Основные внешние устройства компьютера

Внешние устройства (ВУ) – это важнейшая составная часть лю-бого вычислительного комплекса. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом. ВУ ПК обес-печивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользо-вателями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разно-образны, и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ: внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя па-мять ПК; диалоговые средства пользователя; устройства ввода информации; устройства вывода информации; средства связи и телекоммуникации. Диалоговые средства пользователя включают в свой состав ви-деомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации. Видеомонитор (дисплей) — устройство для отображения вводи-мой и выводимой из ПК информации. Видеомониторы делятся на жидкокристаллические и электронно-лучевые. Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразви-вающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода — это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мы-ши", со сложным программным обеспечением, позволяющим рас-познавать произносимые человеком буквы и слова, идентифициро-вать их и закодировать.

Устройства речевого вывода — это различные синтезаторы зву-ка, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки. К устройствам ввода информации относятся: клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, тексто-вой и управляющей информации в ПК; графические планшеты (диджитайзеры) — для ручного вода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местополо-жения и ввод этих координат в ПК; сканеры — для автоматического считывания с бумажных носи-телей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в устройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравнения с эталонными контурами спе-циальными программами преобразуются в коды ASCII, а в графиче-ском режиме считанные графики и чертежи преобразуются в после-довательности двухмерных координат; манипуляторы: джойстик — рычаг, мышь, трекбол — шар в оправе, световое перо и др. — для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК; сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображе-ния, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК. К устройствам вывода информации относятся: принтеры — печатающие устройства для вывода информации на бумажный носитель, делятся на матричные, струйные и лазерные; графопостроители (плоттеры) — для вывода графической ин-формации (графиков, чертежей, рисунков) на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные, с вычерчиванием изображения с по-мощью пера, и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные. Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые

преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные пла-ты, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы). Сетевой адаптер является внешним интерфейсом ПК и служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В гло-бальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модем. Многие из названных выше устройств относятся к условно выде-ленной группе — средствам мультимедиа. Средства мультимедиа — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др. К средствам мульти-медиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации; широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они по-зволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и ри-сунки); высококачественные видео- (video-) и звуковые (sound-) платы, платы видеозахвата (videograbber), снимающие изображе-ние с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие систе-мы с усилителями, звуковыми колонками, большими видео-экранами. Но еще с большим основанием к средствам мультимедиа относят внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и ви-деоинформации. Стоимость компактных дисков (CD) при их массовом тиражиро-вании невысокая, а, учитывая их большую емкость (650 Мбайт, а новых типов — 1 Гбайт и выше), высокие надежность и долговеч-ность, стоимость хранения информации на CD для пользователя оказывается несравнимо меньшей, нежели на магнитных дисках. Это уже привело к тому, что большинство программных средств самого разного назначения поставляется на CD. В чисто бытовом аспекте CD можно использовать для хранения аудио- и видеозапи-сей, т.е. использовать вместо аудиокассет и видеокассет. CD-ROM открывает доступ к огромным объемам разнообразной и по функ-циональному назначению, и по среде воспроизведения информации, записанной на компакт-дисках.

Дополнительные схемы. К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и не-которые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности мик-ропроцессора: математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер преры-ваний и др. Математический сопроцессор широко используется для уско-ренного выполнения операций над двоичными числами с плаваю-щей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами, для вычисления некоторых трансцендентных, в том числе тригоно-метрических, функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно (одновременно) с основным МП, но под управлением последнего. Ускорение операций проис-ходит в десятки раз. Последние модели МП, начиная с МП 80486 DX, включают сопроцессор в свою структуру. Контроллер прямого доступа к памяти освобождает МП от пря-мого управления накопителями на магнитных дисках, что сущест-венно повышает эффективное быстродействие ПК. Без этого кон-троллера обмен данными между ВЗУ и ОЗУ осуществляется через регистр МП, а при его наличии данные непосредственно передают-ся между ВЗУ и ОЗУ, минуя МП. Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при об-служивании нескольких внешних устройств (дисплей, принтер, НЖМД, НГМД и др.); освобождает МП от обработки процедур вво-да-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памя-ти. Важнейшую роль играет в ПК контроллер прерываний. Преры-вание — временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более приори-тетной программы. Прерывания возникают при работе компьютера постоянно. Достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, прерывания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду (естественно, пользователь их не замечает). Кон-

троллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, прини-мает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уро-вень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы об-служивания того прерывания, которое запросило внешнее устрой-ство. После завершения программы обслуживания восстанавливает-ся выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний яв-ляется программируемым.

2.5. Классификация ЭВМ 1. Классификация ЭВМ по принципу действия По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ). Критерием деления является форма представления инфор-мации, с которой они работают: аналоговая цифровая и импульсная. Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) - вычислитель-ные машины дискретного действия, работают с информацией, пред-ставленной в цифровой форме. Аналоговые вычислительные машины (АВМ) - вычислитель-ные машины непрерывного действия. АВМ работают с информаци-ей, представленной в непрерывной (аналоговой) форме. Чаще всего она представляется в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины. Аналоговые вычислительные машины весь-ма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения за-дач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ наибо-лее эффективно решать математические задачи, содержащие диф-ференциальные уравнения, не требующие сложной логики. Гибридные вычислительные машины (ГВМ) - вычислитель-ные машины комбинированного действия, работают с информаци-ей, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме, они со-вмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно ис-

пользовать для решения задач управления сложными быстродейст-вующими техническими комплексами. Наиболее широкое применение получили ЭЦВМ с электриче-ским представлением дискретной информации - электронные циф-ровые вычислительные машины, обычно называемые просто элек-тронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере. 2. Классификация ЭВМ по этапам создания По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ ус-ловно делятся на поколения: 1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах; 2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах); 3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интеграль-ных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе); 4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших инте-гральных схемах - микропроцессорах (десятки тысяч - миллионы транзисторов в одном кристалле); 5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ - со многими десятками параллель-но работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффек-тивные системы обработки знаний. ЭВМ на сверхсложных микро-процессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы; 6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массо-вым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессо-ров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем. Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с пред-шествующим поколением существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих уст-ройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок. 3. Классификация ЭВМ по назначению По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универ-сальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и спе-циализированные.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых раз-личных инженерно-технических задач: экономических, математиче-ских, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они ши-роко используются в вычислительных центрах коллективного поль-зования и в других мощных вычислительных комплексах. Характерными чертами универсальных ЭВМ являются: высокая производительность; разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, деся-тичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления; обширная номенклатура выполняемых операций, как арифме-тических, логических, так и специальных; большая емкость оперативной памяти; развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств. Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных: с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно не-больших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгорит-мам. Они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы. Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при со-хранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести:

программируемые микропроцессоры специального назначе-ния; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устрой-ствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычис-лительных систем. 4. Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возмож-ностям

По своим размерам и функциональным возможностям современ-ные ЭВМ делятся на классы: суперЭВМ (типа Cray и Эльбрус) – применяются в решении сложнейших народнохозяйственных задач и проведении научных экспериментов. большие ЭВМ (типа УС-1066) – используются для решения задач управления производством, имеют большой объем памяти. средние ЭВМ (типа ЕС-1022, IBM-360) – то же, что и боль-шие. мини-ЭВМ (типа Eclipc,PDP(CM-ЭВМ)) – имеют большое количество дополнительных устройств – средств для автоматизации различных технологических процессов, научных исследований, проектно-конструкторских работ. микроЭВМ или ПК (типа «Электроника-60», Celeron, Pentium) – используются для автоматизации отдельных рабочих мест, обработки деловой информации, в быту и т.д.

Дата добавления: 2014-01-06