lek2010

Содержит графический процессор GPU, несколько модулей видеопамяти, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), модуль BIОS и различные разъемы.

Для вывода видеосигнала чаще всего монтируется аналоговый интерфейс VGA (соответствующий кабель подключается через 15 контактный аналоговый разъем D-SUB) или цифровой DVI. Для ввода и вывода композитного сигнала на экран видеокарты оснащают аналоговыми разъемами «тюльпан» S-Video или (реже) компонентным YUV – выходом.

Видеокарта является основным элементом видеоподсистемы любого более или менее производительного компьютера (за исключением самых дешевых офисных систем с интегрированным в чипсет видео).

Основным компонентом видеокарты является графический процессор, именуемый GPU - Graphic Processing Unit), сложноть которого не уступает, а иногда и превосходит сложность ЦП. Графический процессор получает информацию об изображении из памяти видеокарты, после чего передает результаты в ЦАП.

Видеопамять, служащая для хранения различных элементов выводимого изображения, включая графические примитивы, текстуры и прочее, получает от ЦП видеоданные, а ГП видеокарты считывает из нее полученную информацию. Для эффективной передачи данных важна пропускная способность видеопамяти. Она зависит от пара-

метров передающей шины – разрядности и чистоты ее работы. Современные видеокарты такие как Radeon X800XT, имеют шину разрядностью 256 Бит и частотой 1 Ггц и выше; бюджетные модели обходятся 128или даже 64-битной шиной с частотой 400-700 МГц.

Видеоадаптер имеет вид отдельной платы расширения, которую вставляют в определенный слот материнской платы (в современных ПК это слот PCI). Видеоадаптер выполняет функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

За время существования ПК изменилось несколько стандартов видеоадаптеров:

MDA (Monochrom Display Adapter) -монохромный,

CGA(Color Graphics Adapter) - 4 цвета,

EGA(Enchanced Graphics Adapter) -16 цветов,

VGA (Video Graphics Array) - 256 цветов,

SVGA (Super VGA) - до 16,7 млн. цветов.

На эти стандарты рассчитаны все программы, предназначенные для IBM-совместимых компьютеров. Сформированное графическое изображение хранится во внутренней памяти видеоадаптера, которая назы-

вается видеопамятью. Необходимая емкость видеопамяти зависит от заданной разрешающей способности и палитры цветов. Для работы в режимах с высокой разрешающей способностью и полноцветной гаммой нужно как можно больше видеопамяти. Большинство современных видеокарт обладает возможностью расширения объема видеопамяти до 128 Мбайт, а также свойством видеоакселерации. Суть этого свойства состоит в том, что часть операций по построению изображения может происходить без выполнения математических вычислений в основном процессоре, а чисто аппаратным путем - преобразованием данных в специальных микросхемах видеоакселератора.

Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день - адаптер SVGА (Super Videо Grаphics Аrrаy - супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.

С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видео-

адаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов: Графические акселераторы (ускорители) - специализиро-

ванные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета. Видеоакселераторы могут входить в состав видеоадаптера, а могут поставляться в виде отдельной платы расширения, устанавливаемой на материнской плате и подсоединяемой к видеокарте. Различают два типа видеоакселераторов: для плоской (2D) и трехмерной (3D) графики. Первые более эффективны для работы с прикладными программами общего назначения и оптимизованные для ОС Windows, другие ориентированы на работу с разными мультимедийными и развлекательными программами.

Фрейм-грабберы - устройства объединяют графические и аналого-цифровые микросхемы для обработки видеосигнала, которые позволяют дискретизировать видеосигнал, сохранять отдельные кадры изображения в собственной памяти (буфере) с последующей записью на диск либо выводить их непосредственно в „окно" на мониторе компьютера. .которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить

нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.

31

Специальное программное обеспечение, обычно входящее в комплект с платой, дает возможность выполнять над „захваченным" изображением ряд операций, связанных, например, с его редактированием. Отдельные кадры изображения можно сохранять в ряде графических файловых форматов (TIFF, PCX, BMP, GIF и т.д.).

В настоящее время функциями фрейм-грабера наделены многие популярные видеокарты. Для полупрофессиональных применений используются специализированные карты, такие как Miro Video DC10/20/30.

TV-тюнеры - видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Эти устройства, выполненные обычно в виде карт или бокса (небольшой коробочки), преобразуют аналоговый видеосигнал, поступающий по сети кабельного телевидения или от антенны, от видеомагнитофона или видеокамеры. Если одни тюнеры сами выполняют дискретизацию поступающего видеосигнала, то другие требуют для этого отдельной платы.

Обычно в комплект с TV-тюнерами входит программное обеспечение, которое включает в себя систему дистанционного управления, позволяющую переключать каналы, устанавливать время таймера, настраивать яркость, контрастность, звук и т.д. Существующие современные миниатюрные устройства захвата видео предназначены для подключения к универсальному USB2.0 интерфейсу, что позволяет использовать их, как с настольными компьютерами, так и с ноутбуками. Они позволяют осуществлять просмотр и оцифровку аналогового видео с любых внешних источников, например, видеокамеры или VHS видеомагнитофона.

Модель ТВ-тюнера Compro VideoMate Vista E850F представляет собой гибридную PCI-Express карту, способную работать с цифровым наземным вещанием в формате DVB-T, аналоговым телесигналом и радиостанциями FM-диапазона. Данный аппаратный кодировщик способный в реальном времени записывать видео в форматы MPEG-1/2 и, в MPEG-4. Данная модель отличается высоким качеством захвата, низкой загрузкой процессора, возможностью сохранения записей на стандартных дисках DVD/VCD или в виде файлов.

2.12. Что такое видеосистема компьютера?

Видеосистема компьютера состоит из трех компонент:

монитор (называемый также дисплеем);

видеоадаптер или видеокарта;

программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А программные средства обрабатывают видеоизображения - выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Монитор - устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Подавляющее большинство мониторов сконструированы на базе элек- тронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуют-

Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам.

Триада образует пиксель - точку, из которых формируется изображение

(англ. pixel - picture element, элемент картинки).

Расстояние между центрами пикселей называется точечным шагом монитора. Это расстояние существенно влияет на чёткость изображения. Чем меньше шаг, тем выше чёткость. Обычно в цветных мониторах шаг составляет 0,24 мм. При таком шаге глаз человека воспринимает точки триады как одну точку "сложного" цвета.

На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. Все три пушки "нацелены" на один и тот же пиксель, но каждая из них излучает поток электронов в сторону

"своей" точки люминофора. Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны. Перед экраном на пути электронов ставится маска - тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий,

32

расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета.

Величиной электронного тока пушек и, следовательно, яркостью свечения пикселей, управляет сигнал, поступающий с видеоадаптера.

На ту часть колбы, где расположены электронные пушки, надевается отклоняющая система монитора, которая заставляет электронный пучок пробегать поочерёдно все пиксели строчку за строчкой от верхней до нижней, затем возвращаться в начало верхней строки и т.д.

Количество отображённых строк в секунду называется

строчной частотой развертки. А частота, с которой меняются

Рис. 2.17. Ход электронного пучка по экрану кадры изображения, называется кадровой частотой развёрт-

ки. Последняя не должна быть ниже 85 Гц, иначе изображение

будет мерцать.

2.12.2. Жидкокристаллические мониторы

Жидкокристаллические мониторы постепенно заменяют ЭЛТ-мониторы. Жидкие кристаллы - это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения.

Жидкокристаллическая панель - сложное устройство, состоящее из нескольких слоев: два слоя поляризаторов, электроды, кристаллы, цветовые фильтры, пленочные транзисторы.

Рис. 2.19. Жидкокристаллический монитор

ЖК-мониторы могут использовать активную или пассивную матрицу для формирования изображения. Мониторы с пассивной матрицей используют тонкую плёнку из жидких кристаллов, помещённую между дву-

мя стеклянными пластинами. Заряды передаются через сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая в месте пересечения нитей точку изображения (несколько размытого из-за того, что заряды проникают в соседние области жидкости). В настоящее время пассивная матрица используется только в мобильных устройствах.

Активные матрицы вместо нитей используют прозрачный экран из транзисторов и обеспечивают яркое, практически не имеющее искажений изображение. Экран при этом разделен на независимые ячейки, каждая из которых состоит из четырех частей: трех участков (субпикселей) - красного, зеленого и синего и одной резервной.

Каждый субпиксель управляется транзистором, выдающим свое собственное напряжение. Это напряжение может сильно варьироваться, оно заставляет жидкие кристаллы в каждом субпикселе поворачиваться на определенный угол.

Угол поворота определяет количества света, которое проходит через субпиксель. В свою очередь, прошедший свет формирует изображение на панели. Кристалл фактически поворачивает ось поляризации световой волны, поскольку перед попаданием на дисплей волна проходит через поляризатор. Если ось поляризации волны и ось поляризатора совпадают, свет проходит через поляризатор. Если они перпендикулярны

Рисунок 2.18 Поляризация светового луча.

33

Каждая ячейка – это пиксель, имеющий координаты, используемые для генерации изображения. Количество ячеек по широте и высоте экрана называют разрешением экрана. Современные ЖК-мониторы имеют разрешение 642х480, 1280х1024 или 1024х768. Таким образом, экран имеет от 1 до 5 млн точек, каждая из которых управляется собственным транзистором.

Развитие ЖК-мониторов шло по пути повышения четкости и яркости изображения, увеличения угла обзора и уменьшения толщины экрана. Так использование поликристаллического кремния позволило создавать очень тонкие LCD-мониторы поскольку микросхемы управления размещаются непосредственно на стеклянной подложке дисплея. Кроме того, эта технология обеспечивает высокую разрешающую способность.

Компания "Fujitsu" разработала технологию MVA (Multi-Domain Vertical Alignment), благодаря ей вертикальный, и горизонтальный углы обзора составляют 160º; время реакции сократилось до 25 мс, цвета отображаются намного более точно. Избежать искажения оттенков цвета при просмотре экрана под углом удалось также благодаря технологии MVA.

Каждый субпиксель был разделен на несколько зон. Фильтрыполяризаторы также приобрели более сложную структуру, с бугоркообразными электродами. Кристаллы каждой зоны выстраивались в своем направлении, перпендикулярно электродам. Таким образом, создавалось необходимое количество зон, чтобы пользователь всегда видел только одну зону, неважно с какой точки экрана он смотрит.

ЖК-мониторы занимают в 2-3 раза меньше места, чем мониторы с ЭЛТ и во столько же раз легче; потребляют гораздо меньше электроэнергии и не излучают электромагнитных волн, воздействующих

на здоровье людей.

2.12.3. Сенсорный экран

Общение с компьютером осуществляется путём прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана. Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора. (Меню - это выведенный на экран монитора список различных вариантов работы компьютера, по которому можно сделать конкретный выбор.) Сенсорными экранами оборудуют рабочие места операторов и диспет-

черов, их используют в информационно-справочных системах и т.д.

2.12.4. Плазменные мониторы

Принцип работы плазменного экрана состоит в управляемом холодном разряде разряженного инертного газа (как правило, используется ксенон или неон), находящегося в ионизированном состоянии. Все это носит название “холодная плазма”.

Способность газов светиться ранее использовалась в неоновых рекламных вывесках. Для этого герметичные сосуды нужной формы заполнялись газом, который при подаче на контакты электрического тока начинал светиться. Аналогичный принцип используется в создании плазменных дисплеев для компьютеров и телевизоров, только размеры сосудов для газа в тысячи раз меньше, а сами сосуды, которых насчитывается десятки миллионов, об-

разуют матрицу, формирующую изображение на экране.

Проводники нанесены на две стеклянные пластины (отдельно – горизонтальные и вертикальные проводники). Пространство между пластинами заполнено инертным газом, который начинает светиться, как только к проводникам прикладывается напряжение переменного тока, превышающее некоторое пороговое значение. Для локализации свечения между пластинами помещается третья с круглыми отверстиями.

Пискел – это воображаемая точка, полученная на пересечении проводников на двух пластинах. Номера проводников есть координаты этой точки, которые используются для генерации в ней изображения.

Для формирования цвета в каждой точке используется комбинация из трех субпикселей, каждый из которых отвечает за один из трех основных цветов красного, зеленого и голубого (RGB –Red, Green, Blue).

Изображение на плазменном экране считается самым ярким (до 500кандел/м2) и контрастным (400:1), для дорогого ЭЛТ-монитора эти показатели - 350 кд/м2 и 200:1 соответственно.

Плазменные экраны не боятся электромагнитных полей, имеют малое время отклика, т.е. малый промежуток времени между посылом сигнала и появлением изображения на экране, хороший угол комфортного просмотра (160

градусов), дают самое яркое и четкое изображение, на плазменных экранах, в отличие от ЖК на них не появляются “мертвые точки”.

Однако, в настоящее время плазменные мониторы не могут заменить ЭЛТ и ЖК, т.к. они требуют большого количества электроэнергии, плазменные экраны имеют относительно небольшой срок службы – 10 тысяч часов непрерывной работы или 5 лет эксплуатации при ежедневной загрузке по 8 часов.

2.13. Что такое принтер, плоттер, сканер?

Принтер - печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.

34

Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров два: лазерные и струйные.

Лазерные принтеры работают примерно так же, как ксероксы. Компьютер формирует в своей памяти "образ" страницы текста и передает его принтеру. Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, меняющим электрические свойства в зависимости от освещённости.

После засветки на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок - тонер, частицы которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и "вплавляется" в неё, оставляя стойкое высококачественное изображение.

Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности

чернильных точек. Печатающая головка принтера имеет крошечные сопла, через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила. Эти принтеры требовательны к качеству бумаги. Цветные струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов - ярко-голубого,

пурпурного, желтого и черного.

Современные цветные струйные принтеры могут поддерживать печать фотографий, для этого необходима специальная бумага. Существуют специализи-

рованные фотопринтеры, в том числе и компактные, предназначенные только для фотопечати, позволяющие получать высококачественные фотографии. В большинстве из них реализована возможность «прямой печати» (PictBridge) снимков с цифровых камер без участия компьютера, многие имеют кард-ридер, когда снимки можно печатать с карты, вставленной в слот ридера. Может осуществляться беспроводная передача данных через инфракрасный порт или посредством радиосигнала по технологии «Bluetooth». Все больше принтеров оснащается встроенным ЖК дисплеем, который упрощает управление управление устройством (предварительный просмотр, выбор снимков для печати ит.д.).

Принтер связан с компьютером посредством кабеля принтера, один конец которого вставляется своим разъёмом в гнездо принтера, а другой - в порт принтера компьютера. Порт - это разъём, через который можно со-

единить процессор компьютера с внешним устройством.

Каждый принтер обязательно имеет свой драйвер - программу, которая способна переводить (транслировать) стандартные команды печати компьютера в специальные команды, требующиеся для каждого принтера.

Плоттер (графопостроитель) - устройство, которое чертит графики, рисунки или диаграммы под управлением компьютера.

Плоттеры используются для получения сложных конструкторских чертежей, архитектурных планов, географических и метеорологических карт, дело-

вых схем. Плоттеры рисуют изображения с помощью пера.

Роликовые плоттеры прокручивают бумагу под пером, а планшетные плоттеры перемещают перо через всю поверхность горизонтально лежащей бумаги.

Плоттеру, так же, как и принтеру, обязательно нужна специальная программа - драйвер, позволяющая прикладным программам передавать ему инструкции: поднять и опустить перо, провести линию заданной толщины и т.п.

Сканер - устройство для ввода в компьютер графических изображений. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера.

Если принтеры выводят информацию из компьютера, то сканеры,

наоборот, переносят информацию с бумажных документов в память компьютера. Существуют ручные сканеры, которые прокатывают по поверхности документа рукой, и планшетные сканеры, по внешнему виду напоминающие копировальные машины.

Если при помощи сканера вводится текст, компьютер воспринимает его как картинку, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат исполь-

зуют программы оптического распознавания образов.

2.14. Что такое многофункциональные устройства?

Впоследнее время получили распространение так называемые МФУ – многофункциональные устройства, заменяющие четыре устройства: принтер, копир, сканер и факс. В них используются те же компоненты, что и в обычных принтерах, сканерах и копирах.

Внедорогие МФУ (стоимостью до 200$) встраиваются компоненты по цене и качеству близкие к деталям самых дешевых принтеров и сканеров, поэтому для профессиональной работы с изображениями МФУ не годятся. МФУ удобны для работы с документами, когда время от времени необходимо делать цветные изображения или печатать фотографии. В МФУ могут использоваться струйная или лазерная печать и встраиваться два типа сканеров: планшетные и листопротяжные. У планшетных сканеров подобно копирам, имеется стеклянная пластина, позволяющая оцифровывать станицы из книг и журналов, не разрывая их. У листопротяжных сканеров станицы

35

оригинала затягиваются внутрь сканера через слот загрузки, такая технология позволяет быстро сканировать страницы, сложенные стопками, после чего сохранять результаты печатать или отправлять факсы.

В зависимости от модели МФУ могут сканировать пленку и диапозитивы, отправлять факсы, без печати документа, отправлять факсы и печатать документы при выключенном компьютере, кроме того, если закончились чернила в принтере, сканер и факс будут продолжать работать.

2.15. Принцип открытой архитектуры компьютера.

Рассмотрим устройство компьютера на примере самой распространенной компьютерной системы - персонального компьютера. Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя. Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры заключается в следующем:

Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями.

Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.

Упрощённая блок-схема, отражающая основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи, изображена на рисунке 2.15.

Рис. 2.15. Общая структура персонального компьютера с подсоединенными периферийными устройствами

Для того, чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый

интерфейс (англ. interfаce от inter - между, и fаce - лицо).

Интерфейс - это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.

Если интерфейс является общепринятым, например, утверждённым на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определённого типа - адресной, управляющей или шиной данных.

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:

Контроллеры и адаптеры представляют собой наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

36

Современная материнская плата состоит из 4-6-слойных текстолитовых печатных плат, которые позволяют сохраняя стандартные размеры развести электрические цепи так, чтобы уровень взаимных помех был минимальным. Обычно по слоям, расположенным в глубине платы, разводят цепи питания и заземления, а по прочим, включая верхний и нижний, - цепи, передающие сигналы. Если бы основа системной платы не была «бутербродом», она имела бы в несколько раз большую площадь.

На рисунке представлена стандартная материнская плата персонально компьютера. Разъем (1) предназначен для процессора, он закрыт защитной заглушкой.

Цифрой (2) обозначен «Северный мост» эта микросхема ответственна, прежде всего, за связь процессора и оперативной памяти. В нее также может быть интегрирован графический контроллер. В таком случае собранный на основе этой платы компьютер заработает без установки внешней видеокарты. Опознать «северный мост» легко: на нем обычно устанавливают мощный радиатор, иногда с вентилятором."

«Южный мост» (3) отвечает за взаимодействие с системами ввода-вывода. Слоты ОЗУ (4) у данной материнской платы их четыре.

Разъемы IDE (5)позволяют подключать накопители, использующие этот стандарт. Сегодня это в первую очередь оптические приводы; встречаются также IDE-винчестеры, но для жестких дисков все чаще выбирают более прогрессивный интерфейс SATA.

Разъем блока питания (6) располагается в верхнем правом углу платы, через него поступает электропитание. Т.к для современных процессоров класса Pentium 4 требуется больше энергии, на противоположном участке платы предусмотрен еще один разъем для соединения с блоком питания.

Разъемы Serial-ATA (SATA) (7) рас-

полагаются рядом с микросхемой «южного моста». На этой плате четыре SATAразъема, к которым можно подключить жесткие диски.

В левом нижнем углу платы располагается микросхема BIOS (8), напротив нее – батарейка, от которой осуществляется питание этой микросхемы.

Разъем флоппи-

дисковода (9) расположен у правого края материнской платы. Хотя сегодня дискетами уже мало кто пользуется, многие производители системных плат не торопятся отказываться от этого рудиментарного компонента.

Слоты для модулей расширения (10)

расположены в нижней части системной платы. Слоты для традиционных PCI-карт выполнены из белой пластмассы, а скоростной слот PCI-Express х16,предназначенный для установки видеокарты, - из красной.

Также на плате обычно монтируются небольшие микросхемы (11) гигабитного сетевого контроллера, позволяющего подключаться к скоростным проводным локальным сетям, и аудиоконтроллера.

На некоторых материнских платах также встречаются контроллеры IEEE 1394

(FireWire).

Материнская плата

Помимо различных гнезд и микросхем, на материнской плате представлены различные разъемы, которые после установки платы в системный блок будут выведены на заднюю стенку корпуса.

38

Слева один над другим расположены два порта PS/2 (1) зеленый для подключения мыши, фиолетовый – для клавиатуры. Современные ПК оснащены двумя PS/2-пор-тами. Альтернативой является USB-порт.

DVI разъем (2) для подключения монитора через цифровой интерфейс.

Аналоговый видеовыход VGA (3) также для подключения монитора.

Три пары портов USB (4).

Сетевой порт (5)

Аудиоразъемы встроенного звукового контроллера (6)

стандартные разъемы материнской платы

2.18. Как организуется межкомпьютерная связь?

Назовём задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами:

перенос информации на большие расстояния (сотни, тысячи километров);

совместное использование несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов - мощного процессора, ёмкого накопителя, высокопроизводительного лазерного принтера, баз данных, программного обеспечения и т.д.;

перенос информации с одного компьютера на другой при несовместимых флоппи-дисководах (5,25 и 3,5 дюйма);

совместная работа над большим проектом, когда исполнили должны всегда иметь последние (актуальные) копии общих данных во избежание путаницы, и т.д.

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;

передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи;

объединение компьютеров в компьютерную сеть.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим - роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй - клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve - обслуживать) - это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) - любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Например, сервером может быть мощный компьютер, на котором размещается центральная база данных, а клиентом - обычный компьютер, программы которого по мере необходимости запрашивают данные с сервера. В некоторых случаях компьютер может быть одновременно и клиентом, и сервером. Это значит, что он может предоставлять свои ресурсы и хранимые данные другим компьютерам и одновременно использовать их ресурсы и данные.

Клиентом также называют прикладную программу, которая от имени пользователя получает услуги сервера. Соответственно, программное обеспечение, кото-

рое позволяет компьютеру предоставлять услуги другому компьютеру, называют сервером - так же, как и сам компьютер. Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации.

Протокол коммуникации - это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.

Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом. Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объём передаваемых данных на пакеты - отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты ну-

39

меруются, чтобы их затем можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:

Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того, как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос повторно пере-

дать пакет.

При установлении связи устройства обмениваются сигналами для согласования коммуникационных каналов и протоколов. Этот процесс называется подтверждением установления связи (англ. HаndShаke - рукопожатие).

2.19. Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть (англ. Cоmputer NetWоrk, от net - сеть и wоrk - работа) - совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети - это путь, соединяющий два смежных узла. Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви, и смежные - такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.

Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны.

2.19.1. Наиболее распространенные виды топологий сетей:

Сетевая топология (от греч. , - место) — описание конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

Сетевая топология может быть

физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.

логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.

информационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети.

управления обменом — это принцип передачи права на захват сети.

Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить пять базовых то-

пологий: линейная или топология с общей шиной, кольцевая, топология типа звезда, полносвязная и иерархическая. Остальные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево».

Общая шина. Характеризуется использованием общего канала равноправными устройствами. Основное преимущество - простота и низкая стоимость. Основной недостаток - необходимость организации очередности доступа к каналу. Наиболее популярное использование - технология Ethernet, широковещательные радиоканалы с равноправными пользователями.

Кольцо. Пользователи канала могут быть объединены в кольцо одним каналом или независимыми каналами. Первый случай походит на общую шину. Разница в том, что из кольца необходимо удалять передаваемые данные. Наиболее популярное использование - технологии Token Ring и FDDI. Требует управления доступа к каналу. Во втором случае кабельная система дороже, данные передаются с ретрансляцией, зато станции могут обмениваться данными относительно независимо друг от друга. Большое значение имеет наличие двух путей для передачи данных, что повышает производительность и надежность сети. Чаще всего используется при больших расстояниях между узлами, при использовании для их соединения выделенных каналов.

Полносвязная. Каждая пара узлов соединена между собой отдельным каналом. К полносвязным относится ячеистая топология (англ. mesh) — соединяет каждую рабочую станцию сети со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Наиболее дорогая кабельная система. При этом достигается максимальная производительность, надежность, скорость передачи. Используется, например, при соединении ATC телефонной сети, для построения сети передачи общего пользования.

40