Распределение первичной и вторичной ролей среди устройств

IrLAP делит все сообщающиеся устройства на одно первичное и остальные (одно и более) вторичное. Первичное устройство контролирует все Вторичные и может передавать им данные без "разрешения". Вторичное устройство может отправлять данные только по запросу с первичного.

IrLMP (Infrared Link Management Protocol) - обязательный протокол третего уровня. Соответствует сетевому уровню сетевой модели OSI. Состоит из двух подуровней - LM-MUX (Link Management Multiplexer) и LM-IAS (Link Management Information Access Service). LM-MUX отвечает за: разделение потока данных на различные каналы связи. смену Первичных/Вторичных устройств. LM-IASотвечает за: публикацию списка доступных сервисов. доступ клиентских устройств к опубликованным сервисам.

Bluetooth

Bluetooth "ВТ" (синий зуб) - это фактический стандарт на миниатюрные недорогие средства передачи информации на небольшие расстояния посредством радиосвязи между мобильными (и настольными) компьютерами, мобильными телефонами и любыми другими портативными устройствами.

Разработкой спецификации занимается группа лидирующих фирм в областях телекоммуникаций, компьютеров и сетей - 3Com, Agere Systems, Ericsson, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia, Toshiba. Эта группа, образовавшая Bluetooth Special Interest Group, и вывела данную технологию на рынок. Спецификация Bluetooth свободно доступна в Сети.

Каждое устройство ВТ имеет радиопередатчик и приемник, работающие в диапазоне частот 2,4 ГГц. Этот диапазон в большинстве стран отведен для промышленной, научной и медицинской аппаратуры и не требует лицензирования, что обеспечивает повсеместную применимость устройств. Для ВТ используются радиоканалы с дискретной (двоичной) частотной модуляцией, несущая частота каналов F = 2402 + k (МГц), где k - 0,...,78, возможен сокращенный вариант с F = 2454 + k (k = 0,...,22). Кодирование простое - логической единице соответствует положительная девиация частоты, нулю - отрицательная.

Передатчики могут быть трех классов мощности, с максимальной мощностью 1, 2,5 и 100. МВт, причем должна быть возможность понижения мощности с целью экономии энергии. Передача ведется с перескоком несущей частоты с одного радиоканала на другой, что помогает в борьбе с интерференцией и замираниями сигнала. Физический канал связи представляется определенной псевдослучайной последовательностью используемых радиоканалов (79 или 23 возможных частот).

Группа устройств, разделяющих один канал (то есть знающих одну и ту же последовательность перескоков), образует так называемую пикосеть (piconet), в которую может входить от 2 до 8 устройств.

В каждой, пикосети имеется одно ведущее устройство и до 7 активных ведомых. Кроме того, в зоне охвата ведущего устройства в его же пикосети могут находиться "припаркованные" ведомые устройства: они тоже "знают" последовательность перескоков и синхронизируются (по перескокам) с мастером, но не могут обмениваться данными до тех пор, пока мастер не разрешит им активность. Каждое активное ведомое устройство пикосети имеет свой временный номер (1-7); когда ведомое устройство деактивируется (паркуется), оно отдает свой номер другим. При последующей активации оно уже может получить иной.

Между мастером и ведомыми устройствами могут устанавливаться физические связи двух типов: синхронные и асинхронные.

Синхронные связи (они же изохронные) с установлением соединения, SCO link (Synchronous Connection-Oriented), используются для передачи изохронного графика (например, оцифрованного звука). Эти связи типа "точка-точка" предварительно устанавливаются мастером с выбранными ведомыми устройствами, и для каждой связи определяется период (в слотах), через который для нее резервируются слоты. Связи получаются симметричные двусторонние. Повторных передач пакетов в случае ошибок приема нет. Мастер может установить до трех связей SCO с одним или разными ведомыми устройствами. Ведомое устройство может иметь до трех связей с одним мастером или иметь по одной связи SCO с двумя различными мастерами. По сетевой классификации связи SCO относятся к коммутации цепей.

Асинхронные связи без установления соединения, ACL link (Asynchronous Connection-Less), реализуют коммутацию пакетов по схеме "точка-множество точек" между мастером и всеми ведомыми устройствами пикосети. Мастер может связываться с любым из ведомых устройств пикосети в слотах, не занятых под SCO, послав ему пакет и потребовав ответа.

Ведомое устройство имеет право на передачу, только получив обращенный к нему запрос мастера (безошибочно декодировав свой адрес). Для большинства типов пакетов предусматривается повторная передача в случае обнаружения ошибки приема. Мастер может посылать и безадресные широковещательные пакеты для всех ведомых устройств своей пикосети. С каждым из своих ведомых устройств мастер может установить лишь одну связь ACL.

Wi-Fi

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - "беспроводная точность") - стандарт на оборудование Wireless LAN.

Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11.

Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров "напрямую". Точка доступа передаeт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0.1 Mбит/с каждые 100 мс. Так что 0.1 Mбит/с - наименьшая скорость передачи данных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID, приeмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

Преимущества Wi-Fi

Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развeртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

Недостатки Wi-Fi

· Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы.

· Высокое потребление энергии.

· Может быть относительно легко взломан.

· Wi-Fi ограниченный радиус действия. Домашний маршрутизатор Wi-Fi имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи. (Микроволновка или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляют уровень сигнала. Расстояние зависит также от частоты. Уменьшение производительности сети во время дождя.

Примечание В США диапазон 2.5 ГГц разрешается использовать без лицензии, при условии, что мощность не превышает определенную величину, и такое использование не создает помех тем, кто имеет лицензию.

В России использование Wi-Fi без разрешения на использование частот от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно для организации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственных территорий. Для легального использования внеофисной беспроводной сети Wi-Fi (например, радиоканала между двумя соседними домами) необходимо получение разрешения на использование частот. Действует упрощенный порядок выдачи разрешений на использование радиочастот в полосе 2400-2483,5 МГц.

LAN

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, локальная сеть; (англ. Local Area Network, LAN - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт).

 

Периферийные устройства использующие подключение через LAN могут соединяться между собой, используя различные медные проводники (витая пара).

Локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а следовательно все пользователи LAN смогут пользоваться ПУ.

Каждое Периферийное устройство обязано иметь IP адрес, соответствующий стандартам RFC 1918 и RFC 1597:

· 10.0.0.0-10.255.255.255;

· 172.16.0.0-172.31.255.255;

· 192.168.0.0-192.168.255.255.

В случае совпадения IP адресов, у ПУ возникает конфликт адресов - это распространeнная ситуация в локальной сети, при которой в одной IP подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP адресами.

Контрольные вопросы

1. В чeм отличие дуплексного от полудуплексного режима обмена информации?

2. Какое применение находит параллельный интерфейс?

3. Какими характеристиками обладает последовательный интерфейс?

4. Какие режимы передачи данных используются в USB интерфейсе?

5. Какую топологию используют для подключения USB устройств?

6. Какими преимуществами обладает интерфейс IEEE 1394?

7. Какие виды разъемов применяются в интерфейсе FireWire, а также их характеристики и отличия?

8. Какой интерфейс является разновидностью атмосферной оптической линии связи ближнего радиуса действия?

9. Какие существуют достоинства и недостатки при использовании IrDA?

10. Что обозначает термин пикосеть?

11. Какой из беспроводных интерфейсов является наилучшим? Почему?

 

Тема: «Внешние запоминающие устройства»

Аннотация: Для эффективной обработки данных необходимо обеспечить при минимальных затратах хранение больших объемов информации и быстрый доступ к ней - в этом помогают внешние запоминающие устройства.

Ключевые слова: доступ, компромисс, быстродействие памяти, внешнее запоминающее устройство, ВЗУ, CD-RW, HD-DVD, ATA, величина потока, HDA, RLL, portion, checksumming, error correction, ECC, ST-506, MFM, ESDI, внешний край, boot sector, root directory, DOW, AFC, оперативное запоминающее устройство, смена фильтра, spindle, HDD, firmware, read error, throughput, spin, reallocation, remap, seek error, seek time, POH, MTBF, temperature, error rate, retractable, recover, SATA, crc error, write error, address mark, buzz, torque, amplification, GMR, amplitude, DVD-RAM, compact disc, CD-DA, yellow book, PIT, EDC, mebibyte, EFM, dvd-audio, angular velocity, DVD-10, DVD-18, OTP, DVD+RW, green book, ADPCM, CD-ROM XA, orange book, CD-MO, white book, video cd, blue book, density, DAO, TAO, UDFS, disk format, photocd, photocd master, NTSC, PAL, ISO 9660, HFS+, ROCK, storage technology, macrovision, playback, scrambled, protection system, dvd-video, VTS, VOB, APSE, CAV, TOC, linear velocity, velocity, CLV, bus master, ASPI, WORM, absolute time, OSTA, digitized audio, спецификация формата, optimum, power control, OPC, HDTV, дифракция, AVC, PCM, dolby digital, lossless, свободное программное обеспечение, UDO, sharpness, окончание блока, EOV, Стример, стоимость, стабильность, надежность, запись, битовый массив, electronic device, NAND, micron, MLC

 

Запоминающие устройства - тип носителей информации, предназначенный записи и хранения информации. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Для эффективной обработки данных необходимо обеспечить при минимальных затратах хранение больших объемов информации и быстрый доступ к ней. При современном уровне технологии компромисс между емкостью, быстродействием памяти и затратами на нее достигается за счет создания иерархической структуры, включающей в себя сверхоперативный, основной, внешний и архивный уровни. Внешний и архивный уровни образуют систему внешней памяти (внешние запоминающие устройства (ВЗУ), контроллеры ВЗУ, а также носители информации и хранилища).

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.

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

Многократно перезаписываемые ЗУ (например, CD-RW).

Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивает режим записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. Разновидностью ОЗУ являются динамические ЗУ, в которых информация исчезает после отключения от источника тока (например, память на триггерах).

По типу доступа ЗУ делятся на:

• Устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).
• Устройства с произвольным доступом (RAM) (например, магнитные диски).

По геометрическому исполнению:

• дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);
• ленточные (магнитные ленты, перфоленты);
• барабанные (магнитные барабаны);
• карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты и другие).

По физическому принципу:

• Перфолента
• Перфокарта
• с магнитной записью
• ферритовые сердечники
• магнитные диски
• НЖМД
• Дискеты (НГМД)
• магнитные ленты
• магнитные карты
• оптические
• CD
• DVD
• HD-DVD
• Blu-Ray

Магнитооптические:

• CD-M

По форме записанной информации выделяют:

• аналоговые запоминающие устройства
• цифровые запоминающие устройства

Основными техническими характеристиками ВЗУ являются:

• информационная емкость определяет наибольшее количество единиц данных, которое может одновременно храниться в ВЗУ. Она зависит от площади и объема носителя, а также от плотности записи;
• плотность записи - число бит информации, записанных на единице поверхности носителя. Различают продольную плотность (бит/мм), т.е. число бит на единице длины носителя вдоль вектора скорости его перемещения (по дорожке), и поперечную плотность (бит/мм), т.е. число бит на единице длины носителя в направлении, перпендикулярном вектору скорости (число дорожек);
• время доступа, т.е. интервал времени от момента запроса (чтения или записи) до момента выдачи блока.
• скорость передачи данных определяет количество данных, считываемых или записываемых в единицу времени и зависит от скорости движения носителя, плотности записи, числа каналов и т.п.

Основы магнитной записи

Состояния материала носителя: размагниченное (а); намагниченное (б) - (д)

 

Запись и считывание информации происходят в процессе взаимодействия магнитного носителя и магнитной головки (МГ), которая представляет собой электромагнит. Материал магнитного покрытия можно представить множеством хаотически расположенных магнитных доменов, ориентация которых изменяется под действием внешнего магнитного поля, создаваемого МГ при подаче в ее обмотку тока записи. Если МГ приводит к ориентации доменов в плоскости носителя (рис. б, в), то магнитную запись называют горизонтальной, а если - к ориентации доменов перпендикулярно плоскости носителя (рис. г, д), то магнитную запись называют вертикальной. Хотя вертикальная запись потенциально позволяет добиться более высокой плотности записи, наиболее распространена горизонтальная запись.

Для регистрации информации используется переход от одного состояния намагниченности в противоположное. Этот переход является " отпечатком ", который может быть обнаружен с помощью МГ чтения.

Для горизонтальной магнитной записи МГ записи имеет небольшой зазор, через который замыкается магнитный поток. Под действием тока в обмотке домены носителя ориентируются в одном направлении. Если изменить направление тока записи Iw, то ориентация доменов будет противоположной Количество переходов, размещаемых на единице площади носителя, называют физической плотностью записи. Этот параметр зависит от метода магнитной записи, величины зазора в МГ и ее конструкции, расстояния между МГ и покрытием носителя и др.

Воздействие тока на различные участки носителя при его движении

 

Если плотность записи очень большая, то соседние переходы влияют друг на друга и это должно учитываться при построении схем записи и воспроизведения.

Магнитная головка чтения позволяет определить моменты времени, когда при движении носителя под ней оказываются границы между участками с противоположными состояниями намагниченности. Магнитный поток, создаваемый доменами носителя, частично замыкается через магнитопровод МГ чтения. Для сокращения длительности импульса воспроизведения уменьшают зазор в головке, толщину магнитного покрытия и расстояние между МГ и покрытием.

Если расстояние от МГ до покрытия равно нулю, то реализуется контактная запись (НМЛ, НГМД). Трение между носителем и МГ вызывает их износ и ограничивает скорость движения носителя. При использовании НЖМД реализуют бесконтактную запись, при которой МГ находится на расстоянии 0,2-5 мкм над поверхностью носителя.

Схемы записи (а) и воспроизведения (б)

 

Чтобы создать магнитный поток МГ, в ее обмотке должен протекать ток Iw или -Iw в процессе записи, а чтобы предотвратить разрушение записанной информации при хранении и считывании, ток записи должен отсутствовать. Этого можно добиться с помощью следующей схемы (рис.,а). МГ записи имеет две обмотки W1 и W2, включенные встречно. При наличии разрешающего сигнала записи WR ток от источника через резистор R протекает по обмотке W1, переводя носитель в одно из состояний намагниченности. Противоположное состояние намагниченности создается при протекании тока 2Iw по обмотке W2. Этот ток формируется усилителем записи при наличии сигнала разрешения записи и сигнала от схем кодирования.

Использование элементов с тремя состояниями (Кл - ключ, переключатель) позволяет уменьшить энергетические затраты и несколько повысить быстродействие, так как требует коммутации меньших токов (рис. б). При считывании необходимо выделять слабые полезные сигналы на фоне помех и амплитудно-частотных искажений.

Представление цифровой информации на внешнем носителе

Способы записи устанавливают соответствие отпечатков на поверхности носителя значениям "0" и "1". Наиболее распространенными являются способы записи без возврата к нулю (БВН), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляции, группового кодирования (ГК). Трактом или каналом записи-воспроизведения называют совокупность аппаратных средств, позволяющих при операциях записи получать отпечатки и восстанавливать записанную кодовую последовательность при операциях чтения. При магнитной записи основными компонентами тракта являются головка записи и воспроизведения, усилители записи и воспроизведения, детекторы информационных и синхронизирующих сигналов, схемы управления.

Рассмотрим наиболее распространенный способ записи - " без возврата к нулю ". Суть этого способа состоит в том, что при записи "1" направление тока изменяется, а при записи "0" - не изменяется и отпечатков на поверхности носителя не остается. Запись и чтение осуществляются при постоянной скорости перемещения носителя. Для воспроизведения "0" и отделения их от "1" используются синхроимпульсы которые при считывании могут воспроизводиться автономным тактовым генератором или считываться как служебная информация со служебной дорожки носителя.

Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД)

Устройство НГМД включает ГМД, пять основных систем (приводной механизм, механизм позиционирования, механизм центрования и крепления, систему управления и контроля, систему записи-считывания) и три специальных датчика (датчик индексного отверстия, датчик запрета записи, датчик дорожки 00).

Дисковод имеет две головки для чтения и записи данных, т.е. головки приводятся в движение устройством, которое называется приводом головок. Они могут перемещаться по прямой линии и устанавливаться над различными дорожками. Головки двигаются по касательной к дорожкам, которые они записывают на диск.

Верхняя и нижняя головка монтируются на одном держателе и двигаются. Головки представляют собой электромагнитные катушки с сердечниками из мягкого сплава железа.

Цилиндр - это общее количества дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок.

Кластер - это ячейка размещения данных, отдельный кластер представляет собой наименьшую область диска, которую DOS может использовать при записи файла. Кластер занимает один или несколько секторов.

Метод записи называется туннельной подчисткой (дополнительные головки стирают внешние границы, аккуратно подравнивая их на диске).

Позиционирование - это расположение головок относительно дорожек, которые используются ими для чтения и записи.

Головки снабжены пружинами и прижимаются к диску под небольшим давлением. Это означает, что они находятся в непосредственном контакте с поверхностью диска во время чтения и записи.

В результате контакта между головками и диском на головках постепенно образуется налет оксидного материала диска. Этот слой должен периодически счищаться с головок во время профилактического ремонта или обычного обслуживания.

Привод головок

 

Это устройство с механическим двигателем, которое заставляет головки перемещаться над поверхностью диска (используется шаговый двигатель). Шаговый двигатель осуществляет перемещения в двух направлениях с определенным приращением (шагом). Этот двигатель поворачивается на точно определенный угол и останавливается. Шаговый двигатель выполняет перемещение между фиксированными ограничителями, или упорами, и должен останавливаться при определенном положении ограничител. Шаговые двигатели не могут осуществлять непрерывное позиционирование. Каждый шаг перемещения определяет дорожку на диске. Двигателем управляет контроллер диска.

Обычно шаговый двигатель соединен с держателем головок свернутой в спираль стальной лентой. Лента наматывается на ось шагового двигателя, что делает вращательное движение поступательным. В некоторых дисководах вместо ленты используется червячная передача. В устройствах этого типа головки монтируются на червячной передаче, приводимой в движение непосредственно валом шагового двигателя (устанавливается на дискетах диаметром 3,5 дюйма).

Двигатель привода диска

Этот двигатель вращает диск (скорость вращения 300-360 об/мин). В старых дисководах двигатель вращал ось диска с помощью ременной передачи (больший вращающий момент), но во всех современных дисководах используется система прямого привода. Она надежнее, дешевле и компактнее.

Платы управления

В дисководе всегда есть одна или несколько плат управления, или логических плат, на которых расположены схемы управления приводом головок, головками чтения/записи, вращающимся двигателем, датчиками диска и другими компонентами дисковода. Логическая плата осуществляет взаимодействие дисковода и платы контроллера в компьютере.

Во всех дисководах гибких дисков для ПК используется интерфейс Shugart Associates SA-400, созданный Шугартом в 1970-х годах.

Контроллер

В первых моделях компьютеров НГМД подключались к плате расширения, установленной в разъем ISA системной платы. Позднее эти платы были усовершенствованы: кроме поддержки накопителя на гибких дисках, была добавлена поддержка последовательного и параллельного портов, интерфейса IDE/ATA. В настоящее время все эти устройства интегрированы в системную плату.

Независимо от типа (внешний или интегрированный), контроллер использует следующие ресурсы:

• запрос на прерывание - 6;
• канал DMA - 2;
• порты ввода-вывода - 3F0-3F5, 3F7 (ввод-вывод).

Эти ресурсы стандартизированы и изменять их не следует.

Один для подводимого к дисководу электрического питания, а другой для передачи сигналов управления и данных к дисководу и от него. Четырехконтактный линейный разъем Mate-N-Lock компании AMP большого и малогоразмеров используется дляподключения питания, а34-контактные разъемы - для сигналов данных и управления.

Pазъемы

Контакт	Сигнал	Контакт	Сигнал
	Общий		Направление (шаговый двигатель)
	Не используется		Общий
	Общий		Импульс шага
	Не используется		Общий
	Общий		Запись данных
	Не используется		Общий
	Общий		Запись разрешена
	Индекс		Общий
	Общий		Дорожка 0
	Активизация двигателя A		Общий
	Общий		Запрещение записи
	Выбор дисковода В		Общий
	Общий		Чтение данных
	Выбор дисковода А		Общий
	Общий		Выбор головки 1
	Активизация двигателя		Общий
	Общий		Общий

Разъемы со стороны кабеля питания являются разъемами-"мамами". Они насаживаются на штыревой разъем ("папу"), который прикреплен к дисководу.

 

В 34-контактном кабеле линии 10-16 разрезаны и перекручены между разъемами дисководов. Это перекручивание переставляет первое и второе положения перемычки выбора дисковода и сигналы включения двигателя, а следовательно, меняет на противоположные установки DS для дисковода, находящегося за перекручиванием.

Полезная поверхность диска представляет собой набор дорожек, расположенных с определенным шагом. Нумерация дорожек начинается с внешней стороны (нулевой дорожки). Позиция дорожки 00 определяется в накопителе с помощью специального фотоэлектрического датчика. Дорожка разбивается на отдельные участки записи равной длины - секторы. Начало участков записи-считывания на дорожках определяется имеющимся на диске специальным круглым индексным отверстием. Когда индексное отверстие при вращении диска проходит под соответствующим окном кассеты, другой фотоэлектрический датчик вырабатывает короткий электрический импульс, по которому обнаруживается позиция начала дорожки.