Учебный сайт Фролова Михаила Викторовича, студента группы Э-2
Северо-Западного института печати
Санкт-Петербургского университета технологии и дизайна
Программные средства обработки информации (преподаватель - Федотов Валерий Павлович, доцент кафедры информационных и управляющих систем СЗИП)
Билет 1
1. Источник: http://www.625-net.ru/archive/0598/rev1.htm
Адаптеры НЖМД
В настоящее время оборудование большинства дисковых адаптеров, работающих под MSDOS (PC/X/AT), рассчитано на работу с интерфейсом ST506 (Surgate Technology), самым старым и самым медленным. Его развитием явился интерфейс ST412, который совместим с ST506, но дает возможность адаптеру работать с большим числом магнитных головок, так как информация передается в последовательном виде. Информационная емкость НЖМД с интерфейсом ST506/ST412 не превышает 200 Мбайт, скорость обмена информацией 5 Мбайт/с. В современных моделях НЖМД используются: ESDI - усовершенствованный интерфейс малых устройств, IDE - встроенная электроника накопителей, SCSI - интерфейс малых вычислительных машин. Интерфейс ESDI является дальнейшим развитием интерфейсов ST506/ST412, но конструктивно не совместим с ними. Скорость обмена информации 10 Мбайт/с. Имеет возможность сохранять информацию о конфигурации и сбойных участках. ESDI сам встраивает себя в систему - сообщает адаптеру число головок и цилиндров. Подключается тремя кабелями: информационным, управляющим и питания. Выше перечисленные интерфейсы были интерфейсами на уровне устройств. Интерфейс IDE является системным интерфейсом и НЖМД с данным интерфейсом подключается непосредственно к соединителю расширения на системной плате ПЭВМ и используется в некоторых моделях ПЭВМ семейства PS/2. Сравнительно недорогие, имеют емкость до 500 Мбайт, скорость обмена 7,5 Мбайт/с. Интерфейсом широко используемым в настоящее время является интерфейс нового поколения SCSI. Его можно отнести к универсальным системным интерфейсам, специализированным на подключение периферийных устройств. Для этого необходим SCSI контроллер, часто размещаемый на системной плате. Интеллектуализация НЖМД позволяет накопителю автономно выполнять ряд операций:
1) кодирование и декодирование данных;
2) управление позиционированием головок;
3) форматирование дисковых поверхностей;
4) самодиагностику;
5) тестирование;
6) почти полное освобождение ПЭВМ от обмена данными между разными внешними устройствами в подсистеме.
Интерфейс SCSI снабжается собственной шиной расширения, подключаемой к периферии. Структура двунаправленного типа позволяет подключение до 8 равноправных (SCSI -1) до шестнадцати 8 (или) 16 разрядных (SCSI -2) и до 32 - 8, 16 или 32 разрядных (SCSI -3) устройств. Скорость передачи данных S 40 Мбайт/с. Модели НЖМД емкостью 0,5 - 2 Гбайта сейчас преимущественно выпускают с интерфейсом SCSI. Для жестких дисков емкостью 2 - 20 Гбайт, кроме SCSI, используются интерфейсы IPI и IDЕ.
2. Основное внимание при сборке компьютера уделяется видеосистеме. Связка "монитор-видеокарта" должна обеспечивать максимально корректную цветопередачу без геометрических искажений, хорошее сведение и фокусировку. При этом крайне желательна максимальная частота обновления экрана не менее 100 Гц для ЭЛТ. Для работы с цветом подходят только ЭЛТ-мониторы. Никакой альтернативы нетю Казалось бы, всем хороши LCD-мониторы - геометрические искажения, плохая фокусировка и проблемы с несведением лучей у них отсутствуют, как класс. Но все эти достоинства могут быть перечеркнуты одним недостатком — цветопередачей не очень высокого качества. Хотя уже поговаривают о плазменных мониторах, современные мониторы, представлены двумя большими классами: это мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) и жидкокристаллические мониторы, появившиеся значительно позднее первых. ЭЛТ-мониторы имеют вид стеклянной трубки, внутри которой находится вакуум. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла покрыта люминофором. Люминофор — вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. ЭЛТ-мониторы можно разбить еще на два класса — трехлучевые с дельтаобразным расположением электронных пушек и с пленарным расположением электронных пушек. В этих трубках применяются щелевые и теневые маски. Кроме этих масок используют еще тип маски, называемый апертурной решеткой. Минимальное расстояние между полосами люминофора одинакового цвета называется шагом полосы и измеряется в миллиметрах. Чем меньше значение шага полосы, тем выше качество изображения на мониторе. На четкость изображения на экране монитора существенное влияние оказывает размер точки (зерна или пиксела) экрана. Чем меньше размер точки, тем более четким получается изображение. Мониторы, построенные на основе электронно-лучевой трубки, имеют разную геометрию поверхности экрана — выпуклую или плоскую. Каждый монитор имеет рабочую область экрана. Хотя ЭЛТ-монитор называется 21-дюймовым, реальная рабочая область его экрана немного меньше чем рабочая плоскость ЭЛТ-трубки. Обычно 21-дюймовые мониторы имен плоскую рабочую область с диагональю 19,5 дюймов. Одной из характеристик монитора является цветовая температура. Этот параметр показывает, какой оттенок на экране будет иметь белый цвет. Так, при подготовке полиграфической продукции цветовая температура монитора должна соответствовать цвету бумаги, на которой будет производиться. печать. Для полиграфии стандартом является цветовая температура 6 500 К. Таким образом, цветовая температура задает некую точку отсчета в "цветовой системе координат". Еще один важный параметр — оптическая плотность (DE, density), которая характеризует точность цветопередачи. DE — это разность положения точек на цветовой шкале CIE Lab, одна из которых описывает исходный цвет? а вторая — цвет, отображенный на мониторе. Понятно, что в идеале DE должна равняться нулю. Считается, что глаз человека способен улавливать DE, равную единице. Мониторы общего назначения, даже модели так называемых "профессиональных" серий, имеют значение ОЕ от 15 и выше. Чуть лучше обстоят дела у моделей оснащенных калибраторами. Параметр ОЕ при грамотной калибровке можно довести до 6 единиц. По-настоящему профессиональные приборы с цветом — мониторы серии Reference Calibrator производства Barco Graphics — обеспечивают значение DE от 2 до 4 единиц. Собственно сверхточная цветопередача — пожалуй, единственное достоинство мониторов данной серии, ибо остальными параметрами они не блещут. Да и цена таких мониторов ($5 000 и выше) не делает их хорошим выбором. Выбрав подходящую цветовую температуру, монитор нужно откалибровать. Смысл калибровки заключается в правильной настройке баланса шкалы серости передачи оттенков серого. Только при этих условиях можно правильно отображать цвета. Калибровка может осуществляться сенсоров, так и на глаз. Но одной калибровки недостаточно для полноценной работы с цветом. Существуют и другие устройства (сканеры, принтеры), использование которых в процессе подготовки изображения может "увести" цвет в неправильную сторону. Построение цветового профиля устройства производится изготовителем при помощи спектрофотометра и специализированных программ. Для работы с цветом более предпочтительными считаются мониторы с апертурной решеткой. В силу своих конструктивных особенностей, кинескопы такого типа обеспечивают чистые цвета и большую яркость изображения. Для работы с векторной графикой в CaD/САМ-приложениях, наоборот, предпочтительнее мониторы с теневой маской. Для полноценной работы с графикой оптимальным выбором являються 19- и 21-дюймовые мониторы. Для работы с текстами более удобными являются не очень большие разрешения — те, в которых монитор сможет обеспечить хорошую четкость и высокую частоту обновления. При этом не рекомендуется использовать предельные режимы. При работе с графикой, особенно векторной, на первый план выходит уже не четкость текста, а полезная площадь экрана и гладкость и точность прорисовки наклонных линий. В этом случае разрешение часто увеличивают. Однако и при работе с графикой не следует увлекаться предельными режимами, поскольку при этом могут пострадать цветопередача и геометрия. Еще один важный для монитора параметр — его частотные характеристики. Это максимальная частота строчной и кадровой развертки, а также полоса пропускания видеоусилителя. Первые два параметра жестко связаны между собой, и поэтому не обязательно знать характеристики строчной развертки — достаточно указать для монитора максимальное рабочее разрешение и максимально достижимую в этом режиме частоту кадровой развертки. Нужное значение полосы пропускания видеоусилителя рассчитывается, исходя из этого предельного режима. К полученному значению приплюсовывается еще 20—25%, что позволяет учесть время, затрачиваемое на обратный ход луча. Тот, кто занимается компьютерной версткой, большую часть своего времени проводят за монитором. Сразу необходимо понять, что на мониторе экономить нельзя. Его нельзя модернизировать, в отличие от персонального компьютера. Монитор покупается один раз для долгого использования, он должен быть высококачественным, потому что от качества монитора зависит прежде всего здоровье — человеческое зрение. Хотя жидкокристаллический монитор является лучшим по всем показателям, цветное изображение будет наилучшим образом просматриваться только на мониторе, имеющем электронно-лучевую трубку. Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном в 1970 г. До этого жидкокристаллические устройства потребляли много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд общественности новый ЖК-дисплей был представлен в 1971 г., и тогда он получил горячее одобрение. Жидкие кристаллы — это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. При подаче электрического тока положение кристаллов изменяется и они начинают препятствовать прошению света. Монитор компьютера предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом и графическом.
Билет 3
1. Процессор Intel 8086
К первому поколению относят процессоры Intel 8086, Intel 8088 и математический сопроцессор Intel 8087. Процессоры Intel 8086 обладал 16-разрядной архитектурой, то есть за один прием он расправлялся с двухбайтными числами (16 бит). Этот процессор мог напрямую работать с полем памяти размером 1 Мбайт, поскольку имел 20-разрядную адресную шину. Рабочая частота процессора составляла всего 4,7 Мгц. На базе этого процессора были выпущены первые модели компьютеров платформы IBM PC.
Сегодня на компьютерах с процессором 8086 можно выполнять простейшие работы по набору и редактированию текстов, хотя о каком-либо оформлении текстовых документов не может быть и речи Если где-то компьютеры IBM PC XT еще и находятся в эксплуатации, то используються в качестве электронных пишущих машинок.
Процессор Intel 8086. Следующий микропроцессор, используемый в первых персональных компьютерах фирмы IBM - IBM PC и IBM PC/XT, был создан в 1978 году и называется Intel 8086. Это шестнадцатиразрядный микропроцессор. Благодаря сегментной организации памяти он может адресовать до 1024 Кбайт оперативной памяти. Процессор Intel 8088. Через некоторое время, Intel создает микропроцессор Intel 8088. Он полностью совместим с Intel 8086, но использует для передачи данных всего восемь линий, попеременно передавая старший и младший байты. Внутренняя шина процессора осталась шестнадцатиразрядной. Также как микропроцессор Intel 8086, он использовался в компьютерах IBM PC и IBM PC/XT. Первые модели Intel 8086 работали с тактовой частотой 4,77 Мгц. Впоследствии частота была увеличена до 10 Мгц.
2. Материнская плата
Высокая производительность процессора далеко не всегда означает высокую производительность всей системы. Внутри системного блока находится достаточно много электронных компонентов, связанных с процессором системой проводников, называемых шинами. Распределение сигналов между устройствами происходит под управлением специального устройства - контроллера. Конструктивно шины компьютера находятся на его самой главной платы, называемой материнской. Шины компьютера всегда были самым узким местом для повышения производительности. Трудно, но можно добиться надежной работы процессора с очень высокими частотами. Там все процессы происходят внутри одного кристалла кремния, и речь идет о растояниях, измеряемых микронами. Самое главное устройство, находящееся внутри системного блока, — материнская (системная) плата.
Материнская плата — большая печатная плата, имеющая стандартные габариты, на которой расположены главные компоненты компьютерной системы: центральный микропроцессор, оперативная память, микросхема поддержки, центральная магистраль, или шина, контроллер шины и несколько разъемов — гнезд. Последние часто называют слотами (от англ. slot — щель), они служат для подключения к материнской плате других плат (контроллеров, платы расширения и т. п.). Часть слотов исходной комплектации ПК остаются свободными. Системная плата (mainboard), иначе называемая материнской платой (motherboard), является важнейшим узлом ПК. В некоторых ПК элементы, обычно устанавливаемые на системной плате, расположены на отдельных платах расширения, вставленных в разъемы системной платы — слоты расширения. В компьютерах такого типа плата с разъемами называется объединительной платой (backplane), а системные блоки подобной конструкции называются объединительными системными блоками. Известными фирмами-производителями материнских плат являются Intel, Chaintech, Abit, Asus, Microstar, Gigabyte. EliteGroup и др. Контроллер клавиатуры всегда находится на материнской плате. Часто на ней же находятся и контроллеры для других устройств (жестких дисков, дисководов для дискет и т. д.). Электронные платы — электронная начинка. Выполняется из нескольких плат. Каждая плата представляет собой плоский кусок пластика, на котором укреплены электронные компоненты (микросхемы, конденсаторы). Внутри электронной платы проложены проводники для соединения смонтированных на плате компонент между собой. Контроллеры — электронные схемы, управляющие различными устройствами. Во всех компьютерах имеются контроллеры для управления монитором, клавиатурой. Пример Материнской платы фирмы Dfi:
Конфигурирование материнских плат различных ПК производится по одной и той же схеме. Расположение различных элементов платы у большинства изготовителей одинаковое. Вот что используется в материнских платах: генератор тактовых импульсов, контролер системной шины, контроллер прямого доступа в память (DMA), контроллер прерываний, таймер, часы реального времени, контроллер клавиатуры, сопроцессор.
Билет 4
Источник: Http:\\lib.csu.ru\DL\bases\prg\frolov\books\step\v04\ch1.htm
1. Арифметический сопроцессор
Одной из самых важных областей применения компьютеров стало решение различных математических задач. Среди них моделирование физических процессов, проведение вычислений, необходимых для систем автоматизированного проектирования, построение трехмерных графических моделей, распознавание образов. Характерной особенностью этих задач заключается в необходимости выполнения большого количества математических операций с высокой точностью. Система команд обычного центрального процессора не содержит соответствующих команд. Поэтому для выполнения сложных вычислений был разработан специальный процессор, который стал называться арифметическим сопроцессором. Арифметический сопроцессор устанавливается на системную плату и работает совместно с центральным процессором, выполняя все арифметические операции. Как и центральный процессор, арифметический процессор имеет свою систему команд. Поэтому, если вы установили на системной плате арифметический сопроцессор, из этого не следует, что производительность системы резко повысится. Необходимо, чтобы программное обеспечение, с которым вы работаете, могло использовать этот сопроцессор. Первыми арифметическими сопроцессорами стали сопроцессоры Intel 8087, и Intel 80287. Они предназначались для работы совместно с процессорами Intel 8086, 8088 и 80286. Несколько позже появления этих сопроцессоров был выработан стандарт ANSI/IEEE-754-1985. Этот стандарт содержит описания представлений чисел с плавающей точкой и операций над ними. Последующие модели арифметического сопроцессора стали соответствовать стандарту ANSI/IEEE-754-1985. Исправленный сопроцессор Intel 80287 получил название Intel 80287A. Для процессора Intel 80386 были разработаны новые модели арифметических сопроцессоров - Intel 80387SX, и Intel 80387DX. Выпускаются модификации сопроцессоров, предназначенные для работы на различной тактовой частоте. Значение тактовой частоты сопроцессора обычно указывается после его названия. Например, Intel 80387DX-33 или 4C87DLC-40. Тактовая частота сопроцессора должна соответствовать тактовой частоте центрального процессора. Фирма Intel не является единственным производителем арифметических сопроцессоров. Среди производителей сопроцессоров выделяются фирмы Weitek, Cyrix, AMD. Сопроцессоры Weitek позволяют значительно повысить производительность компьютера, но чтобы их задействовать требуется специальное программное обеспечение. Центральный процессор Intel 80486 и все последующие модели имеют встроенный арифметический сопроцессор. Исключение составляет только центральный процессор Intel 80486SX, у которого отсутствует встроенный сопроцессор. За счет этого удалось снизить стоимость процессора. Если вам все же потребовался для него сопроцессор вы можете приобрести специальную модель Intel 80487SX. Если вы собираетесь использовать компьютер для проведения сложных математических расчетов, лучше всего приобретать процессор, имеющий встроенный арифметический сопроцессор, например, Intel 80486DX.
2. Источник: http://saratov.fio.ru/listeners/works/027/13/cd_rom.htm
Накопители на компакт-дисках
CD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Информация представляется последовательным чередованием углублений (pits - ямки) и основного слоя (land - земля). На одном дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч дорожек с информацией. Для сравнения - на дюйме по радиусу дискеты всего лишь 96 дорожек. Ёмкость CD до 780 Мбайт. Информация заносится на диск на заводе и не может быть изменена. Достоинства CD-ROM При малых физических размерах CD-ROM обладают высокой информационной ёмкостью, что позволяет использовать их в справочных системах и в учебных комплексах с богатым иллюстративным материалом; один CD, имея размеры примерно дискеты, по информационному объёму равен почти 500 таким дискетам; Считывание информации с CD происходит с высокой скоростью, сравнимой со скоростью работы винчестера; CD просты и удобны в работе, практически не изнашиваются; СD не могут быть поражены вирусами; На CD-ROM невозможно случайно стереть информацию; Стоимость хранения данных (в расчете на 1 Мбайт) низкая. В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну - спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей магнитной головки к центру диска. Для работы с CD ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (CD-ROM Drive), в котором компакт-диски сменяются как в обычном проигрывателе. Накопители CD-ROM часто называют проигрывателями CD-ROM или приводами CD-ROM. Что такое накопитель CD-ROM с технической точки зрения? Многие накопители CD-ROM способны воспроизводить обычные аудио-CD. Это позволяет пользователю, работающему за компьютером, слушать музыку в фоновом режиме. Со временем на смену CD-ROM могут прийти цифровые видеодиски DVD(читается "ди-ви-ди"). Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайт данных, т.е. по объёму заменяют семь с андартных дисков CD-ROM. В скором времени ёмкость дисков DVD возрастет до 17 Гбайт. На таких дисках будут выпускаться полноэкранные видеофильмы отличного качества, программы-тренажёры, мультимедийные игры и многое другое. Главный недостаток накопителей CD-ROM по сравнению с винчестерскими накопителями - невозможность перезаписи информации.
Лазерные компакт-диски
Для переноса больших объемов данных используют лазерные компакт-диски, получившие обозначение CD-ROM. В силу большой емкости (один диск может содержать до 700 Мбайт данных) эти носители широко используются для распространения мультимедийной информации, содержащей большие объемы графики, звука и видео. Они также не имеют конкурентов по параметру стоимости хранения мегабайта информации. Диски CD-ROM являются основным типом носителя для распространения программного обеспечения. Если компьютер не имеет дисковода CD-ROM, установка нового программного обеспечения на нем превращается в серьезную проблему. Основным техническим требованием к дисководам CD-ROM является скорость доступа к данным и скорость их считывания. Этот параметр измеряется в кратных единицах. Так, например, 2-скоростные дисководы обеспечивают скорость считывания 300 Кбит в секунду. Соответственно, 4-скоростные дисководы обеспечивают скорость 600 Кбит в секунду и т. д.
Производительность дисковода СО-КОМ нам чаще всего важна не сама но себе, а в сравнении с производительностью жесткого диска. При получении новых программ и данных нам часто приходится принимать решение о том, как их эксплуатировать. Их можно переписать с компакт-диска на жесткий диск (полностью или частично) или оставить на компакт-диске. Основной критерий выбора — производительность всей компьютерной системы в целом. При наличии медленного дисковода CD-ROM целесообразно как можно больше информации скопировать на жесткий диск, если позволяет запас свободного места. При наличии быстрого дисковода СО-КОМ такое копирование можно делать в минимальном объеме. Сегодня вынускаются 52-скоростные дисководы CD-ROM, но они уступают место CD-RW и Combo-приводам. Лазерные компакт-диски не боятся магнитных нолей и менее критичны к пыли и влаге, чем магнитные дискеты, В то же время, в большинстве случаен они не защищены пластиковым корпусом, как магнитные дискеты, и при неакуратном обращении могут получать механические повреждения: царапины, трещины, сколы и т. п. При установке лазерного диска в дисковод его следует держать за края, чтобы не оставить на рабочей поверхности (она зеркальная) отпечатков пальцев. На выдвижной поддон дисковода компакт-диск устанавливается рабочей стороной вниз. После извлечения диска на дисковода он должен быть помещен в «ластиковый футляр.
Билет 5
1. Буферы и регистры Центрального процессора
Микропроцессор (МП) - это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав микропроцессора входят микропроцессорная память (МПП). Она служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Регистры — быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие
Микропроцессорная память -- память небольшой емкости, но чрезвычайно высокого быстродействия (время обращения к МПП примерно 1 нс). Состоит из регистров с разрядностью не менее машинного слова. Буферы. Буферы данных и буферы адреса обеспечивают связь центрального процессора с внешними шинами данных и адреса. Использование буферов с тремя состояниями позволяет процессору отключаться от внешних шин, предоставляя их в распоряжение внешних устройств, а также позволяет использовать одну и туже шину как для приема данных так и для передачи.
Микропроцессор (МП) - центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Микропроцессор выполняет следующие функции:
чтение и дешифрацию команд из основной памяти (ОП);
чтение данных из ОП и регистров адаптеров внешних устройств (ВУ);
прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ;
обработку данных и их запись в ОП и регистры адаптеров ВУ;
выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК.
В состав микропроцессора входят следующие устройства:
- Устройство управления (УУ)
формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;
формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ;
получает от генератора тактовых импульсов опорную последовательность импульсов.
- Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.
- Микропроцессорная память (МПП) предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно в ближайшие такты работы машины используемой в вычислениях.
МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, т.к. основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.
Регистры - быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие).
Регистры выполняют две функции:
кратковременное хранение числа или команды;
выполнение над ними некоторых операци.
Регистр отличается от ячейки памяти тем, что может не только хранить двоичный код, но и преобразовывает его.
Основным элементом регистра является триггер - электронная схема, которая хранит один бит информации.
Триггер - имеет два устойчивых состояния, которые соответствуют логической "1" и логическому "0".
Регистр - совокупность триггеров, связанных друг с другом общей системой управления.
Важнейшие регистры:
- счетчик команд - регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
- регистр команд - регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода выполняемой операции, остальные для хранения кодов адресов операндов.
Команда - это элементарная операция, которую должна выполнить ЭВМ.
Разрядность МП 16 - 32 - 64 - 128 - это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция.
Чем больше разрядность, тем будет больше и производительность ПК при прочих равных условиях.
Регистры микропроцессора делятся на регистры общего назначения (они универсальные и могут использоваться для хранения любой информации, но некоторые из них тоже должны быть обязательно задействованы при выполнении ряда процедур) и специальные (Применяются для хранения различных адресов (например, адресов командв), признаков результатов выполнения операций и режимов работы ПК (например регистр флагов)
(совпадает со вторым вопросом пятого билета)
2. Краткая характеристика процессоров семейства х86
За двадцать с лишним лет существования данного семейства сменилось много десятков (а может быть и сотен) различных моделей процессоров. Если же рассматривать только самые крупные изменения архитектуры процессоров, то можно выделить семь основных поколений. Многие из них и сегодня продолжают успешно трудиться в компьютерных системах. Возможно, что, кроме самого первого процессора 8086, на базе которого были собраны компьютеры IBM РС, РС Junior и IBM РС ХТ, все остальные и сегодня достойно представлены в компьютерах наших пользователей.
Процессор 1п1е18086
К первому поколению относят процессоры Intel 8086, Intel 8088 и математический сопроцессор Intel 8087. Процессор 8086 обладал 16-разрядной архитектурой, то есть за один прием он расправлялся с двухбайтными числами (16 бит). Этот процессор мог напрямую работать с полем памяти размером 1 Мбайт, поскольку имел 20-разрядную адресную шину. Рабочая частота процессора составляла всего 4,7 Мгц. На базе этого процессора были выпущены первые модели компьютеров платформы IBM РС. Потребность в математическом сопроцессоре Intel 8087 была вызвана тем, что в отличие от целых чисел действительные числа в компьютере представляются в особой 80-разрядной форме. Для записи такого числа необходимо 10 байтов, а основной процессор регистров для работы с такими числами не имеет. Сегодня на компьютерах с процессором 8086 можно выполнять простейшие работы по набору и редактированию текстов, хотя о каком-либо оформлении текстовых документов не может быть и речи. Если где-то компьютеры ШМ РС ХТ еще и находятся в эксплуатации, то используются в качестве электронных пишущих машинок.
Процессор Intel 80 286
Второе поколение процессоров х86 представлено процессором Intel 80 286. Его основным достижением, по сравнению с Intel 8086, стала увеличенная до 24 разрядов адресная шина, что позволяет процессору адресоваться к полю оперативной памяти до 16 Мбайт, хотя на практике это свойство процессора практически не использовалось, поскольку для этого требуется специальное ограммное обеспечение. Большая часть компьютеров IBM РС АТ, собранных на базе этого процессора, поставлялась с объемом памяти 1 Мбайт, и лишь некоторые экземпляры имели 2 и даже 4 Мбайт. Рабочая частота процессора 80 28б составляет от 6 до 12 Мгц. Для операций с действительными числами процессор 80286 доукомплектовывался математическим сопроцессором 80287. Всего лишь 20 лет назад компьютер на базе этого процессора относился к Дедовым, и его стоимость в России равнялась нескольким автомобилям "Волга". Компьютеры IBM РС АТ 286 еще продолжают использоваться для ввода и редактирования текстов, но их повсеместно вытесняют машины следующих поколений. Нередко компьютеры этой модели используют в качестве учебных. На них можно изучать основные приемы работы с вычислительной техникой и осваивать команды операционной системы MS-DOS, а на моделях, имеющих расширенную память (до 4 Мбайт), возможна даже эксплуатация операционной среды Windows 3.1, хотя скорость работы компьютера при этом желает желать лучшего. Для данной модели компьютеров имеется также достаточно представительный парк компьютерных игр образца 1989-1993 годов, состовляющий несколько сот программ.
Процессор 80 386
В третьем поколении семейства х86 произошел переход к 32-разрядной архитектуре, во многом сохранившейся и поныне. Начиная с процессоров Intel 80386 (1985 г.) возможна одновременная обработка чисел, представленных 4 байтами. Это значительно повысило производительность компьютерных систем. На производительности также благоприятно отразилось значительное повышение рабочей частоты до 40 МГц (в модели 80386DX). На базе этого процессора во второй половине 80-х годов собирались компьютеры IBM РС АТ 386. Расцвет данной модели совпал с пиком популярности операционной среды Windows 3.1. Эта машина при наличии оперативной памяти от 4 Мб и выше отлично подходит для эксплуатации приложений, написанных для данной среды. Те пользователи, которые до сих пор не потрудились (или технически не смогли) перейти на работу с операционными системами Windovs 95, Windows 98 и следующие, могут и сегодня продолжать использовать компьютеры, в основе которых лежит процессор 80386 и математический сопроцессор 80 387. При наличии оперативной памяти от 8 Мбайт и выше на данных компьютерах возможна эксплуатация операционной системы Windows 95, хотя скорость работы компьютера на большинстве приложений при этом явно неудовлетворительна.
Процессор 80 486
Созданный в 1989 г. процессор Intel 80486, наверное, оказался наиболее стабильным процессором — без существенных изменений он выпускался несколько лет. Компьютеры на базе этого процессора исправно выполняли свои функции долго. Лишь с выходом операционной системы Windows 98 появился класс программного обеспечения, для которого компьютеры ШИЬ РС АТ 486 недостаточны. В процессорах 486-й серии было реализовано сразу несколько важных нововведений:
1. Начиная с этой модели уже не выпускается отдельный математический сопроцессор — он входит в состав основного процессора.
2. На этой модели был впервые реализован принцип внутреннего умножения частоты. В процессорах 486DX2 внутренняя частота в два раза выше внешней частоты тактового генератора, а в процессорах 486DХ4 она выше в три раза (не в четыре раза, как можно было бы подумать, глядя на маркировку). При утроении частоты процессоры 486DХ4 достигли 120 МГц.
3. Вместе с тем, столь решительное повышение рабочей частоты не могло не привести к значительному увеличению тепловыделения. Процессоры, имеющие внутреннее умножение частоты, неработоспособны без специальных мер охлаждения, и начиная с 486-q серии псе процессоры комплектуются металлическим радиатором и локальным микровентпиятором.
4. Важным нововведением в процессорах четвертого поколения стало создание внутренней кэш-памяти. Даже при относительно небольшом объеме этот вид встроенной памяти заметно увеличил производительность процессора. Принцип использования кэш-памяти основан на том, что данные, которые процессор потребляет из основной памяти, одновременно заносятся и в кэш-память. Если возникает необходимость вызвать те же данные повторно, процессору достаточно обратиться сюда, что намного быстрее, чем обращение к внешней памяти (не будем забывать, что операции внутри процессора происходят с увеличенной тактовой частотой).
Процессоры Intel Pentium 60 и Intel Pentium 66
Начиная с пятого поколения семейство процессоров х86 приобрело новую торговую марку — «Intel Pentium». Это было сделано для того, чтобы «стряхнуть» конкурентные компании AMD и Cyrix, выпускавшие совместимые процессоры и использовавшие аналогичную систему обозначений. Суд, рассматривавший претензии компании Intel, постановил, что цифровое обозначение, такое как 80386, 80486 и т. п. не является торговой маркой. Как выяснилось впоследствии, принятая мера по изменению торговой марки оказалась весьма эффективной. В процессорах Pentium шина данных была расширена до 64 разрядов. Соответственно, это потребовало И изменения шины, соединяющей процессор с оперативной памятью, и изменения структуры оперативной памяти на материнской плате.
Билет 6
1. ОЗУ и адресное пространство
Основная память содержит ОЗУ и ПЗУ. ОЗУ предназначено для хранения информации, непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК. ОЗУ - энергозависимая память. Ее основу составляют большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляется подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти. Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных микросхем типа DIP или в виде модулей памяти типа SIP или чаще SIMM. Модули SIMM имеют емкость 256 Кбайт, 1, 4, 8, 16 или 32 Мбайта, с контролем и без контроля четности хранимых битов; могут иметь 30- ("короткие") и 72- ("длинные") контактные разъемы, соответствующие разъемам на материнской плате. Каждая ячейка памяти имеет свой уникальный адрес. Основная память имеет для ОЗУ и ПЗУ единое адресное пространство. АП определяет максимально возможное количество непосредственно адресуемых ячеек основной памяти. АП зависит от разрядности адресных шин ибо максимальное количество разных адресов определяется разнообразием двоичных чисел, которые можно отобразить в n разрядах, то есть адресное пространство равно 2 в степени n, где n - разрядность адреса.
(совпадает со вторым вопросом пятнадцатого билета)
2. Главная шина, открытая архитектура, стандарт 15А
Начиная с компьютеров IBM РС AТ 286 шина данных и адресная тина вместе с контроллером образовывают так называемую главную (общую) шину компьютера. Ее можно рассматривать как самостоятельное устройство. На него был разработан специальный стандарт ISA (Industry Standard Architecture). Этому стандарту мы обязаны тем уникальным свойством компьютеров IВМ РС, которое называется открытой архитектурой. Свойства открытой архитектуры реализуются следующим образом. На материнской плате компьютера имеются стандартные щелевые разъемы (слоты), связанные с главной шиной. Если приобрести отдельно дополнительное устройство, например модем, соответствующий тому же стандарту ISA, то его можно вставить в один из щелевых разъемов, и он будет работать в составе компьютерной системы. Таким образом подключались контроллеры жестких и гибких дисков, видеоадаптеры (видеокарты), звуковые карты, контроллеры простейших сканеров н многих других устройств. Благодаря наличию стандарта на главную шину появилась возможность создавать стандартные дополнительные устройства, и компьютерная платформа IВМ РС обрела ту гибкость, которую высоко оцепили потребители и которая обусловила широкое внедрение компьютеров данной системы.
Стандарт ISA относится к 16-разрядным устройствам, подключаемым к главной шине компьютера. С появлением 32-разрядных процессоров Intel 80386 и с разработкой 32-разрядных периферийных устройств он стал сдерживать дальнейший прогресс в развитии средств вычислительной техники, и ему на смену пришел другой стандарт — EISA (Enhanced ISA).
Локальная шина (VLB, PCI)
К моменту выхода компьютеров четвертого поколения, собранных на базе процессоров серии 80486, стало совершенно очевидно, что дальнейшее наращивание производительности процессора не имеет особого смысла, поскольку главная шина типа ISA или EISA представляет собой «бутылочное горлышко», через которое данные проходят намного медленнее, чем происходит их обработка в процессоре. Важным техническим решением в этой ситуации стало решение «разорвать» главную шину и создать отдельную шину, работающую с повышенной частотой, для связи процессора с оперативной памятью. Такая шина получила название локальной. В 486-х компьютерах стандартной локальной шиной стала шина VLB. Следующим естественным решением стало решение «врезать» в локальную шину свои слоты для подключения тех периферийных устройств, которые нуждаются в повышенной скорости передачи данных. В первую очередь это относится к устройствам для работы с графикой, в частности, к видеоадаптерам. Если самые ранние видеокарты подключались непосредственно к шине ISA, то начиная с компьютеров серии 486 появились более производительные видеокарты, подключаемые к локальной шине. Эти видеокарты соответствуют стандарту VESA и имеют разъем особой конструкции. В компьютерах Pentium тип локальной шины очень существенно изменился. В качестве таковой теперь служит тина PCI, которая работает с частотами до 33 МГц. Тем не менее, наряду с разъемами для подключения периферийных устройств к локальной шине (PCI), до последнего времени на материнских платах продолжают присутствовать разъемы для подключения "медленных" устройств к главной шине (ISA).
Новые шины AGP, USB и локальные шины 100 МГц
Несмотря на свою низкую производительность, шина ISA продолжает использоваться на компьютерах в качестве главной. Однако ее роль становится все менее заметной. Прежде всего, от нее оторвали видеокарту, Которой необходима высокая производительность и которую подключают теперь к Локальной шине. Ушли в прошлое те времена, когда к этой шине подключали контроллер дисков. Теперь это устройство входит в состав материнской платы, и его не надо приобретать и устанавливать отдельно. В последнюю очередь «сдались» звуковые карты. Некоторые из них по-прежнему выходят с разъемом для подключения к шине ISA, но становится все больше таких, которые рассчитаны на подключение к локальной шине PCI. Фактически, кроме устаревших устройств, сегодня лишь внутренние модемы «претендуют» на подключение к этой шине. По компьютерным меркам это весьма медленные устройства, и им просто не требуется более производительное устройство сопряжения. Шина AGP работает на частоте а два раза выше, чем шина PCI (66 МГц против 33) и обеспечивает скорость передачи данных примерно в четыре раза выше. Такое ускорение достигнуто не только за счет увеличения рабочей частоты, но и за счет того, что сокращен процент данных, передаваемых по главной шине. Все это позволяет достичь высокого качества воспроизведения видеоматериалов, мультимедийных приложений, а также компьютерных игр. Видеоадаптеры, подключаемые к шине AGP, могут обеспечить частоту кадров изображения до 75 кадров в секунду (примерно в 3-4 раза выше, чем видеоадаптеры PCI). Постепенная передача функций от главной шины к локальной ведет к тому, что сегодня локальная шина уже выглядит изрядно перегруженной. В последних моделях материнских плат разработчики вновь «вспомнили» о том, что первичным назначением локальной шины является все-таки прямая связь процессора и оперативной памяти, и большую популярность приобретают материнские платы, в которых процессор и память связаны высокопроизводительной шиной, работающей с частотой 100 МГц. Для моделей процессоров Pentium II рекомендуются именно такие платы. Еще одним важным усовершенствованием последних дней стала универсальная последовательная шина USB (Universal Serial Bus). Она предназначена для подключения внешнего (периферийного) оборудования. К концентратору универсальной последовательной шины можно подключать сразу несколько периферийных устройств, причем такое подключение можно делать «на ходу», не выключая компьютер, и при этом может быть подключено несколько одинаковых устройств, например, две клавиатуры.
Системная шина компьютера
Больше всего места на системной плате занимают разъемы, в которые вставляются платы расширения. Эти разъемы представляют так называемую системную шину. Она связывает процессор и оперативную память с остальными устройствами компьютера, расположенными на платах расширения - видеоадаптером, контроллером накопителей на магнитных дисках, асинхронным последовательным адаптером, параллельным адаптером и многими другими устройствами. По системной шине происходит обмен данными, а также передаются разные вспомогательные сигналы. Кроме того, по системной шине подводится питание к устройствам, расположенным на платах расширения. Поэтому нет необходимости отдельно подключать платы расширения к блоку питания. Первые компьютеры IBM PC/XT обладали простой системной шиной. Она включала 8 линий для передачи данных, 20 адресных линий, а также несколько линий для организации аппаратных прерываний от внешних устройств и для организации прямого доступа внешних устройств к оперативной памяти. Частота, с которой осуществлялся обмен данными с внешними устройствами соответствовала тактовой частоте процессора и составляла всего 4,77 Мгц. Естественно, что с появлением компьютеров, основанных на процессоре Intel 80286, такая системная шина уже не могла реализовать всех возможностей нового процессора. Поэтому для компьютера IBM PC/AT была разработана новая системная шина, получившая название ISA (Industry Standart Architecture). Шина ISA включает 16 линий для передачи данных и 24 адресные линии. Увеличено количество линий для передачи процессору аппаратных прерываний и количество каналов DMA. Внешние устройства могут передавать процессору 15 аппаратных прерываний и использовать для непосредственного доступа к оперативной памяти 7 каналов DMA. Тактовая частота на системной шине также увеличилась. Она стала меньше тактовой частоты процессора и составила 8 Мгц. Таким образом, системная шина стала функционировать асинхронно с центральным процессором. Для передачи данных по шине ISA необходимо затратить два такта. При первом такте задается адрес, а при втором происходит обмен данными. Таким образом, пропускная способность шины ISA составляет 8 Мбайт/сек. Системная шина ISA осталась совместима с системной шиной компьютеров IBM PC/XT. Все устройства, предназначенные для компьютеров IBM PC/XT можно вставлять в шину ISA. Иногда один из разъемов системной шины ISA восьмиразрядный. В него можно вставлять только короткие 8-и разрядные платы расширения. Разъем ISA состоит из двух частей - короткой и длинной. Они содержат соответственно 36 и 62 вывода. Восьмиразрядные разъемы ISA состоят только из одной части, имеющей 62 вывода. С появлением новых высокопроизводительных процессоров 80386 и 80486 системная шина ISA снова стала самым "узким местом" компьютера. Следующей ступенью развития системной шины стало появление нового стандарта, получившего название EISA (Extended Industry Standart Architecture). Шина ISA обеспечивала передачу только 16 бит данных и 24 бит адреса, поэтому платы расширения могли адресовать только 16 Мбайт оперативной памяти. Это достаточно мало, если учесть, что сегодня на многих компьютерах установлено больше 16 Мбайт оперативной памяти. Новая шина EISA стала 32-разрядной. Платы расширения EISA могут адресовать все адресное пространство, доступное центральному процессору - 4 Гбайт и передавать 32-разрядные данные, в том числе в режиме прямого доступа к памяти (DMA). Значительно увеличилась скорость передачи данных по шине. Максимальное значение скорости передачи составило 33 Мбайт/сек. Платы расширения EISA могут работать в режиме главной платы и самостоятельно управлять передачей данных по шине. Центральный процессор в это время может быть занят своими делами и не отвлекаться на управление системной шиной. Расширена система управления прерываниями. Шина ISA предназначалась для работы с фронтальными прерываниями (edge-triggered interrupts). Такой механизм управления прерываниями предполагает, что две различные платы ISA не могут разделять одно аппаратное прерывание. Шина EISA реализует новый механизм управления прерываниями (level-triggered interrupts). Этот механизм обеспечивает более высокую надежность работы и позволяет использовать одно и тоже прерывание для различных устройств. Для обеспечения совместимости с платами расширения ISA шина EISA поддерживает также старую схему управления прерываниями. По-новому происходит и конфигурирование систем, построенных на основе шины EISA. Чтобы настроить обычные платы расширения в стандарте ISA, требовалось установить несколько переключателей и перемычек. Они определяли номера прерываний, адреса портов ввода/вывода, номера каналов прямого доступа, адресное пространство используемое данной платой. Для устройств EISA все эти параметры задаются программным путем. Вам достаточно вставить плату расширения EISA в любой свободный разъем на системной плате и запустить специальную программу конфигурирования. Это значительно удобней, чем открывать компьютер и менять положение переключателей. Разъемы системной шины EISA построены таким образом, что в них можно вставлять 8-разрядные и 16-разрядные платы расширения ISA. Разъемы EISA состоят из 188 выводов, размещенных в два ряда. Верхний ряд содержит 98 выводов и представляет собой обычный 16-разрядный разъем шины ISA. Нижний ряд включает остальные 90 выводов, по которым и передаются сигналы специфичные для шины EISA. Естественно, когда вы вставляете плату расширения ISA в разъем на системной шине EISA, теряются все преимущества шины EISA. Поэтому приобретая компьютер с системной шиной EISA следите за тем, чтобы все основные платы расширения также имели интерфейс EISA. Особое внимание следует обратить на то, чтобы интерфейс EISA имел дисковый контроллер. Однако даже шина EISA не решила всех проблем. Новые видеоадаптеры, реализующие режимы с высоким разрешением (больше чем 800 на 600 пикселов) и большим количеством цветов (16777216 различных цветов) требовали передачи огромных объемов информации. Поиск альтернативных решений для повышения скорости обмена между внешними устройствами и процессором привел некоторые фирмы к созданию так называемой локальной шины. Локальная шина связывает непосредственно системную шину центрального процессора и внешние устройства. Ассоциация VESA (Video Electronics Standards Association) предложила собственный стандарт на локальные шины, который получил название VL-bus или VLB (VESA Local Bus). Разъем шины VLB, предназначенный для подключения плат расширения, состоит из двух больших частей - стандартного разъема ISA и дополнительного разъема локальной шины. Таким образом, в позиции, предназначенные для подключения плат расширения в стандарте VLB, можно вставлять и обычные платы ISA. Естественно, что подключение непосредственно к локальной шине процессора накладывает ограничение на количество плат расширения. В большинстве случаев на системной плате можно установить не больше трех устройств VLB. Некоторое время спустя ряд фирм во главе с Intel приступили к разработке новой системной шины PCI (Peripheral Component Interconnect). Эта шина стала в настоящее время серьезной альтернативой для компьютеров с локальной шиной VLB. Шину PCI, в отличие от VLB, нельзя назвать настоящей локальной шиной, так как шина PCI отделена от центрального процессора специальным контроллером. Данный контроллер осуществляет управление шиной PCI и согласует локальную шину процессора с внешними устройствами шины PCI. Такое разделение позволяет обеспечить независимость шины PCI от типа процессора. На системной плате может быть установлен процессор 80486 или Pentium, это не повлияет на внешние устройства, подключаемые к шине PCI. Шина PCI работает на частоте 33 Мгц вне зависимости от тактовой частоты центрального процессора. В настоящее время выпущено большое количество внешних устройств в стандарте PCI. В первую очередь это высокопроизводительные видеоадаптеры и контроллеры накопителей на жестких магнитных дисках. Существуют также сетевые карты в стандарте PCI. В ближайшее время появятся звуковые адаптеры и платы для обработки видеоизображения. Сложившийся на сегодня "двойной стандарт" на локальные системные шины ставит производителей системных плат компьютеров перед тяжелой проблемой выбора. После недолгих раздумий решение было принято и на рынке появились системные платы, содержащие разъемы (слоты) для подключения устройств в различных стандартах - PCI, VLB и ISA или EISA. Такой тройственный союз иногда сокращенно называют VIP. Конечно, VIP не следует понимать как известное сокращение от Very Important Person (очень важная персона), это всего лишь набор первых букв названий шин: VLB, ISA и PCI.
Номер канала | Для чего используется |
DMA0 | Зарезервирован для системной платы. Недоступен для устройств расширения |
DMA1 | Свободен |
DMA2 | Контроллер накопителей на гибких магнитных дисках |
DMA3 | Контроллер накопителей на жестких магнитных дисках |
Номер канала | Для чего используется |
DMA0 | Зарезервирован для системной платы. Недоступно для устройств расширения (16 бит) |
DMA1 | Свободно (8 бит) |
DMA2 | Контроллер накопителей на гибких магнитных дисках |
DMA3 | Свободен (8 бит) |
DMA4 | Для подключения второго контроллера DMA |
DMA5 | Свободен (16 бит) |
DMA6 | Свободен (16 бит) |
DMA7 | Свободен (16 бит) |
Устройство | Номер IRQ | Адреса портов ввода/вывода | Адресное пространство оперативной памяти |
COM1 | 4 | 3F8h - 3FFh | |
COM2 | 3 | 2F8h - 2FFh | |
4 | 3E8h - 3EFh | ||
COM4 | 3 | 2E8h - 2EFh | |
LPT1 | 7 | 378h - 37Fh | |
LPT2 | 5 | 278h - 27Fh | |
LPT3 | 7 | 3BCh - 3BFh | |
Контроллер дискаXT DISK CNTRLR | 5 | 320h - 32Fh | C8000h - CBFFFh |
Контроллер дискаAT DISK CNTRLR | 14 | 1F0h - 1F8h | |
VGA, цветной режим | 2/9 | 3C0h - 35Ah | A000h - BFFF0h |
VGA, монохромный режим | 3 | C0h - 3BAh | C000h - C7FFFh |
EGA | 2 | 3C0h - 3CFh | A0000h - AFFFFh |
MONO | 3B0h - 3BFh | B0000h - B3FFFh | |
CGA | 3D0h - 3DFh | B8000h - BBFFFh | |
HGA | 3B4h - 3BFh | B0000h - B7FFFh | |
AST CLOCK | 2C0h - 2C7h |
Билет 9
1. Источник: Http:\\lib.csu.ru\DL\bases\prg\frolov\books\step\v04\ch1.htm
Системная шина компьютера
Больше всего места на системной плате занимают разъемы, в которые вставляются платы расширения. Эти разъемы представляют так называемую системную шину. Она связывает процессор и оперативную память с остальными устройствами компьютера, расположенными на платах расширения - видеоадаптером, контроллером накопителей на магнитных дисках, асинхронным последовательным адаптером, параллельным адаптером и многими другими устройствами. По системной шине происходит обмен данными, а также передаются разные вспомогательные сигналы. Кроме того, по системной шине подводится питание к устройствам, расположенным на платах расширения. Поэтому нет необходимости отдельно подключать платы расширения к блоку питания. Первые компьютеры IBM PC/XT обладали простой системной шиной. Она включала 8 линий для передачи данных, 20 адресных линий, а также несколько линий для организации аппаратных прерываний от внешних устройств и для организации прямого доступа внешних устройств к оперативной памяти. Частота, с которой осуществлялся обмен данными с внешними устройствами соответствовала тактовой частоте процессора и составляла всего 4,77 Мгц. Естественно, что с появлением компьютеров, основанных на процессоре Intel 80286, такая системная шина уже не могла реализовать всех возможностей нового процессора. Поэтому для компьютера IBM PC/AT была разработана новая системная шина, получившая название ISA (Industry Standart Architecture). Шина ISA включает 16 линий для передачи данных и 24 адресные линии. Увеличено количество линий для передачи процессору аппаратных прерываний и количество каналов DMA. Внешние устройства могут передавать процессору 15 аппаратных прерываний и использовать для непосредственного доступа к оперативной памяти 7 каналов DMA. Тактовая частота на системной шине также увеличилась. Она стала меньше тактовой частоты процессора и составила 8 Мгц. Таким образом, системная шина стала функционировать асинхронно с центральным процессором. Для передачи данных по шине ISA необходимо затратить два такта. При первом такте задается адрес, а при втором происходит обмен данными. Таким образом, пропускная способность шины ISA составляет 8 Мбайт/сек. Системная шина ISA осталась совместима с системной шиной компьютеров IBM PC/XT. Все устройства, предназначенные для компьютеров IBM PC/XT можно вставлять в шину ISA. Иногда один из разъемов системной шины ISA восьмиразрядный. В него можно вставлять только короткие 8-и разрядные платы расширения. Разъем ISA состоит из двух частей - короткой и длинной. Они содержат соответственно 36 и 62 вывода. Восьмиразрядные разъемы ISA состоят только из одной части, имеющей 62 вывода. С появлением новых высокопроизводительных процессоров 80386 и 80486 системная шина ISA снова стала самым "узким местом" компьютера. Следующей ступенью развития системной шины стало появление нового стандарта, получившего название EISA (Extended Industry Standart Architecture). Шина ISA обеспечивала передачу только 16 бит данных и 24 бит адреса, поэтому платы расширения могли адресовать только 16 Мбайт оперативной памяти. Это достаточно мало, если учесть, что сегодня на многих компьютерах установлено больше 16 Мбайт оперативной памяти. Новая шина EISA стала 32-разрядной. Платы расширения EISA могут адресовать все адресное пространство, доступное центральному процессору - 4 Гбайт и передавать 32-разрядные данные, в том числе в режиме прямого доступа к памяти (DMA). Значительно увеличилась скорость передачи данных по шине. Максимальное значение скорости передачи составило 33 Мбайт/сек. Платы расширения EISA могут работать в режиме главной платы и самостоятельно управлять передачей данных по шине. Центральный процессор в это время может быть занят своими делами и не отвлекаться на управление системной шиной. Расширена система управления прерываниями. Шина ISA предназначалась для работы с фронтальными прерываниями (edge-triggered interrupts). Такой механизм управления прерываниями предполагает, что две различные платы ISA не могут разделять одно аппаратное прерывание. Шина EISA реализует новый механизм управления прерываниями (level-triggered interrupts). Этот механизм обеспечивает более высокую надежность работы и позволяет использовать одно и тоже прерывание для различных устройств. Для обеспечения совместимости с платами расширения ISA шина EISA поддерживает также старую схему управления прерываниями. По-новому происходит и конфигурирование систем, построенных на основе шины EISA. Чтобы настроить обычные платы расширения в стандарте ISA, требовалось установить несколько переключателей и перемычек. Они определяли номера прерываний, адреса портов ввода/вывода, номера каналов прямого доступа, адресное пространство используемое данной платой. Для устройств EISA все эти параметры задаются программным путем. Вам достаточно вставить плату расширения EISA в любой свободный разъем на системной плате и запустить специальную программу конфигурирования. Это значительно удобней, чем открывать компьютер и менять положение переключателей. Разъемы системной шины EISA построены таким образом, что в них можно вставлять 8-разрядные и 16-разрядные платы расширения ISA. Разъемы EISA состоят из 188 выводов, размещенных в два ряда. Верхний ряд содержит 98 выводов и представляет собой обычный 16-разрядный разъем шины ISA. Нижний ряд включает остальные 90 выводов, по которым и передаются сигналы специфичные для шины EISA. Естественно, когда вы вставляете плату расширения ISA в разъем на системной шине EISA, теряются все преимущества шины EISA. Поэтому приобретая компьютер с системной шиной EISA следите за тем, чтобы все основные платы расширения также имели интерфейс EISA. Особое внимание следует обратить на то, чтобы интерфейс EISA имел дисковый контроллер. Однако даже шина EISA не решила всех проблем. Новые видеоадаптеры, реализующие режимы с высоким разрешением (больше чем 800 на 600 пикселов) и большим количеством цветов (16777216 различных цветов) требовали передачи огромных объемов информации. Поиск альтернативных решений для повышения скорости обмена между внешними устройствами и процессором привел некоторые фирмы к созданию так называемой локальной шины. Локальная шина связывает непосредственно системную шину центрального процессора и внешние устройства. Ассоциация VESA (Video Electronics Standards Association) предложила собственный стандарт на локальные шины, который получил название VL-bus или VLB (VESA Local Bus). Разъем шины VLB, предназначенный для подключения плат расширения, состоит из двух больших частей - стандартного разъема ISA и дополнительного разъема локальной шины. Таким образом, в позиции, предназначенные для подключения плат расширения в стандарте VLB, можно вставлять и обычные платы ISA. Естественно, что подключение непосредственно к локальной шине процессора накладывает ограничение на количество плат расширения. В большинстве случаев на системной плате можно установить не больше трех устройств VLB. Некоторое время спустя ряд фирм во главе с Intel приступили к разработке новой системной шины PCI (Peripheral Component Interconnect). Эта шина стала в настоящее время серьезной альтернативой для компьютеров с локальной шиной VLB. Шину PCI, в отличие от VLB, нельзя назвать настоящей локальной шиной, так как шина PCI отделена от центрального процессора специальным контроллером. Данный контроллер осуществляет управление шиной PCI и согласует локальную шину процессора с внешними устройствами шины PCI. Такое разделение позволяет обеспечить независимость шины PCI от типа процессора. На системной плате может быть установлен процессор 80486 или Pentium, это не повлияет на внешние устройства, подключаемые к шине PCI. Шина PCI работает на частоте 33 Мгц вне зависимости от тактовой частоты центрального процессора. В настоящее время выпущено большое количество внешних устройств в стандарте PCI. В первую очередь это высокопроизводительные видеоадаптеры и контроллеры накопителей на жестких магнитных дисках. Существуют также сетевые карты в стандарте PCI. В ближайшее время появятся звуковые адаптеры и платы для обработки видеоизображения. Сложившийся на сегодня "двойной стандарт" на локальные системные шины ставит производителей системных плат компьютеров перед тяжелой проблемой выбора. После недолгих раздумий решение было принято и на рынке появились системные платы, содержащие разъемы (слоты) для подключения устройств в различных стандартах - PCI, VLB и ISA или EISA. Такой тройственный союз иногда сокращенно называют VIP. Конечно, VIP не следует понимать как известное сокращение от Very Important Person (очень важная персона), это всего лишь набор первых букв названий шин: VLB, ISA и PCI. Системная шина предназначена для организации обмена информацией между всеми компонентами компьютера. Все основные блоки персонального компьютера подсоединены к системной шине. Основной функцией системной шины является обеспечение взаимодействия между центральным процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По проводникам этой шины осуществляется передача данных, их адресов, а также управляющей информации. Системная шина физически представляет собой набор проводников, объединяющих основные узлы системной платы. От типа системной шины, так же как и от типа процессора, зависит скорость обработки информации персональным компьютером. К основным характеристикам системной шины относятся тактовая частота и разрядность канала связи. Современный компьютер имеет системную шину 32 и 64 бита. Такая разрядность шины данных позволяет значительно повысить скорость обмена информацией, а увеличение разрядности адресной шины обеспечивает возможность обращения к большему объему оперативной памяти.
Однако системная шина как основная информационная магистраль не может обеспечить достаточную производительность для внешних устройств. Для решения этой проблемы в компьютере стали использовать локальные шины, которые связывают микропроцессор с периферийными устройствами.
Системная шина — основная интерфейсная система компьютера. Магистраль, обеспечивающая сопряжение и связь всех устройств между собой.
Физически магистраль выполнена в виде «печатного мостика» на системной плате с гнездами для подключения интегральных схем.
Системная шина включает в себя:
- кодовую шину данных (КШД), содержащую схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;
- кодовую шину адреса (КША), содержащую схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;
- кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;
- шину питания, содержащую схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. (Например, процессоры Intel 80486 имеют разрядность 32 при тактовых частотах от 33 до 80 Мгц., а Intel Pentium имеют разрядность 32 при тактовых частотах от 100 до 266 Мгц)
Функции системной шины
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
1. Между микропроцессором и основной памятью;
2. Между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
3. Между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие разъемы подключаются к шине: непосредственно или через контроллеры (адаптеры).
Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.
Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.
2. Лазерные принтеры
Лазерный принтер — принтер, в котором печать осуществляется с помощью светочувствительного барабана. Сначала изображение как бы записывается на свето чувствительный барабан лазерным лучом, потом за счет электростатического поля к поверхности барабана прилипают (как в фотокопировальном устройстве) крупицы тонера, мелкого пластмассового порошка, образующие на поверхности барабана печатаемое изображение. К барабану прижимается бумага, и тонер переносится на нее. Затем бумага нагревается, чтобы тонер расплавился. Эта технология называется ксерографированием. ЛазерныЙ принтер должен иметь достаточно большой объем памяти, чтобы напечатать целую страницу, которая из компьютера передается на принтер. В монохромном лазерном принтере используется порошок черного цвета. В цветном лазерном принтере необходимо сделать четыре прохода по бумаге, по одному для печати каждого из цветов цветовой модели CMYK. Лазерный принтер относится к классу постранично печатающих принтеров т. е. к классу самых быстро печатающих принтеров. В построчно печатающих принтерах печатается одновременно целая строка символов и поэтому они работают быстрее, чем принтеры, печатающие посимвольно. Существуют термовосковые принтеры и принтеры с термической возгонкой красителя, которые работают за счет расплавления восковых красителей разных цветов на поверхности покрытой воском специальной бумаги, обычно свернутой в рулон. Принтеры с термической возгонкой красителя, в отличие от термовосковых принтеров, имеют иное строение печатающей головки и другую рецептуру красителя. Качество печати характеризуется таким параметром, как разрешение принтера (количество точек, печатаемых на дюйм). Струйные принтеры имеют разрешение 300—600 точек на дюйм, лазерные — 300-600 точек на дюйм. Принтеры можно охарактеризовать с точки зрения печати. Принтеры с шаровой головкой печатают со скоростью 5-35 символов в секунду, игольчатые — 25—250 символов в секунду, построчно печатающие принтеры печатают со скоростью 200—2000 строк в минуту, струйные принтеры печатают со скоростью от 4 до 8 страниц в минуту, лазерные принтеры — от 4 до 50 страниц в минуту, т. е. более 2500 строк в минуту.
Билет 10
1. Клавиатура - устройство ручного ввода информации в ЭВМ, состоящее из совокупности клавиш различного назначения и схемы сопряжения. Драйвер клавиатуры -- специальная программа, обеспечивающая отображение на экране монитора символа, набранного на клавиатуре. Контроллер клавиатуры -- устройство сопряжения клавиатуры с ЭВМ. Он тестирует клавиатуру при включении ЭВМ; опрашивает состояния клавиш; запоминает до 20 отдельных скан-кодов клавиш; преобразует скан-коды нажатых клавиш в коды ASCII. При нажатии (отпускании) клавиши контроллер запоминает код нажатия (отпускания). Одновременно поступает запрос на соответствующее аппаратное прерывание. При выполнении прерывания скан-код преобразуется в код ASCII, и оба кода (скан-код и ASCII-код) пересылаются в соответствующее поле ОЗУ машины. Если клавиша нажата более 0,5 с, то генерируются повторные коды нажатия. Блок клавиатуре в профессиональных пк конструктивно выполнен автономно от основной платы компьютера и кроме клавиатуры содержит контроллер клавиатуры, состоящий из буферной памяти и схемы управления. он подключается к основной плате с помощью 4-проводного интерфейса.
Контроллер клавиатуры осуществляет:
Сканирование (опрос) состояния клавиш;
Буферизацию (временное запоминание) до 20 отдельных кодов клавиш на время между двумя соседними опросами клавиатура со стороныМП;
Преобразование кодов нажатия клавиш (scan-кодов) в коды ASCII с помощью хранящихся в ПЗУ программируемых системных таблиц драйвера клавиатуры;
Тестирование клавиатуры при включении ПК.
При нажатии и отпускании клавиши в буферную память контроллера клавиатуры поступает код нажатия или отпускании клавиши (0 или 1) в седьмой бит байта и номер клавиши или ее scan-код в остальные 7 бит байта.При поступлении любой информации в буферную память посылается запрос на аппаратное прерывание, инициируемое клавиатуров. При выполнении прерывания scan-код преобразуется в код ASCII, и оба кода пересылаются в соответствующее полу ОЗУ машины. КОнтроллер клавиатуры организует и автоматическое повторение клавишной операции, если клавиша нажата более 0,5 секунд.
2. Струйные принтеры
Струйный принтер, или импульсно-пузырьковый принтер — это принтер, печать осуществляется крошечными капельками быстросохнущих чернил вылетающих из сопла. Сосуды, в которых находятся чернила для принтера, называются чернильными картриджами или картриджами принтера. Печатное изображение создается за счет выдавливания капель чернил из картриджа через узкие отверстия на бумагу; изображение символа формируется набором точек. Монохромный принтер может печатать текст или графику с использованием оттенков серого. В цветных струйных принтерах используются четыре отдельных картриджа для чернил голубого, пурпурного, желтого и черного цвета. Струйные принтеры относятся к разряду мозаичных принтеров или импульсно-пузырьковых принтеров. Они более дешевые, но качество печати у них ниже чем у других. Качество печати у большинства струйных принтеров намного выше, чем у мозаичных принтеров, однако они пропитывают бумагу чернилами, которые могут распространяться по ее поверхности, делая контуры нечеткими и вызывая сморщивания бумаги. Специальная бумага для струйных принтеров позволяет решить все проблемы. Однажды на лист бумаги с текстом, распетатанном на струйном принтере, случайно попали капли воды. К несчастью лист лежал внутри книги. О ужас! От нескольких капель воды, попавших на распечатку, сделанную на струйном принтере, вся книга стала в черных подтеках и выглядела грязной. Качество печати характеризуется таким параметром, как разрешение принтера (количество точек, печатаемых на дюйм). Струйные принтеры имеют разрешение 300—600 точек на дюйм, лазерные — 300-600 точек на дюйм. Принтеры можно охарактеризовать с точки зрения печати. Принтеры с шаровой головкой печатают со скоростью 5-35 символов в секунду, игольчатые — 25—250 символов в секунду, построчно печатающие принтеры печатают со скоростью 200—2000 строк в минуту, струйные принтеры печатают со скоростью от 4 до 8 страниц в минуту, лазерные принтеры — от 4 до 50 страниц в минуту, т. е. более 2500 строк в минуту.
Билет 11
1. Видеопамять — память, аналогичная оперативной, но только установленная в видеоконтроллере. В нее записывается изображение, которое мы видим на мониторе. Доступ к данной памяти требует гораздо большего времени, чем к ОЗУ. Видеоконтроллеры являются внутрисистемными устройствами, непосредственно управляющими мониторами и выводом информации на их экран. Видеоконтроллер содержит: схему управления ЭЛТ, растровую память (Видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию и использующую поле видеобуфера в ОП), сменные микросхемы ПЗУ (матрицы знаков), порты ввода-вывода. Основные характеристики видеоконтроллера: режимы работы (текстовый и графический), воспроизведение цветов (монохромный и цветной), число цветов или число полутонов (в монохромном), разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселей по горизонтали и вертикали), емкость и число страниц в буферной памяти (число страниц — это число запоминаемых текстовых экранов, любой из которых путем прямой адресации может быть выведен на отображение в мониторе), размер матрицы символа (количество пикселей в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора) разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с системной шиной. Важная характеристика — емкость видеопамяти, она определяет количество хранимых в памяти пикселей и их атрибутов. Разрядность атрибута пикселя определяет, в частности, максимально возможное число полутонов или цветовых оттенков, учитываемых при отображении пикселя (например, для отображения 65 тыс. цветовых оттенков, стандарт High Color, каждый пиксель должен иметь 2-байтовый атрибут, а для отображения 16,7 млн. цветовых оттенков, стандарт True Color, — 3-байтовый атрибут). Необходимую емкость видеопамяти можно приблизительно сосчитать, умножив количество байтов атрибута на количество пикселей экрана.
Общепринятый стандарт формируют следующие видеоконтроллеры:
Hercules — монохромный графический адаптер;
MDA — монохромный дисплейный адаптер;
MGA — монохромный графический адаптер;
CGA — цветной графический адаптер;
EGA — улучшенный графический адаптер;
VGA — видеографический адаптер, иногда его называют видеографической матрицей;
SVGA — улучшенный видеографический адаптер;
PGA — профессиональный графический адаптер.
2. Сканеры
Сканер - устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст рисунки, слайды, фотографии, графики, статьи, рукописи и др. Все сканеры можно разделить на несколько классов: ручные (протяженные) сканеры, Настольные или планшетные сканеры, сканеры для прозрачных материаловов и цифровые камеры. Главные различия между устройствами — стоимость, качество изображения и метод использования. Дешевизна ручных сканеров обусловливается простотой их конструкции, В небольшом корпусе шириной не более 10—12 см размещаются лишь датчик и источник света. Сканирование осуществляется вручную последовательным перемещением сканера относительно оригинала. Устанавливаемая в компьютере карта интерфейса преобразовывает поступающую информацию в цифровую форму и передает ее для последующей обработки специальной программе. Ручные сканеры не могут сканировать широкие диапазоны оттенков и цветов, необходимые для качественного воспроизведения в издательстве. Они используются в сберкассах для идентификации подписи, в магазинах для распознавания штрих-кода товаров, но никак не в издательской деятельности. К категории настольных сканеров относятся планшетные, роликовые, барабанные и проекционные сканеры. Они сравнительно дешевые, удобны тем, что размешаются на столе, давая возможность поместить сканируемый материал изображения или текста на стекло и накрыть крышкой. В процессе сканирования под стеклом перемещается механизм, освещающий документ ярким светом, который при отражении улавливается набором чувствительных датчиков. Сканеры успешно сканируют текстовые документы, фотографии, рисунки, то есть отражающие оригиналы. На некоторые сканеры можно будет устанавливать устройства сканирования прозрачных материалов, что позволит сканировать слайды, фотографические негативы и другие виды пленок. В таком случае свет не отражается от оригинала, а проходит через него и лишь затем улавливается датчиками. Сканеры являются примером SAD-систем (Sourse Attenuator Detecto - детектор источника затухания). SAD — средство определения изменений. Когда свет в сканере отражается от документа или проходит через него, амплитуда сигнала света ослабевает, что регистрируется датчиками сканера, измеряющими разницу между световыми значениями. Существуют различные виды датчиков. В большинстве сканеров используются CCD (Charged-coupled devices) — устройства с зарядовой связью, преобразующие свет в пикселы. Каждый сканер имеет линейный массив, состоящих из нескольких тысяч CCD, расположенных в ряд вдоль сканирующего механизма. В некоторых сканерах применяются датчики на комплементарных металло-оксидных полупроводниках CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), которые вначале появились в цифровых камерах. CMOS отличаются от CCD тем, что они существуют в виде отдельного блока. CCD и CMOS во время сканирования сравнивают электрический заряд до и после его отражения от сканируемого оригинала. Разница преобразуется в оттенок и определяет цвет пикселов. Скорость сканирования — одна из характеристик сканера. Отсчет времени сканирования начинается с нажатия кнопки Scan и заканчивается моментом, когда изображение доступно для редактирования в Adobe Photoshop. Если сканирование производится со включенным режимом автокалибровки перед каждым сканированием, то время сканирования увеличивается на 6—8 секунд. Исследования показывают, что время сканирования с разрешениями 1200 и 2400 dpi оказалось одинаковым, что говорит о том, что разрешение по вертикали, которое многие производители в последнее время в маркетинговых заявляют вдвое большим, чем по горизонтали, — скорее всего просто интерполяционное, а цифра 2400 свидетельствует лишь об улучшенной механике сканера. Современные сканеры имеет довольно большой буфер памяти: при сканировании картинок по 50 Мбайт в процессе парковки линейки сканер продолжает обсчитывать и передавать изображение. Динамический диапазон — один из важнейших параметров для сканера. Динамический диапазон — зарниуа между максимальной и минимальной оптическими плотностями, различаемыми сканером. Обычно минимальная оптическая плотность, воспринимаемая сканером, составляет 0,07-0,08. В барабанном сканере оригинал прикрепляется к цилиндру из плексигласа, Во время сканирования вращается цилиндр, внутри которого располагается источник света, который при вращении освещает документ точка за точкой, Оптическая система барабанного сканера преобразует интенсивность проходящего света в пикселы. В барабанных сканерах используются датчики PTM (Photomultiplier Tubes). Эти датчики работают аналогично вакуумной трубке, они очень чувствительны к входящим световым сигналам. Во время сканирования свет распределяется по трем РМТ-датчикам, по одному для красного, зеленого и синего компонентов, Рассмотрим подробно характеристики сканера. Основная характеристика сканера — оптическое разрешение, измеряемое в ppi - пикселах на дюйм (pixels per inch). Часто, однако, пишут dpi — точки на дюйм. Понятие "точка" означает элемент, не имеющий конкретной формы ими меряется разрешение печатающих устройств. Сканеры и растровые графические файлы оперируют пикселами, всегда имеющими форму квадрата. Оптическое разрешение указывает, сколько пикселов сканер может считать в квадратном дюйме, что записывается следующим образом: 300 х 300, 300 х 600, 600 х 1200 и т. п. Первое число говорит о количестве считывающих нформацию датчиков, именно на него стоит обращать внимание. Часто производители и продавцы любят указывать в качестве разрешения что-нибудь вроде 4000, 4500 dpi. Эта интерполированная резолюция является свойством не сканера, а его поддерживающей программы. Качество изобраний, полученных таким образом, зависит не только от сканера, но и от качества функций интерполяции, реализованных в программе. Если нет другого выхода, как отсканировать фотографию заново с другими характерами сканирования, то лучше всего увеличивает картинку программа Adobe Photoshop. Разумеется, сканирование максимального диапазона оптических плотностей совсем не обязательно, а иногда и не желательно — при нормальном, а не текстовом сканировании. Еше одна единица измерения: spi (Samples per inch) — оптическое разрешение, которое показывает количество выборок, сделанных сканером в одном дюйме, т. е. сколько раз сканер просматривает изображение при сканировании. Если в линейном массиве планшетного сканера на каждом дюйме в ряд расположено 600 крошечных датчиков, то оптическое разрешение сканера равно 600 spi. Но чаше производители сканеров указывают разрешение в dpi. Планшетные сканеры имеют разрешение от 300 до 1200 spi, устройства для прозрачного сканирования имеют разрешение от 2000 до 4000 spi, барабанные — вплоть до 9600 spi. Битовая глубина — количество информации, собираемое во время сканирования, показывающее, сколько разных цветовых оттенков способно прочитать сканирующее устройство. 24-битовый RGB-сканер использует для каждого канала 8 бит, т. е. 1 байт, 30-битовый RGB-сканер использует для каждого канала 10 бит, З6-битовыЙ RGB-сканер использует для каждого канала 12 бит, 48-битовый RGB-сканер использует для каждого канала 16 бит. Динамический диапазон — это диапазон тех оттенков, которые может прочитать сканер. Динамический диапазон — плотность, которой измеряют чувствительность сканера при распознавании деталей в самой светлой и самой темной областях изображения. С точки зрения сканирования, плотность имеет два слегка отличающихся значения. С одной стороны, оно описывает непрозрачность сканируемого материала: сколько света может пройти через негатив пленки или слайд либо сколько света отражается от оттиска на бумаге. Плотность использует алгоритмическую шкалу от 0,0 (совершенно чисто) до 4,0 (99% света блокировано). У газетной бумаги обычная плотность равна 1,8; у высококачественной мелованной — примерно 2,0; у отпечатка на фотобумаге — от 2,0 до 2,8 фотослайды имеют плотность 3,0.
Билет 14 Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) служат для долговременного
хранения больших объемов информации. Обмениваться ею непосредственно с
процессором они не могут. Все, что накапливается за многолетнюю работу на
компьютере (программы, данные, графика, документы и др.), хранится именно во
внешней памяти. При отключении питания компьютера внешняя память, в отличие от
оперативной, сохраняет помещенную в нее информацию сколь угодно долго. Если
возникает необходимость ее использования, то на время обработки нужная
информация загружается в оперативную память, которая обменивается ею
непосредственно с процессором. Из оперативной памяти информация для хранения
снова записывается в ВЗУ. Внешняя память по сравнению с оперативной работает на
несколько порядков медленнее, так как представляет собой не электронные, а
электромеханические устройства. В зависимости от технологии записи, хранения и
воспроизведения информации устройства внешней памяти бывают магнитные,
оптические и смешанные - магнитно-оптические. По способу доступа к информации
устройства внешней памяти делят на устройства прямого доступа, или дисковые, и
устройства последовательного доступа, или ленточные. Для работы с внешней
памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и
считывание информации) и носителя
(устройства хранения информации). Накопители на гибких магнитных дисках(НГМД). Дисководы для дискет появились, наверное, сразу же при создании
первого персонального компьютера и достаточно долгое время оставались
единственным и поэтому стандартным устройством для хранения информации на
сменных носителях. Сама дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой
с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на
внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие (см. рис. 3.10). Рис. 3.10 Дискета В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые
головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску. Дискета
устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (рис. 3.11),
автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается
до частоты вращения 360 оборотов/мин. В накопителе вращается сама дискета,
магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении
к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков. В
магнитных дисках для Рис. 3.11 Устройство чтения дискет хранения информации используется свойство магнитных материалов в
течение длительного времени сохранять остаточную намагниченность. Данные на диск
записываются намагничиванием участков диска с помощью магнитных головок. К диску
подходят 2 головки, чтобы считывать и записывать данные на обе поверхности
диска. Запись на диск производится в цифровом коде, вдоль концентрических
окружностей, называемых дорожками, которые расположены по всей поверхности
вращающегося диска. Каждая дорожка разделена на части, называемые секторами.
Количество дорожек и секторов зависит от формата дискеты. Размер сектора на
дискете равен 512 байтам. Устройство всегда считывает и записывает целое число
секторов. Дискета емкостью 1,44 Мб имеет 2 стороны, по 80 дорожек, каждая
дорожка содержит по 18 секторов. Кроме НГМД довольно часто используются сменные носители. Довольно
популярным накопителем является Zip (рис. 3.12). Эти накопители могут хранить
100 или 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5". Они
достаточно компактны и неприхотливы в использовании, а параллельный или USB-порт
имеет каждый компьютер, и дисковод можно просто забрать с собой и установить на
месте. Рис. 3.12 Внешний вид zip-накопителя Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД). Жесткий диск - это информационный склад компьютера,
предназначен для постоянного хранения программ и данных (рис. 3.13). Первый
носитель, использовавшийся в качестве постоянного накопителя в IBM PC, имел по
тем временам колоссальную емкость - 10 Mb. Так получилось, что обозначение
одного из дисков той серии (30/30) совпало с обозначением популярной винтовки, и
жесткие диски по традиции часто называют теперь "винчестерами". Рис. 3.13 накопитель на жёстких магнитных дисках На сегодняшний момент емкость дисков превышает 100 Gb, то есть
количественный прогресс в этой области за все время развития магнитных носителей
позволил увеличить объем этих самых носителей в 10000 раз. ЖМД (винчестер)
представляет собой набор металлических дисков, покрытых магнитным слоем и
соединенных между собой при помощи шпинделя, который вращается непрерывно с
высокой постоянной скоростью (7200 об./мин). Накопители на жестких дисках
объединяют в одном корпусе носитель, блок головок чтения/записи, а также
интерфейсную часть, называемую контроллером жесткого диска. Логически диск
состоит из дорожек, секторов и цилиндров. Дорожка - это окружность, вдоль
которой ведется чтение/запись. Для того, чтобы на дорожке можно было уместить
больше данных, она разбивается на сектора. Так как обычно HDD имеет несколько
поверхностей, то чаще речь идет не о дорожках, а о цилиндрах, то есть
совокупности дорожек, одинаково удаленных от центра (или края) диска. Форматирование флоппи-дисков и жестких дисков. Накопители на
машинной основе перед тем, как их можно будет использовать в качестве носителей
информации, должны пройти специальную операцию-форматирование. Для
форматирования диска обычно используется стандартная программа Windows, которая
доступна при вызове контекстного меню соответствующего устройства. Можно
форматировать диски доступных floppy – устройств, жесткие диски и диски других
устройств, допускающих эту процедуру. Исключение составляет системное
устройство, с которого была произведена загрузка системы. Как правило, это
устройство с именем С:. Для форматирования носителя этого устройства, необходимо
загрузить систему floppy диска А:. Форматировать можно как новые диски, так и
б/у, учитывая, что при форматировании будет потеряна информация, записанная на
диске. Полное форматирование целесообразно применять для дисков, на которых
появились сбойные участки. Накопители на магнитной ленте (НМЛ). Вряд ли сейчас можно встретить накопители на магнитной ленте
(стримеры)(см. рис. 3.14), использующиеся в компьютерах в качестве накопителя
данных. Рис. 3.14 Стример Однако это вовсе не означает, что стримеры считаются устаревшими
устройствами. Просто их назначение несколько другое - стримеры применяются не
для хранения, а для архивирования больших объемов информации. Наиболее ценная
информация с целью ее долговременного хранения записывается на магнитную пленку.
Причем, стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой
огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия
позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать
после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации. Носителем информации является лавсановая лента, длиной более 100 м,
на которую нанесено магнитное ферролаковое покрытие. Основным преимуществом
стримеров перед библиотеками дисковых накопителей является их самая низкая
стоимость на единицу информации среди всех устройств хранения данных, а также
очень хорошая надежность. Недостатком стримеров является их сравнительно низкая
скорость записи, поиска и считывания информации. Стример позволяет освободить место на винчестере, за счет того, что
на него переписываются редко используемые программы и данные. В домашних
условиях в качестве стримера можно использовать обычный видеомагнитофон, для
этого компьютер должен быть укомплектован специальной платой. CD-ROM,CD-RW, DVD диски CD-ROM - это односторонний оптический носитель информации,
предназначенный только для чтения. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется
быстрее, чем к данным на дискете, но медленнее, чем на жестком диске. Сам
компакт-диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, изготовлен из полимера, на одну
сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от
повреждений слоем прозрачного лака(рис. 3.15). Рис. 3.15 Компакт-диск Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей
миллиметра. Информация на диске представляется в виде последовательности впадин
(углублений в диске) и выступов, расположенных на спиральной дорожке, длина
которой около 5 км. Записывается информация на диск с помощью луча лазера на
фирме-изготовителе. Затем с этого первичного "мастер-диска" производится
тиражирование всей партии дисков методом литья под давлением. Эти диски нельзя
считать полноценными сменными носителями информации, так как они не могут быть
использованы ни для сохранения данных, ни для переноса данных с одного
компьютера на другой. Единственное их назначение - тиражирование и
распространение различных справочников, энциклопедий, обучающих,
демонстрационных, игровых и многих других программ. 1 компакт-диск хранит
информацию, содержащуюся на 500 дискетах. Для работы с CD-ROM нужно подключить к
компьютеру накопитель CD-ROM (рис. 3.16), преобразующий последовательность
углублений и выступов на поверхности CD-ROM в последовательность двоичных
сигналов. Рис. 3.16 CD-ROM-накопитель Для этого используется считывающая головка с микролазером и
светодиодом. Первые устройства считывания оптических дисков обеспечивали
скорость считывания 150 Кбайт/сек (аудиодиски считывались именно с этой
скоростью). В дальнейшем появились устройства с 2-х, 4-х,... 52-х кратной
скоростью передачи данных (по отношению к 150 Кбайт/сек). CD-ROM просты и удобны
в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не
изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, c них невозможно случайно стереть
информацию. Появились и другие оптические диски. Диск CD-R - диск с однократной
записью и многократным чтением. Он отличается от CD-ROM тем, что информацию на
него может записать пользователь. В дисках CD-R отражающий слой выполнен из
золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен
регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В
процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и
перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные
впадинам. После однократной записи диск становится аналогичным CD-ROM – его
можно только читать. Диск CD-RW или CD-E - диск с многократной перезаписью. Он
допускает около 1000 циклов перезаписи информации и гарантирует срок ее хранения
не менее 10 лет. Для него требуется специальный накопитель, который является
универсальным и может обслуживать диски CD-ROM и CD-R. Многие мультимедийные
интерактивные программы слишком велики, чтобы поместиться на одном CD. На смену
им идут цифровые видеодиски DVD . Они, имея те же габариты, что и CD-ROM,
вмещают больше информации (до 17 Гб) за счет повышения плотности записи и
двусторонней записи, и по объему заменяют 20 стандартных дисков CD-ROM. Сегодня
DVD-диск используется в основном для хранения видеофильмов и сверхбольших баз
данных. Магнитооптические накопители Есть еще один способ записи на сменный диск - магнитооптический,
который совмещает в себе надежность оптической и дешевизну и простоту магнитной
технологий (рис. 3.17). Первые промышленные образцы магнитооптических дисков
создала фирма Sony, которые появились на рынке в середине 80-х годов. Диски не
произвели сначала большого впечатления из-за своей дороговизны и сложности,
однако со временем отношение к ним сильно изменилось. Рис. 3.17 Магнитооптический диск Принцип действия магнитооптического диска в следующем. При записи
лазерный луч нагревает часть поверхности диска, куда должна производиться
запись, до некоторой точки, называемой физиками "точкой Кюри". В этой точке
резко падает магнитная проницаемость вещества, и изменение магнитного состояния
его частиц может быть произведено относительно небольшим магнитным полем. Поле
переводит все битовые ячейки в одинаковое состояние, при этом стирается вся
информация, которая в них хранилась. Затем направление магнитного поля меняется
на противоположное, а лазер включается в нужные моменты (то есть когда
необходимо изменить ориентацию частиц в битовой ячейке), опять нагревая сплав до
точки Кюри. После этой операции сплав охлаждается, и частицы его застывают в
новом положении. При чтении используется лазерный луч более низкой мощности
(примерно 25% от мощности записывающего луча), отраженный от битовых ячеек свет
попадает на светочувствительный элемент, который определяет направление
поляризации. В зависимости от этого значения элемент посылает контроллеру
дисковода двоичный ноль или двоичную единицу. Дорожки с информацией образуют единую спираль (как в CD/DVD),
которая разбивается на секторы. Диски малой емкости созданы по технологии CAV
(Constant Angular Velocity), то есть дорожки всегда разбиты на одинаковое
количество секторов. Так как внешние дорожки длиннее внутренних, то много места
теряется впустую. Для увеличения емкости носителя в современных дисках
применяется технология ZCAV (Zoned Constant Angular Velocity), когда
поверхность диска разбита на зоны, и в каждой зоне применяется свой угловой
размер сектора. Кроме повышения емкости, данный прием также позволяет несколько
увеличить скорость чтения/записи. Запись информации в магнитооптических носителях осуществляется на
диск из стекла, содержащий магнитный слой из сплава тербия, железа и кобальта.
Для надежности диск помещается в пластиковый картридж (как у дискеты). И внешне
диск очень похож на обыкновенную трехдюймовую дискету, только он раза в два
потолще. Стоят диски довольно недорого, что делает их очень привлекательными для
многих пользователей, для которых нужно достаточно емкое, относительно
скоростное, простое в обращении и надежное средство хранения или архивирования
информации. Накопители на Flash-картах. USB FLASH ДРАЙВЫ. Официально USB Flash Drive - это мобильный
носитель информации flash-типа с "plug & play" подключением к USB (рис.
3.18). Из основных достоинств данных драйвов можно выделить вот эти -
портативные, компактные, легкие, относительно быстрые, устойчивы к физическому
воздействию, имеют длительный срок службы и хранения информации. Рис. 3.18 USB Flash Drive Обладают большой емкостью – до четырех Гб, согласись это не мало…
Для того, чтобы USB Flash Drive заработал на твоем компьютере, достаточно того,
чтобы он был оснащен USB портом (хотя бы с протоколом 1.1). Обычно фирмами производятся три основных вида USB Flash Drive: Standart – "стандартный" с ограниченной функцией "plug & play",
требует установки драйверов на компьютер под Windows 98 и Windows 2000. 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 сейчас
вы уже сможете увидеть, например, часы, со встроенным USB Flash Drive. Технические характеристики:
ZIV. ZiV - это мобильный жесткий диск, подключаемый через порт
USB (см. рис. 3.19). Рис. 3.19 ZIV-драйв Вот его технические характеристики (ZIV2):
ZIV2 - это уникальное решение для всех, чья деятельность неразрывно
связана с большими объемами информации и, следовательно, необходимостью ее
оперативной транспортировки и резервирования. ZIV2 является решением проблем с
переносом данных для дизайнеров, видеомонтажеров, системных администраторов и
для многих других, кто сталкивается с этой проблемой ежедневно. В таблице 3.4. приведены основные характеристики накопителей и
носителей. Таблица 3.4
1. Источник: http://www.625-net.ru/archive/0598/rev1.htm
Адаптеры на НГМД
Для обеспечения управления работой НГМД и согласования интерфейсов дисководов с интерфейсом системной шины в составе ПЭВМ необходимо электронное оборудование адаптера НГМД.
Адаптер НГМД переводит команды, поступающие с ПЗУ BIOS в электрические сигналы управляющие НГМД, а также преобразует поток импульсов, считываемых магнитной головкой, в информацию воспроизводимую ПЭВМ. Конструктивно электронное оборудование адаптера НГМД может быть размещено на системной плате, либо совмещено с оборудованием других адаптеров (НЖМД портов и т.д.). Большинство адаптеров предназначено для работы с дисководами использующими код МЧМ. Основным функциональным блоком адаптера НГМД является контроллер НГМД, выполненный конструктивно обычно в виде БИС. Наиболее часто в качестве БИС контроллеров НГМД используются ИМС 8272 фирмы Intel и ИМС 765 фирмы NEC.
Для центрального процессора адаптер НГМД доступен программно через регистр управления и два порта контроллера НГМД - регистр состояния и регистр данных.
Значение отдельных разрядов регистра управления определяют: выбор НГМД, сброс контроллера, включение двигателя, разрешение прерывания и ПДП. Для организации обмена информацией между центральным процессором и адаптером используется регистр состояния контроллера, доступный только для считывания.
Регистр данных служит для запоминания данных, команд, параметров и информации о состоянии НГМД. При записи регистр данных используется как буфер, в который побайтно подаются данные от процессора.
Дешифратор адреса распознает базовые адреса программно доступных регистров.
Контроллер НГМД выполняет набор команд, среди которых основные - позиционирование, форматирование, считывание, запись, проверка состояния и др. Исполнение каждой команды имеет три фазы: подготовительную, исполнения и заключительную. В подготовительной фазе центральный процессор передает контроллеру управляющие байты, которые включают код операции и параметры, необходимые для ее исполнения. На основании управляющей информации в фазе исполнения контроллер выполняет действия, заданные командой. В заключительной фазе через регистр данных считывается содержимое регистров состояния, хранящих информацию о результатах выполнения заданной команды и состоянии НГМД.
2. Источник: http://sdo.bsuir.unibel.by/update/open/confrc/oiivt/3_4.html
ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Основные характеристики накопителей и носителей
вид носителя | информационная емкость | скорость обмена |
дискета | 1,44 Мбайт | 250, 300 и 500 Кбит/сек |
сменный гибкий диск zip | 100 Мбайт | 1 Мбайт/сек |
винчестер | от 10 Гбайт до 100 Гбайт | до 60 Мбайт/сек |
кассета с магнитной пленкой | от 80 Мбайт до 13 Гбайт | от 1,5 до 3 Мбайт/сек |
CD-ROM | 650 Мбайт | до 7,5 Мбайт/сек |
DVD | от 4,7 Гбайт до 17 Гбайт | до 7,5 Мбайт/сек |
магнитооптический диск | от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт | от 1,3 до 3,8 Мбайт/сек |
Звуковая карта
Для компьютерной платформы IВМ РС звуковые карты явились относительно поздним дополнением. Это связано с тем, что круг использования компьютеров данного типа долгое время был ограничен чисто офисным применением, и потребность в работе со звуковой информацией, существовавшая для бытовых моделей компьютеров, здесь долгое время не рассматривалась. Лишь с постепенным продвижением компьютеров в сферу домашнего применения произошло массовое внедрение аппаратных средств для работы со звуком. Результаты столь длительного запаздывания сказываются и по сей день. Так, например, стандарты на оборудование для работы со звуком очерчены гораздо менее строго, чем на прочие узлы компьютера. Стандартом де-факто считается оборудование, выпускаемое компанией Creative Labs под торговыми марками SoundBlaster и др. Однако несмотря на то что большинство производителей оборудования выпускают свои звуковые карты «полностью совместимыми» с продукцией Creative Labs, все равно время от времени у потребителей возникают проблемы с работой звуковой карты. Основным параметром звуковой карты, влияющим на ее цену, является разрядность. Чем она выше, тем выше качество звука. Давно уже не продают 8-разрядные звуковые карты. Практически вытеснены с рынка 16-разрядные карты. Сегодня типичными звуковыми устройствами являются 64-разрядные звуковые карты. Как и видеоадаптер, звуковая карта фактически выполняет роль сопроцессора и, тем самым, освобождает основной процессор от функций по управлению воспроизведением звука. С помощью звуковой карты можно не только воспроизводить звук, речь и музыку, но и производить звукозапись, обработку звука, монтаж музыкальных композиций. Есть звуковые карты, способные при наличии модема выполнять функции автоответчика.
2. Клавиатура.
Традиционная клавиатура PC представляет собой унифицированное устройство со стандартным разъемом и последовательным интерфейсом связи с системной платой. В качестве датчиков нажатия клавиш применяют механические контакты (открытые или герконовые), кнопки на основе токопроводящей резины, емкостные датчики и датчики на эффекте Холла. Типы клавишных датчиков влияют на надежность, долговечность и, конечно же, цену клавиатуры. Последние два типа являются самыми долговечными, поскольку в них исключены механические контактные системы. Независимо от типов применяемых датчиков нажатия клавиш, все они объединяются в матрицу. Клавиатура содержит внутренний контроллер, выполненный обычно на микросхеме из семейства MCS-48 фирмы Intel, осуществляющий сканирование матрицы клавиш, управление индикаторами, внутреннюю диагностику и связь с системной платой последовательным интерфейсом по линиям KB-Data и KB-Clock. Среди обычных (стандартных) исполнений существуют три основных типа клавиатур.
Клавиатура XT - 83 клавиши, в оригинале без индикаторов. Впоследствии к ним добавили индикаторы состояния Num Lock и Caps Lock, управляемые внутренним контроллером по нажатию соответствующих клавиш. Однако состояние этих индикаторов могло быть не синхронизированным с флагами в ОЗУ, которыми пользуются драйверы.
Клавиатура AT - 84 клавиши, которая отличалась от XT появлением дополнительной клавиши SysReq загадочного назначения и программно-управляемых индикаторов Mum Lock, Caps Lock, Scroll Lock. Двунаправленный интерфейс с системной платой позволяет программе корректно управлять индикаторами, а также программировать некоторые параметры клавиатуры и производить диагностику.
Расширенная клавиатура (Enhanced) - 101/102 клавиши, применяемая в большинстве моделей AT и PS/2, ставшая современным стандартом. Некоторые расширенные клавиатуры (например, "Microsoft Natural") имеют 104 или 105 клавиш, имеются и 122-клавишные модели.
Клавиши расширенной клавиатуры разделены на несколько групп:
основная клавиатура;
функциональная клавиатура;
цифровая клавиатура (Numeric Keypad), при выключенном индикаторе Num Lock (или включенном индикаторе Num Lock и нажатии клавиши Shift) используемая для управления курсором и экраном;
выделенные клавиши управления курсором и экраном, дублирующие эти функции цифровой клавиатуры;
клавиши управления питанием;
клавиши (кнопки) быстрого доступа к приложениям.
Дополнительные клавиши управления питанием и другими системными функциями появились сравнительно недавно. Эти клавиши, как правило, бледно-лилового цвета и расположенные около клавиш управления курсором и экраном, досаждают пользователям, привыкшим к обычной расширенной клавиатуре и работающим с ней не глядя. Кнопки быстрого доступа - это тоже нововведение в "фирменные" клавиатуры, это действительно кнопки, и с клавишами их не перепутаешь. Эти кнопки предназначены для быстрого вызова некоторых приложений и работы с ними, например, Интернет-браузера и медиаплейера.
По электрическому интерфейсу клавиатуры XT и AT совпадают, за исключением того, что двунаправленный интерфейс позволяет клавиатуре AT принимать команды от системной платы. Однако по логическому интерфейсу они несовместимы (клавиатура AT иногда имеет переключатель режима XT/AT). Клавиатура PS/2 отличается от AT только исполнением разъема, при необходимости можно использовать переходник.
Внутренний контроллер клавиатуры способен определить факты нажатия и отпускания клавиш, при этом можно нажимать очередную клавишу, даже удерживая несколько ранее нажатых. При нажатии клавиши клавиатура передает идентифицирующий ее скан-код. При удержании клавиши в нажатом положении через некоторое время клавиатура начинает автоповтор передачи скан-кода нажатия этой клавиши. Задержка автоповтора (typematic delay) и скорость автоповтора (typematic rate) для клавиатур AT программируются. Расширенная клавиатура позволяет выбирать один из трех наборов скан-кодов.
Кроме традиционного стандартного исполнения существуют и другие варианты клавиатур. Малогабаритные клавиатуры портативных компьютеров интегрированы в общий корпус, но часто эти компьютеры имеют разъем для подключения обычной внешней клавиатуры, работать с которой все-таки удобнее. Некоторые производители оригинальных PC-совместимых компьютеров применяют собственные конструкции клавиатур, разъемов и даже интерфейса (например, Olivetty), что затрудняет их замену. При отсутствии поддержки производителем или поставщиком это может привести к тому, что в один момент компьютер может стать "чемоданом без ручки", поскольку механика клавиш подвержена износу. Кроме того, на клавиатуры иногда проливают чай (или хуже того -сладкий кофе), что выдерживают далеко не все конструкции. Существует множество вариантов клавиатур по используемым датчикам, по ощущениям от нажатия и по расположению клавиш. Имеются разные эргономические варианты: клавиатуры, "разламывающиеся" на две половины, имеющие подкладки для рук и т. п. При большом объеме клавиатурного ввода на эти нюансы есть смысл обратить внимание, поскольку неправильное положение рук оператора может приводить и к профессиональным заболеваниям. По ощущению от нажатия различают клавиатуры с "кликом" и без него. "Клик" - это щелчок, раздающийся при срабатывании нажатой клавиши. Щелчок может быть акустическим (это сильно раздражает соседей по помещению) и механическим, ощущаемым пальцами как преодоление некоторого предела упругости, после которого нажимаемая клавиша проваливается. В клавиатурах без клика срабатывание датчика почувствовать не удается и, если оператор не привык смотреть на экран, возможны пропуски символов или их ложные повторы. Конечно же, выбор клавиатуры -дело вкуса пользователя, но он определяется и финансовыми возможностями -цены клавиатур могут различаться на порядок.