Реферат : Периферийные устройства ПЭВМ (работа 1) 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Реферат >> Информатика, программирование


Периферийные устройства ПЭВМ (работа 1)




Контрольная работа по предмету "Вычислительные Системы, Сети и Телекоммуникации"

Вариант 7: Периферийные устройства ПЭВМ

Выполнил: Кондрашкин Сергей Анатольевич,

гр. ЗЭ-101

План

  1. Периферийные устройства

  2. Назначение и классификация ПУ

  3. Устройства ввода

  4. Устройства вывода информации

  5. Запоминающие устройства

  6. Печатающие устройства, графопостроители

Основное назначение ПУ - обеспечить поступление в ЭВМ из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ЭВМ в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме. ПУ в немалой степени определяют возможности применения ЭВМ.

ПУ ЭВМ включают в себя внешние запоминающие устройства, предназначенные для сохранения и дальнейшего использования информации, устройства ввода-вывода, предназначенные для обмена информацией между оперативной памятью машины и носителями информации, либо другими ЭВМ, либо оператором. Входными устройствами могут быть: клавиатура, дисковая система, мышь, модемы, микрофон; выходными - дисплей, принтер, дисковая система, модемы, звуковые системы, другие устройства. С большинством этих устройств обмен данными происходит в цифровом формате. Для работы с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами используются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для преобразования цифровых данных в аналоговые и наоборот.

Цифровой интерфейс проще по сравнению с цифроаналоговым, но и для него требуются специальные схемы. Различают последовательную и параллельную передачу данных, необходима синхронизация взаимодействующих устройств. Один из наиболее распространенных стандартов RS-232C (Reference Standart ¹232 Revision C). Ïîñëåäîâàòåëüíûå èíòåðôåéñû ïðèìåíÿþòñÿ äëÿ ïåðåäà÷è äàííûõ íà ëþáûå ðàññòîÿíèÿ. Îäíàêî íà êîðîòêèå ðàññòîÿíèÿ öåëåñîîáðàçíåå ïåðåäàâàòü äàííûå áàéòàìè, à íå áèòàìè, äëÿ ýòîãî èñïîëüçóþò ïàðàëëåëüíûå èíòåðôåéñû ââîäà-âûâîäà.

Устройствами ввода являются те устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение - реализовывать воздействие на машину. Разнообразие выпускаемых устройств ввода породили целые технологии: от осязаемых до голосовых. Хотя они работают по различным принципам, но предназначаются для реализации одной задачи - позволить пользователю связаться со своим компьютером.

Несколько десятилетий назад для ввода-вывода использовался телетайп, который при печати производил много шума. Сейчас используется клавиатура для ввода данных и монитор для наблюдения выводимых данных. Для получения документальной копии используется принтер.

Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является клавиатура. До тех пор, пока система распознавания голоса не смогут надежно воспринимать человеческую речь, главенствующее положение клавиатуры вряд ли изменится, хотя в новой операционной системе OS/2 MERLIN 4.0 âñòðîåíà ñèñòåìà ðàñïîçíàâàíèÿ ðå÷è. IBM ñíà÷àëà ðàçðàáîòàëà, ïî êðàéíåé ìåðå, âîñåìü ðàçíîâèäíîñòåé êëàâèàòóð äëÿ ñâîèõ ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðîâ.  îñíîâíîì èñïîëüçîâàëàñü êëàâèàòóðà òèïà XT, ñîñòîÿùàÿ èç 83 êëàâèø. Ïîñëå íåñêîëüêèõ ëåò êðèòèêè IBM ðàçðàáîòàëà è ïðåäñòàâèëà íîâóþ êëàâèàòóðó âìåñòå ñ íîâîé ìîäåëüþ. Ýòî áûëà ÀÒ. Âìåñòå ñ ïðîèçâîäñòâîì ìîäåðíèçèðîâàííûõ ÀÒ, IBM íà÷àëà âûïóñêàòü íîâûé òèï êëàâèàòóðû, íàçâàííîé IBM óëó÷øåííîé êëàâèàòóðîé, êîòîðóþ èñïîëüçóþò è ïîíûíå. Íî âñå îñòàëüíûå íàçûâàþò åå ðàñøèðåííîé êëàâèàòóðîé. Óñîâåðøåíñòâîâàíèå âûëèëîñü â óâåëè÷åíèå ÷èñëà êëàâèø. Èõ îáùåå êîëè÷åñòâî 101, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ñòàíäàðòó ÑØÀ.

Для многих людей клавиатура представляется самым трудным и непонятным атрибутом. Благодаря этому и тому, что интерфейсы DOS и OS/2 не прощают ошибок, теряется большое количество пользователей РС. Для преодоления этих недостатков было разработано графическое управление меню пользовательского интерфейса. Эта разработка породила специальное указывающее устройство, процесс становления которого длился с 1957 по 1977 год. Устройство позволяло пользователю выбирать функции меню, связывая его перемещение с перебором функций на экране. Одна или несколько кнопок, расположенных сверху этого устройства, позволяли пользователю указать компьютеру свой выбор. Устройство было довольно миниатюрным и легко могло поместиться под ладонью с расположением кнопок под пальцами. Подключение производится специальным кабелем, который придает устройству сходство с мышью с длинным хвостом. А процесс перемещения мыши и соответствующего перебора функций меню заработал термин "проводка мыши". Мыши различаются по трем характеристикам - числу кнопок, используемой технологии и типу соединения устройства с центральным блоком. В первоначальной форме в устройстве была одна кнопка. Перебор функций определяется перемещением мыши, но выбор функции происходит только при помощи кнопки, что позволяет избежать случайного запуска задачи при переборе функций меню. С помощью одной кнопки можно реализовать только минимальные возможности устройства. Вся работа компьютера в этом случае заключается в определении положения кнопки - нажата она или нет. Тем не менее, хорошо составленное меню полностью позволяет реализовать управление компьютером. Однако две кнопки увеличивают гибкость системы. Например, одна кнопка может использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. Вне всяких сомнений, три кнопки еще более увеличат гибкость программирования. Но, с другой стороны, увеличение кнопок увеличивает сходство устройства с клавиатурой, возвращая ему недостатки последней. Практически три кнопки являются разумным пределом, потому что они позволяют лежать указательному, среднему, безымянному пальцам на кнопках в то время как большой и мизинец используются для перемещения мыши и удержании ее в ладони. Большинство моделей снабжаются двумя или даже одной кнопкой. Самые популярные - двухкнопочные мыши. Функционально к устройствам типа "мышь" можно отнести джойстик, шар трассировки, графический планшет, трекпойнт.

Со времени использования монитора для наглядного вывода данных произошло большое конструктивное усовершенствование его функций. Если сначала в качестве монитора использовался электронно-лучевая трубка обычного телевизионного приемника, то в дальнейшем требования к нему увеличились. В частности, в монохромном стандарте MDA ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ñîñòàâëÿëà 720x350 ïèêñåëåé.  ñëåäóþùåì, öâåòíîì ñòàíäàðòå CGA, ñîçäàííîì â 1982 ãîäó - 640x200 ïèêñåëåé, EGA 1984 ãîäà - 640x350, VGA 1987 ãîäà - 640x480, SVGA - 800x600. Ñåé÷àñ ñòàíäàðòíûå âîçìîæíîñòè ìîíèòîðà - 1024x768 ïðè 32-áèòíîì ïðåäñòàâëåíèè öâåòà, âîçìîæíî äàëüíåéøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ðàçðåøåíèÿ 1280x1024 ïèêñåëåé. Ýòî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü ïðè èçîáðàæåíèè äîêóìåíòîâ ðåæèì WYSIWYG - ðåæèì ïîëíîãî ñîîòâåòñòâèÿ, òî åñòü èçîáðàæåíèå íà ýêðàíå ïðåäñòàâëÿåòñÿ èäåíòè÷íî òîìó, ÷òî â êîíå÷íîì èòîãå ïîÿâèòñÿ íà ïðèíòåðå.

Система дисплея состоит из двух частей: адаптера дисплея и самого монитора. Адаптеры монитора разделяют по поддерживаемому стандарту (EGA, VGA, SVGA), øèðèíå øèíû (8-áèòíàÿ, 16-òè èëè áîëåå), ÷àñòîòå êàäðîâ, ÷àñòîòå ñòðîê ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ ñ ãðàôè÷åñêèìè ñîïðîöåññîðàìè, îáúåìó èñïîëüçóåìûõ ìèêðîñõåì ïàìÿòè (äî 4 Ìáàéò è áîëåå). Äèñïëåè ðàçëè÷àþòñÿ ïî ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè, øàãó òî÷åê â ëèíèè, ÷àñòîòû ðàçâåðòêè, òèïó ðàçâåðòêè (ïîëíàÿ èëè ÷åðåññòðî÷íàÿ), ðàçìåðó ýêðàíà. Àäàïòåð íåïðåðûâíî ñêàíèðóåò âèäåîïàìÿòü, ôîðìèðóåò ÒÂ-ñèãíàë, êîòîðûé ïîäàåòñÿ â ìîíèòîð. Ïîñëå ïîëó÷åíèÿ êîïèè ñîäåðæèìîãî âèäåîïàìÿòè ýòè äàííûå âñòðàèâàþòñÿ â ÒÂ-ñèãíàë. ÒÂ-ñèãíàë, â êîòîðîì çàêîäèðîâàíî ñîäåðæèìîå âèäåîïàìÿòè, âûâîäèòñÿ ïî êàáåëþ â ìîíèòîð. Ìîíèòîð îáðàáàòûâàåò ÒÂ-ñèãíàë ñ äàííûìè èç âèäåîïàìÿòè è ïîêàçûâàåò èõ íà ýêðàíå.

В персональных компьютерах применяются самые разнообразные схемы формирования звуковых сигналов - от простых до сложных. Стандартно с ПЭВМ поставляется простая схема, состоящая из четырех микросхем и динамика. Динамиком управляет драйвер реле, он усиливает входные цифровые сигналы и подает в динамик. Диффузор динамика приходит в движение и издает резкие щелчки. Управляя частотой движения, можно сформировать широкий диапазон звуков (до 3000 Гц). Используя более сложные микросхемы или звуковые платы, можно извлекать самые разнообразные звуки, создавать стереозвучание.

Для ввода-вывода данных используются разнообразные типы ПУ: накопители на гибких дисках (дискеты), накопители на жестких дисках (винчестер), ленточные, магнитооптические, CD-ROM, WORM. Ñåé÷àñ íàèáîëåå ïîïóëÿðíû íàêîïèòåëè íà ãèáêèõ è æåñòêèõ äèñêàõ; ïåðâîíà÷àëüíî æå èñïîëüçîâàëèñü ïåðôîëåíòû è ïåðôîêàðòû, ïîçæå - ìàãíèòíàÿ ëåíòà..

В настоящее время используются накопители на гибких дисках (5.25’’ èëè 3.5’’). Â çàâèñèìîñòè îò ïëîòíîñòè çàïèñè åìêîñòü 5.25’’ äèñêîâ ìîæåò áûòü 360 Êáàéò, 1.2 Ìáàéò, 3.5’’ - 720 Êáàéò è 1.2 Ìáàéò. Åìêîñòü íàêîïèòåëåé на жестких дисках составляет от 20 Мбайт до нескольких Гбайт. Поверхность диска покрыта окисью железа, любая точка которой может быть намагничена. Намагниченные пятна при вращении образуют окружности, называемые дорожками. На дискетах дорожки нумеруют от 0 до 39 (79). Дорожка разбивается на сектора (от 9), в каждом секторе можно хранить 512 байт данных. Скорость вращения дисков в накопителе составляет 300 об/мин и более. Магнитную головку, закрепленную на рычаге, можно быстро позиционировать на любую дорожку. Принципиально накопители на жестких дисках отличаются материалом дисков и тем, что в герметичном корпусе содержится несколько дисков, и плотность записи более плотная.

Диски хранят данные в последовательной форме, а процессор считывает и записывает данные по параллельной шине данных. Функции преобразования данных выполняет интерфейсная система. В семействе IBM PC íàêîïèòåëÿìè óïðàâëÿåò êîíòðîëëåð äèñêà, ïîäêëþ÷åííûé ïëîñêèì êàáåëåì ê íàêîïèòåëþ. Ïåðåä ïåðåäà÷åé äàííûõ íàêîïèòåëü ïîäàåò ñèãíàë íà îäíó èç ÷åòûðåõ ëèíèé çàïðîñà êîíòðîëëåðà. Êîíòðîëëåð îòâå÷àåò âûõîäíûì ñèãíàëîì íà ñîîòâåòñòâóþùåé ëèíèè ïîäòâåðæäåíèÿ. Ïîñëå ýòîãî êîíòðîëëåð ïåðåäàåò ñèãíàë â îñòàëüíûå óñòðîéñòâà ââîäà-âûâîäà. Çàòåì â êîíòðîëëåð çàãðóæàþòñÿ íà÷àëüíûé àäðåñ è ÷èñëî ïåðåäàâàåìûõ áàéòîâ. Äàííûå íà÷èíàþò ïåðåäàâàòüñÿ ñ äèñêà ÷åðåç ïëàòó êîíòðîëëåðà íà øèíó äàííûõ è â çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî. Ïîñëå ïåðåäà÷è äàííûõ óïðàâëåíèå øèíîé äàííûõ âîçâðàùàåòñÿ ïðîöåññîðó.  èíòåðôåéñå äèñêà íåîáõîäèìà ìèêðîñõåìà, êîòîðàÿ ïðåîáðàçóåò äàííûå èç ïîñëåäîâàòåëüíîé ôîðìû â ïàðàëëåëüíóþ è íàîáîðîò. Ñ îäíîé ñòîðîíû ïëàòû èìååòñÿ âõîä ñ øèíû äàííûõ êîìïüþòåðà, à ñ äðóãîé - âõîä îò äèñêîâîãî íàêîïèòåëÿ. Ìåæäó íèìè íàõîäèòñÿ ìèêðîñõåìà ñäâèãà, êîòîðàÿ ïðåîáðàçóåò äàííûå. (Ìîæíî äîïîëíèòü)

Ленточная система применяется, в основном, при создании резервных копий, при передаче больших массивов информации. На сегодняшний день имеется множество систем, используемых в ПК: девятидорожечная бобинная система, картриджи на полдюйма, на четверть дюйма; системы на восьмимиллиметровой ленте, на кассетах, на видеокассетах и цифровых аудио-ленточных (DAT) êàðòðèäæàõ. Äåøåâèçíà ëåíòî÷íûõ ñèñòåì ïîçâîëÿåò åùå äîëãî èñïîëüçîâàòü ýòè íàêîïèòåëè, èñêóïàÿ èõ íèçêóþ ñêîðîñòü ïîèñêà äàííûõ íà ëåíòå.

На сегодня существуют три технологии оптической памяти. Первый тип - это дисковод ПЗУ (постоянного запоминающего устройства) на компакт-диске (CD-ROM), íàçâàííûé òàê ïîòîìó, ÷òî îí èñïîëüçóåò îïòè÷åñêèå äèñêè ïî îáðàçöó îïòè÷åñêèõ äèñêîâ â ñòåðåîñèñòåìàõ, è ôóíêöèîíàëüíî ñîîòâåòñòâóåò ïîñòîÿííîé ïàìÿòè. Âòîðîé - äèñêîâîä WORM - Çàïèñûâàþò Îäèí ðàç, ×èòàþò Ìíîãî ðàç (Write Once, Read Many times). Ïîñëåäíèé, è íàèáîëåå ìíîãîãðàííûé, èçâåñòåí ïîä ìíîãèìè èìåíàìè - ïåðåçàïèñûâàåìûé îïòè÷åñêèé, ñòèðàåìûé îïòè÷åñêèé, ìàãíèòîîïòè÷åñêèé.

CD-ROM ÿâëÿþòñÿ, â îñíîâíîì, àäàïòàöèåé êîìïàêò-äèñêîâ öèôðîâûõ àóäèîçàïèñûâàþùèõ ñèñòåì. Öèôðîâûå äàííûå çàïèñûâàþòñÿ íà äèñê, èñïîëüçóÿ ñïåöèàëüíîå çàïèñûâàþùåå óñòðîéñòâî, êîòîðîå íàíîñèò ìèêðîñêîïè÷åñêèå ÿìêè íà ïîâåðõíîñòè äèñêà. Èíôîðìàöèÿ, çàêîäèðîâàííàÿ ñ ïîìîùüþ ýòèõ ÿìîê, ìîæåò áûòü ïðî÷èòàíà ïðîñòî ïóòåì ðåãèñòðàöèè èçìåíåíèÿ îòðàæåííîñòè (ÿìêè áóäóò òåìíåå, ÷åì ôîí áëåñòÿùåãî ñåðåáðèñòîãî äèñêà). Êàê òîëüêî CD-ROM áóäåò îòøòàìïîâàí ñ ïîìîùüþ ïðåññîâ, äàííûå óæå íå ìîãóò áûòü èçìåíåíû, óãëóáëåíèÿ áóäóò âå÷íû.

Хотя дисководы WORM ïîõîæè íà CD ROM, îíè ñïîñîáíû çàïèñûâàòü "âíóòðü" äèñêà. Êàê è â CD ROM, WORM-óñòðîéñòâà çàïîìèíàþò äàííûå ñ ïîìîùüþ ôèçè÷åñêèõ èçìåíåíèé ïîâåðõíîñòè äèñêà, íî äåëàþò îíè ýòî ïî-äðóãîìó. Íàíåñòè ÿìêè â WORM-ñðåäå òðóäíî, òàê êàê ïîâåðõíîñòü çàùèùåíà ïðîçðà÷íûì ïëàñòèêîì. Âìåñòî îáðàçîâàíèÿ ÿìîê â WORM-äèñêàõ ïðèìåíÿåòñÿ çàòåìíåíèå. Òî åñòü WORM-ñèñòåìû ïðîñòî çàòåìíÿþò ïîâåðõíîñòü èëè, òî÷íåå, èñïàðÿþò ÷àñòü åå. Îäíàæäû çàïèñàâ íà äèñê èíôîðìàöèþ, â äàëüíåéøåì ìîæíî áóäåò òîëüêî ñ÷èòûâàòü èíôîðìàöèþ ñ WORM-äèñêà. Äîëãîâå÷íîñòü WORM-äèñêîâ îöåíèâàåòñÿ, êàê ìèíèìóì, â 10 ëåò. Îáúåì äàííûõ, õðàíèìûõ íà îäíîì äèñêå WORM è CD ROM, ñîñòàâëÿåò 650 Ìáàéò.

В противоположность этим двум неизменяемым типам дисков, перезаписываемые оптические устройства выполняют именно то, что следует из их названия. Данные могут быть записаны на такие диски в форме, которая позволяет их оптическое считывание. Идея оптических перезаписываемых носителей заставила различных производителей начать развитие, по крайней мере, трех технологий - красящих полимеров, фазовых изменений и магнитооптики, две из которых позволили обеспечить высокую плотность хранения, возможную только на оптических носителях, а третья дала потенциальную возможность развивать эти носители в направлении обеспечения перезаписи хранимых данных. В системах с красящим полимером подкрашенный внутренний слой обесцвечивается от нагрева лазером. В системах с изменением фазы, материал, используемый для записи, может быть в виде правильной кристаллической решетки или в виде хаотично расположенных молекул, при этом его отражательная система изменяется. В системах с магнитооптическим носителем используется эффект Карра - поворот вектора поляризации лазерного луча магнитным полем материала диска, который можно хорошо определить. Недостаток перезаписываемых дисков, основанных на первых двух принципах - старение рабочего материала, третьего - невысокая скорость записи.

Для вывода результатов работы используют принтеры. В настоящее время используется четыре принципиальных схемы нанесения изображения на бумагу: матричный, струйный, лазерный, термопереноса. При матричной печати печатающая головка ударяет иглами по бумаге через красящую ленту, изображение формируется в виде точек. При струйной печати печатающая головка выбрасывает через тонкие сопла краску на бумагу. При лазерной печати лазер поляризует поверхность печатающего барабана, к которой прилипают мелкие частицы красящего порошка. Краска наносится на бумагу и при нагреве впаивается в ее поверхность. При термопереносе нагревается поверхность специальной бумаги, и в точках нагрева изменяется цвет с белого на черный. Для точного начертания схем, чертежей используется графопостроитель. Различаются планшетные и барабанные графопостроители. Компьютер управляет специальным карандашом, который чертит линии по поверхности бумаги. В планшетном карандаш передвигается по поверхности в двух направлениях; в рулонном только поперек рулона бумаги, а бумага перемещается вперед-назад.



Литература:

  1. А.Марголис. Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах. - К.: фирма "Дианетика", 1994г.

  2. Уинн Л. Рош. Библия по модернизации персонального компьютера. - Мн.: ИПП "Тивали-Стиль", 1995г.

  3. Журналы "HARD'n'SOFT" 1995-96ãã.

Похожие работы: