Структура персонального компьютера

      Накопители связываются с центральным  процессором компьютера при помощи соответствующих   управляющих    устройств    (контроллеров).    Управляющие устройства (УУ) предназначены для осуществления,  с  одной  стороны,  обмена информацией между центральным процессором и накопителями, а с другой  –  для управления работой этих накопителей. Связь накопителей с УУ  осуществляется обычно через стандартный интерфейс, представляющий собой группу  линий для передачи  электрических   сигналов,   каждая   из   которых   имеет   строго

определенное  назначение.

      Накопители на магнитных дисках представляют  собой  устройства  с  так

называемым циклическим  доступом  к  информации.  Магнитные  ленты  являются носителями  с  последовательным  доступом.  У  них  считывание  или   запись производится в ячейки поочередно от  начала  к концу ленты.  Принципиально иначе функционирующие накопители на магнитных дисках  осуществляют  операции считывания или записи за  время,  значительно меньшее,  чем требуется для устройств с магнитной лентой.

      Время доступа  к  информации  на  носителе  накопителя  во  много  раз

превосходит время  обращения к оперативной памяти  компьютера.  При  создании современных  накопителей стремятся  свести  эту  разницу  к  минимуму.  Время  доступа к информации в НЖМД на один порядок меньше времени доступа в НГМД. 

      а) Накопители на гибких магнитных  дисках

      широкое распространение  НГМД  в персональных  компьютерах   обусловлено их сравнительно  низкой стоимостью, малыми размерами,  а  также  сравнительно быстрым   –доступом  к  хранящейся  на  дискете информации.  Другая  причина большого распространения НГМД – это удобство  работы  с ними  и простота хранения дискет.

      Существуют разные виды НГМД. Наиболее широко распространены  устройства с  диаметром   носителя  133мм  (5,25  дюйма)   и   89мм   (3,5   дюйма).   В профессиональных  компьютерах  чаще  всего  используются  НГМД  с  диаметром дискеты 3,5 дюйма.

      При  работе  с  дисковыми   накопителями   для   хранения   информации

используется  одна  или  две  круговые  поверхности  диска.  Согласно  числу

используемых  информационных  поверхностей  магнитные   диски   могут   быть односторонними и двусторонними, а накопители  соответственно  –  с  одной  и двумя   магнитными   головками   считывания-записи.    В    профессиональных компьютерах используются как  односторонние,  так  и  двусторонние  дискеты. Возможность хранения информации  на  одной  или  двух  поверхностях  дискеты гарантируется  заводом-изготовителем   и   указывается   на   ее   этикетке. Односторонние НГМД имеют только  одну  головку  считывания-записи,  то  есть рассчитаны на использование только одной поверхности  дискеты.  Двусторонние НГМД располагают двумя головками считывания-записи и  работают  одновременно с двумя  поверхностями  дискеты.  В  случаях, когда это предусматривается

конструкцией  НГМД и дискеты, односторонние НГМД могут работать поочередно  с  двумя поверхностями дискеты. Для  этого первоначально  дискету  устанавливают в основное положение, при котором происходит запись или  считывание с  первой поверхности. После установки дискеты в обратное положение, при  котором  две поверхности меняются местами, возможна запись или считывание и на второй  ее поверхности.

      Объем хранимой на дискете  информации зависит как от  типа дискеты,  так и от самого НГМД.

      НГМД как самостоятельное устройство  объединяет  три  основных  блока: систему  привода,  систему   позиционирования  и  систему   считывания-записи. Система привода  предназначена  для  обеспечения   вращения  гибкого  диска   в дискете со строго заданной скоростью. Двигатель системы  привода  включается и  выключается  сигналами,  поступающими  от  УУ  через  интерфейс.  Система позиционирования служит для  установки  считывающе-записывающей  головки  на точно определенный дорожке поверхности носителя. Дорожки представляют  собой концентрические окружности на поверхности диска,  на  которые записывается информация.  Шаговый электродвигатель   переводит   считывающе-записывающую головку с одной дорожки на другую в двух  направлениях  по  радиусу  диска. Головка находится  в  постоянном  соприкосновении  с  поверхностью  дискеты. Система  считывания-записи  преобразует  поступающую  от  УУ  информацию   в электрические  импульсы,  которые  проходят  через   магнитную   головку   и

осуществляют запись  на  дискете.  При  считывании  с  дискеты  эта  система

выполняет обратное  преобразование  –  электрические  импульсы  с  магнитной головки  преобразуются  в  двоичную  информацию,  представляемую   в   виде, подходящем для передачи по интерфейсу в УУ.

      Характерной особенностью дисковых  накопителей  является  метод   записи информации на носителе. Этот метод определяет плотность  расположения  данных на магнитном  диске и в  связи  с   этим  оказывает  существенное  влияние  на максимально возможный объем хранимой информации. Кроме  того,  метод  записи связан и с достоверностью хранимых данных, со скоростью обмена  между  УУ  и накопителем,  со  сложностью  УУ  и   так   далее.   В   НГМД   используются преимущественно два метода записи – с частотной модуляцией ЧМ (от  англ.  FM – frequency modulation),  и  с  модифицированной  частотной  модуляцией  МЧМ

(MFM). В УУ данные  обрабатываются  в  двоичном  виде  и  передаются  в   НГМД последовательным кодом  (как последовательность нулей  и единиц).  Кодирование по методу ЧМ выполняется путем подачи дополнительного  импульса  для  каждой единицы и отсутствие такого импульса для каждого  нуля  исходного  двоичного ряда. Таким образом формируются так называемые импульсы данных. Кроме них  в последовательность ЧМ-кодирования включаются  и  синхронизирующие  импульсы,

соответствующие тактовой частоте двоичного ряда. Эти импульсы  предназначены для  синхронизации логических схем НГМД тактовой частой  УУ.  Для  уменьшения числа  синхронизирующих  импульсов  при   методе   МЧМ   для   синхронизации используются   сами   импульсы    данных.    Генерирование    дополнительных синхроимпульсов производится только в случаях нескольких  последовательных нулей, когда импульсы данных  отсутствуют.  Итак,  кодирование методом  МЧМ состоит из следующих операций: передачи импульса данных для  каждой  единицы двоичной  записываемой  последовательности;  передача   синхроимпульса   для

каждого второго  и следующего нуля  в  группе  последовательно  записанных  в  двоичном ряду нулей. Полученная в результате  последовательность  объединяет импульсы  данных  и синхроимпульсы,  но  общее число импульсов двукратно уменьшается по  сравнению с методом ЧМ.  Следовательно,  при одинаковой плотности записи метод МЧМ позволяет получить в два раза  больший,  чем  при методе ЧМ, объем хранимой на диске информации. В связи с этим в  большинстве НГМД, используемых в профессиональных компьютерах,  применяется  кодирование по методу МЧМ.

      Другой характерной особенностью  НГМД  является  плотность  записи  на дискете.  В  зависимости  от  направления,   по   которому   рассматривается плотность, различают поперечную и продольную  плотность  записи.  Поперечная плотность измеряется числом дорожек на единицу длины в  направлении  радиуса дискеты, а продольная плотность – числом битов информации на  единицу  длины вдоль окружности  дорожки.  Плотность  записи  определяется  преимущественно качеством  магнитного   покрытия   и   параметрами   считывающе-записывающей головки. 

      б) Накопители на жестких магнитных дисках

      Устройство с несменным носителем  – это накопители на жестких  магнитных дисках (НЖМД). В отличие  от накопителей на гибких магнитных  дисках  для  них обычно не  предусматривается изъятия носителя  из  устройства  и  замены  его аналогичным – винчестер герметически закрыт в  корпусе  устройства,  и  весь НЖМД  обычно  монтируется  однократно  при  сборке   компьютера.   Винчестер вращается непрерывно после включения  питания  устройства.  Поскольку  объем информации, хранимой одним устройством этого вида, весьма значителен  (более 300 Мбайт), то оно используется совместно всеми пользователями компьютера.

      Винчестер  вместе  с  магнитными  головками  герметически   закрыт   в

металлическом  корпусе,  изолирующем   их   от   нежелательных   воздействий окружающей  среды.  Благодаря  этому   существенно   снижается   вероятность погрешности записи вследствие  загрязнения  головок  или  порчи  поверхности жесткого диска. В НЖМД магнитные головки осуществляют  считывание  и запись информации, не соприкасаясь с поверхностями носителя.  Это так называемые плавающие головки,  которые во  время вращения  диска   удерживаются   на небольшом расстоянии от поверхности подъемной силой,  образуемой  воздушным

потоком между головкой и поверхностью диска. Бесконтактная запись  позволяет достигать высокой скорости вращения носителя и предотвращает износ головок. В свою  очередь,  большая частота оборотов  диска позволяет значительно увеличить скорость записи и считывания  НЖМД,  что  уменьшает  общее  время доступа к этому виду памяти. 
 

2 Дополнительные  периферийные устройства 

      Графопостроитель  (плоттер)  –   устройство  для   вывода   графической

информации на бумагу. Для обслуживания  плоттеров  используется  специальное программное обеспечение,  с  помощью  которого  можно  с  высокой  скоростью чертить графические изображения различного формата.

      Графопостроители – это механические  устройства, в  которых  закреплено

специальное перо. Чтобы нарисовать график или символ, перо передвигается  по бумаге. Перо (практически оно представляет собой скорее  ручку)  может  быть заполнено  цветной  пастой  или  чернилами.  Многоперьевые  графопостроители могут по команде менять рисующее перо, что позволяет выполнять  многоцветные изображения.

      Плоттеры бывают нескольких типов.  В устройствах  первого   типа  бумага или пленка неподвижно  закреплена  на  плоской  поверхности,  а  перо  может перемещаться  в двух измерениях. Графопостроители  второго типа устроены  так,  что перо движется в одном измерении, но  перемещается  и  бумага.   Плоттеры бывают барабанного типа, то есть они работают с рулоном бумаги.

      Графопостроители получают  от  компьютера  последовательность  команд, управляющую   процессом   рисования.  Конечно,   для    этого    необходимо соответствующее программное и аппаратное  обеспечение.  Аппаратные  средства включают интерфейс и кабель связи. Программное же  обеспечение должно  быть способно  генерировать   последовательность   управляющих   кодов,   которая передается графопостроителю. Большинство графопостроителей имеют  встроенную таблицу кодировки,  в  соответствии  с  которой  эти  коды  преобразуются  в элементарные  движения  пера.   Иначе   говоря,   команды   графопостроителю компьютер отдает на специальном языке. Никакого  специального  стандарта  на командный язык графопостроителей нет. 

      Мышь  –  это  манипулятор   для  ввода  информации  в   компьютер.  Мышь представляет  собой небольшую коробочку с  двумя или  тремя  клавишами,  легко уменьшающуюся в ладони. Вместе с проводом для подключения к  компьютеру  это устройство действительно напоминает мышь с хвостом.

      Мышь  позволяет  передвигать   курсор  в  нужное  место   экрана   путем

перемещения мыши по столу мыши по столу или ругой поверхности и  фиксировать выбор нажатием одной  из  кнопок  на  своей  поверхности.  Как  и  в  других случаях,  программное  обеспечение  должно  оказаться  способным  распознать наличие  аппаратного  средства,  то  есть  мыши,  и  воспринять  управляющие сигналы. К счастью,  большинство  программ,  которые  "понимают"  управление курсором с клавиатуры, могут использовать мышь после  подключения  небольшой дополнительной   программы,   представляющей   компьютеру    информацию    о перемещении   мыши  в   виде   эквивалентной   последовательности    кодов, генерируемых при нажатии клавиши управления курсором.

      Существуют два основных  варианта  конструкции  мыши:  механический  и оптический. Механическое устройство  использует свободно  вращающийся  шарик, который располагается на   "дне"   мыши.   Шарик   в   результате   трения поворачивается, когда мышь  двигают по  плоской поверхности. Схемы мыши воспринимают  это,  подсчитывают  число оборотов  и   передают   информацию компьютеру. Оптическую мышь двигают по специальной  отражающей  панели.  Луч света, испускаемой мышью, отражается  от  равномерно  нанесенных  на  панель штрихов. При этом сенсор, расположенный внутри  мыши  определяет  пройденное расстояние и направление перемещения и посылает эту информацию компьютеру.

      На поверхности мыши может   находится  две  или  три   кнопки.  Как  они

используются  – зависит от программного обеспечения.

      Некоторые прикладные программы  рассчитаны только на работу  с мышью, но большинство программ использующих мышь,  допускают  замену  мыши  командами, вводимыми с клавиатуры. Однако часто при такой замене  работа  с  программой весьма затруднительна. 
 

      Модем – устройство для обмена  информацией с другими компьютерами  через телефонную сеть. По конструктивному  исполнению  модемы  бывают  встроенными (вставляемыми  в  системный  блок  ПК)  или  внешними  (подключаемыми  через коммуникационный  порт).  Модемы  отличаются  друг  от  друга   максимальной скоростью передачи данных (1200, 2400, 9600 бод и так далее, 1 бод =  бит в секунду), а также тем,  поддерживают  ли  они средства  исправления ошибок (стандарты V42bis  или MNP-5).  Для устойчивой  работы  на  отечественных телефонных линиях  импортные модемы  должны  быть  соответствующим  образом адаптированы.