Периферийные устройства персонального компьютера. Внешние устройства компьютера. Контроллеры, порты ввода-вывода.

Периферийные устройства персонального компьютера — это устройства, которые подключаются к компьютеру с помощью специальных разъёмов.
К устройствам ввода информации относятся:
- клавиатура - устройство для ручного ввода в компьютер числовой, текстовой и управляющей информации;
- графические планшеты (дигитайзеры) - для ручного ввода графической информации, изображений, путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в компьютер;
- сканеры (читающие автоматы) - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в компьютер машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;
- джойстик - представляет собой ручку управления и наиболее часто используется в компьютерных играх. Джойстики управляют перемещениями курсора по экрану. Призваны усилить реалистичность во время игры-симулятора машины, самолёта, космического корабля и пр.
- Для управления работой современных программ используются различные манипуляторы. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором-указателем на экране монитора команду или место ввода данных. Мышь- это устройство, предназначенное для обеспечения удобства работы с современным программным обеспечением.
- микрофон -устройство ввода звуковой информации: голоса или музыки. Существуют системы распознавания речи, настроенные на особенности человеческого голоса, которые находят применение при изучении иностранных языков.
-цифровая видеокамера -устройство ввода, передающее динамическое видеоизображение в компьютер в реальном масштабе времени. Зачастую используется для видеоконференций по сети Интернет. Для подключения видеокамеры необходимо, чтобы графический адаптер компьютера имел соответствующий разъём.
Модемы -устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, называется модем. Название данного устройства происходит от сочетания слов «МОдулятор» и «ДЕМодулятор». По отношению к процессору модемы бывают внешние и внутренние.Под каналами связи понимают физические линии (проводные, кабельные, радио и т. д.), способ их использования (коммутируемые или выделенные) и способ передачи данных. Все современные модемы оснащены функцией приема и передачи факсимильных сообщений (факсов). Кроме того, модемы могут быть сразу интегрированы в системные платы производителей. К основным потребительским характеристикам можно отнести скорость передачи информации (бит в секунду) и интерфейс. В основном сейчас увсе модемов максимальная скорость передачи информации — 56 Кбит/с (для коммутируемых соединений по телефонным линиям), но она не всегда достигает своего максимума, обычно несколько ниже. Интерфейс подключения к системной плате зависит от вида самого модема. Для внешних в основном последовательный порт СОМI (СОМ2) или USB, для внутренних РСI. Наиболее широко на рынке компьютерной техники представлены модемы фирм Асоrр, D- Link, USR, Zyxel, Сепius.

Периферийные устройства вывода информации:
Принтер (print - печатать) – устройство для вывода на печать текстовой и графической информации. Принтеры, как правило, работают с бумагой формата А4 или А3. Наиболее распространены на сегодняшний день лазерные и струйные принтеры, матричные принтеры уже вышли из обихода.
-В матричных принтерах печатающая головка состояла из ряда тонких металлических иголок, которые при движении вдоль строки в нужный момент ударяли через красящую ленту, и тем самым обеспечивали формирование символов и изображения. Матричные принтеры обладали низкими скоростью и качеством печати.
-В струйных принтерах краска под давлением выбрасывается из отверстий (сопел) в печатающей головке и затем прилипает к бумаге. При этом формирование изображения происходит как бы из отдельных точек - "клякс". Для струйных принтеров характерна высокая стоимость расходных материалов.
-В лазерных принтерах луч лазера, пробегая по барабану, электризует его, а наэлектризованный барабан притягивает частицы сухой краски, после чего изображение переносится с барабана на бумагу. Далее лист бумаги проходит через тепловой барабан и под действием тепла краска фиксируется на бумаге. Лазерные принтеры обладают высокими скоростью и качеством печати.
Плоттер (графопостроитель) – устройство для вывода на бумагу больших рисунков, чертежей и другой графической информации. Плоттер может выводить графическую информацию на бумагу формата А2 и больше. Конструктивно в нем может использоваться или барабан рулонной бумаги, или горизонтальный планшет.
Монитор (дисплей) — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Различают мониторы на электронно-лучевых трубках и жидкокристаллические. Его основными потребительскими параметрами являются: размер монитора и размер точки экрана, максимальная частота регенерации изображения. Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения — дюймы. Стандартные размеры: 14”; 15”; 17”; 19”; 20”; 21”, 22”, 23”.
Акустические системы преобразуют электрический сигнал, полученный со звуковой карты компьютера в звуковые колебания (т.е. в звук) и относятся к устройствам вывода информации.
Устройства хранения
Flesh – память – малогабаритная внешняя память, емкостью 128 Мб до 4 Гб, подключаемая вкомпьютеру через USB – порт.
Стримеры – это накопители на магнитной ленте. Их отличает сравнительно низкая цена. К недостаткам стримеров относят малую производительность, что связано с тем, что магнитная лента – это устройство последовательного доступа, и недостаточную надежность (кроме электромагнитных наводок, ленты стримеров испытывают повышенные механические нагрузки и могут физически выходить из строя).
ZIP-накопители выпускаются компанией Iomega, специализирующейся на создании внешних устройств для хранения данных. Устройство работает с дисковыми носителями, по размеру незначительно превышающими стандартные гибкие диски и имеющими ёмкость 100/250 Мбайт. Они подключаются к стандартному параллельному порту. Поэтому скорость обмена данными существенно снижается.
Накопители JAZ также выпускаются компанией Iomega. По своим характеристикам JAZ-носитель приближается к жестким дискам, но в отличие от них является сменным. В зависимости от модели накопителя на одном диске можно разместить 1 или 2 Гбайт данных.
Накопители на оптических дисках (CD-ROM). Дисководы оптических дисков считывают информацию в 10–15 раз быстрее, чем гибкие, но все же медленнее, чем жесткие.CD-ROM(CompactDisk — ReadOnlyMemory, или компакт-диск, на который невозможно что-либо дописать или что-либо с него стереть). Основное предназначение CD-ROM — «вечное» хранение единожды записанной на него информации, ну а для считывания того, что на него записано, используются соответствующие устройства - приводы или накопители CD-ROM.
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД). В повседневной жизни гибкие магнитные диски называют дискетами.На стандартную дискету обычно можно поместить до 1,44 Мбайт информации, хотя и появились устройства, позволяющие записать на неё несколько десятков мегабайт информации. Накопи́тель на жёстких магни́тныхди́сках или НЖМД (англ. hard (magnetic) diskdrive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винче́стер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
DVD-ROM - Первоначально аббревиатура DVD расшифровывалась, как digitalvideodisc, это оптические диски с большой емкостью. Эти диски используются для хранения компьютерных программ и приложений, а так же полнометражных фильмов и высококачественного звука. Поэтому, появившаяся несколько позже расшифровка аббревиатуры DVD, как digitalversatiledisc, т.е. универсальный цифровой диск - более логична.
Контроллеры— микросхема, управляющая передачей данных между процессором и памятью, или между процессором и устройствами.
Контроллеры портов ввода-вывода
Одним из контроллеров, которые присутствуют в каждой материнской плате, является контроллер портов ввода-вывода. Этот контроллер интегрирован в состав материнской платы. Контроллер портов ввода-вывода соединяется с помощью разъёмов на задней панеле, через которые к компьютеру подключаются принтер, мышь, клавиатура и прочие устройства. Порты ввода-вывода бывают следующего типа:
параллельные (LPT1-LPT4), обычно подключаются принтеры старых моделей;
последовательные (COM1- COM3, USB, FireWire, Ethernet), обычно подключаются мышь, модем и др. устройства;
игровой порт (gameport) – к его разъему подключается джойстик. Такой порт есть не на всех компьютерах, видуально похож на COM порт.
Как правило, контроллер портов компьютера поддерживает один параллельные и несколько последовательных портов.
Параллельный порт -(порт принтера, IEEE 1284, англ. LinePrintTerminal, LPT) — международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера.В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления). В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии (ECP, EPP). Название «LPT» образовано от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (LinePrinterTerminal или LinePrinTer) в операционных системах семейства MS-DOS.
Внешний вид парралельного порта LPT

Последовательный порт или COM-порт (произносится «ком-порт», от англ. COMmunicationport) — двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией.

Последовательным данный порт называется потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом (в отличие от параллельного порта). Хотя некоторые другие интерфейсы компьютера — такие как Ethernet, FireWire и USB — также используют последовательный способ обмена, название «последовательный порт» закрепилось за портом, имеющим стандарт RS-232C, и предназначенным изначально для обмена информацией с модемом.
RAID Контроллеры
Объединение жестких дисков в RAID-массивы, изначально применявшееся лишь для серверных SCSI-дисков, постепенно завоевывает все большую популярность и на рынке домашних ПК. Доказательством тому является тот факт, что подавляющее большинство производителей материнских плат интегрируют RAID-контроллеры в свои продукты. Причем зачастую на одной материнской плате может быть установлено сразу несколько (два-три) RAID-контроллеров. Кроме того, недавно корпорация Intel выпустила новое поколение чипсетов i875P (Canterwood) и i865 (семейство Springdale) с новым южным мостом ICH5R (микросхема i82801ER), содержащим интегрированный двухканальный SATA RAID-контроллер. Поэтому можно говорить о том, что для современных ПК наличие RAID-контроллера постепенно становится своеобразным стандартом де-факто.Условно все SATA RAID-контроллеры можно поделить на два класса: контроллеры первого и второго поколений. Контроллеры первого поколения были популярны в переходный период, когда SATA-диски только начали появляться и фактически использовалась комбинация традиционного контроллера PATA (Parallel ATA) и моста, выполняющего преобразование PATA — SATA и обратное. За счет такого двойного преобразования производительность контроллеров первого поколения была не очень высока, хотя и сегодня такие решения еще встречаются. Контроллеры второго поколения — это так называемые истинные (native) SATA RAID-контроллеры.Распространенные в настоящее время двухканальные SATA RAID-контроллеры практически идентичны по своим функциональным возможностям. Почти все они поддерживают объединение дисков в массивы уровня 0 или 1. Исключение составляет лишь контроллер, интегрированный в южный мост ICH5R чипсетов семейств i865 и i875. Сегодня эти контроллеры допускают лишь создание массивов уровня 0.
Размещение RAID Контроллера на материнской плате

Сетевые Контроллеры
Сетевой контроллер это микросхема, обеспечивающая возможности работы в сети. Сетевой контроллер может находиться на материнской плате компьютера. Сетевой контроллер также называют сетевым адаптером.

Размещение сетевого Контроллера на материнской плате

Звуковые Контроллеры
Интегрированный звук на материнских платах все последние годы по-шпионски тихо и незаметно внедрялся в персональные компьютеры и умы пользователей, вытесняя при этом самые дешевые звуковые катры. Сегодня же интегрированный звук просто перешёл в наступление и развернул боевые действия на уровне полноценных звуковых карт. Существуют 2 основных
типа звуковых чипов, это: AC'97 и Realtek.
Размещение звукового Контроллера на материнской плате

Системы счисления. Двоичное представление информации - причины его использования. Эквивалентное представление данных в системах счисления. Прямой, обратный, дополнительный коды. ASCII - таблицы кодирования.

Система счисления – это совокупность приёмов и правил изображения чисел цифровыми знаками. Системы счисления делятся на непозиционные и позиционные.
Двоичная система счисления: В двоичной системе счисления используются всего две цифры 0 и 1. Другими словами, двойка является основанием двоичной системы счисления. (Аналогично у десятичной системы основание 10.)Чтобы научиться понимать числа в двоичной системе счисления, сначала рассмотрим, как формируются числа в привычной для нас десятичной системе счисления. В десятичной системе счисления мы располагаем десятью знаками-цифрами (от 0 до 9). Когда счет достигает 9, то вводится новый разряд (десятки), а единицы обнуляются и счет начинается снова. После 19 разряд десятков увеличивается на 1, а единицы снова обнуляются. И так далее. Когда десятки доходят до 9, то потом появляется третий разряд – сотни. Двоичная система счисления аналогична десятичной за исключением того, что в формировании числа участвуют всего лишь две знака-цифры: 0 и 1. Как только разряд достигает своего предела (т.е. единицы), появляется новый разряд, а старый обнуляется.
Восьмеричная система счисления: Итак, современное «железо понимает» лишь двоичную систему счисления. Однако человеку трудно воспринимать длинные записи нулей и единиц с одной стороны, а с другой – переводит числа из двоичной в десятичную систему и обратно, достаточно долго и трудоемко. В результате, часто программисты используют другие системы счисления: восьмеричную и шестнадцатеричную. И 8 и 16 являются степенями двойки, и преобразовывать двоичное число в них (так же как и выполнять обратную операцию) очень легко.
Шестнадцатеричная система счисления: Шестнадцатеричная система счисления, так же как и восьмеричная, широко используется в компьютерной науке из-за легкости перевода в нее двоичных чисел. При шестнадцатеричной записи числа получаются более компактными.В шестнадцатеричной системе счисления используются цифры от 0 до 9 ишесть первых латинских букв – A (10), B (11), C (12), D (13), E (14), F (15).

 

Двоичное представление информации - причины его использования.
Вся информация, которую обрабатывает компьютер должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами или битами. С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организованно два важных процесса: кодирование и декодирование.
Кодирование преобразование входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, т.е. двоичный код.
Декодирование – преобразование данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.
В компьютере для представления информации используется двоичное кодирование, так как удалось создать надежно работающие технические устройства, которые могут со стопроцентной надежностью сохранять и распознавать не более двух различных состояний (цифр)
Эквивалентное представление данных в системах счисления.
Пример. Перевести десятичное число 25 в двоичную систему счисления:

25: 2 = 12 (остаток 1);

12: 2 = 6  (остаток 0),

6: 2 = 3    (остаток 0),

3: 2 = 1    (остаток 1),

1: 2 = 0    (остаток 1).

Таким образом, 25(10) = 11001(2).
Для того, чтобы перевести число, записанное в восьмеричной системе в двоичный код, необходимо каждую цифру восьмеричного числа представить триадой двоичных символов. Лишние нули в старших разрядах отбрасываются. Например:

 

12345667(8) = 001 010 011 100 101 110 110 111(2) =

       = 1 010 011 100 101 110 110 111(2).

 

Прямой код представляет собой одинаковое представление значимой части числа для положительных и отрицательных чисел и отличается только знаковым битом. В прямом коде число 0 имеет два представления «+0» и «–0».
Обратный код для положительных чисел имеет тот же вид, что и прямой код, а для отрицательных чисел образуется из прямого кода положительного числа путем инвертирования всех значащих разрядов прямого кода. В обратном коде число 0 также имеет два представления «+0» и «–0».
Дополнительный код для положительных чисел имеет тот же вид, что и прямой код, а для отрицательных чисел образуется путем прибавления 1 к обратному коду. Добавление 1 к обратному коду числа 0 дает единое представление числа 0 в дополнительном коде. Однако это приводит к асимметрии диапазонов представления чисел относительно нуля. Так, в восьмиразрядном представлении диапазон изменения чисел с учетом знака.

-128 <= x <= 127.

 

Для кодировки символов в Windows используется таблица ASCII (AmericanStandardCodeforInterchangeofInformation).В ASCII первые 128 символов всех кодовых страниц состоят из базовой таблицы символов. Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, размещают управляющие коды.

Внутрикомпьютерное представление данных. Форматы представления чисел в памяти компьютера. Мантисса и характеристика. Внутрикомпьютерное представление символьных и мультимедийных данных. Создание и представление виртуальных объектов.

Представлениеданных заключается в ихпреобразовании в вид, удобныйдляпоследующейобработкилибопользователем, либо ТСИ.
Формапредставленияданныхопределяетсяихконечнымпредназначением. В зависимостиотэтогоданныеимеютвнутреннее и внешнеепредставление.

Внутреннеепредставлениеданных (для ТСИ) определяетсяфизическимипринципами, покоторымпроисходитобменсигналамимеждуузлами ТСИ, принципамиорганизациипамяти, логикойработы ТСИ. Внутреннеепредставлениеданных в большинствесовременных ТСИ являетсядискретным, т.е. цифровым, причемлюбыеданныедляобработки ТСИ представляютсяпоследовательностямидвухцелыхчисел – единицы и нуля. Такаяформапредставленияданныхполучиланазваниедвоичной
о внешнем представлении (для пользователя) все данные хранятся в виде файлов.

Файл – областьпамятинавнешнемносителе, которойприсвоеноимя.

Простейшими способами внешнего представления данных являются:

- последовательностьсимволов (текст);

- вещественные и целыечисла (числоваяинформация);

- изображение (графика, фотографии, рисунки, схемы);

- звук (речь, мелодия);

- видео (фильм, анимация).