Раздел 1. Архитектура и принципы построения персонального компьютера (ПК) 4

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ

УТВЕРЖДАЮ: Зам директора по УВР __________________Логвинов А.В. «____»_______________2011г.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по учебной дисциплине «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ»

для специальностей: 230115 - «Программирование в компьютерных системах»

 

 

Курс 2, семестр 3,4

 

 

Конспект лекций рассмотрен за заседании П(Ц)К

«Информационных систем и технологий»

Протокол №____ от «____»_________2011г.

Председатель П(Ц)К_____________Шомас Е.А.

 

Самара 2011

Оглавление

Оглавление 2

Введение 3

Раздел 1. Архитектура и принципы построения персонального компьютера (ПК) 4

Тема 1.1. Основные характеристики ПК 4

Тема 1.2. Общие принципы построения современных ПК 4

Раздел 2. Функциональная и структурная организация ПК 10

Тема 2.1. Организация функционирования ПК 10

Тема 2.2. Центральный процессор ПК 11

Тема 2.3. Взаимодействие элементов при работе микропроцессора 13

Тема 2.4.Формы представления информации в ПК 16

Тема 2.4.1. Системы счисления 16

Тема 2.4.2. Логические элементы, цифровые устройства 16

Тема 2.5. Память ПК 16

Тема 2.5.1. Оперативная память. Назначение, типы, характеристики 18

Тема 2.5.2. Основная и дополнительная память. КЭШ память 19

Тема 2.6. Внешние запоминающие устройства 21

Тема 2.7. Устройства ввода информации 23

Тема 2.8. Устройства вывода информации 25

Раздел 3. Архитектура вычислительных сетей и сетей 26

Тема 3.1. Понятие компьютерная сеть. Принципы построения 26

Тема 3.2. Аппаратное и программное обеспечение компьютерных сетей 29

Тема 3.3. Протоколы передачи данных 31

Тема 3.4. Протоколы. Сервисы в Internet 32

36

Литература: 37

Введение

Основные понятия: компьютерная система, архитектура, базовый комплект. Виды ПК

 

Целью изучения дисциплины «Архитектура вычислительных систем» является теоретическая и практическая подготовка студентов в области информационных технологий в такой степени, чтобы они могли выбирать необходимые технические, алгоритмические, программные и технологические решения, уметь объяснить принципы их функционирования и правильно их использовать.

Основные задачи изучения дисциплины:

· формирование у студентов минимально необходимых знаний по дисциплине;

· ознакомление с техническими, алгоритмическими, программными и технологическими решениями, используемыми в данной области;

· выработка практических навыков аналитического и экспериментального исследования основных методов и средств, используемых в области, изучаемой в рамках данной дисциплины.

Вычислительная машина — это комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и реше­ния задач пользователей.

Вычислительная система это совокупность взаимо­связанных и взаимодействующих процессоров или вычислительных машин, пе­риферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для подготовки и решения задач пользователей.

Под архитектурой вычислительной машины обычно понимается логическое построение ВМ, то есть то, какой машина представляется программисту. Из рассмотрения выпадают вопросы физического построения вычислительных средств: состав устройств, число регистров процессора, емкость памяти, наличие специального блока для обработки вещественных чисел, тактовая частота центрального процессора и т.д. Этот круг вопросов принято определять понятием организация вычислительной машины.

Персональный компьютер — универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

- системный блок;

- монитор;

- клавиатуру;

- мышь.

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower) и малоразмерный (mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него зависят требования к размещаемым устройствам. В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: АТ и АТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 200-250Вт.

 

Рис. Формирование физического адреса ОП в защищенном режиме

Физический адрес очередной команды через внутреннюю магистраль МП и интерфейс памяти поступает на шину адреса системной магистрали. Одновременно из устройства управления (УУ) исполнительного блока на шину управления выдается команда (управляющий сигнал) в ОП, предписывающая выбрать число, находящееся по адресу, указанному в системной магистрали. Выбранное число, являющееся очередной командой, поступает из ОП через шину данных системной магистрали, интерфейс памяти, внутреннюю магистраль МП на регистр команд (INST).

Из команды в регистре команд выделяется код операции, который поступает в УУ исполнительного блока для выработки управляющих сигналов, настраивающих микропроцессор на выполнение требуемой операции.

В зависимости от используемого в команде режима адресации организуется выборка необходимых исходных данных.

К управляющим регистрам МП относится и регистр флагов, каж­дый разряд которого имеет строго определенное назначение. Обычно разряды регистра флагов устанавливаются аппаратно при выполне­нии очередной операции в зависимости от получаемого в АЛУ ре­зультата. При этом фиксируются такие свойства получаемого резуль­тата, как нулевой результат, отрицательное число, переполнение раз­рядной сетки АЛУ и т.д. Но некоторые разряды регистра флагов мо­гут устанавливаться по специальным командам. Некоторые разряды имеют чисто служебное назначение (например, хранят разряд, «вы­павший» из АЛУ во время сдвига) или являются резервными (т.е. не используются).

Все флаги младшего байта регистра устанавливаются арифмети­ческими или логическими операциями МП. Все флаги старших бай­тов, за исключением флага переполнения, устанавливаются программ­ным путем. Для этого в МП имеются команды установки флагов (STC, STD, STI), сброса (CLC, CLD, СП), инвертирования (CMC).

Системная шина

Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Системная шина включает в себя:

· кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда

· кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода – вывода внешнего устройства

· кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины

· шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации

1) Между микропроцессором и основной памятью

2) Между микропроцессором и портами ввода – вывода внешних устройств

3) Между основной памятью и портами ввода – вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти)

Все блоки, а точнее их порты ввода – вывода, через соответствующие унифицированные разъёмы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще через дополнительную микросхему – котроллер шины, формирующей основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII – кодов.

Дополнительные схемы. К системной шине и МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора: математических сопроцессор. Контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.

Математический процессор широко используется для ускоренного выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами, для вычисления некоторых трансцендентных, в том числе тригонометрических, функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно (совмещение во времени) с основным МП, но под управлением последнего. Ускорение операций происходит в десятки раз. Последние модели МП, начиная с МП 80486DX, включают сопроцессор в свою структуру.

Контроллер прямого доступа к памяти и освобождает МП от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие ПК. Без этого контроллера обмен данными между ВЗУ и ОЗУ осуществляется через регистр МП, а при его наличии данные непосредственно передаются между ВЗУ и ОЗУ, минуя МП.

Сопроцессор ввода-вывода за счёт параллельной работы с МП значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств (дисплей, принтер, НЖМД, НГМД и др.); освобождает МП от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памяти.

Важнейшую роль играет в ПК контроллер прерываний.

Прерывание – временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.

Прерывания возникают при работе компьютера постоянно. Достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, прерывания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду (естественно пользователь их не замечает).

Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдаёт сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешние устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний является программируемым.

Тема 2.5. Память ПК

Память. Виды памяти. Единицы измерения

Память ( запоминающее устройство, ЗУ) является устройством хранения информации для дальнейшего использования. Вся память ПК может быть разделена на оперативную (ОЗУ) и внешнюю (ВЗУ).

Основными характеристиками ЗУ являются:

· емкость памяти, измеряемая в байтах;

· методы доступа к данным;

· быстродействие (время обращения к устройству);

· надежность работы, характеризуемая зависимостью от окружающей среды и колебаний напряжения питания;

· стоимость единицы памяти.

Основная память (ОП)

Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающие устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающие устройство (ОЗУ).

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программой и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нём информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ, данных), непосредственно участвующей в информационно – вычислительном процессе, выполняемом на ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются её высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка ОЗУ следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.

Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово). Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации. Разбиение памяти на слова для четырехбайтовых компьютеров представлено в таблице:

 

Байт 0	Байт 1	Байт 2	Байт 3	Байт 4	Байт 5	Байт 6	Байт 7
ПОЛУСЛОВО	ПОЛУСЛОВО	ПОЛУСЛОВО	ПОЛУСЛОВО
СЛОВО	СЛОВО
ДВОЙНОЕ СЛОВО

Широко используются и более крупные производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.

Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации. Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

Для повышения быстродействия применяются различные архитектурно-логические решения, известно множество различных типов памяти, отличающихся друг от друга своими основными характеристиками.

1. Динамическая память (DRАМ) используется обычно в качестве оперативной памяти общего назначения, а также как память для видеоадаптера. Из применяемых в современных и перспективных ПК типов динамической памяти наиболее известны DRАМ и FРМ ОКАМ, ЕDО DRАМ и ВЕDО DRАМ, ЕDRАМ и СDRАМ, Synchronous DRАМ, DDR SDRАМ и SLDRАМ, видеопамять МDRАМ, VRАМ, WRАМ и SGRАМ, RDRАМ и некоторые другие.

2. Статическая память (SRАМ) обычно применяется в качестве кэш-памяти второго уровня для кэширования основного объема ОЗУ.

Статическая память выполняется обычно на основе ТТЛ-, КМОП- или БиКМОП-микросхеми по способу доступа к данным может быть как асинхронной, так и синхронной.Асинхронным называется доступ к данным, который можно осуществлять в произвольный момент времени. Асинхронная SRАМ применялась на материнских платах для третьего — пятого поколений процессоров. Время доступа к ячейкам такой памяти составляло от 15 (33 МГц) до 8 нс (66 МГц).

Синхронная память обеспечивает доступ к данным не в произвольные моменты времени, а синхронно с тактовыми импульсами. В промежутках между ними память может готовить для доступа следующую порцию данных. В большинстве материнских плат пятого поколения используется разновидность синхронной памяти — пакетно-конвейерная SRАМ, для которой типичное время одиночной операции чтения/записи составляет 3 такта, а групповая операция занимает 3-1-1-1 такта при первом обращении и 1-1-1-1 при последующих обращениях, что обеспечивает ускорение доступа более чем на 25 %.

3. Системы видеопамяти

VRAM (Video RAM — видеоОЗУ) — так называемая двухпортовая DRАМ. Этот тип памяти обеспечивает доступ к данным со стороны сразу двух устройств, т. е. есть возможность одновременно писать данные в какую-либо ячейку памяти и одновременно с этим читать данные из какой-нибудь соседней ячейки.

История

Впервые слово «кэш» в компьютерном контексте было использовано в 1967 году во время подготовки статьи для публикации в журнале «IBM Systems Journal». Статья касалась усовершенствования памяти в разрабатываемой модели 85 из серии IBM System/360. Редактор журнала Лайл Джонсон попросил придумать более описательный термин, нежели «высокоскоростной буфер», но из-за отсутствия идей сам предложил слово «кэш». Статья была опубликована в начале 1968 года, авторы были премированы IBM, их работа получила распространение и впоследствии была улучшена, а слово «кэш» вскоре стало использоваться в компьютерной литературе как общепринятый термин.

Функционирование

Диаграмма кэша памяти ЦПУ

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша. Если в кэше не найдена запись, содержащая затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становится доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша. Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий или коэффициентом попаданий в кэш.

Например, веб-браузер проверяет локальный кэш на диске на наличие локальной копии веб-страницы, соответствующей запрошенному URL. В этом примере URL — это идентификатор, а содержимое веб-страницы — это элементы данных.

Если кэш ограничен в объёме, то при промахе может быть принято решение отбросить некоторую запись для освобождения пространства. Для выбора отбрасываемой записи используются разные алгоритмы вытеснения.

При модификации элементов данных в кэше выполняется их обновление в основной памяти. Задержка во времени между модификацией данных в кэше и обновлением основной памяти управляется так называемой политикой записи.

В кэше с немедленной записью каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.

В кэше с отложенной записью (или обратной записью) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый или «грязный»). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.

В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной. Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша.

Кэш центрального процессора

Ряд моделей центральных процессоров (ЦП) обладают собственным кэшем, для того чтобы минимизировать доступ к оперативной памяти (ОЗУ), которая медленнее, чем регистры. Кэш-память может давать значительный выигрыш в производительности, в случае когда тактовая частота ОЗУ значительно меньше тактовой частоты ЦП. Тактовая частота для кэш-памяти обычно ненамного меньше частоты ЦП.

В процессорах с поддержкой виртуальной адресации часто вводят небольшой быстродействующий буфер трансляций адресов (TLB). Его скорость важна, т.к. он опрашивается на каждом обращении в память.

Уровни кэша

Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. В универсальном процессоре в настоящее время число уровней может достигать 3. Кэш-память уровня N+1 как правило больше по размеру и медленнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

Внешняя память

Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда – либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти храниться все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств. Но наиболее распространенными, имеющимся практически на любом компьютере. Являются накопители на жёстких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.

Назначение этих накопителей – хранение больших объёмов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Различаются НЖМД и НГМД лишь конструктивно, объёмами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации.

В качестве устройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте (стримеры), накопители на оптических дисках (CD-ROM).

Стоимость компактных дисков (CD) при массовом тиражировании невысокая, а учитывая их большую емкость (650 Мбайт, а новых типов – 1 Гбайт и выше), высокие надёжность и долговечность. Стоимость хранения информации на CD для пользователя оказывается несравнимо меньшей, нежели на магнитных дисках. Это уже привело к тому, что большинство программных средств самого разного назначения поставляется на CD. На компакт-дисках за рубежом организуются обширные базы данных, целые библиотеки; на CD представлены словари, справочники, энциклопедии; обучающие и развивающие программы по общеобразовательным и специальным предметам.

CD широко используются, например, при изучении иностранных языков. Правил дорожного движения, бухгалтерского учёта, законодательства вообще и налогового законодательства в частности. И все это сопровождается текста и рисунками, речевой информацией и мультипликацией, музыкой и видео. В чисто бытовом аспекте CD можно использовать для хранения аудио и видеозаписей, т.е. использовать вместо плейерных аудиокассет и видеокассет. Следует упомянуть, конечно, но и о большом количестве программ компьютерных игр, хранимых на CD.

И таким образом, CD-ROM открывает доступ к огромным объемами разнообразными и по функциональному назначению, и по среде воспроизведения информации, записанной на компакт-дисках.

 

Лабораторная работа № 6. Организация работы с памятью

Внешние устройства (ВУ)

Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50 – 80 % всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависит возможность и эффективность применения ПК в системах управлении в народном хозяйстве в целом.

ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями. Объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ

· Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК

· Диалоговые средства пользователя

· Устройства ввода информации

· Устройства вывода информации

· Средства связи и телекоммуникации

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода – вывода информации.

Устройства ввода - это устройства, которые переводят информацию с языка человека на машинный язык.

Клавиатура – клавишное устройство для ввода числовой и текстовой информации;

Стандартная клавиатура содержит:

1) набор алфавитно-цифровых клавиш;

2) дополнительно управляющие и функциональные клавиши;

3) клавиши управления курсором;

4) малую цифровую клавиатуру

Координатные устройства ввода - манипуляторы для управления работой курсора (Мышь, Трекбол, Тачпад, Джойстик)

У мыши и трекбола вращение металлического шара, покрытого резиной, передается двум пластмассовым валам, положение которых рассчитывается инфракрасными оптопарами и затем преобразуется в электрический сигнал, управляющий движением указателя мыши на экране. Тачпад -манипулятор для портативных компьютеров, встроен в ПК, перемещение курсора осуществляется путем прикосновения к тачпаду пальцев. Джойстик – манипулятор для управления электронными играми.

Сканеры (читающие автоматы) – для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей, в устройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравнения с эталонными контурами специальными программами преобразуются в коды ASCII, а в графическом режиме считанные графики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных координат.

Цифровые камеры – формируют любые изображения сразу в компьютерном формате;

Микрофон – ввод звуковой информации. Звуковая карта преобразует звук из аналоговой формы в цифровую.

Сенсорные устройства ввода:

Сенсорный экран - чувствительный экран. Общение с компьютером осуществляется путем прикосновения пальцем к определенному месту экрана. Им оборудуют места операторов и диспетчеров, используют в информационно-справочных системах

Световое перо – светочувствительный элемент. Если перемещать перо по экрану, то можно им рисовать. Обычно применяют в карманных компьютерах, системах проектирования и дизайна

Графические планшеты (диджитайзеры) – для ручного ввода графической информации, изображений путём перемещения по планшету специального указателя (пера), при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК.

Манипуляторы (устройства указания) – для ввода графической информации на экран дисплея путём управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК.

Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифровые и аналогово-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, «стыки», мультикоплексоры передачи данных, модемы).

В частности, сетевой адаптер является внешним интерфейсом ПК и служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор.

Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе – средствам мультимедиа.

Средства мультимедиа – это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и пр.

К средствам мультимедиа относятся к устройствам речевого ввода и вывода информации; широко распространённые уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки); высококачественные видео и звуковые платы, платы видео захвата, снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; высокачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими выдеоэкранами. Но, пожалуй, ещё с большими основанием к средствам мультимедиа относят внешние запоминающие устройства большой ёмкости на оптических дисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.

 

Локальные сети

К локальным сетям (Local Area Network, LAN) обычно относят сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км). Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.

Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

· данные;

· принтеры;

· факсимильные аппараты;

· модемы;

· другие устройства.

Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.

Самые первые типы локальных сетей не могли соответствовать потребностям крупных предприятий, офисы которых обычно расположены в различных местах. Но как только преимущества компьютерных сетей стали неоспоримы и сетевые программные продукты начали заполнять рынок, перед корпорациями - для сохранения конкурентоспособности - встала задача расширения сетей. Так на основе локальных сетей возникли более крупные системы.

Сегодня, когда географические рамки сетей раздвигаются, чтобы соединить пользователей из разных городов и государств, ЛВС превращаются в глобальную вычислительную сеть [ГВС (WAN)], а количество компьютеров в сети уже может варьироваться от десятка до нескольких тысяч.

Локальная сеть

Глобальные сети

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.

Глобальная сеть

Городские сети

Не так давно к двум указанным типам сетей добавился еще один – так называемые городские сети (Metropolitan Area Network, MAN). Такие сети предназначены для обеспечения взаимодействия компьютеров и/или локальных сетей, рассредоточенных на территории крупного города (как правило, в радиусе до 100 км), а также для подключения локальных сетей к глобальным. Для построения таких сетей используются достаточно качественные цифровые линии связи, позволяющие осуществлять взаимодействие на относительно высоких по сравнению с глобальными сетями скоростях.

 

Городская сеть

Интернет

Независимо от того, какую территорию покрывает сеть, какие технологические решения лежат в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети. Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин "гиперсеть"), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.

 

Сетевые адаптеры

Для передачи информации по каналам связи необходимо преобразовывать компьютерные сигналы в сигналы физических сред. Например, при передаче информации по оптоволоконному кабелю данные пре-образуются в оптические сигналы, для чего используют специальные технические устройства - сетевые адаптеры.

Сетевые адаптеры (сетевые карты)- технические устройства, выполняющие функции со-пряжения компьютеров с каналами связи.

Для каждого вида канала нужен свой тип сетевого адаптера. Адаптер вставляют в свободное гнездо материнской платы компьютера и соединяют кабелем с сетевым адаптером другого компьютера. На сете-вых картах выставляют адреса компьютеров в сети, без которых невозможна передача. Когда информация циркулирует по сети, любой сетевой адаптер выбирает из неё лишь ту, которая предназначена именно для него в соответствии с адресом компьютера.

Существует много сетевых системных оболочек. Они определяют определить адреса компьютеров, заказать нужное число пользователей в сети, назначить для разных пользователей различные права доступа к информации. Тогда пользователям становится доступной лишь часть информации сервера. Эта мера необходима для сохранности информации.

Модем

Для связи удаленных друг от друга компьютеров широко используются телефонные линии и моде-мы. Телефонная сеть передает звуки человеческого голоса в виде аналоговых сигналов. Цифровые сигналы из компьютера модем преобразует (моделирует) в сигналы, которые могут проходить по телефонной сети, принимаются другим модемом, который преобразует (демодулирует) аналоговые сигналы в цифро-вые сигналы компьютера.
Модем - устройство, преобразующее цифровые сигналы в аналоговые сигналы (модуляция) и аналоговые сигналы в цифровые (демодуляция).