Внешнее устройство 1 внешнее устройство 2 . . .

ПортыОбщая

Шина

Внешнее устройство 3 Внешнее устройство 4 . . . Рис. 5

Системная информационная шина состоит из шин: данных, адреса и управления и осуществляет пересылку данных внутри компьютера между процессором и периферийными устройствами и между периферийными устройствами, минуя процессор. Шина характеризуется: типом (ISA, EISA, PCI, AGPи др.), тактовой частотой, составляющей 8..70 МГц, иколичеством магистралей[6], называемых шириной или разрядностью шины (16или32).

С ROM процессор “общается” с помощью системы прерываний.Прерывание — сигнал-заказ в шине от периферийных устройств или программ на срочное выполнение какого-либо действия, прерывающий выполнение основной программы. На возникшее событие[7] реагируют закрепленные за событиями специальные программы — векторы прерываний (ISR). После обработки сигнала ISR выполнение прерванной программы продолжается.

Процессор персонального компьютера IBM PC — сверхбольшая интегральная схема[8] серииIntel (8086, 80286, 80386, 80486), Pentium, .., PowerPC, Digital Alpha и характеризуется:

O разрядностью (16, 32 или 64), которая определяет величины обрабатываемых

чисел и производительность;

O тактовой частотой, измеряемой в мегагерцах (10..600 МГц), или реже быстродействием, которое составляет 3µ106..1010 операций в секунду;

O шириной шин: управления, данных (влияет на скорость общения процессора с памятью) и адреса (ограничивает общий объем памяти компьютера).

Первый 16-разрядный микропроцессор 8086 с тактовой частотой 10 Мгц и 20-разрядной шиной адреса мог работать только в реальном режиме (однопрограммном), в котором процессор общается с не более чем 1М памяти с помощью физических адресов и все машинные команды разрешены любой программе.

16..64-разрядные микропроцессоры 80286.. Digital Alpha с тактовой частотой 40.. 600 Мгц и 32-разрядными шинами адреса и данных могут работать в защищенномрежиме, имеют аппаратные средства организации виртуальной (кажущейся) памяти до 64Т (!) и поддержки мультипрограммного режима работы. В этом режиме параллельно друг с другом может выполняться несколько программ, причем каждой программе выделяется виртуальный участок памяти и привилегии по использованию машинных команд, так что программы изолируются в памяти друг от друга и не мешают друг другу нормально выполняться.

Конструктивно компьютер состоит из следующих компонентов: базового комплекта (системного блока, дисплея, клавиатуры, манипулятора “мышь”) и дополнительного периферийного оборудования (принтера, модемов, мультимедийного, сетевого и др. оборудования).

истемный блок — металлическая коробка со съемной крышкой (рис. 6), содер-

жащая в себе основные аппаратные части компьютера :

блок питания, материнскую плату с установленными микросхемами: процессора, сопроцессора, памяти, системные часы (“таймер”), встроенный динамик, устройство для работы с компакт-дисками (CD-ROM), накопители на жестких (“винчестерских) дисках, накопители на гибких (“флоппи”) дисках, контролеры дисководов, платы: сетевые, ввода / вывода данных, адаптеров периферийных устройств, и других устройств, соединенные с материнской платой разъемами или многожильными кабелями.

Рис. 6

На передней панели системного блока расположены клавиши управления компьютером:

O Power для включения / выключения питания компьютера;

O Reset, при нажатии которой выполняется программа первоначальной загрузки компьютера; этой клавишей можно воспользоваться при “зависании” компьютера, когда он не реагирует на нажатия клавиш клавиатуры и другие манипуляции с периферийными устройствами;

O Turbo, нажатие которой увеличивает скорость производимых процессором операций; скорость индицируется жидкокристаллическим табло на передней панели системного блока.

На задней панели системного блока в отверстиях-слотах расположены много

штырьковые разъемы (коннекторы) плат, соответствующие портам ввода / вывода

данных и служащие для подключения к компьютеру периферийного оборудования.

аймер — счетчик импульсов кварцевого генератора, периодически (с частотой 18,2 Гц) вызывающий программу обработки прерывания, которая при каждом вызове прибавляет к хранимому системному времени фиксированный промежуток времени тик.

исплей (видеосистема) представляет собой совокупность монитора и графичес-

кого адаптера (видео карты) (рис. 7).

Рис. 7

Монитор характеризуется:

O размером (измеряется в дюймах и обычно составляет 14”..21”);

O цветностью (изготавливаются монохромные и цветные мониторы);

O разрешающей способностью (измеряется в количестве цветных точек по горизонтали и вертикали и обычно составляет 320·200..1600·1280);

O зернистостью (расстоянием между центрами точек люминофора одного цвета, которое обычно составляет 0,39..0,25 мм).

Графический адаптер (конструктивно) — сложное устройство, управляемое собственным микропроцессором, сравнимым по мощности с процессором компьютера. Широко используются адаптеры следующих стандартов:

O EGA (EnhancedGraphicsAdapter) — усовершенствованный графический адаптер;

O VGA (Video Graphics Array) — графический видео массив и его модификации: SVGA (супер-VGA) и UVGA (ультра-VGA) с улучшенными характеристиками.

Графический адаптер состоит из: контролера монитора, видеопамяти, контролера графики.

Контролер монитора управляет строчной и кадровой разверткой изображения и 30..85 раз в секунду заново рисует (“освежает”) изображение на мониторе. Изображение строится из цветных точек, которые объединяются в телевизионные строки и изображаются кадрами. Количество точек в строке и количество строк различно для разных адаптеров. На самом мониторе, как правило, есть ручки управления разверткой по горизонтали и вертикали, размером кадра, яркостью и контрастностью (на цифровых мониторах значения этих же параметров устанавливаются по меню).

Основное назначение видеопамяти — хранение образа экрана монитора. Память, достаточная для хранения образа одного экрана, называется видеостраницей. Объем видеопамяти, а, следовательно, и количество видеостраниц зависит от конкретного адаптера.

Контролер графики поддерживает работу адаптера в текстовых и графических режимах, которые являются интегральной характеристикой адаптера:

O В текстовом режиме экран представляет собой совокупность текселов (“texel” — text element), расположенных на пересечениях строк и столбцов (рис. 8).

Видеопамять Контролер Монитор Рис. 8

Каждый тексел соответствует одному из символов таблицы ASCII.Для изображения символов используются битовые карты-матрицы символов таблицы знакогенератора, управляемой BIOS и позволяющей изображать до 512 различных очертаний символов с помощью цветных точек. Способ изображения символов определяется фоном и цветом, составляющими атрибут символа. Разрешающая способность адаптера EGA в текстовом режиме достигает 43 строк по 80 символов в строке (80·43), причем каждый символ может быть изображен 16 различными цветами (набор доступных цветов называют цветовой палитрой) на 8 разных фонах. Разрешающая способность адаптера VGA в текстовом режиме достигает 80 · 50 или 132·43(в режиме extended VGA)с той же цветовой палитрой.

O В графическом режиме экран представляет собой совокупность цветных точек — пикселов (“pixel” -picture element), расположенных в строках и столбцах. Разрешающая способность адаптера EGA в графическом режиме достигает 640 пикселов по горизонтали и 350 пикселов по вертикали (640·350), причем каждая точка изображается одним из 16 различных цветов при цветовой палитре в 64 различных цвета. Разрешающая способность адаптера VGA в графическом режиме достигает 1600·1280, причем каждая точка изображается одним из 256 различных цветов при цветовой палитре в 65536 различных цветов! Кроме того, для изображения символов в графическом режиме адаптеры снабжаются таблицей знакогенератора, позволяющей изображать 256 символов с помощью матриц пикселов.

В последнее время в связи с широким распространением высококачественной полиграфии и видео монтажа выпускаются специализированные адаптеры и полностраничные мониторы, способные отображать 16,8 млн. цветов (!); они оборудованы специализированными микросхемами-акселераторами и графическими сопроцессорами: Video- поддерживают изображение видео клипов, 3D — поддерживают изображение трехмерных объектов.

лавиатура предназначена для ручного ввода информации как для передачи

сообщений программе, так и для управления компьютером (рис. 9).

Рис. 9

Изготавливаются клавиатуры:

O механического типа (нажатие клавиши фиксируется механическим выключателем с золотыми контактами);

Oмембранного типа (нажатие клавиши фиксируется при соприкосновении мембран, через которые проходит слабый электрический ток).

Различают 101..104-клавишные клавиатуры (с дополнительными клавишами для работы в Windows’95). Клавиатуру принято разделять на зоны (рис. 10).

O Основная клавиатура IBM PC — четырех регистровая, т.е. при нажатии какой-либо ее клавиши могут генерироваться 4 различных символа (обычно заглавные и

строчные символы латинского и национального алфавитов), а также цифры и специальные символы. Переключение в режим изображения национальных / латинских символов осуществляется комбинациями клавиш, зависящими от программ-драйверов клавиатуры (т. н. русификаторов).

O Управляющая клавиатура.удаляет набранную команду из строки.перемещает мигающую полоску — курсор вправо по строке сразу на несколько позиций (обычно 4 или 8). Фиксация режима изображения заглавных букв (или символов верхнего регистра) производится нажатием . Оперативная смена регистра осуществляется нажатием и удержанием(левой или правой) во время нажатия клавиши-символа.(пробел) перемещает курсор вправо по строке без изображения символа. вводит набранную команду для исполнения, а также переводит курсор в начало следующей строки.удаляет из строки последний набранный символ.и , используются только в соста-

ве распространенных клавиатурных комбинаций, используемых компьютером в строго определенных целях. Одновременное нажатие клавиш

() вызывает перезагрузку компьютера,() — прерывает выполнение команды или программы.

O Клавиатура управления курсором. Для управления положением курсора следует использовать группу клавиш (, , , ), перемещающих его, соответственно, вправо / влево / вверх / вниз по экрану, а также:- для перемещения курсора в начало строки и- в конец строки,и- для листания текста на страницу вверх ии- на страницу вниз. Клавишиислужат для удаления текущего символа. иприменяются для переключения клавиатуры в режим вставки символа в позицию курсора или замены символа в позиции курсора набираемым.

O Группе клавиш ..функциональной клавиатуры любая прикладная программа может назначать любые определенные ею функции.

O Специальная клавиатура.Нажатиевызывает вывод на принтер копии изображения на мониторе.блокирует режим прокрутки изображения монитора. Для приостановки работы компьютера достаточно нажать , а для продолжения — любую другую клавишу.

O Дополнительная цифровая клавиатура. Нажатиефиксирует цифровой регистр дополнительной клавиатуры-калькулятора; в противном случае эта

клавиатура управляет курсором.

Нажатие любой клавиши возбуждает прерывание и в специальный буфер клавиатуры из 15 ячеек посылается двухбайтовый код:

O первый байт кода представляет собой ASCII — код нажатой клавиши (т.е. номер соответствующего символа в таблице ASCII) или 0, если клавиша не имеет ASCII-кода (например, );

Oвторой байт — расширенный код, т.е. Scan-код нажатой клавиши (попросту говоря — порядковый номер клавиши) с учетом одновременного нажатия клавиш-модификаторов , , . Например, нажатиегенерирует Scan-код 59,- код 84,- код 94,- код 104. Коды клавиш, хранящиеся в буфере, обрабатываются процессором по принципу очередь:

c… cНаправление продвижения кодов в буфере

Обрабатываемый кодc c Код нажатой клавиши

По 16-битовой маске, хранящейся в оперативной буферной памяти клавиатуры компьютер всегда знает”: клавиша нажата, отпущена или удерживается, нажаты ли в это время: , , ,, , ) и соответствующим образом реагирует на эти ситуации.

есткий магнитный диск (“винчестер”[9]) представляет собой пакет дюралевых круглых пластин, покрытых с обеих сторон ферролаком (оксидом железа), и находящихся в герметически запаянном корпусе (рис. 11).

Рис. 11

В корпус встроены также: магнитные головки, считывающие / записывающие информацию, электродвигатели, раскручивающие диск со стабильной синхронной скоростью и перемещающие головки радиально по отношению к диску. Поверхность диска покрыта магнитными следами — дорожками, разделенными на секторы (расстояние между дорожками составляет 0,05 мм). При записи / считывании информации суппорт с магнитной головкой устанавливается двигателем на нужную дорожку, а в ней — на нужный сектор. Перемещением головки управляет специальная плата с микросхемами — контролер дисковода.
Накопитель на жестком диске характеризуется: емкостью (80М..десятки Т), средним временем доступа к диску (60..15 мС) и типом интерфейса (ST, ESDI, IDE, SCSI), определяющим способ подключения к материнской плате.

ибкий магнитный диск (“дискет”) представляет собой пластиковую круглую

пластину, покрытую с обеих сторон ферролаком, которая находится в запаянном негерметичном корпусе (рис. 12).

Рис. 12

В дисковод гибких дисков встроены магнитные головки, считывающие/записывающие информацию, и электродвигатели, раскручивающие диск и перемещающие головки радиально по отношению к диску. Поверхность диска покрыта магнитными следами-дорожками (их 40 или 80), разделенными на секторы (их на дорожке 8..18) по 512 байтов в каждом и определяющими емкость дискета в К(Емкость дискета = Количество дорожек · Количество секторов). Дискеты выпускают размерами 5,25” и 3,5” различных маркировок: DD (“Double Density”)- емкостью до720К(5,25”)и 1,2M(3,5”), HD (High Density”) — емкостью до 1,2M (5,25”) и 1,44M (3,5”) и сверхвысокой плотности ED или VHD(“Verify HD”) емкостью до 2,88М (3,5”). Пластиковый корпус дискета имеет отверстия для считывания / записи информации и защиты информации от модификации.

омпакт-диск (Compact Disk или CD-ROM) — изготавливается из пластмассы

диаметром 12 см(рис. 13), имеет большую емкость (обычно 640М, что

Рис. 13

примерно эквивалентно 450 дискетам емкостью 1,44М или 200 000 страниц текста, или 20 000 рисунков, или 2000 теле кадров, или 74минутам видеоизображения со стереозвуком), а дисковод CD-ROM обеспечивает высокую скорость чтения данных.

CD принято классифицировать на : u — обычный (CD DA), v — CD с расширенной архитектурой (CD XA), w — интерактивный компакт-диск концерна Philips(CD-I), x -CD с динамической многофункциональной визуальной системой фирмы

Статьи к прочтению:

Фильм «Внутренние Миры, Миры Внешние».

Похожие статьи: