Периферийные устройства компьютера
Подробная информация о периферийных устройствах компьютера. Описание, сравнение видов, технические характеристики.
Виды мышек: шариковые, оптические, лазерные, проводные и беспроводные. Кнопки и их функции.
Разбираемся с USB-флеш-накопителями и flash картами памяти. Виды, особенности строения, преимущества и недостатки.
Все о принтерах: описание, принцип работы, функции. Рассматриваем матричные, струйные, лазерные, СПНЧ и другие виды принтеров, сравниваем их и советуем, какой выбрать.
Все о клавиатуре: расположение клавиш, технические особенности, стоимость. Как правильно пользоваться и как ухаживать (чистить).
Экскурс в прошлое: что такое дискета и как ею пользоваться. Описание, технические характеристики, преимущества и недостатки.
Периферийными называются такие устройства, которые подключаются к компьютеру из вне. Это и мышка, и клавиатура, и принтер, и даже флешка. К ним можно отнести практически всё, кроме оперативной памяти и процессора.
Бывают такие устройства внутренними и внешними – теми, которые подключаются к компьютеру изнутри (в системном блоке) и снаружи (через разъемы).
Различают четыре вида устройств: ввода, вывода, ввода-вывода и хранения.
Устройства ввода – это те, при помощи которых в компьютер можно внести информацию. Они также делятся на категории:
- Указательные: мышь, тачпад, джойстик, графический планшет.
- Игровые: джойстик, руль.
- Для ввода графической информации: сканер, веб-камера.
- Для ввода звука: микрофон, цифровой диктофон.
Устройства вывода – при помощи них можно получить какие-либо данные из компьютера. Бывают разных типов:
- Вывод визуальной информации: монитор, принтер.
- Вывод звуковой информации: колонки, наушники, встроенные динамики.
- Вывод другой информации: видеокарта, джойстик.
Устройства ввода-вывода – те, благодаря которым можно и добавить информацию в компьютер и получить ее. Например: дисковод, интерактивная доска, модем, сетевая плата.
Устройства хранения – предназначены для записи и хранения информации: жесткие диски, флеш-накопители, диски, дискеты.
37. Периферийные устройства персонального компьютера
Периферийные устройства подключаются к интерфейсам компьютера и предназначены для выполнения вспомогательных операций, по назначению они подразделяются на устройства ввода данных, устройства вывода данных, устройства хранения данных, устройства обмена данными. Устройства ввода данных
Клавиатура – это клавишное устройство управления компьютером, используется для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления. Клавиатура совместно с монитором образуют интерфейс пользователя. Обычно выделяются следующие области клавиш: алфавитно-цифровая, функциональная, управления курсором, служебная. Алфавитно-цифровые клавиши могут работать в нескольких регистрах и применяться для ввода нескольких символов. Схемы закрепления символов национальных алфавитов за алфавитно-цифровыми клавишами отражаются в
Функциональная область включает в себя 12 клавиш от F1 до F12 в верхней части клавиатуры. Функции этих клавиш зависят от операционной системы, а также работающей в данный момент прикладной программы.
Клавиши управления курсором позволяют перемещать страницу или ее фрагмент вверх или вниз, переключают режим вставки и замены, удаляют символы и блоки текста, перемещают курсор.
Служебными клавишами приходится пользоваться особенно часто, поэтому они имеют нередко увеличенный размер. Эти клавиши позволяют, в частности, подтвердить команду или обозначить окончание абзаца (Enter), ввести строчную букву (Shift), стереть только что введенный знак (Backspace), дать команду на печать текущего состояния экрана (Print Screen) и т.д.
Устройствами командного управления являются различного рода специальные манипуляторы. В их числе мышь, трекбол, пенмаус, джойстики и т.д.Мышь — устройство манипуляторного типа, предназначенное для управления вычислительной системой и программами. Оно имеет, обычно две — три кнопки и вращающийся регулятор. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением на экране графического символа (
Трекбол – аналог мыши, однако он устанавливается стационарно в корпусе компьютера и приводится в действие движением (перемещения и щелчки) пальца по чувствительной поверхности.
Устройства ввода графических данных – это сканеры, дигитайзеры, цифровые фотокамеры. Сканер – это устройство для оптического считывания и создания в компьютере электронной копии изображения (документа), выполненного на бумажном (или «твердом») носителе. Исходное изображение может быть текстом, рисунком, фотографией, диаграммой и т.д.
В ручном сканере протягивание устройства относительно листа осуществляется вручную, при этом равномерность и точность сканирования невелики, а разрешающая способность составляет 150-300 dpi. Барабанныесканеры используются для исходных изображений, имеющих высокое качество, но небольшие линейные размеры – слайдов, фотонегативов. Они обеспечивают разрешение 2400-5000 dpi. Используются исключительно в издательском деле.Сканеры форм имеют максимальное быстродействие и позволяют обрабатывать стандартные формы, заполненные вручную – при проведении переписей населения, обработке результатов выборов, различного род анкетных данных.
Дигитайзеры (графические планшеты) осуществляют ввод художественной графической информации. В основе их действия лежит фиксация перемещения специального пера относительно планшета. Дигитайзеры позволяют художникам и иллюстраторам при создании электронных изображений использовать привычные для них приемы и навыки, наработанные для традиционных средств – карандаш, кисть. Трехмерные дигитайзеры позволяют осуществить объемную визуализацию, используются конструкторами для переноса в компьютер и последующей виртуальной обработки изображений реально существующих предметов.
К числу устройств вывода данных, помимо мониторов, относятся так называемые вторичные устройства – принтеры и плоттеры. Принтер позволяет подготавливать документы на бумаге. По принципу действия различают следующие основные виды принтеров: матричные, струйные, лазерные.Матричные принтеры наиболее простые, надежные и дешевые, с самыми низкими качеством и стоимостью печати. Символы формируются из точек. В процессе печати иглы печатающей головки прижимаются к красящей ленте, оставляя след на бумаге в виде оттиска. Уровень шума весьма высок и составляет 65 Дб. Специфичные требования банковской сферы обусловливают широкое применение в ней принтеров данного вида.
Струйные принтеры обеспечивают скорость 8 страниц в минуту для черно-белой печати и 4 страницы для цветной. Уровень шума около 40 Дб. Символы составляются из пятен, образующихся при попадании микрокапель чернил на страницу. Цена струйных принтеров намного ниже, чем лазерных однако стоимость оттиска может оказаться в несколько раз выше. Современныеширокоформатные струйные принтеры позволяют получать большие отпечатки формата А0 фотографического качества. Они используются для распечатки чертежей, в геоинформационных системах, геологии, для дизайнерских и рекламных работ, в частности, для создания больших ярких ценников в супермаркетах.
Лазерные принтеры — наиболее дорогие, осуществляют печать самого высокого качества (в ряде случаев превосходящее полиграфическое) с большой скоростью. Изображение «записывается» на светочувствительный барабан с помощью лазера. Лист бумаги пропускается через красящую смесь (тонер), представляющую собой порошок. «Засвеченные» участки выбирают красящую смесь, которая вплавляется в бумагу под воздействием тепла.
Плоттеры (графопостроители) используются в системах автоматизированного проектирования (САПР) для подготовки конструкторской, технологической и технической документации, которая содержит разнообразные графические материалы — чертежи, схемы, графики, диаграммы и т. д.
Устройства хранения данных. Потребность в такого рода внешних устройствах возникает, когда объем обрабатываемых данных больше, чем можно разместить на винчестере, а также если данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять их резервное копирование. Стримеры – накопители на магнитной ленте, это устройства последовательного доступа к данным. Они относительно недороги. Емкость магнитной кассеты обычно несколько сотен Мбайт. Повышение емкости за счет плотности записи снижет надежность хранения, а за счет увеличения длины ленты увеличивает время доступа к данным. Недостатки стриммеров – недостаточная надежность хранения (вследствие воздействия электромагнитных наводок и повышенных механических нагрузок) и малая производительность – скорость записи, поиска и считывания информации. Вместе с тем, при использовании компрессии данных объем хранимой информации достигает 10 Гбайт. Специализированными фирмами разработаны технологии, предусматривающие емкость одного картриджа до 10 Тбайт и скорость считывания информации до 1 Гбайт/с. Для резервного хранения данных могут быть использованы компакт-диски различных типов.
Устройства обмена данными. Модем – устройство обмена данными между удаленными компьютерами по каналам связи. Поступающие в модем цифровые данные модулируются в нем по частоте, амплитуде или фазе в соответствии с установленным протоколом (стандартом) и направляются в канал связи, например, в телефонную линию. Принимающий модем осуществляет обратное преобразование и направляет данные в компьютер, к которому он присоединен. Основные характеристики модемов: скорость передачи данных (бит/с), метод модуляции, поддерживаемые протоколы передачи файлов, методы коррекции ошибок.
Факс-модемы, помимо передачи данных, осуществляют прием и передачу факс-сообщений, работают как АОНы (автоматические определители номера телефона) и электронные секретари.
Под факсимильной связью понимается передача на расстояние фотоснимков, рисунков, карт и рукописных или напечатанных текстов электрическими сигналами. Свет, отраженный от изображения, преобразуется в электрические сигналы, которые передаются по проводам или по радио на удаленный приемник, где восстанавливаются на бумаге или пленке в виде копии оригинала. Факсимильная связь используется службами новостей для рассылки новостей и фотоснимков газетам и телецентрам, государственными службами, банками, авиакомпаниями и железными дорогами – для передачи содержания документов, а также многими другими предприятиями и организациями как вспомогательное средство при обработке данных, сборе и регистрации информации. Последовательность работы факсимильной системы следующая: оптическое сканирование, кодирование сигналов, модуляция, передача сигналов, демодуляция, декодирование и изготовление копий. В большинстве случаев для передачи факсимильных сообщений используется обычная телефонная сеть, поэтому схема коммутации и соединение абонентов факсимильной связи осуществляется точно таким же образом, как и при обычной телефонии.
Факсимильный аппарат содержит телефон, устройства считывания и воспроизведения оптического изображения и ряд других вспомогательных узлов, объединенных в одном корпусе. Многие элементы считывающего и воспроизводящего устройств являются общими. Основными частями являются блок считывания оптического изображения и блок переноса принятого изображения на бумагу.
В состав телефакса входят сканер для считывания документа, модем, передающий и принимающий информацию по телефонной линии, а также принтер, печатающий принимаемое сообщение на терм или обычной бумаге. В платах факс-модемов такие узлы, как сканер и принтер, отсутствуют. Информация представлена только в «электронном» виде.
Блок питания компьютера не защищает его от нестабильности напряжения – бросков, спадов и отключения которое может иметь своим следствием искажение и потерю данных в процессе хранения или передачи, а в некоторых случаях и выход из строя аппаратных средств. Источники бесперебойного питания осуществляют контроль параметров напряжения в промышленной сети, его стабилизацию, при значительных отклонениях переключают нагрузку на питание от батарей. Основные характеристики источников бесперебойного питания: мощность, время автономной работы (в резервном режиме). Мощность такого источника определяется как сумма мощностей запитываемых от него устройств, некоторый запас мощности источника питания увеличивает время автономной работы и может понадобиться при наращивании конфигурации вычислительной системы. Время автономной работы зависит, кроме того, от емкости аккумуляторных батарей.
Устройство компьютера. Из чего состоит компьютер. Часть 2. Периферийные устройства.
С системным блоком и его устройством мы разобрались, но компьютер состоит не только из системного блока. Все что подключается к нему, называется – устройством вывода и ввода информации, а так же периферийные устройства. Об этих устройствах и пойдет речь в данной статье.
Предыдущая статья — Устройство компьютера. Из чего состоит компьютер. Часть 1. Системный блок.
2. Монитор
Видеокарта формирует изображение и выводит его на устройство вывода, а именно на монитор. Для взаимодействия пользователя с компьютером, нам еще потребуется устройства ввода информации. К таким устройствам относятся: компьютерная мышь и клавиатура.
3. Устройства ввода
Клавиатура и мышь предназначены для ввода информации, без этих устройств о нормальной работе за компьютером не может быть и речи. Набрать текст, открыть папку или файл вы просто не сможете без этих устройств.
4. Периферийные устройства.
Все остальные устройства, которые повышают качество работы за компьютером, относятся к категории – периферийные устройства.
Компьютерные колонки
Как уже понятно из названия, колонки нужны для воспроизведения звуков. Слушать музыку, играть в игры, смотреть фильмы и многое другое.
Микрофон
Микрофон можно отнести к устройствам ввода информации, так как он улавливает и преобразует звук на компьютер. Например при общении по «Скайпу», без него не обойтись.
Веб-камера
Так же как и микрофон, веб-камеру можно отнести к устройствам ввода информации. Только в данном случае, веб-камера нужна для преобразования видео на компьютер.
Сканер
Устройства для преобразования бумажных носителей, в графический формат компьютера.
Принтер
Принтеры служат для печати текста и графических изображений на бумагу. В повседневной жизни, принтеры встречаются двух видов: лазерные и струйные. В лазерных принтерах используется порошок – тонер, а в струйных жидкость.
Многофункциональное устройство (МФУ)
Объединяет в себе два устройства, про которые была речь выше, может копировать, печатать и делать копии.
Маршрутизатор
Устройство для создания сети между компьютерами и предоставления доступа в интернет, посредством витой пары (кабеля) или wi-fi (по воздуху).
USB флэш-накопители
USB флэш-накопитель – на сегодняшний день самый популярный способ переноса информации. Заменили собой диски из-за простоты использования и объема памяти.
Подводя итог статьи, которая была разделена на две части, мы рассмотрели внутреннее устройство системного блока, устройства ввода и вывода, а так же периферийные устройства.
В будущем надеюсь, что расскажу более открыто про каждое устройство.
Всем спасибо 🙂
Возможно вам так же будет интересно:
5. Общие и технические сведения об устройстве пк. Внутренние и периферийные устройства. Основные физические принципы работы процессора,монитора,клавиатуры,принтера,мышки.
Состав вычислительной системы называется ее конфигурацией. Разлмчают аппаратную и программную конфигурацию. Современные компьютеры имеют блочную конструкцию. Аппаратную конфигурацию, необходимую для выполнения конкретных видов работ, можно собрать из готовых блоков и гибко изменять по мере необходимости.
Согласование между отдельными блоками выполняется с помощью устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называютсяпротоколами. Аппаратные интерфейсы разделятся на последовательные и параллельные.
Последовательный интерфейс обеспечивает передачу данных последовательно, бит за битом и поэтому обеспечивают малую скорость передачи данных и имеют простое устройство. Их используют для подключения медленных устройств, а также в тех случаях, когда нет ограничений на продолжительность обмена данными, например, для подключения клавиатуры и мыши. Скорость передачи данных через последовательный интерфейс измеряется в битах в секунду.
<pПараллельные интерфейсы обеспечивают передачу данных одновременно группами битов, что повышает скорость передачи данных. Количество битов в группе называется разрядностью интерфейса. Существуют 8, 16, 32 и 64-разрядные интерфейсы. Они имеют более сложное устройство, чем последовательные интерфейсы. Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графических данных, устройств записи на внешние запоминающие устройства и т.п. Производительность параллельных интерфейсов измеряется в байтах в секунду.
В настоящее время базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера включает следующие устройства:
Системный блок представляет собой основной узел компьютера, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, внешними или периферийными. Внешними являются большинство устройств ввода-вывода и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.
Внутренними устройствами являются:
материнская плата;
жесткий диск;
дисковод гибких дисков;
дисковод компакт-дисков;
видеокарта;
звуковая карта.
На материнской плате размещены:
микропроцессор;
набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера;
шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
постоянное запоминающее устройство – микросхема, предназначенная для хранения некоторых важных данных, когда компьютер выключен;
оперативное запоминающее устройство;
разъемы для подключения дополнительных устройств.
Жесткий диск – основное устройство долговременного хранения больших объемов данных и программ. Это группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, жесткий диск имеет несколько рабочих поверхностей. Над каждой поверхностью располагается головка чтения/записи. При высоких скоростях вращения дисков в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте нескольких тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности магнитного поля в зазоре, что вызывает изменение ориентации ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. При считывании данных намагниченные частицы, проходя вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Возникающие при этом электрические сигналы усиливаются и обрабатываются. Управление работой жесткого диска выполняет специальное устройство – контроллер жесткого диска.
Для оперативного переноса небольших объемов данных используются гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляются в специальное устройство – дисковод гибких дисков. Гибкий диск диаметром 3,5 дюйма хранит до 1,44 Мб данных. С нижней стороны гибкий диск имеет центральную втулку, которая захватывается шпинделем дисковода и приводится во вращение. Гибкие диски являются малонадежными носителями информации.
Защита магнитного слоя является особенно актуальной, поэтому сам диск спрятан в прочный пластмассовый корпус, а зона контакта головок с его поверхностью закрыта от случайных прикосновений специальной шторкой, которая автоматически отодвигается только внутри дисковода.
Контроллер дисковода включает и выключает двигатель вращения, проверяет, закрыт или открыт вырез, запрещающий операцию записи, устанавливает на нужное место головку чтения/записи.
Любой магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован, т. е. на нем должна быть создана специальная структура. Структура диска – это магнитные концентрические дорожки, разделенные на сектора, помеченные специальными магнитными метками. У жесткого диска есть еще и цилиндры – совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков. Все дорожки магнитных дисков на внешних цилиндрах больше, чем на внутренних. Следовательно, при одинаковом количестве секторов на каждой из них плотность записи на внутренних дорожках должна быть больше, чем внешних.
Количество секторов, емкость сектора, следовательно, и информационная емкость диска зависят от типа дисковода и режима форматирования, а также от качества самих дисков.
Для хранения больших объемов данных, а также мультимедийной информации, используются компакт-диски, которые вставляются в дисковод компакт-дисков CD-ROM. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится как «постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска). Словом «мультимедиа» (наиболее близкий перевод – «много сред») обозначают программы и необходимое оборудование, которые вместе могут работать с различными типами данных (звук, видео, графика).
Принцип действия компакт-диска состоит в изменении отражательной способности поверхности диска под действием лазерного луча. Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составлявшая 150 Кбайт/с. Остальные дисководы характеризуются как 2-х скоростные, 4-х скоростные и т.д.
Видеокарта, или видеоадаптер, управляет всеми операциями по выводу изображения на экран монитора. Он выполняется в виде отдельной платы, которая вставляется в один из разъемов на материнской плате.
Звуковая карта выполняет операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние колонки, подключаемые к выходу звуковой карты.
Монитор, или дисплей, является основным периферийным устройством компьютера и служит как для отображения информации, вводимой с помощью клавиатуры и других устройств ввода, так и для выдачи пользователю сообщений, а также для вывода на экран результатов, полученных в ходе выполнения работы. Монитор подключается через видеоадаптер или видеоконтроллер.
В настоящее время существуют мониторы на основе электронно-лучевых трубок и жидкокристаллические мониторы.
Основными техническими характеристиками дисплеев являются:
разрешающая способность, то есть количество высвечиваемых точек по вертикали и горизонтали;
количество воспроизводимых цветов и градаций яркости;
размер экрана.
Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а также команд управления.
Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой коробочку с двумя или тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши по экрану монитора. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок являются событиями с точки зрения ее программы-драйвера. Анализируя эти события, драйвер управляет работой компьютера.
«Периферийные устройства компьютера»
21
ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Курсовая работа
по дисциплине «Информатика»
на тему
Исполнитель:
специальность
группа
№ зачетной книжки
Руководитель
Москва
2006
Оглавление:
Введение | 3 |
Глава 1. Описание периферийных устройств компьютера | 4 |
1.1. Общая классификация периферийных устройств | 5 |
1.2. Устройства ввода информации | 6 |
1.3. Устройства вывода информации | 9 |
1.4. Устройства хранения информации | 13 |
1.5. Устройства передачи информации | 15 |
1.6. Другие периферийные устройства | 16 |
Глава 2. Решение экономической задачи | 18 |
2.1. Общая характеристика задачи | 18 |
2.2. Выбор пакета прикладных программ | 19 |
2.3. Проектирование форм выходных документов и графическое представление данных по выбранной задаче | 20 |
2.4. Результаты выполнения контрольного примера | 24 |
2.5. Инструкция пользователя | 25 |
Заключение | 26 |
Список литературы | 27 |
Введение
Идея научить машину считать уходит своими корнями в глубокую древность. Еще около 1500 г. Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства. Первую же действующую машину построил в 1642 г. французский физик и математик Блез Паскаль. На протяжении столетий ее заменяли: механический арифмометр, «аналитическая машина» английского математика Чарльза Бэббиджа, машины на электромеханических реле, затем на электронных лампах, полупроводниковых приборах… Электронно-вычислительные машины (ЭВМ), стали называться компьютерами.
Бурное развитие микроэлектроники, появление и постоянное совершенствование микроминиатюрных электронных элементов, пришедших на смену полупроводниковым транзисторам и диодам, позволило миниатюризировать ЭВМ, повысить их быстродействие и функциональность, что привело к созданию, а затем и широкому применению в обычной жизни персональных компьютеров.
Персональный компьютер (ПК) — компьютер, предназначенный для работы в условиях предприятия или дома; настройка, обслуживание и установка программного обеспечения компьютеров такого класса могут выполняться самим пользователем с минимальным привлечением специалистов [2, с. 59].
Структурно ПК — это комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные функции. Часто употребляют термин «конфигурация ПК». Он означает, что конкретный компьютер может работать с разным набором внешних (или периферийных) устройств. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с ПК. Большое разнообразие типов периферийных устройств, их технико-эксплуатационных и экономических характеристик, дают возможность пользователю выбрать такие конфигурации ПК, которые в наибольший степени соответствуют его потребностям и обеспечивают рациональное решение его задач.
Исходя из сказанного выше, наличие хотя бы общего представления о назначении и возможностях тех или иных периферийных устройств должно составлять неотъемлемую часть знаний пользователя о ПК. И именно наиболее распространенные периферийные устройства, а также области их применения рассматриваются в теоретической части данной работы.
Практическая часть работы представляет собой реализацию и описание решения экономической задачи, связанной с применением программного обеспечения ПК для автоматизации обработки данных (в нашем случае — на примере движения товара в магазине).
Данная курсовая работа выполнена с использованием ПК на базе AMD Athlon XP 2400+ 512 МБ ОЗУ; операционная система (ОС) Microsoft Windows XP; пакет прикладных программ MS Office XP SP-2 и др.
Связь компьютера с периферийными устройствами
Частным случаем связи «точка-точка» является соединение компьютера с периферийным устройством. Поскольку механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схемы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами, начнем рассматривать принципы работы сети с этого «досетевого» случая.
Для обмена данными компьютер и периферийное устройство (ПУ) оснащены внешними интерфейсами или портами (рис. 3.1). В данном случае к понятию «интерфейс» относятся:
электрический разъем;
набор проводов, соединяющих устройства;
совокупность правил обмена информацией по этим проводам.
Со стороны компьютера логикой передачи сигналов на внешний интерфейс управляют:
контроллер ПУ — аппаратный блок, часто реализуемый в виде отдельной платы;
драйвер ПУ – программа, управляющая контроллером периферийного устройства.
Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления ПУ, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства.
Обмен данными между ПУ и компьютером, как правило, является двунаправленным. Так, например, даже принтер, который представляет собой устройство вывода информации, возвращает в компьютер данные о своем состоянии.
Таким образом, по каналу, связывающему внешние интерфейсы, передается следующая информация:
данные, поступающие от контроллера на ПУ, например байты текста, который нужно распечатать на бумаге;
команды управления, которые контроллер передает на устройство управления ПУ; в ответ на них оно выполняет специальные действия, например переводит головку диска на соответствующую дорожку или же выталкивает из принтера лист бумаги;
данные, возвращаемые устройством управления ПУ в ответ на запрос от контроллера, например данные о готовности к выполнению операции.
Рассмотрим последовательность действий, которые выполняются в том случае, когда некоторому приложению требуется напечатать текст на принтере. Со стороны компьютера в выполнении этой операции принимает участие, кроме уже названных контроллера, драйвера и приложения, еще один важнейший компонент — операционная система. Поскольку все операции ввода-вывода являются привилегированными, все приложения при выполнении операций с периферийными устройствами используют ОС как арбитра. Итак, последовательность действий такова:
Приложение обращается с запросом на выполнение операции печати к операционной системе. В запросе указываются: адрес данных в оперативной памяти, идентифицирующая информация принтера и операция, которую требуется выполнить.
Получив запрос, операционная система анализирует его, решает, может ли он быть выполнен, и если решение положительное, то запускает соответствующий драйвер, передавая ему в качестве параметров адрес выводимых данных. Дальнейшие действия, относящиеся к операции ввода-вывода, со стороны компьютера реализуются совместно драйвером и контроллером принтера.
Драйвер передает команды и данные контроллеру, который помещает их в свой внутренний буфер. Пусть, например, драйвер загружает значение некоторого байта в буфер контроллера ПУ.
Контроллер перемещает данные из внутреннего буфера во внешний порт.
Контроллер начинает последовательно передавать биты в линию связи, представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналом. Чтобы сообщить устройству управления принтера о том, что начинается передача байта, перед передачей первого бита данных контроллер формирует стартовый сигнал специфической формы, а после передачи последнего информационного бита — стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют передачу байта. Кроме информационных бит, контроллер может передавать бит контроля четности для повышения достоверности обмена.
Устройство управления принтера, обнаружив на соответствующей линии стартовый бит, выполняет подготовительные действия и начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере. Если передача сопровождается битом четности, то выполняется проверка корректности передачи: при правильно выполненной передаче в соответствующем регистре устройства управления принтера устанавливается признак завершения приема информации. Наконец, принятый байт обрабатывается принтером — выполняется соответствующая команда или печатается символ.
Рис. 3.1. Связь компьютера с периферийным устройством.
Обязанности между драйвером и контроллером могут распределяться по-разному, но чаще всего контроллер поддерживает набор простых команд, служащих для управления периферийным устройством, а на драйвер обычно возлагаются наиболее сложные функции реализации обмена. Например, контроллер принтера может поддерживать такие элементарные команды, как «Печать символа», «Перевод строки», «Возврат каретки» и т. п.
Драйвер же принтера с помощью этих команд реализует печать строк символов, разделение документа на страницы и другие более высокоуровневые операции (например, подсчет контрольной суммы последовательности передаваемых байтов, анализ состояния периферийного устройства, проверка правильности выполнения команды). Драйвер, задавая ту или иную последовательность команд, определяет тем самым логику работы периферийного устройства. Для одного и того же контроллера можно разработать различные драйверы, которые с помощью одного и того же набора доступных команд будут реализовывать разные алгоритмы управления одним и тем же ПУ.
Возможно распределение функций между драйвером и контроллером (ПУ).
Функции, выполняемые драйвером:
ведение очередей запросов;
буферизация данных;
подсчет контрольной суммы последовательности байтов;
анализ состояния ПУ;
загрузка очередного байта данных (или команды) в регистр контроллера;
считывание байта данных или байта состояния ПУ из регистра контроллера.
Функции, выполняемые контроллером:
преобразование байта из регистра (порта) в последовательность бит;
передача каждого бита в линию связи;
обрамление байта стартовым и стоповым битами – синхронизация;
формирование бита четности;
установка признака завершения приема/передачи байта.