Презентация на тему "Периферийные устройства"

Студент должен:

знать:
назначение периферийных устройств;
принципы построения периферийных устройств;
области применения периферийных устройств;
классификацию периферийных устройств.

уметь:
классифицировать периферийные устройства.

Периферийное устройство (ПУ) - программно доступные элементы ПК, не попавшие в центральную часть.

Периферийное устройство (ПУ) — это любое отличное от центрального процессора оборудование, обеспечивающее коммуникацию вычислительной системы с внешними источниками и потребителями информации.

Периферийное устройство (ПУ) — это устройство подключаемое к системному блоку.

Периферийные устройства (ПУ) - аппаратура, предназначенная для внешней обработки информации. Другими словами, это устройства, расположенные вне системного блока – внешние устройства .

Периферийные устройства делятся на:
устройства хранения данных (диски)
устройства ввода/вывода (мышь, клавиатура, монитор, принтер, сканер)
коммуникационные устройства (сетевые платы, модем, Bluetooth адаптер)

Контрольные вопросы:

1. Определение периферийного устройства;
2. Классификация ПУ;
3. Устройства ввода;
4. Устройства вывода .

Вопросы
Организация систем ввода- вывода информации.
Понятие интерфейса. Унифицированные интерфейсы.
Классификация интерфейсов.

Студент должен:
знать:
организацию систем ввода- вывода информации;
понятие интерфейса;
классификацию интерфейсов;
архитектура шины и ее основные характеристики.

уметь:
организовать систему ввода выводы информации.

Шиной (Bus) называется вся совокупность линий (проводников на материнской плате), по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК.
Шина предназначена для обмена информацией между двумя и более устройствами.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
Шина имеет места для подключения внешних устройств — слоты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.

Шины в ПК различаются по своему функциональному назначению:
системная шина (или шина CPU) используется микросхемами Cipset для пересылки информации к CPU и обратно;
шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью;
шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU;
шины ввода/вывода информации подразделяются на стандартные и локальные.

Локальная шина ввода/вывода — это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и системной шиной под управлением CPU.
Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов, старых звуковых карт). До недавнего времени в качестве этой шины использовалась шина стандарта ISA. В настоящее время — шина USB.

Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реализовать важнейшие ее свойства — возможность параллельного подключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информацией между ними.

Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:
линии для обмена данными (шина данных);
линии для адресации данных (шина адреса);
линии управления данными (шина управления);
контроллер шины.

Основные характеристики шины
Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее.
Пропускная способность шины определяется количеством байт информации, передаваемых по шине за секунду. Для определения пропускной способности шины необходимо умножить тактовую частоту шины на ее разрядность.

Для обмена данными между ПК и ПУ в компьютере предусмотрен внешний интерфейс.
Физический (аппаратный интерфейс) — способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах(разъёмах).
Интерфейс — коммуникационное устройство (или протокол обмена), позволяющее одному устройству взаимодействовать с другим и устанавливать соответствие между выходами одного устройства и входами другого.
Аппаратный порт — специализированный разъём в компьютере, предназначенный для подключения оборудования определённого типа. Обычно портами называют разъёмы, предназначенные для работы периферийного оборудования, существенно разделённого от архитектуры компьютера.

К аппаратным портам относят:

Параллельный порт
Последовательный порт
порт USB
PATA/SATA
разъём IEEE 1394 (FireWire)
разъём PS/2
Разъёмы видеоинтерфейсов: VGA, DVI, HDMI, Display Port

Параллельные и последовательные интерфейсы

Процессор с ПУ обменивается байтами (8 бит), словами (16 бит), двойными словами (32 бит).

Для того чтобы передать группу бит существуют 2 подхода к организации интерфейса:
Параллельный
Последовательный

Параллельный - для каждого бита передаваемой группы используется своя сигнальная линия и все биты группы передаются одновременно за 1 квант времени, т.е. передвигаются по сигнальным линиям параллельно.

Последовательный интерфейс - используется лишь 1 сигнальная линия и биты-группы передаются друг за другом по очереди, на каждый из них отводится свой квант времени.

Последовательный порт (другие названия – COM, RS-232, serial port), как и параллельный, в устаревающих моделях компьютеров использовался для подключения многих устройств, но чаще всего к нему подключали:   • мышки и другие указательные устройства;   • модемы – даже и сейчас некоторые модемы могут подключаться как к последовательному порту, так и к usb;

Параллельный порт (сокращенное название – LPT) появился на самом первом IBM PC. Иногда его называют Centronics – по имени фирмы-разработчика. Параллельный порт использовался раньше преимущественно для подключения принтеров.

Интерфейс реализуется со стороны компьютера совокупностью аппаратных и программных средств:
Контроллером ПУ;
Драйвером ПУ.

Со стороны ПУ интерфейс реализуется аппаратным устройством управления.

Контро́ллер (англ. controller — регулятор, управляющее устройство)
Контроллер — это электронное устройство, предназначенное для подключения к магистрали компьютера разных по принципу действия, интерфейсу и конструктивному исполнению периферийных устройств.
Контроллеры (адаптеры) - электронные микро-схемы для управления устройствами компьютера (выполнение обмена данными между процессором и внешними устройствами через системную магистраль передачи данных).
Контроллеры или адаптеры находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.

Драйвер (англ. driver) - это компьютерная программа, с помощью которой операционная система получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства.
Простыми словами драйвер указывает операционной системе как должно работать устройство.

Рассмотрим схему передачи одного байта информации от прикладной программы на периферийное устройство.
Программа обращается к драйверу ПУ, сообщая адрес байта памяти, который нужно передать.
Драйвер загружает значение байта в буфер контроллера ПУ, который последовательно передает биты в линию связи, представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналом.
Перед передачей первого бита информации контроллер ПУ формирует стартовый сигнал, а после передачи последнего информационного бита – стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют передачу байта.

4. Устройство управления, обнаружив на соответствующей линии стартовый бит, выполняет подготовительные действия и начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере.
5. При правильной передаче в соответствующем регистре устройства управления устанавливается признак завершения приема информации.

Контрольные вопросы:

Структура и стандарты шин ПК;
Локальная шина ввода/вывода;
Стандартная шина ввода/вывода;
Основные характеристики шины;
Физический интерфейс;
Паралельный интерфейс;
Последовательный интерфейс;
Связь компьютера с периферийным устройством.

Вопросы
Программная поддержка работы периферийных устройств ПК.
Прямой доступ к памяти.
Прерывания.
Драйверы периферийного устройства ПК.
Спецификация P&P.

Студент должен:
знать:
о программной поддержке работы периферийных устройств;
программные средства поддержки работы периферийных устройств ПК;
назначение и принцип организации работы прямого доступа к памяти;
назначение приостановок, прерываний;
спецификацию P&P.

уметь:
организовывать работу периферийных устройств на программном уровне;
выбирать и использовать типовые периферийные устройства вычислительной техники;
подключать стандартные периферийные устройства вычислительной техники;
устанавливать программное обеспечение (драйверы) периферийных устройств.

Программная поддержка работы периферийных устройств

Прерывание (англ. interrupt) — сигнал, сообщающий процессору о совершении какого-либо асинхронного события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается, и управление передается обработчику прерывания, который выполняет работу по обработке события и возвращает управление в прерванный код.

В зависимости от источника возникновения сигнала прерывания делятся на:
асинхронные, или внешние (аппаратные);
синхронные, или внутренние;
программные.

В зависимости от источника возникновения сигнала прерывания делятся на:
асинхронные, или внешние (аппаратные) — события, которые исходят от внешних аппаратных устройств и могут произойти в любой произвольный момент: сигнал от таймера, сетевой карты или дискового накопителя, нажатие клавиш клавиатуры, движение мыши.
Факт возникновения в системе такого прерывания трактуется как запрос на прерывание (англ. Interrupt request, IRQ) - устройства сообщают, что они требуют внимания со стороны ОС;

Система аппаратных прерываний (IRQ)
Каждое прерывание имеет определенный номер (нумерация начинается с 0) и закреплено за определенным устройством.
Так, за клавиатурой закреплено прерывание под номером 1, отсюда и обозначение IRQ 01.

Обслуживает обработку IRQ специальный чип, который носит название контроллера прерываний.
Как правило, эта микросхема является частью центрального процессора, а иногда выделяется в отдельный чип на материнской плате.
Для обработки каждого прерывания в BIOS существует специальная микропрограмма, называемая обработчиком прерывания. Адреса всех обработчиков хранятся в так называемой таблице векторов прерываний.

В современных компьютерах и операционных системах, поддерживающих стандарт PnP и работающих под управлением ОС Windows, значения IRQ для устройств, подключаемых в слоты шины, подбираются автоматически.

синхронные, или внутренние — события в самом процессоре как результат нарушения каких-то условий при исполнении машинного кода: деление на ноль или переполнение стека, обращение к недопустимым адресам памяти или недопустимый код операции;

программные (частный случай внутреннего прерывания) — инициируются исполнением специальной инструкции в коде программы. Программные прерывания, как правило, используются для обращения к функциям встроенного программного обеспечения (firmware), драйверов и операционной системы.

Программные прерывания BIOS, как правило, используются для организации работы программного обеспечения с устройствами ввода-вывода и обозначаются при помощи сокращения INT N, где N – номер прерывания в некотором заданном диапазоне.

Прямой доступ к памяти (англ. direct memory access, DMA) — режим обмена данными между устройствами компьютера или же между устройством и ОЗУ, в котором центральный процессор (ЦП) не участвует.
Так как данные не пересылаются в ЦП и обратно, скорость передачи увеличивается.

Plug and Play (сокр. PnP), дословно переводится как «включил и играй» — технология, предназначенная для быстрого определения и конфигурирования устройств в компьютере. Разработана фирмой Microsoft при содействии других компаний.
Стандарт PnP теперь поддерживают практически все внешние порты и шины компьютера, такие, как USB, PCI, COM, и.т.д.

Контрольные вопросы:


Аппаратные средства поддержки работы периферийных устройств: контроллеры;
Аппаратные средства поддержки работы периферийных устройств: адаптеры;
Аппаратные средства поддержки работы периферийных устройств: мосты.