конспект лекций. Конспект лекций по МДК 02.02 Установка и конфигурирование перифе. 3 содержание тема ведение 5
 Скачать 4.73 Mb.
|
3 СОДЕРЖАНИЕ Тема 1. ВЕДЕНИЕ 5 Состав ЭВМ. Классификация современных типов периферийных устройств. 5 Тема 2. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 8 2.1 Основные составляющие персонального компьютера. Структурная схема. 8 2.2 Типы корпусов. Выбор основных типов корпусов персонального компьютера. Блок питания. 11 2.3 Процессор персонального компьютера. 18 2.4 Материнская плата персонального компьютера. 31 2.5 Оперативная память. 42 Тема 3. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМЫ ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ В АРХИТЕКТУРЕ МИКРО ЭВМ. 44 3.1 Система ввода – вывода информации. Типы интерфейсов, типы шин, контролеры адаптеры, мосты. 44 3.2 Реализация запросов на захват или передачи данных с помощью контроллера прерываний. Понятие протокола обмена информацией по прерыванию 55 3.3 Протокол обмена информацией по прерыванию. Прямой доступ к памяти. BIOS. Модернизация BIOS. 61 Тема 4. ВИДЕОПОДСИСТЕМА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 65 4.1 Технология отображения информации. Видео-адаптер. 65 4.2 Жидкокристаллический монитор. 82 4.3 Плазменный монитор. 92 4.4 OLED – дисплей. 3D – монитор. 95 Тема 5. ЗВУКОВАЯ СИСТЕМА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 113 5.1 Принцип обработки звуковой информации. Звуковая карта. 113 5.2 Подключение устройств к звуковой карте. 114 Тема 6. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА 116 6.1 Классификация запоминающих устройств. Накопители на жестких магнитных дисках. 116 6.2 Накопители на компакт дисках. 154 4 Тема 7. ПРИНТЕРЫ 7.1 Классификация принтеров. Струйный принтер 172 7.2 Лазерный принтер. 190 7.3 Термический принтер 202 7.4 3D – принтер. 209 Тема 8. СКАНЕРЫ 221 8.1 Определение сканера. Классификация сканеров (ручной, барабанный, планшетный, роликовый, проекционный). Изучение принципа работы ручного сканера. Изучение принципа работы барабанного сканера 221 8.2 Изучение принципа работы планшетного, роликового, проекционного сканера. Достоинства и недостатки. 227 8.3 3D – сканер. 235 Тема 9. ЦИФРОВЫЕ ФОТО- И ВИДЕОКАМЕРЫ 243 9.1 Классификация фотоаппаратов. Цифровые фотоаппараты. 243 9.2 Видеокамеры. 248 9.3 Проекторы TFT и DLP проекторы. 252 Тема 10 УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ В ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР 266 10.1 Клавиатура. Изучение принципа работы клавиатуры. 266 10.2 Оптико-механические манипуляторы. Мышь 271 Тема 11. ИНТЕРФЕЙСЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ 283 11.1 Интерфейсы подключения 283 5 Тема 1. ВЕДЕНИЕ Состав ЭВМ. Классификация современных типов периферийных устройств. Периферийное устройство - это часть технического обеспечения, конструктивно отделенная от основного блока вычислительной системы. Аббревиатуры, терминология PC - Personal Computer Материнская плата - Motherboard , Mainboard CPU - Central Processing Unit центральный процессор HDD - Hard Disk Drive жeсткий диск FDD,НГМД - Floppy Disk Drive, накопитель на гибких магнитных дисках RAM, ОЗУ - Random Access Memory оперативная память ROM, ПЗУ - Read Only Memory, постоянно запоминающее устройство Interface - Сопряжение Adapter - Преобразователь Accelerator - Ускоритель Chip - Кристалл интегральной микросхемы Chipset - Обозначающий набор микросхем одного функционального назначения. Элементы электрических соединений Разъемы состоят из двух частей: Вилки и розетки (гнезда) ("папа" и "мама" соответственно) Джампер (от анг. Jumpers - перемычки) - это миниатюрные разъемы вилки на печатной плате, служащие для конфигурирования аппаратных средств PC. Слот (от англ. Slot )- это гнездо для установки плат расширения Socket - разъем для установки процессора (CPU), Soket (Slot A/B 1/2) - разъем для установки картриджа CPU Функции процессора при работе с ПУ При работе с ПУ процессор выполняет функции, к числу которых относится: арбитраж (выбор устройств по приоритету); 6 поиск периферийного устройства по заданному адресу; передача периферийному устройству команды на исполнение; анализ состояния ПУ (получение от ПУ информации об его состоянии); поиск ПУ, запрашивающего обслуживание; прием и передача данных от ПУ; управление памятью. Требования к системе унифицированной связи с ПУ обеспечение параллельной работы процессора и ПУ; обеспечение одновременной работы нескольких ПУ; обеспечение максимальной эффективности использования ресурса ЦП; обеспечение одинаковых процедур взаимодействия с ПУ; обеспечение простоты изменения конфигурации ПУ. Первое и второе требования для медленных ПУ обеспечивается за счет рассмотренного механизма разделения времени процессора. Второе требование для быстрых ПУ и третье требование реализуется за счет использования в структуре ЭИМ нескольких процессоров. В рассматриваемом случае введение дополнительных процессоров диктуется необходимостью обеспечить высокую эффективность обслуживания ПУ. Для уменьшения аппаратных затрат, спецпроцессоры типа канал ввода-вывода, как правило, реализуют самые простые функции, например, только управление обменом информации между ПУ и ОП. Так как в таком случае канал ввода-вывода осуществляет напрямую обмен с ОП, то весьма часто он называется каналом прямого доступа. Четвертое и пятое требования удовлетворяются за счет использования унифицированного интерфейса ввода-вывода, применение которого позволяет изменять конфигурацию периферийных устройств путем отсоединения от разъемов (слотов) интерфейса уже ненужных ПУ и подключение новых периферийных устройств. Классификация периферийных устройств ПУ можно классифицировать по выполняемым функциям на: устройства ввода информации; устройства вывода информации; 7 внешние запоминающие устройства. Таким образом, периферийное устройство (ПУ) - это любое отличное от центрального процессора оборудование, обеспечивающее коммуникацию вычислительной системы с внешними источниками и потребителями информации. По назначению ПУ могут быть разбиты на три группы: регистрирующие, оперативные и автоматические. Регистрирующие - устройства, использующие промежуточные носители (например, магнитоносители) для длительного хранения информации в виде, пригодном для последующего использования в ЭВС или в виде, удобном для использования человеком (графики, таблицы, печатный текст, чертежи). Оперативные - устройства непосредственного, оперативного взаимодействия оператора с ЭВМ, предназначенные для организации диалога между ЭВМ и человеком в процессе отладки программ и решения задач. Это оперативные устройства (клавиатура, световое перо, дигитайзеры, микрофон) и средства отображения (СО) результатов - цифровые индикаторы, экраны, звуковые сигнализаторы. Автоматические - устройства связи с объектом, предназначенные для ввода в ЭВС данных непосредственно с объектов автоматизации и выдачи управляющих воздействий на объекты. (сканеры, модемы) По этому признаку, а также по функциональному назначению устройства можно разделить на три группы: низкоскоростные (порядка 10 байт/с), среднескоростные (от 100 до 1000 байт/с) высокоскоростные (от 10 4 до 10 6 байт/с). 8 Контрольные вопросы 1. Какие устройства используют для длительного хранения по назначению? 2. Какие устройства называются периферийными? 3. На какие устройства делятся ПУ по выполняемым функциям? Тема 2. ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 2.1 Основные составляющие персонального компьютера. Структурная схема Понятие архитектуры и структуры Архитектура ЭВМ – совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также структура основных управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций. Архитектура в информатике – концепция взаимосвязи элементов сложной структуры, включает компоненты логической, физической и программной структур. Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. 9 Устройства ввода ЦПУ АЛУ УУ ЗУ Устройства вывода В 1945 г. отец современной компьютерной архитектуры Джон фон Нейман, великий математик подготовил доклад о машине, которая могла бы хранить программы в памяти. Доклад был разослан многим ученым и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, т. е. компьютеров. Он был консультантом проекта EDVAC и внес большой личный вклад во многие фундаментальные изобретения, легшие в основу одного из первых в истории компьютеров. В 1946 году возглавлявшие разработку инженеры Экерт и Мочли попытались запатентовать все основы технологии EDVAC, включая и те вещи, которые придумал фон Нейман. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом. И на настоящий день подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с принципами фон Неймана (см. рис. 1). Рис. 1. ЦПУ – центральное процессорное устройство. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – для арифметических вычислений и принятия логических решений. Запоминающее устройство (ЗУ) служит для хранения информации. Устройство управления (УУ) – координация различных блоков ЭВМ. 10 АЛУ, ЗУ, УУ, устройства ввода/вывода нельзя отнести к категории только технического обеспечения, поскольку в них присутствует и программное. Такие составные части компьютера будем называть системами. Система - совокупность элементов, подчиняющихся единым функциональным требованиям. Принцип открытой архитектуры - состоит в обеспечении возможности переносимости прикладных программ между различными платформами и обеспечения взаимодействия систем друг с другом. Эта возможность достигается за счет использования международных стандартов на все программные и аппаратные интерфейсы между компонентами систем. Это позволяет, во-первых, выполнять модернизацию ПК (upgrade), дополняя его новыми элементами и заменяя устаревшие блоки, во-вторых, дает возможность пользователю составлять самостоятельно структуру своего ПК в зависимости от конкретных целей и задач. Структура компьютера – некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов. Структура персонального компьютера (ПК) Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК. ПК состоит из системного блока и периферийного оборудования. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства: системный блок; монитор; клавиатура; мышь. Ниже приведена структурная схема персонального компьютера типа IBM PC 11 видео- адапте р Рис. 2. Структурная схема персонального компьютера Условные обозначения месторасположения компонентов ПК: - системный блок; - материнская плата; - периферийные (внешние) устройства 2.2 Типы корпусов. Выбор основных типов корпусов персонального компьютера. Блок питания. Основные типы корпусов персональных компьютеров . Существует 4 типа корпусов: MiniTower, MidiTower, BigfTower и Desktop. 12 Первый тип корпусов, MiniTower, является компактным, удобным. Но за счет своей компактности впихнуть в него помощнее полноценные комплектующие не получиться. Такой корпус удобно использовать в офисах, но для сборки домашнего компьютера его лучше не приобретать. Второй тип корпусов — это MidiTower. Это стандартный и самый распространенный вариант корпуса, с которым я думаю все сталкивались. Все стандартные комплектующие для обычных пользователей в него поместятся и даже останется место для нескольких гаджетов. Этот тип подходит как для офисных так и для домашних компьютеров. BigfTower — корпус, который рассмотрим третьим. Это большие и просторные корпуса, в которые можно монтировать оборудование, которое только можно представить. Он подходит для сборки высокопроизводительных рабочих станций. Даже если вам этот корпус понравился только с эстетической точки зрения, то он подойдет, ведь больше — не меньше. Последний тип корпусов — Desktop. Это системные блоки которые лежат «на боку», экономя место. Достигается это тем, что монитор ставиться прямо на системный блок. Он сравним со стандартным типом корпусов — MidiTower. Кроме того, что он лежит на боку у него нет никаких плюсов и минусов. 13 Преимущество корпуса ATX перед корпусом AT. В корпусе ATX есть расширенные возможности блока питания. Компоненты материнской платы, используют напряжение 5W и 3,3W. В корпусе AT на плату подавалось напряжение только в 5W, а 3,3W получалось за счет преобразователя на материнской плате, что способствовало излишнему нагреву материнской платы, и понижение производительности. Примечание В корпуса ATX напряжение в 3,3W вырабатывается на блоке питания, тем самым убирает с материнской платы излишнею нагрузку и нагрев... В корпусе ATX улучшена направленность воздушного потока, что также способствует лучшему охлаждению конструктивных элементов Системного блока компьютера. Преимущество корпуса BTX перед корпусом ATX. В корпусе BTX есть возможность применения низкопрофильных компонентов, для конструирования миниатюрных систем. Также доминирует обеспечение постоянного потока воздуха внутри корпуса. В корпусе BTX идет оптимизирования структуры плат, а в совокупности все эти факторы снижают уровень шума куллеров, которые охлаждают конструктивные элементы. Блок питания персонального компьютера Блок питания предназначен для преобразования электрической энергии, поступающей из сети переменного тока (Alternating Current — AC), в энергию постоянного тока (Direct Current — DC), пригодную для энергоснабжения электронных узлов компьютера. Блок питания содержит элементы, позволяющие сгладить всплески и провалы напряжения, защитить стабилизатор от перенапряжения в сети. Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянные напряжения +3,3; +5 и +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения не выходят за допустимые пределы. Блок питания должен выдерживать силу тока не менее чем 15-20 А (ампер) и поддерживать величину заявленной мощности. 14 Мощность блока питания — это один из важнейших показателей блоков питания. Мощность, измеряемая в ваттах (Вт), должна обеспечивать расширяемость компьютера и поддерживать возрастающие токи нагрузки. Как правило, в компьютере, сконфигурированном для домашнего офиса, используется блок питания мощностью 300 Вт. Среди параметров блока питания указывается также допустимая частота сети. В странах СНГ она составляет 50 Гц. Если на блоке питания указана частота 60 Гц, это не означает, что блок питания в вашей системе работать не будет. Параметры блока питания Как правило, логические электронные компоненты и микросхемы компьютера используют постоянные напряжения +3,3 и +5 В, а двигатели дисков и вентиляторов работают с напряжением +12 В. Рабочие напряжения, используемые для устройств компьютера, приведены в таблице ниже. Устройства, рабочее напряжение которых отличается от вырабатываемого блоком питания, должны использовать встроенные регуляторы напряжения. Например, рабочее напряжение 2,5 В для модулей памяти DIMM DDR и RIMM, а также 1,5 В для графической платы AGP4x обеспечивается встроенным регулятором тока, а процессоры подключаются к модулю стабилизатора напряжения процессора VRM, который встраивается в системную плату. Схемы построения блоков питания. Линейная схема построения 15 Простая и традиционная схема, включающая в себя входное напряжение, которое может подаваться на первичную обмотку понижающего трансформатора, а с вторичной обмотки напряжение, которое является пониженным, снимается и подается на выпрямитель, а уж потом только - на стабилизатор. Плюсы линейного блока питания: он достаточно прост; он стабилен; у него достаточно быстрая реакция на изменение нагрузки. Минусы: силовой трансформатор слишком громоздок; выделение тепла происходит в значительных количествах; низкий КПД; к качеству входного напряжения слишком большая чувствительность. ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ Именно входное напряжение сети (220V), которое является переменным, напрямую начинает подаваться на выпрямитель импульсного блока питания. На выходе выпрямителя получается, что напряжение 300V является постоянным, и оно заводится в блок ключей, которые были построены на мощных транзисторах. Генератор, который работает на частоте 60кГц, управляет работой транзисторов. На выходах блока ключей получается, что импульсы имеют свою последовательность, и они подаются на обмотку силового трансформатора, которая является первичной. На вторичной же обмотке силового трансформатора начинают формироваться базовые напряжения +5V и +12V, подающиеся на блок стабилизаторов и выпрямителей. Готовые напряжения, которые являются стабилизированными, имеем на выходе стабилизатора-выпрямителя для питания компьютерных узлов. Плюсы импульсного блока питания: высокий КПД (практически не греются транзисторы); 16 он имеет слабую чувствительность к качеству входной сети; его размеры и масса достаточно малы. Минусы: электрическая схема является достаточно сложной; блок электронного управления просто необходим. УЗЛЫ ИМПУЛЬСНОГО БЛОКА ПИТАНИЯ |