Лекция 1 Классификация периферийных устройств

Лекция 1 Классификация периферийных устройств

Организационный момент Цель этапа: Приветствует обучающихся, проверяет готовность к занятию, желает  успеха. Для создания психологической атмосферы проводит игру «Расскажи мне обо мне» (называют хорошие качества своих одногруппников).

Периферийное устройство – это устройство, входящее в состав внешнего оборудования микро-ЭВМ, служащее для расширения ее стандартных возможностей (обеспечивающее ввод/вывод, организацию промежуточного и длительного хранения и  представления данных).

Периферийные устройства персонального компьютера бывают внутренние и внешние. Внутренние устройства устанавливаются внутрь ПК (внутрь системного блока). Примеры внутренних периферийных устройств персонального компьютера – это жесткие диски, встроенный привод CD-/DVD- дисков и т.п.

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, цифровые фотоаппараты), устройства вывода (мониторы, индикаторы, принтеры, графопостроители, колонки и т.п.) и интерактивные устройства (терминалы, ЖК-планшеты с сенсорным вводом и др.);

·                   устройства массовой памяти (винчестеры, дисководы, стримеры (ле́нточный накопи́тель — запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе), 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).

Периферийными устройствами не могут считаться материнская плата, блок питания, оперативная память и центральный процессор, без которых работа компьютера невозможна. Вопрос?

Кроме того, классификация периферийных устройств может быть выполнена и по другим признакам:

·                   устройства последовательного доступа (sequential access) и устройства произвольного доступа (random access). Для последовательных устройств характерно наличие определенного естественного порядка данных, при этом обработка данных в ином порядке либо невозможна, либо крайне затруднена. Классическим примером являются магнитные ленты, для которых чтение и запись данных ведутся от начала ленты к концу, а попытка доступа в ином порядке потребует постоянной перемотки ленты, резко снижающей скорость работы. К устройствам последовательного доступа можно отнести также клавиатуру, мышь, принтер, модем. Для устройств произвольного доступа возможно обращение к различным порциям данных в любом порядке, причем эффективность работы не зависит (или слабо зависит) от порядка обращения. Для таких устройств характерно наличие адресации данных и операции поиска нужного адреса. Наиболее известный пример – магнитные диски и другие дисковые устройства. Кроме того, к устройствам произвольного доступа можно отнести монитор ПК (там есть адресация точек-пикселов, хотя операция поиска не нужна);

·                   символьные (байтовые) и блочные устройства. Для символьных устройств наименьшей порцией вводимых и выводимых данных является один байт. Для некоторых символьных устройств можно за одну операцию выполнить ввод или вывод любого (в разумных пределах) требуемого количества байт. Для блочных устройств наименьшей порцией ввода/вывода, выполняемого за одно обращение к устройству, является один блок, равный, как правило, 2k байт. Типичным размером блока может быть 512 байт, 1K байт, 4K байт и т.п., в зависимости от конкретного устройства. Наиболее известные примеры блочных устройств – магнитные диски и магнитные ленты. Для диска понятие блока обычно совпадает с понятием сектора. В частности, для IBM-совместимых ПК сектор (блок) диска равен 512 байт. Блочная архитектура обусловлена особенностями используемой среды и, кроме того, блочный ввод/вывод более эффективен для высокоскоростных устройств, поскольку при этом уменьшается относительная доля времени, расходуемая на подготовительные и заключительные операции при каждом обращении к устройству;

·                   физические, логические и виртуальные устройства. Под физическим устройством обычно понимается некоторый реально существующий прибор, «железка». На самом деле, с точки зрения программной архитектуры для наличия физического устройства достаточно знать набор адресов, команд, прерываний и других сигналов, позволяющих выполнять операции с данными. Куда идут или откуда приходят эти сигналы – это вопрос, не касающийся программиста. Логическое устройство – это понятие, характеризующее специальное назначение устройства в данной ОС. Например, «загрузочный диск» (т.е. тот, с которого была выполнена загрузка ОС). Наиболее важными логическими устройствами во многих ОС являются устройство стандартного ввода и устройство стандартного вывода. Их можно упрощенно определить как устройства, используемые для ввода и, соответственно, вывода «по умолчанию», т.е. когда в программе явно не указано другое устройство или файл для ввода/вывода. Как правило, для современных компьютеров устройству стандартного ввода соответствует физическое устройство – клавиатура, а устройству стандартного вывода – монитор. Важно, однако, понимать, что это соответствие может быть изменено: стандартный вывод может быть переназначен, например, на принтер или в файл, стандартный ввод – на удаленный терминал, на файл и т.п. Понятие «виртуальный» в программировании означает нечто, на самом деле не существующее, но ведущее себя так, как если бы оно существовало. С этой точки зрения, виртуальное устройство – это программно реализованный объект, который ведет себя подобно некоторому физическому устройству, хотя на самом деле использует ресурсы совсем других устройств (или даже никаких устройств). Примеры виртуальных устройств весьма разнообразны:

-                     виртуальная память, расположенная на самом деле на диске;

-                     виртуальные CD и DVD – программы, имитирующие поведение соответствующих устройств;

-                     виртуальный экран, предоставляемый DOS-программе, работающей в режиме окна Windows (программа работает так, как если бы ей был предоставлен весь экран, но на самом деле система направляет вывод программы в отведенное ей окно).

Для обмена данными между компьютером и периферийным устройством в компьютере предусмотрен внешний интерфейс, то есть набор проводов, соединяющих компьютер и периферийное устройство, а также набор правил обмена информацией по этим проводам.

Со стороны периферийного устройства интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления.

Периферийные устройства могут принимать от компьютера как данные, так и команды управления, в ответ на которые периферийное устройство может выполнить специальные действия. Периферийное устройство использует внешний интерфейс для приема и передачи информации, то есть обмен данными является двунаправленным.

Контроллеры периферийного устройства принимают команды и данные от процессора в свой внутренний буфер, который часто называется регистром или портом, затем выполняют необходимые преобразования этих данных и команд в соответствии с форматами, понятными ПУ, и выдают их на внешний интерфейс.

Критерии выбора периферийных устройств

При выборе периферийных устройств и дополнительных электронных функциональных модулей пользователь ПЭВМ должен принимать во внимание их совместимость с используемой ПЭВМ, технические параметры (скорость обмена информацией, мощность, надежность работы и т.д.), которые должны соответствовать характеристикам ПЭВМ, а также наличие служб технического обслуживания и ремонта, запасных частей и других принадлежностей.

Основными критериями являются:

1.                 Должна сохраняться масштабируемость системы - способность системы увеличивать свою производительность при добавлении ресурсов (обычно аппаратных)

2.                 Быстродействие системы

3.                 Надежность

4.                 Стоимость

5.                 Габаритные размеры

Скачано с www.znanio.ru