Электронные платы. Электронная начинка IBM PC. как правило, выполняется из нескольких модулей — электронных плат. Каждая плата представляет собой плоский кусок пластика, на котором укреплены электронные компоненты (микросхемы, конденсаторы и т.д.) и различные разъемы. Внутри электронной платы проложены проводники для соединения смонтированных на плате компонент между собой.
Материнская плата. Самой большой электронной платой в компьютере является системная, или материнская, плата. На ней обычно располагаются ос- новной микропроцессор, оперативная память, кэш-память, шина (или шины) и BIOS. Кроме того, там находятся электронные схемы (контроллеры), управляющие некоторыми устройствами компьютера. Так, контроллер клавиатуры всегда находится на материнской плате. Часто там же находятся и контроллеры для других устройств (жестких дисков, дисководов для дискет и т.д.).
Контроллеры. Электронные схемы, управляющие различными устройствами компьютера, называются контроллерами. Во всех компьютерах IBM PC имеются контроллеры для управления клавиатурой, монитором, дисководами для дискет, жестким диском и т.д.
Интегрированные контроллеры. В современных компьютерах многие контроллеры входят в состав материнской платы. Такие контроллеры называются встроенными или интегрированными (в материнскую плату). Так, контроллер клавиатуры всегда является встроенным. На современных материнских платах обычно имеются встроенные контроллеры дискет, портов ввода-вывода, контроллер жестких дисков, иногда — видеоконтроллер.
Платы контроллеров. Разным пользователям в компьютере нужен разный набор контроллеров. Поэтому все контроллеры компьютера встраиваются в материнскую плату только в некоторых специальных компьютерах. В большинстве компьютеров некоторые контроллеры располагаются на отдельных электронных платах — платах контроллеров (см. рис. справа). Эти платы вставляются в специальные разъемы (слоты) на материнской плате компьютера.
С помощью добавления и замены плат контроллеров пользователь может модифицировать компьютер, расширяя его возможности и настраивая его по своим потребностям. Например, пользователь может добавить в компьютер факс-модем/звуковую карту, плату приема телепередач и т.д.
Замечания.
1. На одной плате могут располагаться как один, так и несколько контроллеров. Например, часто контроллеры жестких дисков и дискет размещаются на одной плате.
2. Для расширения возможностей портативных компьютеров используются особые контроллеры — PC-карты, — размером с кредитную карточку (54х85,6 мм). Они вставляются в специальные гнезда, предусмотренные в портативных компьютерах.
Шины. При вставке в разъем материнской платы контроллер подключается к шине — магистрали передачи данных между оперативной памятью и контроллерами. В современных компьютерах обычно имеются две шины:
• шина ISA для контроллеров низкоскоростных устройств (то есть для обмена данными с клавиатурой, мышью, дисководами для дискет, модемом, звуковой картой и т.д.)
• Шина PCI для обмена данными с высокоскоростными устройствами — (жесткими дисками, видеоконтроллером и т.д.).
В более старых компьютерах могут быть и другие шины — EISA, VESA (VLB) и др. Впрочем, для обеспечения совместимости даже современные серверы локальных сетей обычно оснащаются шиной EISA.
Разъемы шин. Каждый контроллер может быть подключен лишь к той шине, на которую он рассчитан. Поэтому разъемы различных шин сделаны разными, чтобы их нельзя было перепутать. При покупке контроллеров следует знать, разъемы каких шин имеются в Вашем компьютере, так как иначе купленный контроллер окажется бесполезен.
Замечание.
Обычно материнская плата содержит 3-4 разъема шины ISA и 3-4 разъема шины PCI. В компактных моделях системных блоков число разъемов может быть меньше, а в компьютерах, предназначенных для использования в качестве серверов локальной сети — больше.
Контроллеры портов ввода-вывода. Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Часто этот контроллер интегрирован в состав материнской платы. Контроллер портов ввода-вывода соединяется кабелями с разъемами на задней стенке компьютера, через которые к компьютеру подключаются принтер, мышь и некоторые другие устройства. Порты ввода-вывода бывают следующих типов:
• параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4), к соответствующим разъемам на задней стенке компьютера (имеющим 25 гнезд, см. рисунок справа) обыкновенно подключаются принтеры;
• последовательные (обозначаемые СОМ1-COM3). К соответствующим разъемам на задней стенке компьютера (имеющим 9 или 25 штырьков, см. рисунок справа) обычно подсоединяются мышь. модем и другие устройства;
• игровой порт — к его разъему (имеющему 15 гнезд, см. рисунок справа) подключается джойстик. Игровой порт имеется не у всех компьютеров.
Как правило, контроллер портов компьютера поддерживает один параллельный и два последовательных порта.
Замечание.
Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле).
Разъемы шины USB. В некоторых новых компьютерах имеются разъемы универсальной последовательной шины USB. Разъемы и кабели шины USB похожи на телефонные (у импортных телефонов). По-видимому, скоро будут выпущены модели клавиатур, мышей, принтеров, модемов, дисководов компакт-дисков. сканеров и т.д., подключаемые к шине USB. При этом к каждому устройству, подключенному к шине USB, можно подключать другие USB-устройства (всего может быть подключено до 127 устройств). Для этого, по-видимому. каждое (или почти каждое) USB-устройство будет иметь два или три разъема USB. USB-устройства можно будет подсоединять и отсоединять при работающем компьютере. Возможно, в недалеком будущем в компьютерах вместо разъемов клавиатуры, портов и джойстика будут иметься только два-три маленьких разъема USB.
Внешняя память (ВП)
Дисководы для дискет
Назначение. Гибкие диски (дискеты) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, а также хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере. Практически все компьютеры имеют хотя бы один дисковод для дискет. Однако как носитель информации дискеты используются все меньше, поскольку они недостаточно надежны и позволяют хранить значительно меньше данных, чем другие носители информации.
Типы дискет. Наиболее распространены дискеты размером 3.5 и 5.25 дюйма (89 и 133 мм). Часто дискеты размером 5,25 дюйма называются «пятидюймовыми», а размером 3,5 дюйма — «трехдюймовыми». Трехдюймовые дискеты предпочтительнее, поскольку они обеспечивают более надежное хранение информации (жесткий пластиковый корпус и металлическая защелка защищают поверхность дискеты от повреждений).
Емкость дискет. Дискеты различаются друг от друга по своей емкости, то есть количеству информации, которое на них можно записать. Трехдюймовые дискеты чаще всего имеют емкость 1,44 Мбайта. хотя встречаются старые дискеты емкостью 720 Кбайт. Пятидюймовые дискеты чаще/всего имеют емкость 360 Кбайт (обозначение — Double Side/Double Density. DS/DD) или 1,2 Мбайта (Double Side/High Density, DS/HD).
Замечания.
1. Емкость трехдюймовых дискет определить очень просто: дискеты емкостью 1,44 Мбайта имеют специальную прорезь (см. рис. 3.7), а на дискетах емкостью 720 Кбайт ее нет.
2. Иногда на трехдюймовых дискетах производители указывают емкость 1 Мбайт или 2 Мбайта. Это так называемая неформатированная емкость, которая соотносится с обычной примерно так же, как вес брутто с весом нетто. Трехдюймовые дискеты неформатированной емкостью 1 Мбайт размечаются на 720 Кбайт, а неформатированной емкостью 2 Мбайта — на 1,44 Мбайта.
Защита дискет от записи. На дискетах размером 5,25 дюйма имеется прорезь для защиты от записи (см. рис. 3.6). Если эту прорезь заклеить, то на дискету нельзя будет произвести запись. А на дискетах размером 3.5 дюйма имеется специальный переключатель — защелка, разрешающая или запрещающая запись на дискету (на рис. 3.7 — это черный квадратик в нижнем левом углу дискеты). Запись на дискету разрешена, если отверстие, закрываемое защелкой, закрыто, и запрещена, если это отверстие открыто.
Типы дисководов. Дисководы для пятидюймовых и трехдюймовых дискет отличаются друг от друга по внешнему виду (рис. 3.8 и 3.9).
Дисководы для дискет одного размера отличаются по максимальной емкости дискет, которую они поддерживают. Наиболее распространены трехдюймовые дисководы, поддерживающие дискеты емкостью 1,44 Мбайта, и пятидюймовые дисководы, поддерживающие дискеты емкостью 1,2 Мбайта. На многих современных компьютерах устанавливается только трехдюймовый дисковод, так как пятидюймовые дискеты уже считаются устаревшими.
Форматирование дискет. Перед первым использованием дискеты необходимо специальным образом инициализировать (обычно говорят — форматировать). Это делается с помощью специальных программ, например, программы DOS Format (см. главы 15 и 38). При форматировании, как правило, осуществляется проверка поверхности дискеты. Участки, на которых наблюдаются сбои, помечаются как дефектные и в дальнейшем запись данных в эти участки не производится.
Многие производители продают уже отформатированные дискеты, их стоимость несколько выше, чем у обычных (неформатированных) дискет.
Видеоконтроллеры. Электронные схемы компьютера, обеспечивающие формирование видеосигнала и тем самым определяющие изображение. показываемое монитором, называются видеоконтроллером. Видеоконтроллер обычно выполняется в виде специальной платы. вставляемой в разъем системной шины компьютера, но на некоторых компьютерах он входит в состав системной (материнской) платы. Видеоконтроллер получает от микропроцессора компьютера команды по формированию изображения, конструирует это изображение в своей служебной памяти — видеопамяти, и одновременно преобразует содержимое видеопамяти в сигнал, подаваемый на монитор — видеосигнал.
Текстовые и графические режимы. На IBM PC-совместимых компьютерах видеоконтроллеры могут работать в различных режимах. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки — знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. Текстовый режим работает быстро даже на самых медленных компьютерах. А в графических режимах работающая с монитором программа выводит изображение в виде прямоугольной сетки точек, цвет каждой из которых она может задавать отдельно. Таким образом, на экран в графическом режиме можно выводить тексты, графики, рисунки и т.д. Современные операционные системы — Windows, OS/2 и др., — используют именно графические режимы видеоконтроллера.
Виды видеоконтроллеров. Различные видеоконтроллеры отличаются друг от друга по тому, какие разрешения, то есть количества точек по горизонтали и вертикали в выводимом в графическом режиме изображении, они обеспечивают. Могут поддерживаться разрешения от 640х480 точек до 1600х1280 точек и более. Кроме того. при выводе на экран может использоваться различная палитра цветов — от 16 цветов до 16,8 млн. цветов. Многие видеоконтроллеры содержат средства, ускоряющие вывод видеороликов, трехмерных изображений и т.д.
Жесткие диски
Назначение. Накопители на жестком диске (они же жесткие диски, они же винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Из всех устройств хранения данных (если не считать оперативную память) жесткие диски обеспечивают наиболее быстрый доступ к данным (обычно 7-20 миллисекунд, мс), высокие скорости чтения и записи данных (до 5 -Мбайт/с).
Жесткий диск имеется практически во всех современных компьютерах типа IBM PC. Возможна установка и нескольких жестких дисков (иногда это увеличивает быстродействие компьютера или обходится дешевле).
Характеристики. Для пользователя жесткие диски отличаются друг от друга прежде всего следующими характеристиками:
• емкостью, то есть тем, сколько информации помещается на диске;
• быстродействием, то есть временем доступа к информации и скоростью чтения и записи информации;
• интерфейсом, то есть типом контроллера, к которому должен подсоединяться жесткий диск (чаще всего — IDE/EIDE и различные варианты SCSI).
емкость диска. Основная характеристика жесткого диска — это его емкость, то есть количество информации, размещаемой на диске. Первые жесткие диски для IBM PC имели емкость 5 Мбайт. Сейчас в выпускаемые компьютеры чаще всего устанавливаются жесткие диски емкостью от 800 Мбайт до 1,6 Гбайт, а диски емкостью 2-4 Гбайта переходят из разряда элитной продукции в разряд ширпотреба. Диски с емкостью до 500 Мбайт считаются устаревшими, они уже практически не производятся. Максимальная емкость дисков сейчас — 9.1 Гбайт, но готовятся к выпуску диски большей емкости (18-27 Гбайт).
Требования к емкости жесткого диска. Ёмкость жесткого диска (точнее, суммарная емкость установленных в компьютере жестких дисков) во многом определяет диапазон применения компьютера:
• емкость жесткого диска в 20 Мбайт позволяет применять компьютер лишь б качестве «электронной пишущей машинки» или «записной книжки» в среде DOS;
• емкость жесткого диска в 40-80 Мбайт пригодна для тех рабочих мест,. на которых предполагается работа в среде DOS с ограниченным набором программ, не использующих больших объемов данных;
• емкость жесткого диска 120-210 Мбайт позволяет эксплуатировать операционную систему Windows 3.1, хотя для многих приложений такой емкости диска может оказаться явно недостаточно;
• емкость жесткого диска 340-520 Мбайт будет достаточна для большинства пользователей Windows 3.1 (в так называемых офисных применениях);
• емкость жесткого диска 850 Мбайт-1 Гбайт достаточна для офисных применений операционных систем Windows 95, Windows NT Workstation» OS/2 Warp. хотя в этих случаях лучше иметь диск емкостью 2 I Гбайта.
Для файлсерверов больших сетей, больших издательских систем и во многих других приложениях используются диски емкостью от 2 до 9 Гбайт. Есть и такие приложения. где необходимы системы жестких дисков размером в десятки и сотни Гбайт.
Скорость работы диска. Скорость работы диска характеризуется двумя показателями: временем доступа к данным на диске и скоростью чтения/записи данных на диске. Эти характеристики соотносятся друг с другом приблизительно так же. как время разгона и максимальная скорость автомобиля. В настоящее время типичное время доступа у современных дисков — около 10-12 мс. Более быстрые диски имеют время доступа около 7-8 мс.
Скорость чтения-записи (пропускная способность ввода-вывода) зависит не только от диска, но и от его контроллера, типа шины, быстродействия процессора и т.д. У недорогих современных дисков скорость ввода-вывода (ее можно определить с помощью соответствующих программ, например. Sysinfo из комплекса Norton Utilities 8.0) составляет 1,5-3 Мбайта/с, у быстрых — 4-5 Мбайт/с и более.
Интерфейсы дисков. Большинство современных дисков имеет интерфейс EIDE, это значит, что данные диски должны подключаться к контроллерам типа EIDE. Практически все выпускаемые сейчас компьютеры имеют на материнской плате встроенный контроллер EIDE. EIDE-контроллер обеспечивает подключение до четырех устройств — жестких дисков, дисководов для компакт-дисков, стримеров и др. Для обычных пользователей этого вполне достаточно.
На серверах локальных сетей и на других дорогих высокопроизводительных компьютерах применяются диски с интерфейсом SCSI (чаще всего Fast SCSI-2, иногда другие разновидности SCSI — Fast Wide SCSI-2, Ultra SCSI" 2 и др.). Для этого в компьютере должен быть установлен соответствующий SCSI-контроллер. Он стоит в несколько раз дороже EIDE -контроллера, но обеспечивает более высокое быстродействие, меньше загружает процессор компьютера, позволяет подключать не 4, а 7 или более устройств (15 или даже 31), причем эти устройства могут быть значительно более разнообразны — не только жесткие диски, дисководы для компакт-дисков и стримеры, но и сканеры, дисководы для магнитооптических дисков, CD-рекордеры и др.
Замечания.
1. Старые компьютеры могут иметь контроллер типа IDE (IDE — это предшественник EIDE). IDE-контроллеры более медленные, чем EIDE-контроллеры, обеспечивают подключение только двух устройств, а также не поддерживают жесткие диски объемом более 528 Мбайт. К этим контроллерам можно подключить современные жесткие диски с интерфейсом EIDE, однако работать они будут не слишком быстро (контроллер будет тормозить обмен данными с диском). Кроме того, при наличии IDE-контроллера для использования дисков емкостью более 528 Мбайт необходим специальный программный драйвер.
2. Часто вместо обозначения EIDE употребляют обозначение IDE, что приводит к некоторой путанице.
3.5. Другие устройства для хранения данных.
Дисководы для компакт-дисков. С помощью дисководов для компакт-дисков компьютеры могут считывать специальные компьютерные компакт-диски, а также (при наличии звуковой карты) проигрывать аудиокомпакт-диски. Компакт-диски можно использовать только для чтения содержащейся на них информации. Запись данных на компакт-диски осуществляется при их изготовлении.
Компьютерные компакт-диски очень дешевы в производстве и содержат до 640 Мбайт информации, поэтому сейчас большинство программ, в особенности большие программные комплексы, игры энциклопедии и т.д., распространяются на компакт-дисках. Дисководы для компакт-дисков сильно упали в цене (сейчас очень приличный дисковод можно купить за 50-60 дол.) и стали практически обязательным атрибутом современного компьютера.
Дисководы для компакт-дисков бывают внутренние и внешние (внешние дисководы имеет смысл использовать только с портативными компьютерами). Для обозначения скорости дисковода обычно указывают, во сколько раз дисковод вращает диск быстрее, чем дисководы для аудиокомпакт-дисков. Так, дисководы одинарной скорости обеспечивают скорость чтения 150 Кбайт/с, двойной скорости — около 300 Кбайт/с; четырехкратной скорости — около 600 Кбайт/с и т.д. Дисководы двойной, а тем более одинарной скорости считаются сильно устаревшими. Время доступа к информации на компакт-диске составляет от 0,6 до 0,1 с, обычно — 0.2-0,3 с.
Наиболее широко выпускаются и дешевле всего стоят дисководы компакт-дисков с IDE-интерфейсом. В продаже также имеются дисководы со SCSI-интерфейсом и с LPT-интерфейсом (то есть подключаемые через параллельный порт, это удобно для использования с портативными компьютерами). Раньше выпускались дисководы с нестандартным интерфейсом типа Sony, Panasonic, Mitsumi и т.д., они должны были подключаться к соответствующим разъемам на звуковых платах или к специальному контроллеру. Сейчас такие модели уже не производятся.
Стримеры. Для создания резервных копий информации, размещенной на жестких дисках компьютера, широко используются стримеры — устройства для записи информации на кассеты (картриджи) с магнитной лентой (см. рисунок слева). Стримеры просты в использовании и обеспечивают самое дешевое хранение данных. Разные стримеры отличаются по емкости (от 20 Мбайт до 40 Гбайт на одной кассете), типу используемых кассет, исполнению (внутреннему или внешнему), интерфейсу, скорости чтения-записи данных (от 100 Кбайт/с до 5 Мбайт/с и более), надежности записи на ленту и т.д. В продаже имеются стримеры самого разного назначения — от недорогих моделей, рассчитанных на потребности индивидуальных пользователей, до очень быстрых и надежных стримеров с автоматической сменой кассет, используемых для резервирования десятков и сотен Гбайт данных.
Магнитооптические съемные диски. Магнитооптические диски применяются для резервирования данных и для хранения редко используемых данных. Они значительно удобнее кассет стримера, поскольку пользователь может работать с такими дисками как с обычными жесткими дисками, только съемными и несколько более медленными. Дисководы для магнитооптических дисков выпускаются емкостью от 230 Мбайт до 4,6 Гбайт. Наиболее популярны относительно дешевые модели для дисков размером 3,5 дюйма и емкостью диска 230 или 640 Мбайт. А более дорогие дисководы большой емкости (2,6 и 4.6 Гбайта) лишь немного уступают в быстродействии жестким дискам.
Другие съемные диски. С магнитооптическими дисками конкурируют дисководы для съемных гибких и жестких дисков фирм Iomega. Syquest и др. Их назначение — то же, что у магнитооптических дисков, отличие лишь в технологии записи информации. Наиболее популярны дисковод Iomega ZIP емкостью 100 Мбайт (он дешев, но не быстр, так как использует гибкие диски) и более дорогой, но и более быстрый дисковод на сменных жестких дисках емкостью 270 Мбайт фирмы Syquest.
[1] (лат. fac simile - "делай подобное") - точное, с максимальной степенью подобия, воспроизведение подлинника, воспроизведение не только содержания, но и внешнего вида подлинника