Аппаратные средства ЭВМ
|
Скачать 2.52 Mb.
|
Выбор системной платыТип материнской платы определяют прежде всего базовый микропроцессор и системная шина. От типа материнской платы и используемого набора вспомогательных микросхем зависит наличие той или иной локальной шины. Системная плата имеет конечное число не только разъемов расширения, но и установочных мест для строго определенных модулей памяти. Стоит обратить внимание на то, какие разъемы предназначены для модулей памяти (количество выводов, частота шины, другие параметры). Тип системной платы определяет возможность замены одного микропроцессора на другой, либо обновления только самого микропроцессора, либо всего процессорного модуля (например, с внешней кэш-памятью). Поскольку системные платы типа А11-In-One интегрируют на себе как контроллер жесткого диска, так и видеоадаптер, то в минимальной конфигурации все имеющиеся слоты расширения остаются свободными. Более того, использование встроенных адаптеров позволяет избежать проблем, связанных с совместимостью оборудования разных производителей, а также повысить надежность. Ряд системных плат включают в себя, например, встроенный звуковой модуль и/или сетевую карту и даже в ряде случаев встроенный SCSI-адаптер. Не стоит приобретать системную (да, впрочем, и любую) плату, если вы увидите на ней соединения, выполненные навесными проводниками. Это говорит о ее низком качестве. Некоторые системные платы поддерживали несколько типов процессоров от разных производителей, например Intel и AMD. Такие платы называли обычно универсальными или наращиваемыми (upgradable). Среди производителей системных плат типа brand name можно отметить, например, такие компании, как Intel, Micronics, Ivill, ASUSTek. Неплохо зарекомендовали себя подобные изделия от фирм Acer, FIC, DataExpert и других. Что касается системных плат на базе процессоров Pentium или AMD, то здесь замена процессора на более производительный также выполняется относительно просто. Гнездо ZIF позволяет легко удалить старую и вставить новую микросхему. Единственно на что следует обратить особое внимание, это предельная тактовая частота процессора и верная установка соответствующих перемычек. Таким образом, фирмы-производители материнских плат можно разбить на три категории: Первая, так называемые «brand name», к ним относятся: - ASUS Technology (Тайвань). Их отличительные особенности: Специальная микросхема аппаратного мониторинга системы, Хорошая сервисная поддержка (обновления на сайте и т.д.), Использование более качественных элементов, Возможность всегда развести прерывания по слотам расширения. - ABiT (Тайвань). Полностью программная настройка всех параметров режим «soft menu», Наличие резервной микросхемы BIOS (Dual BIOS), - INTEL Хорошее качество изготовления, хотя и невысокая скорость. Продукция указанных фирм отличается высоким качеством изготовления, высокой надежностью и хорошими службами технической поддержки. Вторая категория – «средний класс»
Представители этой категории как правило достаточно высокого качества, недорогие. К третьей категории относятся фирмы, выпускающие продукцию дешевую и не всегда качественную. Это Lucky Star (Formoza), Tomato Board и т.д.
5.25" Bays Д Рис.8 Системный блок ля хранения программ и данных в IBM PC-совместимых персональных компьютерах используют различного рода накопители, общая емкость которых, как правило, в сотни или тысячи раз превосходит емкость оперативной памяти. По отношению к компьютеру накопители могут быть внешними и встраиваемыми (внутренними). В первом случае такие устройства имеют собственный корпус и источник питания, что экономит пространство внутри корпуса компьютера и уменьшает нагрузку на его блок питания. Встраиваемые н  акопители крепятся в специальных монтажных отсеках (drive bays) и позволяют создавать компактные системы, которые совмещают в системном блоке все необходимые устройства (рис.8).Сам накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. В связи с этим различают накопители со сменным и несменным носителями. В зависимости от типа носителя все накопители можно подразделить на накопители на магнитной ленте и дисковые накопители. Накопители на магнитной ленте в свою очередь бывают двух видов: накопители на полудюймовых девятидорожечных лентах, работающие в старт-стопном режиме, и стримеры, работающие в потоковом ('инерционном) режиме. Накопители на магнитной ленте называют также устройствами последовательного доступа, так как обратиться к удаленным фрагментам данных можно только после считывания менее удаленных. Накопители же на дисках, как правило, являются устройствами произвольного доступа, поскольку интересующие данные могут быть получены без обязательного прочтения им предшествующих. По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители можно подразделить на магнитные, оптические и магнитооптические. Среди дисковых накопителей можно выделить: накопители на флоппи-дисках; накопители на флоптических дисках; накопители на несменных жестких дисках (винчестеры); накопители на сменных жестких дисках; накопители на сменных гибких дисках, использующие эффект Бернулли; накопители на магнитооптических дисках; накопители на оптических дисках с однократной записью и многократным чтением WORM (Write Once Read Many); накопители на оптических компакт-дисках CD-ROM (Compact Disk ROM). Сразу отметим, что мир накопителей со сменным носителем гораздо шире и многообразнее остальных. Появились сменные винчестеры, которые чаще всего используются в портативных компьютерах. Такое многообразие сменных накопителей связано, видимо, с несколькими причинами. Во-первых, каждый пользователь персонального компьютера знает: какова бы ни была емкость винчестера, наступит время, когда он заполнится до отказа. С другой стороны, чисто теоретически емкость накопителя со сменным носителем, вообще говоря, не имеет предела. Во-вторых, довольно остро стоит проблема архивирования и резервного копирования накапливаемой информации. Исторически она решается с использованием сменных носителей. В-третьих, поскольку IBM PC-совместимый компьютер все-таки персональный, то довольно часто требуется определенный уровень защиты используемых данных. Разумеется, сменные носители — наиболее подходящее средство для обеспечения секретности при хранении частной, служебной и иной закрытой информации. В-четвертых, в ряде случаев с помощью сменных носителей вопрос переноса нескольких единиц, десятков и даже сотен мегабайт данных решается довольно просто. Это, конечно, далеко не все имеющиеся причины, и при желании к ним можно добавить еще несколько.
За редким исключением, практически все IBM PC-совместимые компьютеры имеют в своем составе хотя бы один накопитель на жестких несменных дисках, иначе называемый винчестером. История появления этого устройства такова: В 1973 году на фирме IBM по новой технологии был разработан первый жесткий диск, который мог хранить до 16 Кбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то поначалу ему присвоили незамысловатое название — 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски получили прозвище "винчестер".
Итак, накопитель содержит один или несколько дисков (platters), то есть это носитель, который смонтирован на оси-шпинделе, приводимом в движение специальным двигателем (часть привода)(рис. 13). Скорость вращения двигателя для обычных моделей составляет около 5400 об/мин. Понятно, чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация с диска (разумеется, при постоянной плотности записи), однако пластины носителя при больших оборотах могут физически просто разрушиться. Тем не менее, в современных моделях винчестеров скорость вращения достигает уже 5400, 7200, 10 000 и даже 15 000 об/мин. Сами диски представляют собой обработанные с высокой точностью керамические или алюминиевые пластины, на которые нанесен специальный магнитный слой (покрытие). Надо отметить, что за последние годы технология изготовления этих деталей ушла далеко вперед.  Рис. 9 Жесткий диск Количество дисков может быть различным — от одного до пяти и выше, число рабочих поверхностей при этом соответственно в два раза больше, правда не всегда. Иногда наружные поверхности крайних дисков или одного из них не используются для хранения данных, при этом число рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным (рис.9). Наиболее важной частью любого накопителя являются головки чтения-записи (read-write head). Как правило, они находятся на специальном позиционере, который напоминает рычаг звукоснимателя на проигрывателе грампластинок (тонарм) (рис.10). Это и есть  вращающийся позиционер головок (head actuator). Существуют также линейные позиционеры, по принципу движения, напоминающие тангенсальные тонармы. Заметим, что в современных винчестерах головки Рис. 10 Позиционер как бы "летят" на расстоянии доли микрона (обычно около 0,13 мкм) от поверхности дисков, разумеется, не касаясь их. Кстати, в жестких дисках выпуска 1980 года это расстояние составляло 1,4 мкм, в перспективных же моделях ожидается его уменьшение до 0,005 мкм. На первых моделях винчестеров позиционер головок перемещался обычно с помощью шагового двигателя. В настоящее время для этой цели используются преимущественно линейные (типа voice coil, или "звуковая катушка") двигатели, иначе называемые соленоидными. К их преимуществам можно отнести относительно высокую скорость перемещения, практическую нечувствительность к изменениям температуры и положениям привода. Кроме того, при использовании соленоидных двигателей реализуется автоматическая парковка головок записи-чтения при отключении питания винчестера. В отличие от накопителей с шаговым двигателем не требуется периодическое переформатирование поверхности носителя. Кроме выщеперечисленного, внутри любого винчестера находится печатная плата с электронными компонентами, которые необходимы для нормального функционирования устройства привода. Так, например, электроника расшифровывает команды контроллера жесткого диска, стабилизирует скорость вращения двигателя, генерирует сигналы для головок записи и усиливает их от головок чтения и т.п. В настоящее время в ряде винчестеров применяются даже цифровые, сигнальные процессоры DSP (Digital Signal Processor).  Рис. 11 Непременными компонентами большинства винчестеров являются специальные внутренние фильтры. По понятным причинам, большое значение для работы жесткого диска имеет чистота окружающего воздуха, поскольку грязь или пыль могут вызвать соударение головки с диском; что однозначно приведет к выходу его из строя (рис. 11). Габаритные размеры современных винчестеров характеризуются так называемым форм-фактором. Как правило, форм-фактор указывает горизонтальный и вертикальный размеры винчестера. В настоящее время горизонтальный размер жесткого диска может быть определен одним из следующих значений:. 1,8; 2,5; 3,5 дюйма (действительный размер корпуса винчестера, разумеется, чуть больше). Вертикальный размер характеризуется обычно такими параметрами, как Full Height (FH), Half-Height (HH), Third-Height (или Low-Profile, LP). Винчестеры "полной" высоты имеют вертикальный размер более 3,25 дюйма (82,5 мм), "половинной" — 1,63 дюйма и "низкопрофильные" — около 1 дюйма. Необходимо помнить, что для установки привода, имеющего меньший форм-фактор, чем монтажный отсек в системном блоке, придется использовать специальные крепления.
Для начала вспомним некоторые основы магнитной записи. Цифровая информация (в виде нулей и единиц) преобразуется в переменный электрический ток, который, как известно, сопровождается переменным магнитным полем, и уже этот переменный ток подается на магнитную головку записи-чтения. Поскольку магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей спонтанной намагниченности (доменов), то под воздействием внешнего магнитного поля, создаваемого головкой, собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После снятия внешнего поля на поверхности дисков в результате записи информации остаются зоны остаточной намагниченности в форме концентрических окружностей — это и есть магнитные дорожки. Совокупность таких дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков, называют цилиндром.- Все концентрические дорожки разбиты на дуги — так называемые сектора, причем сектор является одной из основных единиц записи информации на жесткий диск. Понятно, что производители винчестеров заинтересованы в размещении как можно большего числа битов на одной дорожке. Здесь им на помощь приходят различные методы кодирования и записи данных. Наиболее распространенным когда то был способ магнитной записи — модифицированной частотной модуляции (MFM, Modified Frequency Modulation). В соответствии с ним в простейшем случае каждому изменению знака намагниченности на противоположный присваивалось значение бита данных. Другие методы записи, использующие так называемое групповое RLL-кодирование (Run Length Limited), оказались более эффективными по плотности записи и в настоящее время практически вытеснили метод MFM. Все дорожки магнитного диска на внешних цилиндрах больше, чем на внутренних. Соответственно, при одинаковом количестве секторов на каждой из них плотность записи на внутренних дорожках должна быть больше, чем на внешних. Этот процесс называется прекомпенсацией. В современных винчестерах стал использоваться метод зонно-секционной записи, когда все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах секторов размещается больше, чем во внутренних;. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%. В современных винчестерах существует несколько алгоритмов для автоматического замещения дефектных секторов, появляющихся в процессе эксплуатации диска. Один из них заключается в том, что на каждом цилиндре имеется несколько резервных секторов и для каждой зоны — несколько запасных цилиндров. В этом случае сбойный сектор или дорожка могут заменяться на резервные путем переадресации, то есть записи в служебные поля адреса свободного сектора или дорожки. Второй метод использует создание специальной таблицы перекодировки. В этом случае обращения к сбойным секторам вообще не происходит, так как они исключаются из поля доступных секторов диска. В некоторых винчестерах информация о заголовках секторов (ID или Header) хранится не на поверхности диска, а в специальной полупроводниковой памяти. Благодаря этому повышается полезная емкость диска и, кроме того, по утверждению фирмы IBM (которая и является автором этого нововведения), увеличивается скорость обмена данными и уменьшается время доступа.
Помимо своих геометрических размеров (форм-фактора) винчестеры да и практически все накопители характеризуются такими параметрами, как емкость, среднее время доступа к данным, скорость передачи данных, среднее время безотказной работы. Емкость винчестера может указываться как до, так и после форматирования. В последнем случае она, разумеется, несколько меньше. Измеряется емкость в мегабайтах. Среднее время доступа определяет временной интервал, в течение которого накопитель находит требуемые данные. Это время обычно представляет собой сумму времени, необходимого для позиционирования головок на нужную дорожку и ожидания требуемого сектора. Как правило, эти параметры называют временем поиска и временем латентности. Измеряется данная величина в миллисекундах. Заметим, что среднее время доступа только примерно отражает действительное быстродействие накопителя при работе с тем или иным программным приложением. Для накопителей могут указываться как внутренняя (от носителя к встроенному; интерфейсу привода), так и внешняя скорость передачи данных (от накопителя к системной, локальной, шине). Последняя величина, разумеется, существенно ниже. В зависимости от типа интерфейса скорость определяется либо в мегабитах, либо в мегабайтах за секунду. Среднее время безотказной работы MTBF (Mean Time Between Failure) вычисляется обычно как статистическая величина. Берется, допустим, 1000 винчестеров, которые работают по 24 часа в течение месяца. Зная число отказавших за этот месяц винчестеров и общее время работы, определяют MTBF. Таким образом, понятно, как определяется данный параметр для накопителей со временем безотказной работы 200 тысяч часов (то есть более 20 лет). |
Похожие:
 |
Тема Основные возможности компьютеров Эвм приводят к сглаживанию различий между этими классами ЭВМ. Поэтому наиболее существенным признаком классификации ЭВМ является... |
|
Задачами производственной Программирование мобильных устройств, Конструирование программного обеспечения, Проектирование и архитектура программных систем,... |
|
Техника управления очередями Эвм для ведения своих личных или профессиональных дел. Эта тенденция ускоряется по мере того, как все большее число организаций и... |
|
Лекция Автоматическое и автоматизированное управление. 5 Лекция Основные требования к scada-системам и их возможности. Аппаратные и программные средства scada-систем 17 |
 |
Управление звуковой картой компьютера Взаимодействие человека с ЭВМ должно быть прежде всего взаимным ( на то оно и общение ). Взаимность, в свою очередь, предуcматривает... |
|
Инструкция №7 по охране труда для пользователей и операторов ЭВМ К работам с персональными ЭВМ и внешними устройствами ЭВМ допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, вводный инструктаж,... |
|
Инструкция №8 по охране труда для пользователей и операторов ЭВМ К работам с персональными ЭВМ и внешними устройствами ЭВМ допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование, вводный инструктаж,... |
|
Курс лекций по дисциплине «Аппаратные средства телекоммуникационных систем» Содержание Транспортные сети. Структура и технологии транспортных сетей. Модели транспортных сетей. Принципы построения транспортных сетей.... |
|
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Сети ЭВМ и средства телекоммуникаций» Целью является спроектировать локальную вычислительную сеть csma/cd образовательного учреждения |
|
Программно-аппаратные средства ввода зрительных данных в память персонального компьютера Стз), построенных на базе ibm-совместимых персональных компьютеров (ПК). Среди этих устройств выделяются устройства, работающие с... |
|
Программно-аппаратные средства ввода зрительных данных в память персонального компьютера Стз), построенных на базе ibm-совместимых персональных компьютеров (ПК). Среди этих устройств выделяются устройства, работающие с... |
|
М. В. Матвеичев Печатается по решению редакционно-издательского совета Муромского института Персональные ЭВМ и Спец. Эвм / Сост.: М. Н. Кулигин – Муром: Изд полиграфический центр ми влГУ, 20011.– … с. Библиогр.: 19 назв |
|
На разработку программы для ЭВМ «Система расщепления платежей (срп)» утверждено Перечень документов, регламентирующих создание и функционирование Программы для ЭВМ 9 |
|
Инструкция для студентов по работе с компьютерными учебниками на ЭВМ Шаг Запускается файл компьютерного учебника «КомУч-ттд ч. 1», который находится на рабочем столе эвм, после его активизации появляется... |
|
Программа по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» Учебная программа по дисциплине «Архитектура ЭВМ и систем» составлена в соответствии с требованиями гос впо. Предназначена для студентов... |
|
А. Д. Чередов организация ЭВМ и систем Организация ЭВМ и систем: учебное пособие / А. Д. Чередов; Томский политехнический университет. – 3-е изд., перераб и доп. – Томск:... |