1.4 Призначення, конструкція і характеристики пристроїв персональних комп’ютерів: накопичувачі, адаптери

Накопичувачі - це запам’ятовуючі пристрої, призначені для довготривалого зберігання великих об’ємів інформації, коли ємність накопичувача в десятки, сотні разів перевищує ємність ОЗП або взагалі необмежена (якщо мова іде про змінні носії). Накопичувач потрібно розглядати як сукупність носія та відповідного приводу. Привід – це об’єднання механізму читання – запису із відповідними електронними схемами керування. Його конструкція визначається принципом дії і видом носія. Носій, що є середовищем зберігання інформації, за зовнішнім виглядом може бути дисковим або стрічковим; за принципом запам’ятовування – магнітним, магнітно – оптичним, оптичним.

Інформація на дискових носіях зберігається у секторах (як правило, по 512 байтів). Сектори розташовуються вздовж концентричних кіл – доріжок. Для дискети запис ведеться на двох сторонах, тому сукупність доріжок з однаковими номерами називається циліндром. Сектори і доріжки утворюються під час форматування носія.

НГМД – це пристрій, який працює із змінним 3,5 дюймовим (89мм) носієм (зроблені зі спеціальної плівки -майлара), який вкритий феромагнітним шаром і поміщений у спеціальний конверт (оболонка дискети). Стандартна ємність дискети 1,44 Мбайт. Флеш-дискети вставляється у спеціальний роз’єм на задній або передній панелі системного блоку і мають ємність від 500 Мбайт.

НЖМД – це пристрій з незмінним носієм. НЖМД повинен забезпечувати у сотні разів більшу ємність та швидкість обміну даними. Тому інформація записується не на один, а на набір дисків, який складається із декількох пластин, ідеально пласких із відполірованим феромагнітним шаром. При цьому запис відбувається на обидві поверхні кожної пластини (окрім крайніх). Пакет дисків обертається без зупинки і з великою частотою (до 7500, а в окремих моделях до 10000 об/хв) доки ПК ввімкнений. Десятки фірм виробляють накопичувачі. Для забезпечення взаємозамінності розроблені стандарти на їхні габарити та електронні характеристики. Найрозповсюдженіші стандарти IDE (Integrated Drive Electronics) та SCSI (Small Computer Sysytem Interface, читається як «сказі»).

Табл. 1.4 Технічні характеристики НЖМД

На швидкодію НЖМД впливають такі характеристики: частота обертання шпинделя; ємність кеш – пам’яті –в усіх сучасних дискових накопичувачах встановлюється кеш – буфер, який дозволяє прискорити обмін даними з жорстким диском (ємність буфера від 64 Кбайт до 2 Мбайт); час пошуку (час доступу) – це час у мілісекундах, необхідний для позиціювання блока голівок на потрібний циліндр; час затримки – це час від моменту позиціювання блока голівок на потрібний циліндр до позиціювання конкретної голівки на конкретний сектор; швидкість обміну – кожний жорсткий диск має два таких показника – перший визначає швидкість

пересилання даних між пластинами диска і кеш – буфером (внутрішня швидкість обміну), а другий – між кеш - буфером диска і контролером на материнській платі (зовнішня швидкість). Зовнішня швидкість залежить від режиму, який використовується. В режимі РІО використовуються регістри ЦП. Робота в режимі DMA (Direct Memory Access) дає можливість безпосередньо передавати дані від диска до ОП, минаючи ЦП.

Накопичувачі CD-ROM - здатні тільки прочитувати дані, занесені на диск. Мають велику ємність (640 Мб) та високу швидкість зчитування. На відміну від вінчестера, доріжки якого мають вигляд концентричних кіл, компакт – диск має одну доріжку у формі спіралі. Зчитування інформації відбувається за допомогою лазерного променя.

Схожими на CD-ROM та сумісними з ними за форматом запису є накопичувачі CD-R, вони дозволяють зробити один запис на спеціальний диск, а потім необмежену кількість зчитувань. Накопичувачі CD-R сумісні зі звичайними компакт – дисками, але дають можливість форматувати, записувати, перезаписувати та читати спеціальні диски.

Накопичувачі DVD – пристрій для читання цифрових відеозаписів, дозволяє перезапис інформації, можливо розміщувати до 17 Гбайтів інформації.

У роботі накопичувачів приймає участь контролер дисків - він керує роботою механічно рухомих частин та формує електричні імпульси під час запису та зчитування інформації. Він містить:

- Генератор, який живить перемінним струмом двигун дисків;

- Сервосистему, що керує пристроєм позиціювання блоку голівок на потрібну доріжку (циліндр);

- Підсилювачі запису, які формують електричні імпульси, що подаються на магнітні голівки під час запису інформації;

- Підсилювачі зчитування.

Адаптери. Форми подання даних та керуючих сигналів, що використовуються у різних пристроях ПК, істотно різні, оскільки різними є функції пристроїв, фізичні принципи їх роботи. Для підтримання взаємодії різних пристроїв необхідно виконувати перетворення форм подання інформації – для цього використовуються адаптери. Конструктивно – це друкована плата, яка з одного кінця має стандартний роз’єм для з’єднання із шиною, а з другого – специфічний роз’єм для зв’язку з відповідним пристроєм. На цій платі знаходяться мікросхеми, що виконують відповідні перетворення. Сформувалась тенденція відмовитись від адаптерів, оскільки функції адаптера переносяться безпосередньо на самий пристрій (наприклад, для накопичувачів), деякі функції адаптера забезпечують мікросхеми, встановлені на системній платі. Зараз стійко фігурують: відеоадаптери (вони ж – відеокарти, відеоплати), адаптери портів введення – виведення, мережні адаптери (карти), звукові плати (аудіокарти), внутрішні модеми.

Відеоадаптер (відеокарта)– пристрій, який перетворює набір даних, які характеризують зображення на екрані монітора, на відеосигнал, що передається по кабелю. Відеоадаптер встановлюється у слот на системній платі. Зображення на екрані формується окремими точками (пікселями), чим більше їх кількість, тим вища якість зображення: цю характеристику монітора, а також відеоадаптера називають роздільною здатністю і виражають у вигляді добутку: число точок у рядку х кількість рядків. Зображення на екрані поновлюється як мінімум 25-30 разів на секунду, кожен раз відеосигнал формується заново, звертаючись до оперативної пам’яті за початковими даними. Частоту поновлення екрану підвищують до 100 Гц та більше, щоб послабити мерехтіння екрану. Щоб цей процес не заважав роботі ЦП, необхідні для введення та виведення на екран дані зберігаються у спеціально відведеній для цього відеопам’яті – в ОЗП або у складі відеоадаптера присутні спеціальні мікросхеми пам’яті (для сучасних ПК). Вимоги до ємності відеопам’яті зростають із збільшенням роздільної здатності та кількості кольорів.

Табл. 1.5 Технічні дані деяких адаптерів

Швидкість роботи – важливий показник відеоадаптера. Чим «вище» відеорежим за кольоровістю та за роздільною здатністю, тим більший об’єм даних потрібно передавати у відеопам’ять та зчитувати з неї.

Відео карти стандарту PCI та AGP забезпечують необхідну швидкість. У сучасних відео картах використовується графічна акселерація – режим, при якому робота ЦП під час побудови окремих елементів зображення (лінії, прямокутники, графічний курсор) передається спеціалізованому процесору карти. Окрім таких «прискорених» відео карт, популярними є спеціальні карти – прискорювачі, що виконують тільки цю функцію і працюють спільно з відео картою – 3D-акселератори.

Табл. 1.6 Стандарти на відеоадаптери

Адаптер портів (контролер введення-виведення) – це пристрій, що обслуговує різні зовнішні пристрої (принтери, маніпулятори і таке інше). Розрізняють паралельні та послідовні порти. Паралельний порт дозволяє передавати за один такт 1 байт, оскільки для передачі кожного біта відводиться один провідник (контакт) і, таким чином, усі складові байта передаються одночасно – паралельно. Послідовний порт має тільки одну пару провідників, і тому біти одного байта проходять через порт послідовно. Паралельні порти іменують LPT-1 – LPT-3, а послідовні - COM1-COM4.

Мережні адаптери (плати) – призначені для з’єднання ПК з фізичним каналом передачі даних, наприклад, із коаксіальним кабелем. Вони здійснюють прийом сигналу із канала і передачу його на шину ПК або навпаки. Існують мережні карти для різних типів слотів (ISA, EISA, VESA, PCI). Сучасні карти підтримують швидкість роботи до 100 Мбіт за секунду.

Питання для самоперевірки

1. Дайте поняття накопичувача як сукупності носія та приводу.

2. Яким чином зберігається інформація на дискових носіях?

3. Конструкція НЖМД та його ємність.

4. Які характеристики впливають на швидкодію НЖМД?

5. Дайте характеристику НГМД.

6. Накопичувачі CD-ROM.

7. Особливості накопичувачів CD-R та CD-RW.

8. Накопичувачі DVD.

9. Призначення контролерів дисків.

10. Призначення адаптерів.

11. Призначення відеоадаптера. Дайте поняття роздільної здатності відеоадаптера.

12. З якою метою використовується режим графічної акселерації в відеокартах?

13. Яка різниця між послідовними та паралельними портами введення та виведення інформації?

14. Призначення мережних адаптерів.