Экзаменационные вопросы Периферийные устройства

2010-2011 Учебный год

1. Определить объект изучения дисциплины

Объектом изучения дисциплины ПУСВТ является изучение стандартизированных интерфейсов для работы МПС с каким-либо внешним устройством

2. Рассказать описание центрального процессора, как элемента ПК и сформулировать его функции

CPU (Central Processing Unit) - физически представляет собой большую интегральную схему (микросхему), в которой функционально представлены различные узлы (не только собственно процессор). Является исполнителем машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Обрамление делает МП главным элементом МПС.

Микропроцессор выполняет вычисления и обработку данных (за исключением некоторых математических операций, осуществляемых в компьютерах, имеющих сопроцессор) и, как правило, является самой дорогостоящей микросхемой компьютера.

Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, нормы литографического процесса используемого при производстве (для микропроцессоров) и архитектура.

В многопроцессорной системе функции центрального процессора распределены между несколькими процессорами, один из которых считается главным.

3. 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 (винчестеры1), дисководы2), стримеры3) , накопители на оптических дисках, флэш-память4) 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).

4. Рассказать описание устройств ввода-вывода, как элемента ПК и сформулировать их функции.

Одни внешние устройства выводят наружу переработанную компьютером информацию (например, принтер или монитор), другие, наоборот, производят ввод информации в компьютер (например, клавиатура, сканер, мышь). Устройства первой группы называются устройствами вывода, а второй - устройствами ввода. Внешние устройства ввода преобразуют информацию в форму понятную машине, после чего компьютер может ее обрабатывать и запоминать. Внешние устройства вывода переводят информацию машинного представления в образы понятные человеку. Только благодаря внешним устройствам человек может общаться с компьютером, а также со всеми подключенными к нему устройствами (измерительными приборами, станками, роботами и т. д.).

5. Рассказать описание клавиатуры, как элемента ПК и сформулировать его функции.

Клавиатура Основным устройством ввода информации в компьютер является клавиатура, которая представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих тем или иным образом определенную электрическую цепь. В настоящее время распространены два типа клавиатур: с механическими или с мембранными переключателями. В первом случае датчик представляет собой традиционный механизм с контактами из специального сплава. Во втором случае переключатель состоит из двух мембран: верхней - активной, нижней - пассивной, разделенных третьей мембраной-прокладкой. Как правило, внутри корпуса любой клавиатуры, кроме датчиков клавиш, расположены электронные схемы дешифрации и микроконтроллер. Обмен информации между клавиатурой и системной платой осуществляется по специальному последовательному интерфейсу 11-битовыми блоками. Основной принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из этих переключателей соответствует уникальный цифровой код - скан-код. В случае, когда клавиша отпускается, клавиатура IBM PC AT предваряет скан-код кодом F016. Когда контроллер клавиатуры фиксирует нажатие или отпускание клавиши, он инициирует аппаратное прерывание IRQ1. Если в клавиатурах компьютеров типа IBM PC XT передача данных может осуществляться только в одном направлении, то в клавиатурах типа IBM PC AT подобная связь возможна уже в двух направлениях, т. е. клавиатура может принимать специальные команды (установки параметров задержки автоповтора и частоты автоповтора). Подключение клавиатуры к системной плате выполняется посредством электрически идентичных разъемов 5 DIN5) или 6 mini-DIN, последний впервые был представлен в IBM PS/2, откуда и унаследовал свое "жаргонное" название. Для обеспечения двунаправленного обмена используется единственная линия данных, требующая, однако, выводов с открытым коллектором.

6. Рассказать описание манипулятора мышь, как элемента ПК и сформулировать его функции.

Мышь - механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране.

Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В универсальных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором — указателем — манипулятором элементами интерфейса.

В дополнение к детектору перемещения, мышь имеет от одной до трёх и более кнопок, а также дополнительные элементы управления (колёса прокрутки, потенциометры, джойстики, трекболы, клавиши и т. п.), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора (или составляющих специфического интерфейса).

7. Рассказать описание запоминающих устройств, как элемента ПК и сформулировать их функции.

Запоминающее устройство — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Классификация запоминающих устройств

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

Постоянные ЗУ (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, CD-ROM). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

Записываемые ЗУ (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).

Многократно перезаписываемые ЗУ (ПППЗУ) (например, CD-RW).

Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивает режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM) строят на триггерах, более медленные, но дешёвые разновидности ОЗУ — динамические ЗУ (DRAM) строят на конденсаторах. В обоих видах ЗУ информация исчезает после отключения от источника тока.

По типу доступа ЗУ делятся на:

Устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).

Устройства с произвольным доступом (RAM) (например, оперативная память).

Устройства с прямым доступом (например, жесткие магнитные диски).

Устройства с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности БД)

8. Рассказать описание оперативной памяти, как элемента ПК и сформулировать ее функции.

Операти́вная па́мять (память с произвольным доступом) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость памяти (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес). Передача данных в/из оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например однокристальной ЭВМ или микроконтроллера.

ОЗУ, как правило, состоят из нескольких интегральных микросхем (чипов), расположенных на специальных платах (модулях) определенного форм-фактора (например: SIMM, DIMM, RIMM). Модули памяти подключаются к компьютеру через специальные разъемы (слоты) на материнской плате. Чипсеты материнских плат накладывают ограничения на тип и максимальный объем оперативной памяти, которые они способны поддерживать. В современных моделях ПК в качестве оперативной памяти обычно устанавливается синхронная динамическая память (SDRAM), которая использует тот же генератор тактовых импульсов, что и процессор.

9. Рассказать описание НЖМД, как элемента ПК и сформулировать его функции

НЖМД - устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

Информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Интерфейс— совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI и т.д.

Ёмкость - количество данных, которые могут храниться накопителем.

Физический размер (форм-фактор).Почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма.

Время произвольного доступа - среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска.

Скорость вращения шпинделя - количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных.

Надёжность - определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду(англ. IOPS) — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам - сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных при последовательном доступе;

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

10. Рассказать описание НГМД, как элемента ПК и сформулировать его функции.

Накопитель на гибких магнитных дисках. Носителем информации является гибкий майларовый диск на который нанесен ферромагнитный слой. Обычно используют 3,5” диски (имеют 80 треков) с емкостью 1,4 Мбайт.

В качестве привода позиционирования головок используют на нужный цилиндр НГМД используют шаговые двигатели. Привод с шаговым двигателем является системой без обратной связи. Такая система не позволяет корректировать ошибки позиционирования, но при всех операциях проверяется адресный маркер цилиндра, и в случае его несовпадения делается повторная попытка позиционирования.

Для считывания (и записи) информации, записанной на диске, дисковод оснащён установленной на приводе головок парой магнитных головок, представляющих собой электромагнитные катушки с сердечниками из мягкого сплава железа, снабженных пружинами и под небольшим давлением прижимающихся к поверхности диска. Двигатель, который осуществляет перемещения головок по диску в двух направлениях с определенным приращением, или шагом, называется шаговым двигателем. Двигатель управляется контроллером диска, который устанавливает головки в соответствии с любым относительным приращением в пределах границ перемещения привода головок.

Диски имеют два типа плотности — радиальную и линейную. Радиальная плотность указывает, сколько дорожек может быть записано на диске, и выражается в количестве дорожек на дюйм (TPI). Линейная плотность — это способность отдельной дорожки накапливать данные и выражается в количестве битов на дюйм (BPI). Шаговые двигатели не могут осуществлять непрерывное позиционирование, обычно он поворачивается на точно определенный угол и останавливается. Большинство шаговых двигателей, установленных в дисководах гибких дисков, осуществляют перемещение с определенным шагом, связанным с расстоянием между дорожками на диске.(1,8°). Кроме того, шаговый двигатель выполняет перемещение между фиксированными ограничителями и должен останавливаться при определенном положении ограничителя.

Позиционирование головок — операция расположения головок относительно дорожек на диске (узкие концентрические кольца на диске), позволяет приступить к чтению или записи информации на диск. Цилиндр— количество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Термин обычно используется как синоним дорожки, а поскольку гибкий диск в дискете имеет две стороны, а дисковод для гибких дисков — только две головки, в гибком диске на один цилиндр приходится две дорожки.