ранних моделей лазерных принтеров разрешающая способность была 300 точек на дюйм, затем появились принтеры с разрешением 600 точек на дюйм. В настоящее время существуют принтеры с разрешением 1200 и 2400 точек на дюйм и применяются в основном в издательских целях.
Объем оперативной памяти
Очень важной характеристикой лазерного принтера является имеющийся в нем объем оперативной памяти. Эта память используется для построения выводимых на принтер рисунков и для хранения загружаемых в принтер шрифтов символов. Обычно продаваемые модели лазерных принтеров оснащаются памятью, которой достаточно для простейших офисных применений.
Принтеры с небольшим объемом оперативной памяти (от 0,5 до 1 Мбайта) не могут хранить достаточное количество шрифтов и выводить большие рисунки.
Для принтеров с разрешением 300 точек на дюйм необходимо иметь память 2 Мбайта, а с разрешением 600 точек на дюйм – до 6 Мбайт.
Существуют принтеры обеспечивающие двустороннюю печать листа (скорость печати здесь составляет до 7,5 станиц в минуту). Современные модели принтеров поддерживают 2-3 интерфейса: параллельный, USB, инфракрасный порт. Некоторые принтеры поддерживают различные сетевые протоколы.
Средства мультимедиа. Джойстик, мышь, видеоплата, аудиоплата.
Мышь – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер.
Джойстик – манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручке с кнопками, употребляется в основном для компьютерных игр.
Видеоплата.
Компьютер как таковой не может самостоятельно обрабатывать или редактировать аналоговое изображение. Для того, чтобы это стало возможным, его необходимо оцифровать и ввести в память компьютера. Для этого служат так называемые платы захвата. Оцифровка аналоговых сигналов порождает огромные массивы данных.
Запись последовательности кадров в цифровом виде требует от компьютера большого объема внешней памяти. Например, частота кадров в американском ТВ–стандарте NTSC — 30 кадров/с, так что для запоминания одной секунды полноцветного, полноэкранного видео требуется 20–30 Мбайт. Поэтому оптический диск емкостью 600 Мбайт вместит менее полминуты изображения. Но последовательность кадров недостаточно только запомнить, ее надо еще вывести на экран в соответствующем темпе. Подобной скоростью передачи информации — около 30 Мбайт/с — не обладает ни одно из существующих внешних запоминающих устройств. Чтобы выводить на экран компьютера оцифрованное видео, приходится идти на уменьшение объема передаваемых данных, что, в свою очередь приводит к ухудшению качества изображения.
Обе эти проблемы — памяти и пропускной способности — решаются с помощью методов сжатия/ развертки данных, которые позволяют сжимать информацию перед записью на внешнее устройство, а затем считывать и разворачивать в реальном режиме времени при выводе на экран. Для движущихся видео–изображений существующие алгоритмы могут сжимать данные с коэффициентом порядка 100:1— 160:1, что позволяет разместить на CD–ROM около часа полноценного озвученного видео. Работа этих алгоритмов основана на том, что обычно последующий кадр отличается от предыдущего лишь некоторыми деталями, поэтому, взяв какой–то кадр за базовый, для следующих можно хранить только относительные изменения. При значительных изменениях кадра автоматически выбирается новый базовый кадр.
Для статических изображений коэффициент сжатия, естественно, ниже — порядка 20–30:1.
Существует симметричная и асимметричная схемы сжатия данных. При асимметричной схеме информация сжимается в автономном режиме. Т. е. одна секунда исходного видео сжимается в течение нескольких секунд или даже минут мощными параллельными компьютерами и помещается на внешний носитель, например CD–ROM. На машинах пользователей устанавливаются сравнительно дешевые платы декодирования, обеспечивающие воспроизведение информации мультимедиа в реальном времени. Использование такой схемы увеличивает коэффициент сжатия, улучшает качество изображения, однако пользователь лишен возможности разрабатывать собственные продукты мультимедиа.
При симметричной схеме сжатие и развертка происходят в реальном времени на машине пользователя, благодаря чему пользователь имеет возможность производить собственную продукцию. При симметричной схеме падает качество изображения.
С развитием технологии эта проблема постепенно уходит, однако пока иногда предпочитают смешанную схему, при которой разработчик продукта готовит, отлаживает и испытывает продукт мультимедиа на своей машине с симметричной схемой, а затем “полуфабрикат” в стандартном формате отсылается на фирму, где его подвергают сжатию на мощном компьютере и помещают результирующий продукт на CD–ROM.
В настоящее время целый ряд фирм активно ведет разработку алгоритмов сжатия видеоинформации, стремясь достичь коэффициента сжатия порядка 200:1 и выше.
Алгоритмы реализуются аппаратно, либо чисто программно. Алгоритмы сжатия применимы не только к видео–изображениям, но и к компьютерной графике, что дает возможность применять на обычных персональных компьютерах покадровую запись рисованных мультфильмов большой продолжительности.
Новейшие видеоадаптеры имеют средства связи с источниками телевизионных сигналов и встроенные системы захвата кадра в реальном масштабе времени. Видеоадаптеры имеют быструю видеопамять от 2 до 4 Мбайт и специальные графические ускорители.
Аудиоплата.
Любой мультимедиа–ПК имеет в своем составе аудиоплату. Для чего она нужна? С легкой руки фирмы Creative Labs (Сингапур), назвавшей свои первые аудиоадаптеры звонким словом Sound Blaster, эти устройства часто именуются “саундбластерами”. Аудиоадаптер дал компьютеру не только стереофоническое звучание, но и возможность записи на внешние носители звуковых сигналов.
Современный аудиоадаптер имеет аналого–цифровой преобразователь (АЦП), периодически определяющий уровень звукового сигнала и превращающий его в цифровой код, который записывается на внешний носитель; цифровой сигнальный процессор или расширенный сигнальный процессор. Они используются совершенные для расширения базы стереозвука, создания эха и обеспечения объемного звучания.
Классификация, назначение локальной вычислительной сети.
Локальной сетью, называется сеть абоненты, которой находятся на небольшом расстоянии друг от друга, и как правило такая сеть охватывает одно предприятие или несколько расположенных рядом.
Основные характеристики локальной сети:
· Разделение ресурсов; ЛВС обеспечивает использование периферийных различных устройств (принтеры, плоттеры).
· Разделение данных; ЛВС обеспечивает коллективное использование общих баз данных.
· Разделение программных средств, коллективное использование общих программ;
· Электронная почта; ЛВС обеспечивает обмен информации, между абонентами сети.
Классификация ЛВС:
1. По способу организации: реальные и искусственные.
Искусственные сети позволяют связывать компьютеры через последовательные или параллельные порты, и не нуждаются в специальных сетевых адаптерах, такая система может работать средствами операционной системы MS-DOS.
2. Наличие проводных и беспроводных соединений: проводные и беспроводные.
Средой передачи информации, в проводных сетях, является кабель (витая пара, коаксиальный кабель и оптико-волоконный кабель) и т. д.
3. Топология: звезда, шина, кольцо.
4. Технология: Ethernet, Token Ring, Arcanet, FDDI.
Реальные ЛВС бывают одноранговые и сети с централизованным управлением. Одноранговые сети содержат в своем составе абонентские системы, одинаковые по своей функции. Все абонентские системы имеют доступ к дискам и принтерам, другой абонентской системы, если она является сервером.
Достоинства одноранговых сетей:
1. Наиболее просты в установке и эксплуатации.
2. Не требуют специальной операционной системы, и работает под управлением MS-DOS.
К недостаткам относятся проблемы связанные с защитой информации.
В сети с централизованным управлением заранее выделяется одна или несколько машин, управляющих обменом информации по сети. Диски таких машин доступны всем абонентам сети.
Достоинство:
Высокая степень защиты данных.К недостаткам относятся:
10. Необходимость установки специальной операционной системы.
11. Сложность модернизации сети.
12. Необходимость предварительного определения файл-сервера.
Топология
Топология - это схема проводных соединений в сети.
Звезда: здесь организуется центральный узел (хаб), через который проходят все сообщения сети. Для подключения абонентской сети к хабу используется витая пара проводов.
 |
ХАБ представляет собой небольшую коробочку, к которой подключен пучок кабелей. Основным достоинством звездообразной структуры является независимость каждого радиального направления от остальных, т. е неполадки на одном из участков никак не повлияют на работу других пользователей.
Недостатки:
1. Для каждой абонентской системы необходима прокладка своего кабеля.
2. Зависимость от надежности ХАБа.
3. Невысокая скорость работы.
 |
2.Шина:
Здесь сетевые компьютеры связаны линейно, с помощью коаксиального кабеля.
Достоинство:
1. Относительно высокая скорость работы и надежность.
2. Сеть легко можно развивать, добавляя новые ветви.
Недостатки:
В случае разрыва кабеля сеть теряет работоспособность.
3. 
|
|
|
|
|
|
|
В качестве точек АбС в кольцо выступают простейшие аппараты называемые повторителями. Задачей повторителя является небольшая задержка проходящего через него пакета или конверта и усиление сигнала передающего информацию. Задержка необходима для того, чтобы АбС смогла сделать в пакете необходимые пометки.
Недостатки: при разрыве кольца, прекращается работа всей сети, поэтому используется усовершенствованная сеть (двойное кольцо).
 |
Модернизация заключается в том, что ЛВС используется два циклических кольца. В нормальном режиме информация передается по двум направлением (по двум кольцам, но в разные направления). В случае обрыва расположенные рядом точки, замыкают внешнее и внутреннее кольцо в единое целое, данные передаются в одном направлении.
 |
Задачей всех 7 уровней является обеспечение надежности взаимодействия систем сети. Каждый уровень выполняет возложенную на него задачу. Между каждым соответствующим уровнем АбС работает соответствующий протокол. Уровни работают так, чтобы в нужный момент подстраховать и проверить работу других уровней. Например, если канальный уровень допустит ошибку, то ее поймет и исправит транстпортный уровень.
Процесс взаимодействия АбС возникает при необходимости передачи пользователем информации по сети. Однако эта информация должна быть понятна другим АбС. Для этого предусмотрен уровень 6 – представительный, который представляет информацию к единому формату.
Сеансовый (5 уровень) предназаначен для организации сеансов связи на период взаимодействия АбС. Здест создаются порты для приема-передачи сообщений.
Транспортный (уровень 2) предназначен для обеспечения передачи данных по информационному (логическому) каналу связи.
Физический (1 уровень) реализует управление физическими каналами связи, что сводится к подключению/отключению канала связи и формированию сигналов, представляющих передаваемые данные.
Характеристика физических сред
Наиболее часто встречаются следующие физические среды:
1. Витая пара.
2. Коаксиальный кабель.
3. Оптические волокна.
Витая пара
Витая пара является наиболее дешевой физической средоы и раньше применялась для коммутации телефонных соединений.
 |
Достоинства:
1. Низкая стоимость.
2. Простотат монтажных работ при подключении АбС к ЛВС.
Недостатки:
1. Обязятельно требуется концентратор при построении сети.
2. Плохая защищенность от электричсеких помех (без экрана). Возможно экранировать, но от этого увеличивается стоимость.
3. Простота несанкционированного подключения.
4. Жесткие ограничения на дальность и скорость передачи данных.
5. Витая пара используется только для построения звезды.
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену относительно витой пары и оптических волокн. Хорошо помехозащищен используется для связи на небольшие расстояния.
В ЛВС применяются два основных вида коаксиального кабеля:
1. 10 base 5 - широкополосный кабель, толстый, протяженность 500 м.
2. 10 base 2 - широкополосный тонкий кабель, протяженность 200 м.
 |
Кабель состоит из 4 частей:
1 – наружное пластиковое покрытие.
2 – экран.
3 - слой изолирующего материала.
4 – внутренный проводник.
Оптико-волоконные линии
Оптико-волоконные линии передают световой сигнал или сигналы в инфракрасном диапазоне. Кабаль состоит из светопроводящего наполнителя на кремниевой или пластмассовой основе, заключенного в материал с низким коэффициентом преломления (). Благодаря чему световые сигналы отражаются от внутренней поверхности кабеля, сокращая потерю световой энергии до минимума.
При передаче электрического сигнала по оптической линии из необходимо преобразовать в световые сигналы. Для этого использутся светодиоды. Для обратного преобразования используются фотодиоды.
 |
Достоинства:
1. Имеют небольшой вес.
2. Высокая скорость передачи (1 Гбит/с.).
3. Невосприимчивость к электрическим помехам.
4. Полностью пожаробезопасен.
5. Дольность передачи более 50 км.
6. Обладают противоподслушивающими качествами.
Недостатки:
1. Высокая стоимость.
2. Сигнал может передаваться только в одном направлении.
3. Используются при организации сети типа кольцо.
Технология локальных сетей
Технология локальных сетей описывает, как работает сеть. Наиболее распространены четыре технологии: FDDI, ArcNet, Ethernet, Token Ring.
Технология Ethernet.
Ethernet работает по следующему принципу:
1. Никому не разрешается посылать сообщения в то время пока этим занят другой.
2. Если два или несколько отправителей начинают посылать сообщения в одно и то же время, то их сообщения столкнутся, такая ситуация называется коллизией. Она выражается в виде помех. Ethernet заставляет приостановить передачу на время, а затем повторить попытку.
Достоинство:
1. Не дорогая технология;
2. Большой опыт использования;
3. Постоянные обновления;
4. Богатство выбора;
Многие производители ориентированы на выпуск продукции для Ethernet.
Недостатки:
1. Возможность помех.
2. В случае большой загруженности в сети время передачи сообщения непредсказуемо.
Технология FDDI
Эта архитектура появилась в середине 80-х г. и ориентирована на оптоволоконную архитектуру. Эта технология поддерживает сеть передачи маркера. Опирается на первую модификацию кольца. В первом кольце информация передается по часовой стрелке, а во втором против часовой стрелки.
Достоинства:
1. Очень высокая скорость передачи.
2. Кольцо может быть окружностью 200 км и включать до 1000 устройств.
Недостатки: высокая стоимость.
Технология TokenRing
Эта технология ориентируется на кольцо, по которому постоянно движется маркер. Принцип работы следующий: Ждать маркера, если необходимо отправить сообщение, то присоединить его к маркеру, когда он будет проходить мимо. Если маркер проходит мимо, снять с него сообщение и отправить маркер дальше.
Достоинства:
1. Гарантированная доставка сообщений.
2. Высокая скорость работы, в 1.5 раза выше Ethernet.
Недостатки:
1. Необходимо дорогостоящее оборудование для доступа к среде передачи.
2. Необходимо два кабеля для повышения надежности, один - входящий, другой – исходящий от компьютера к концентратору.
3. Высокая стоимость, в 2 раза выше Ethernet.
4. Эта технология более сложная в реализации.
Технология ArcNet
Принцип работы сети ArcNet аналогичен TokenRing, т. е. используется маркер для разрешения АбС передать информацию в соответствующий момент времени.
Однако способ реализации маркера здесь отличен от TokenRing. Кроме того, технология ArcNet ориентирована на шину (в случае коаксиального кабеля) или звезду (при наличии витой пары проводов).
Достоинства ArcNet:
¨ Невысокая стоимость (самая дешевая);
¨ Простота использования;
¨ Гибкость.
Недостатки ArcNet:
¨ Низкое быстродействие (1/4 Ethernet, ½-1/7 TokenRing);
¨ Плохо работает в условиях мультимедиа, режиме реального времени;
¨ Отсутствуют перспективы развития.
Автоматизация систем
В ОС MS-DOS предусмотрен пакетный режим работы. Для этого необходимые команды помещ. в специальный файл Autoexec. bat и они будут автоматически выполняться при запуске системы. MS-DOS начинает работу с проверки наличие файла. Autoexec. bat на диске А. Если на диске А файл не находится то система его ищет на диске С, а если там не находит, то выдается сообщение, что диск не системный. Процесс работы файла Autoexec. bat можно прервать нажав на клавишу Ctrl+C. Файл Autoexec. bat может быть создан программой-редактором или командой COPY. Каждая строка должна содержать только одну команду. Команда должна быть набрана точно в таком виде, какой набирается из MS-DOS.
Специальные команды для Autoexec.bat.
ECHO on/off - в процессе работы файла Autoexec. bat все команды из него отображаются на экране. Но если добавить эту команду, то все последующие сообщения не будут выводиться. Чтобы их вернуть необходимо набрать команду ECHO on. К этой команде можно добавить сообщение длиной до 123 символов.
REM – предназначена для пометок. Позволяет вывести на экран сообщение во время выполнения команды. Комментарии могут быть длиной до 123 символов. Если команде REM предшествует команда ECHO off, то сообщение видно не будет.
PAUSE – если команда будет добавлена в файл, то последующие команды не начнут выполнятся до тех пор пока не будет нажата клавиша на клавиатуре. В этой команде можно добавить сообщение длиной до 121 символа. Эта команда полезна при смене диска или в случае необходимости прерывания выполнения команд после оценки ситуации.
Конфигурационный файл Config sys
При запуске ms-dos по умолчанию устанавливается множество параметров, которые управляют системой. Они указывают на то, какой объем памяти отводится для использования файлами. Сколько файлов могут быть одновременно доступны, когда можно прерывать программу, какие устройства задействованы в системе. Эти параметры можно изменить специальными командами, записываемыми в файл Config sys. ОС при запуске ищет этот файл и загружает указанные в нем параметры. Наиболее часто в файле Config sys используются следующие команды: BREAK, BUFFERS, DEVISE, FILES, SHELL, COUNTRY, LAST DRIVE.
Каждая команда имеет свои параметры и записывается в отдельной строке. Команды вносятся в файл при помощи программы редактора или команды copy.
Команда BREAK
BREAK [=on]/[=off]
Назначение: прерывание программы.
Иногда в процессе работы требуется прерывание программы. Для этого необходимо нажать ctrl+break. Однако необходимо помнить, что ms-dos проверяет наличие требования прерывания только в тот момент, когда ожидается ввод с клавиатуры либо на экран, либо на внешние периферийные устройства. Для того чтобы прервать эти действия необходимо в Config sys добавить команду break on. Если параметры break неизвестны, то необходимо после системного приглашения набрать имя этой команды.
Shall
Подключение дополнительного командного процессора
Shall=disk:\path\filename
Пакетные файлы
Ряд операций, например, копирование данных, трансляция программ и другие, выполняемые с помощью MS DOS, тербуют определенной последовательности команд. Их можно задать вручную или создать пакетный файл и MS DOS выполнит его автоматически. Пакетный файл может быть создан программой-редактором или командой COPY. Имя файла может быть произвольным, но расширение только bat. Пакетные файлы могкт содержать специальные команды для выполнения определенных операций: FOR, РAUSE. GOTO, IF, ECHO, REM.
FOR – многократное выполенеие одной команды.
GOTO – передача управления внутри пакетного файла.
IF – разрешение проверки условия.
Сетевой адаптер
Для реализации физического и канального уровней используется устройство называемое сетевым адаптером. Сетевой адаптер подключается к шине ПК и обеспечивает связь с локальной сетью. Главным назначением сетевого адаптера является прием информационных кадров поступающих в компьютер из передающейся сети. Сетевой адаптер содержит схемы, необходимые для приема передачи данных из или в ЛВС и память, используемую для буферизации входных и выходных информационных кадров. Сетевой адаптер содержит один или более каналов прямого доступа, используемые для обмена данными между локальной сетью и памятью сетевого адаптера.
 |
Драйверы и резидентные программы
Они позволяют расширить возможности MS DOS. Их запуск происходит следующим образом. Драйверы подключаются во время начальной загрузки из файла Config. sys при помощи команды DEVISE. Драйверы остаются в оперативной памяти до перезагрузки компьютера. Резидентные программы запускаются как обычные программы, но после выполнения своих действий они остаются в оперативной памяти. Однако их можно выгрузить указав соответствующую команду.
 |
Слово «мост» очень точно передает назначение микросхем, которые, как уже отмечалось выше, служат связующим звеном между различными шинами и интерфейсами, наводят, так сказать, «мосты взаимопонимания» между устройствами компьютера.
Микросхема северного моста обеспечивает работу с наиболее скоростными подсистемами. Северный мост содержит контроллер системной шины, посредством которого происходит взаимодействие с процессором, контроллер памяти, осуществляющий работу с системной памятью, контроллер графической шины AGP (Accelerated Graphics Port), обеспечивающий взаимодействие с графической подсистемой (сегодня большинством чипсетов поддерживаются интерфейсы AGP 1х/2х/4х, но в ближайшее время будет реализована поддержка уже анонсированного AGP 8х), и наконец, контроллер шины связи с южным мостом (PCI-шины в классическом понимании).
К современному северному мосту предъявляются очень жесткие требования: он должен представлять собой хорошо сбалансированную систему, основная задача которой — с минимальными задержками организовать обслуживание запросов к системной памяти. Для решения этой задачи производители системной логики используют различные подходы, но все они основаны на реализации контроллера памяти, позволяющего одновременно обрабатывать большое количество запросов и данных, расставляя приоритеты и создавая очередность доступа к основной памяти. Для более эффективного использования шины памяти применяется буферизация данных, обеспечивающая одновременную работу с памятью нескольких устройств в режиме разделения времени доступа. Теперь поговорим о том, как осуществляется взаимодействие северного и южного мостов. Как уже упоминалось ранее, классическая реализация двухмостовой архитектуры подразумевает использование PCI-шины в качестве канала связи между мостами. Но 32-битная PCI-шина, работающая на частоте 33 МГц, имеет пиковую пропускную способность лишь 133 Мбайт/с, что уже не достаточно для обеспечения потребностей современных периферийных устройств. Именно поэтому большинство производителей системной логики сегодня для связи микросхем чипсета используют другие интерфейсы, что, в свою очередь, позволило вывести контроллер PCI-шины из северного моста в южный. Пионером в этой области стала хаб-архитектура, примененная инженерами компании Intel в 800-й серии чипсетов. Суть ее сводится к переходу на соединение мостов по схеме «точка-точка». При этом была использована специальная 8-битная шина, обеспечивающая полосу пропускания 266 Мбайт/с. Контроллер этой шины, используя фирменные технологии, оптимизирует работу с запросами от периферийных устройств к основной памяти. Все это делает работу хабов (северного и южного мостов) более независимой и снимает ограничения, которые налагают использование PCI-шины в качестве связующего звена. Подобные технологии реализованы сегодня и в чипсетах компании VIA (Н-Link Hub-архитектура), и в двухпроцессорных решениях компании SiS (MuTIOL-шина).
Южный мост обеспечивает работу с более медленными компонентами системы и периферийными устройствами. Для южного моста современного чипсета стандартом де-факто стало наличие следующих контроллеров и устройств:
• двухканальный (Primary и Secondary) IDE-контроллер, Обеспечивающий работу с внутренними (то есть расположенными внутри корпуса компьютера) накопителями, в частности жесткими дисками (HDD) и оптическими дисководами (CD-ROM, DVD-ROM, CD - R/RW/ и т. п.), оснащенными соответствующим интерфейсом;
• USB-контроллер (один и более), обеспечивающий работу с устройствами, подключаемыми к универсальной последовательной шине (USB). Хотелось бы в связи с этим сказать несколько слов о преимуществах, предоставляемых переходом на интерфейс USB. Он должен заменить устаревшие внешние интерфейсы, такие как последовательный RS-232 (СОМ-порт) и параллельный IEEE-1284 (LPT-порт). Внедрение USB позволило снять множество ограничений, обусловленных конструктивными особенностями применявшихся ранее решений: невысокую пропускную способность, невозможность горячей замены и подключения по цепочке нескольких устройств к одному порту, а также малую длину интерфейсного кабеля;
• контроллер шины LPC (Low Р(п Count Interface), пришедший на смену устаревшей ISA. Шина LPC имеет 4-битный интерфейс, соединенный с чипом ввода-вывода (Super I/O chip), который поддерживает работу внешних портов (последовательного (СОМ), параллельного (LPT), PS/2 и инфракрасного), а также контроллера флоппи-дисковода.
Большинство современных чипсетов реализуют в своем южном мосту аудиоконтроллер АС'97 (Audio Codec). Спецификация АС'97 подразумевает разделение процессов обработки цифрового и аналогового, каждый из которых выполняется отдельной микросхемой; при этом определяется и интерфейс для их взаимодействия — AC-link. Таким образом, в южном мосту осуществляется обработка звукового сигнала в цифровом виде — иными словами, в нем реализована цифровая часть (Digital АС'97 Controller).
Для реализации всех возможностей, предоставляемых спецификацией АС'97, в микросхему южного моста интегрирован котроллер AMR. На поддерживаемых им AMR-картах (Audio/ Modem Riser Card) располагаются аналоговые цепи аудиокодека АС'97 и/или модемного кодека МС'97 (Modem Codec).
Данный подход позволяет использовать различные комбинации северных и южных мостов — разумеется, при условии что они поддерживают один и тот же интерфейс. Это дает возможность создавать наиболее производительные системы с минимальными затратами и в кратчайшее время, поскольку для внедрения последних спецификаций достаточно модернизировать лишь одну микросхему системной логики, а не чипсет в целом.
