Периферийные и внутренние устройства

Разнообразие современных компьютеров очень велико, но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства (рис. 2.19).

Системный блок. Системный блок — центральная часть ПК. Внутри корпуса системного блока размещены электронные схемы, смонтированные на нескольких печатных платах. Кроме того, в системном блоке находятся блок питания, вентилятор, динамик, жесткий магнитный диск и дисководы для считывания/записи данных на дискеты.

Основные электронные схемы в системном блоке размещены на системной плате, на которой находятся микропроцессор, выполненный в виде большой микросхемы с индивидуальным вентилятором, тактовый генератор, микросхемы оперативной и постоянной памяти.

На системной плате имеются специальные разъемы (зажимы), в которые вставляются дополнительные печатные платы — адаптеры внешних устройств (обеспечивающих обмен информацией между системным блоком и подключенным к нему внеш-

К другим вычислительным системам

Микропроцессор

Арифметико-

логическое

устройство

Регистры

Схемы

управ-

ления

Кэш-память

шиной

Схемы

внутреннего

управления

Порты ввода-вывода

РОМ

РАМ

Внутр

пак/

енняя

1ЯТЬ

Видео

адаптер

Накопитель на жестких магнитных дисках

к

I

Шины: управляющая, адресная, данных

Принтер Сканер

Общая структура персонального компьютера с периферийными устройствами

Рис. 2.19. Общая структура персонального компьютера с периферийными устройствами

Дополнительные

устройства

Динамик

Клавиатура

Накопитель на гибких магнитных дисках

Стриммер

Дополнительные слоты расширения

Контроллер накопителя на жестких магнитных дисках

Контроллер накопителя на гибких дисках

Сетевой

адаптер

Последовательные

коммуникационные

порты

Параллельные

коммуникационные

порты

Мышь,

трекбол

Модем

Плоттер

2.5. Периферийные и внутренние устройства 167

ним оборудованием) и модули дополнительной оперативной памяти.

Конфигурация системного блока приведена на рис. 2.20.

Конфигурация системного блока

Рис. 2.20. Конфигурация системного блока

По способу размещения устройств относительно системного блока их подразделяют на внешние и внутренние.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса горизонтальное (desktop) и вертикальное (tower) исполнение.

Корпуса в вертикальном исполнении различают по габаритам: полноразмерный, средний и малый. От типа и размера корпуса, в основном зависит количество внутренних устройств, которые можно разместить в системном блоке (рис. 2.21).

Системный блок IX 320

Рис. 2.21. Системный блок IX 320: а — общий вид; б — структура: / — вентилятор; 2 — блок питания; 3 — дисковод; 4 — жесткий диск; 5 — динамик; 6 — системная (материнская) плата; 7 — порты (разъемы для подключения

внешних устройств)

Жесткий диск. Устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ, представляющее собой несколько соосных магнитных дисков, постоянно вращающихся с высокой скоростью. Каждый из дисков имеет две стороны с магнитным покрытием, и всю конструкцию условно рассматривают как один диск, имеющий много поверхностей.

Для увеличения информационной емкости и быстродействия в одном корпусе размещаются несколько жестких дисков, расположенных на общей оси (пакет дисков). Диски изготавливаются из легких сплавов, скорость их вращения велика — тысячи оборотов в минуту (на порядок быстрее, чем вращение дискет). Во избежание износа магнитной поверхности используют плавающие магнитные головки, не соприкасающиеся с поверхностью диска. Жесткий диск герметичен, при его изготовлении отфильтровывается пыль, способная повредить магнитный слой.

Над каждой поверхностью располагается считывающая-запи-сывающая головка. При высоких скоростях вращения дисков (60 об/с) в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись информации на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней самоиндукции электродвижущей силы. Возникающие при этом электромагнитные сигналы усиливаются и передаются на обработку.

Накопитель для жесткого диска и сам жесткий диск — единое устройство, устанавливаемое в компьютер стационарно. Первый жесткий диск, разработанный фирмой 1ВМ, получил у программистов название «винчестер», со временем это название закрепилось за всеми жесткими дисками. Быстродействие жесткого диска характеризуется средним временем доступа — интервалом времени между подачей компьютером сигнала контроллеру на чтение требуемых данных и началом чтения этой информации с диска (несколько десятков миллисекунд).

Работой жесткого диска управляет специальное аппаратно-логическое устройство — контроллер жесткого диска. Объединение нескольких функций в одном устройстве называют интеграцией, поэтому сегодня говорят, что контроллер жестких дисков интегрирован с материнской платой. Основные параметры жестких дисков — емкость (гигабайты), время обращения к данным (микросекунда) и скорость обмена (мегабит в секунду). Представления о типовом объеме жесткого диска непрерывно меняются.

Жесткие диски отличаются методом управления и связью с остальными участниками компьютерной системы (интерфейсом). В компьютерах общего назначения наиболее часто применяются жесткие диски с интерфейсом ШЕ (или улучшенная версия ЕГОЕ). В некоторых устройствах этот интерфейс может именоваться как АТА или АТАР1. Жесткие и другие диски дисковода, соответствующие стандарту ЕЮЕ, подключаются к специальному дисковому контроллеру. Стандарт ЕЮЕ позволяет подключать до четырех устройств этого типа. Намного более производительны устройства, соответствующие стандартам 8С81 и 8С81-2, хотя они стоят заметно дороже.

К преимуществам этого стандарта относится помимо повышенной производительности то, что он позволяет одновременно подключать до 16 устройств, что важно для специализированных рабочих станций, файловых и сетевых серверов. Операция создания специальной структуры на жестком диске называется форматированием диска. После форматирования каждый файл, записанный на диск, может иметь собственный адрес, выраженный в числовой форме. Несмотря на то что физически жесткий диск состоит из п дисков и имеет 2/7 поверхностей, для изучения его структуры достаточно рассмотреть только одну поверхность. Эта поверхность разбивается на концентрические дорожки {треки): в зависимости от конструкции диска таких дорожек может быть больше или меньше, и каждая дорожка имеет свой уникальный номер. Дорожки, в свою очередь, разбиваются на секторы, длина каждого сектора равна 512 байтам. Таким образом, сектор — наименьший элемент структуры жесткого диска. Для того чтобы записать или считать информацию, необходимо задать адрес, состоящий из номеров цилиндра, поверхности и сектора. В нерабочем состоянии головка прижимается к поверхности диска в специальной нерабочей зоне, называемой зоной парковки.

Современные жесткие диски имеют емкость от 80 Мбайт до 200 Гбайт. Именно на винчестере хранится операционная система (рис. 2.22) и с него она загружается в оперативную память компьютера.

а б

Рис. 2.22. Общий вид жесткого диска: а — Seagate 160 Гб; б — Fujitsu 36,7 Гб

В ПЭВМ часто используются сменные носители, один из которых — накопитель ZIP (рис. 2.23). Эти накопители могут хранить до 750 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5". Они достаточно компактны, удобны в эксплуатации и связаны с компьютером через универсальную серийную шину (USB-порт).

Внешний вид 21Р-накопителя

Рис. 2.23. Внешний вид 21Р-накопителя

Накопители на магнитной ленте (НМЛ). В настоящее время можно редко встретить накопители на магнитной ленте (стриммеры), используемые в компьютерах в качестве накопителя данных (рис. 2.24). В качестве хранителя информации используется магнитная лента объемом до 40 Гб.

Внешний вид стриммера

Рис. 2.24. Внешний вид стриммера

Стриммеры применяются не для хранения, а для архивирования больших объемов информации. Они позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стриммер средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед ее записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объем сохраняемой информации.

Носитель информации — лавсановая лента длиной более 100 м, на которую нанесено магнитное ферролаковое покрытие. Основное преимущество стриммеров перед библиотеками дисковых накопителей — их низкая стоимость по сравнению со всеми устройствами хранения данных, а также высокая надежность. Недостаток стриммеров — их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

Стриммер позволяет освободить место на винчестере за счет того, что на него переписываются редко используемые программы и данные. В домашних условиях в качестве стриммера можно применять обычный видеомагнитофон, для этого компьютер должен быть укомплектован специальной платой.

Накопители на FLASH-картах. Официально USB FLASH DRIVE — это мобильный носитель информации с функцией «plug & play» («включить и работать») и подключением к универсальной серийной шине (USB). К его достоинствам относятся портативность, компактность, устойчивость к физическому воздействию, длительный срок службы и хранения информации.

Для того чтобы USB FLASH DRIVE заработал на компьютере, достаточно иметь USB-порт.

Обычно выпускается три основных вида USB FLASH DRIVE:

  • • Standart — «стандартный» с ограниченной функцией «plug & play»;
  • • Smart — «интеллектуальный» с полной поддержкой функции «plug & play» и не требующий дополнительных драйверов;
  • • Secure — «секретный», т. е. замаскированный, например, под брелок для ключей. На данный момент — это самый распространенный вариант, хотя можно увидеть, например, часы со встроенным USB FLASH DRIVE.

Технические характеристики:

  • • емкость: до 8 Гб;
  • • операционные системы, с которыми имеется совместимость: Mac OS 8.6, 9.x, 10.x, Windows 98, Windows 98 SE, Windows 2000, Windows ME, Windows XP;
  • • питание: использует питание шины USB в диапазоне от 4,5 до 5,5 В;
  • • скорость чтения: 700 Кб/с;
  • • скорость записи: 350 Кб/с.

ZIV DRIVE — это мобильный внешний накопитель данных, т. е. мобильный жесткий диск, подключаемый через USB-порт (рис. 2.25).

Накопитель данных ZIV DRIVE

Рис. 2.25. Накопитель данных ZIV DRIVE

Технические характеристики ZIV DRIVE:

  • • интерфейс стыковки с ПК: USB 2.0 полностью совместим с USB 1.1;
  • • скорость копирования: от 16 до 18 Мб/с;
  • • емкости накопителей: 20, 30, 40, 60 Гб;
  • • операционные системы, с которыми совместим продукт: Windows 98, Windows ME, Windows 2000, Windows XP, Mac OS 9+, Mac OS X, Linux;
  • • физические характеристики: размеры: 125 x 72 x 1 1 мм; вес: 130 г.

Использование ZIV DRIVE позволяет решить проблему, связанную с переносом и хранением данных для дизайнеров, видеомонтажеров, системных администраторов и для многих других, кто сталкивается с этой проблемой ежедневно.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >