Интерфейсы периферийных устройств.
Большинство периферийных устройств подключаются через промежуточные периферийные интерфейсы, находящиеся на нижних уровнях иерархии подключений (на верхнем уровне — системная шина, см. далее). Периферийные интерфейсы — самые разнообразные из всех аппаратных интерфейсов. К периферии, подключаемой через промежуточные интерфейсы, относятся большинство устройств хранения (дисковые, ленточные), устройств ввода-вывода (дисплеи, клавиатуры, мыши, принтеры, плоттеры), ряд коммуникационных устройств (внешние модемы). По назначению периферийные интерфейсы можно разделить на специализированные и универсальные, выделенные и разделяемые:
Специализированные интерфейсы ориентированы на подключение устройств определенного узкого класса, и в них используются сугубо специфические протоколы передачи информации. Примеры — популярнейший интерфейс мониторов VGA, интерфейс накопителя на гибких дисках, традиционные интерфейсы клавиатуры и мыши, IDE/АТА и ряд других.
Универсальные интерфейсы имеют более широкое назначение, их протоколы обеспечивают доставку данных, не привязываясь к специфике передаваемой информации. Примеры — коммуникационные порты (СОМ), интерфейс SCSI, шины USB и FireWire.
Выделенные интерфейсы позволяют подключить к одному порту (точке подключения) адаптера (контроллера) лишь одно устройство; число подключаемых устройств ограничено числом портов. Примеры — СОМ-порт, интерфейс VGA-монитора, порт AGP, интерфейс Serial SCSI.
Разделяемые интерфейсы позволяют подключить к одному порту адаптера множество устройств. Варианты физического подключения разнообразны: шина (жесткая, как ISA или PCI; кабельная шина SCSI и IDE/ATA), цепочка (daisy chain) устройств (SCSI, IEEE 1284.3), логическая шина на хабах (USB) или встроенных повторителях (IEEE 1394 FireWire).
Периферийное оборудование. Классификация периферийных устройств.
Периферийное устройство (ПУ) - устройство, входящее в состав внешнего оборудования микро-ЭВМ, обеспечивающее ввод/вывод данных, организацию промежуточного и длительного хранения данных.
Можно выделить следующие основные функциональные классы периферийных устройств:
ПУ, предназначенные для связи с пользователем. К ним относят различные устройства ввода (клавиатуры, сканеры, а также манипуляторы - мыши, трекболы и джойстики), устройства вывода (мониторы, индикаторы, принтеры, графопостроители и т.п.) и интерактивные устройства (терминалы, ЖК-планшеты с сенсорным вводом и др.)
Устройства массовой памяти (винчестеры, дисководы, стримеры, накопители на оптических дисках, флэш-память и др.)
Устройства связи с объектом управления (АЦП, ЦАП, датчики, цифровые регуляторы, реле и т.д.)
Средства передачи данных на большие расстояния (средства телекоммуникации) (модемы, сетевые адаптеры).
Канал ввода-вывода. Функции КВВ.
КВВ представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для организации, управления обменом и непосредственной передачи данных между ОП и ПУ. КВВ образует маршрут передачи данных между ОП и ПУ и осуществляет управление обменом, начиная от установления связи и кончая завершением передачи и разрушением установленной связи.
Основные функции КВВ можно разделить на три группы:
1) функции по установлению логической связи между ПУ и ОП, т. е. образование «канала» для передачи данных;
2) функции передачи данных между ПУ и ОП;
3) функции завершения обмена и разрушения «канала».
Эти функции КВВ реализуются различными сочетаниями аппаратных и программных средств. Выделяют два способа реализации — программный КВВ и прямой доступ к памяти.
Методы и средства ввода графической информации.
Основными способами получения графики в компьютере являются:
сканирование;
использование цифровых фотокамер;
использование графических планшетов;
Сканеры - мощное средство ввода изображений. Можно сканировать не только изображения на бумаге, но и различные предметы (листья растений, наручные часы, человеческая рука и пр.). Процесс сканирования всегда должен производиться с максимальным качеством.
Цифровые фотокамеры сразу формируют изображения в электронном виде, так что не требуется никакого дополнительного времени на преобразование фотографий из аналоговой в цифровую форму. Фотография записывается в память камеры, а затем может быть загружена в компьютер.
Применяя для ввода в компьютер рисунков графический планшет со специальным пером, можно рисовать точно так же, как и на листе бумаги. При этом, возможности графического пера значительно больше, т.к. Photoshop может воспринимать его как карандаш, кисть, аэрограф и другие доступные в программе инструменты. Использование графического планшета помогает создавать на компьютере любые иллюстрации.
Методы и средства регистрации информации, печатающие и графические регистрирующие устройства.
Информация преобразуется из сигналов в форму, удобную для приведения в действие регистрирующих органов, и наносится на материал (носитель). Способ регистрации и тип носителя зависят от дальнейшего использования информации, т.к. она может предназначаться для чтения человеком или ввода в компьютер.
Основные методы регистрации:
1) нанесение слоя вещества на бумагу карандашом, чернилами, металлическим стержнем через копировальную бумагу или ленту разных цветов (печать на пишущей машинке);
2) снятие слоя вещества резцом, иглой, стержнем, струей нагретого воздуха, носитель покрывают слоем воска, парафина, сажи и т.д.;
3) снижение качества вещества носителя, бумагу пропитывают химическим составом;
4) использование метода фотографии.
5) использование магнитной записи.
Регистрация может быть обратимой и необратимой (бумага и магнитная лента)
Существует два вида регистрации:
1) аналоговая, при которой непрерывное изменение измеряемой величины воспроизводится различными методами на движущемся с постоянной скоростью носителе, обычно на бумаге. Запись осуществляется чернилами, или используется фотозапись, магнитная запись и т.д. 2) цифровая, данные представляются в виде цифр.
Средства регистрации информации
Устройства аналоговой регистрации самопишущие миллиамперметры, шлейфовые и электронные осциллографы, а также автоматические потенциометры. Самой распространенной является регистрация чернилами на бумаге в виде ленты или диска.
Устройства цифровой регистрации - применяется цифропечатающие механизмы с электрические управлением и цифрозаписывающие устройства с использованием различных принципов записи.
Электрические пишущие машинки (штанговый механизм - 100 строк в минуту при 16 Гн).
Игловые печатающие (матричная печать) устройства (7 иголок по вертикали).
Телетайп - буквопечатающее устройство.
Устройство построчной печати с вращающимся цилиндром со знаковыми дорожками.
Все печатающие устройства можно подразделить на последовательные, строчные и страничные. Принадлежность принтера к той или иной из перечисленных групп зависит от того, формирует он на бумаге символ за символом или сразу всю строку, а то и целую страницу. В свою очередь, в каждой группе можно выделить устройство ударного (impact) и безударного (non-impact) действия. Обычно безударными принтерами называются такие устройства, у которых носитель печатной информации не касается бумаги. Далее, различают принтеры матричные и символьные (т.е. имеющих набор определенных символов), и только после этого можно говорить об используемой технологии печати.
Графические регистрирующие устройства (графопостроители) предназначены для вывода на бумажный носитель графической и текстовой информации в виде документа.
Способы обмена.
Прежде всего, организация обмена данными осуществляется между периферийными устройствами и памятью. Возможны три способа обмена данными по общим магистралям:
1. Это программный обмен информации.
2. Это обмен по прерыванию
3. Обмен в режиме прямого доступа к памяти
Программный обмен информации
В этом режиме процессор является единоличным хозяином системной магистрали. Все циклы обмена информации инициируются процессором и выполняются в строго определённом порядке. Обмен информации производится в соответствии с командами заданными программой, не на какие внешние события процессор не реагирует.
Обмен по прерыванию.
Прерывание микропроцессорной системы бывает двух основных типов: векторное прерывание (при этом требуется проведение цикла чтения по магистралям) и радиальное прерывание (его тип непосредственно передаётся через сигнал по прерыванию).
При векторном прерывании код номера прерывания передаётся процессору тем устройством, которое запросило его.
При радиальном прерывании в магистрали имеются столько линий запроса прерывания (каналов аналогичных VIRQ) сколько всего может быть разных прерываний, т.е. каждое устройство ввода/вывода имеют свою линию запроса.
Обмен в режиме прямого доступа к памяти (ПДП).
Прямой доступ к памяти освобождает процессор от управления операциями ввода - вывода, позволяя осуществлять параллельно во времени выполнение процессором программы с обменом данными между периферийными устройствами (ПУ) и оперативной памятью (ОП), и производить этот обмен со скоростью, ограниченной только пропускной способностью ПУ и ОП. Таким образом увеличивается производительность ЭВМ.