это различные синтезаторы звука, выполняющие пре¬образование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.
К устройствам ввода информации относятся:
• клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляю¬щей информации в ПК;
• графические планшеты (диджитайзеры)—для ручного ввода графи¬ческой информации, изображений путем перемещения по планшету специального ука¬зателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;
• сканеры (читающие автоматы) — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в уст¬ройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравне¬ния с эталонными контурами специальными программами преобразуются в коды ASCII, а в графическом режиме считанные графики и чертежи преобразуются в после¬довательности двухмерных координат (см. подразд. 4.5);
• манипуляторы (устройства указания): джойстик—рычаг, мышь, трекбол— шар в оправе и др. — для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодировани¬ем координат курсора и вводом их в ПК;
• сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.
К устройствам вывода информации относятся:
• принтеры — печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель (см. подразд. 4.5);
• графопостроители (плоттеры) —для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают век¬торные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термогра¬фические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные. Основные характеристики всех плотте¬ров примерно одинаковые: скорость вычерчивания — 100 - 1000 мм/с, у лучших моде¬лей возможны цветное изображение и передача полутонов; наибольшая разрешающая способность и четкость изображения у лазерных плоттеров, но они самые дорогие. Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с прибора¬ми и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы).
В частности, показанный на рис. 4.2 с е т е в о и адаптер является внешним ин¬терфейсом 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 се¬тевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор (модем, см. гл. 7).
Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средствам мультимедиа.
Средства мультимедиа (multimedia — многосредовость) — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.
К средствам мультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации;
широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки); высококачественные видео- (video-) и звуковые (sound-) платы, платы видеозахвата (videograbber), снимающие изображение с ви¬деомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видео¬экранами. Но, пожалуй, еще с большим основанием к средствам мультимедиа относят внешние запоминающие устройства большой емкости на оптических дисках, часто исполь¬зуемые для записи звуковой и видеоинформации.
Стоимость компактных дисков (CD) при их массовом тиражировании невысокая, а учитывая их большую емкость (650 Мбайт, а новых типов — 1Гбайт и выше), высокие на¬дежность и долговечность, стоимость хранения информации на CD для пользователя оказы¬вается несравнимо меньшей, нежели на магнитных дисках. Это уже привело к тому, что большинство программных средств самого разного назначения поставляется на CD. На ком¬пакт-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 до¬рожного движения, бухгалтерского учета, законодательства вообще и налогового законода¬тельства в частности. И все это сопровождается текстами 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 ау-диокассет и видеокассет. Следует упомянуть, конечно, и о большом количестве программ компьютерных игр, хранимых на CD.
Таким образом, CD-ROM открывает доступ к огромным объемам разнообразной и по функциональному назначению, и по среде воспроизведения информации, записанной на компакт-дисках.
Дополнительные схемы. К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные воз¬можности микропроцессора: математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.
Ма тематический со пр о ц ее с ор широко используется для ускоренного вы¬полнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодирован¬ными десятичными числами, для вычисления некоторых трансцендентных, в том числе тригонометрических, функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно (совмещенно во времени) с основным МП, но под управлением пос¬леднего. Ускорение операций происходит в десятки раз. Последние модели МП, начиная с МП 80486 DX, включают сопроцессор в свою структуру.
Контроллер прямого доступа к памяти освобождает МП от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие ПК. Без этого контроллера обмен данными между ВЗУ и ОЗУ осуществля¬ется через регистр МП, а при его наличии данные непосредственно передаются между ВЗУ и ОЗУ, минуя МП.
Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних уст¬ройств (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 (приори¬тетной) программы.
Прерывания возникают при работе компьютера постоянно. Достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, преры¬вания 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 выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполне¬ние текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы об¬служивания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерыва¬ний является программируемым.
Элементы конструкции ПК
Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы подключаются внешние устройства: дополнительные устройства памяти, клавиату¬ра, дисплей, принтер и др.
Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, на¬копители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с кон¬троллерами — адаптерами внешних устройств.
На системной плате (часто ее называют материнской платой—Mother Board), как правило, размещаются :
• микропроцессор;
• математический сопроцессор;
• генератор тактовых импульсов;
• блоки (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;
• адаптеры клавиатуры, НЖМД и НГМД;
• контроллер прерываний;
• таймер и др.
ВНУТРИМАШИННЫЙ СИСТЕМНЫЙ ИНТЕРФЕЙС
Характеристика внутримашинного системного интерфейса
Внутримашинный системный интерфейс —система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой — представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алго¬ритмов) передачи и преобразования сигналов.
Существуют два варианта организации внутримашинного интерфейса.
1. Многосвязный интерфейс: каждый блок ПК связан с прочими блоками своими локальными проводами; многосвязный интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых ПК.
2. Односвязный интерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину.
В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса ис¬пользуется системная шина. Структура и состав системной шины были рассмотрены ранее. Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются: ко¬личество обслуживаемых