Периферійні пристрої ПК. Призначення та функції периферійних пристроїв ПК. Побудова та підключення периферійних пристроїв.

Тема уроку. Периферійні пристрої ПК. Призначення та функції периферійних пристроїв ПК. Побудова та підключення  периферійних пристроїв.

Периферійні пристрої ПК

Периферійний пристрій - частина апаратного забезпечення, конструктивно відокремлена від основного блоку обчислювальної системи, від складу і характеристик якої багато в чому залежать можливість і ефективність застосування ПК. Так, за призначенням можна виділити наступні види периферійних пристроїв:

• зовнішні пристрої, що запам'ятовують, або зовнішня пам'ять ПК;

• пристрої введення інформації;

• пристрої виведення інформації;

• пристрої передачі інформації.

Периферійні пристрої функціонують по командам центрального процесора і призначені для зовнішньої обробки даних, їх підготовки, введення, зберігання, управління, захисту, виведення і передачі по каналах зв'язку. До периферійних пристроїв ПК відносяться зовнішні пристрої пам'яті, пристрої виведення інформації, пристрої введення інформації, які друкують пристрої, пристрої дистанційної передачі даних, аудіосистеми.

Периферійний пристрій може бути як фізично зовнішнім (принтер, сканер, зовнішній модем), так і перебувати в системному блоці (накопичувачі інформації або внутрішній модем).

Периферійні пристрої:

• Пристрої для роботи з оптичними дисками
• Флеш накоплювачі
• Клавіатура
• Монітор
• Маніпулятори
• Сканер
• Принтер
• Модем
• Мультимедійні компоненти

Призначення та функції периферійних пристроїв ПК

Флеш накоплювачі

Флеш-накопичувач - портативний носій інформації, що складається з флеш-ПЗУ, спецконтроллера і інтерфейсу USB. Флеш- ПЗУ - це енергонезалежний тип пам'яті, що дозволяє записувати і зберігати дані в мікросхемах, поміщених в мініатюрний плоский корпус. Карти флеш-пам'яті не мають в своєму складі рухомих частин, що забезпечує високу схоронність даних при використанні в мобільних пристроях (портативних комп'ютерах, цифрових камерах і ін.). Для зчитування або запису інформації флеш- накопичувач підключається до комп'ютера через USB- порт.

Пристрої підтримуються операційними системами Windows без необхідності установки будь-яких спеціальних драйверів. При включенні пристрою в роз'єм воно автоматично розпізнається системою і реєструється. При завершенні роботи необхідно виконати відключення пристрою, після чого воно може бути знято.

Основні переваги флеш-накопичувача: швидкий доступ, висока надійність, компактність, довговічність і мобільність.

Клавіатура

Пристрій, що містить розташовані в певному порядку клавіші для введення в комп'ютер символів і команд. Принцип дії клавіатури заснований на тому, що механічне натискання на клавішу реєструється контролером клавіатури і передається у вигляді коду (однобайтовое слово, ідентифікаційний номер клавіші) мікросхемі інтерфейсу, встановленої на системній платі. Одночасно инициализируется апаратне переривання, яке обслуговується програмою, записаною в BIOS. Програма обробки поміщає код символу в буфер клавіатури, звідки прикладна програма виробляє його вибірку і розміщує в відеобуфер ПК.

Розташування клавіш на клавіатурі відповідає прийнятим стандартам. На клавіатурі розрізняють зони: буквено-цифрових клавіш, функціональних клавіш, клавіш переміщення курсора і цифровий блок клавіш.

Стандартна клавіатура - 101-клавішна, останнім часом - 107-клавішна. Так звана ергономічна клавіатура має зручну для роботи форму, непаралельних і "спучені" ряди клавіш для лівої і правої руки, опору для долонь, своєрідне розміщення і форму клавіш, що знімає напругу рук користувача при тривалій роботі. Клавіатура швидкісного набору має особливу розкладку букв, щоб скоротити переміщення пальців.

Монітор

Монітор (дисплей) - пристрій відображення комп'ютерної інформації у вигляді тексту, таблиць, малюнків, креслень і відеозображення на екрані, який є невід'ємною частиною монітора.

Роздільна здатність монітора визначається кількістю пікселів, які він відображає по горизонталі і вертикалі. Наприклад, 640 × 480, 1024 × 768.

Маніпулятори

Пристрої, призначені для взаємодії з об'єктами вікон папок і програм на екрані монітора аналогічно тому, як це робила б рука, відносяться до маніпуляторам (від лат. Manipula - рука). Відносні маніпулятори: миша, джойстик, сенсорна панель; абсолютні - дігітайзер.

Миша - пристрій позиціонування покажчика миші (у вигляді стрілки, хрестика, вертикальної палички) на зображенні екрану і для взаємодії з об'єктами шляхом подачі команд кнопками. Застосування миші засноване на можливостях графічного інтерфейсу (взаємодії користувача з комп'ютером), що надається сучасними операційними системами.

Дигитайзер - пристрій введення графічного векторного зображення, одержуваного в результаті пересування покажчика по спеціальній поверхні рукою оператора ПК. Пристрій складається з графічного планшета і покажчика (перо, курсор). Планшет підключається до ПК, а перо - до планшету.

Сканер

Периферійний пристрій введення інформації з поверхні і перетворення її в оцифроване зображення (електронний формат) для подальшого зберігання та обробки в комп'ютері з використанням програмних засобів. Сканери зчитують зображення (малюнки, фотографії) і текст з паперу, плівки, інших твердих носіїв.

Сканування - керований послідовно поелементний огляд заданої зони: сканування повітряного простору локатором, сканування тіла хворого медичним томографом, сканування комп'ютерного жорсткого диска програмою в пошуках помилок розміщення інформації. Фотографування робить знімок, відразу відображаючи весь об'єкт, що потрапив в кадр, а сканування готує зображення, ретельно переглядаючи в об'єкті точку за точкою.

Результат роботи сканера - так званий графічний образ інформації. При роботі з текстами на виході процесу сканування отримують не структуровані дані, логічно що розбиваються на фрази, слова і символи, що несуть самостійну смислове навантаження, а всього лише перекладену в електронну форму інформацію про зовнішній вигляд відсканованого текстового фрагмента. Складне завдання відновлення тексту по його зображенню вирішує спеціальний клас програмного забезпечення, який отримав назву програм розпізнавання образів (Optical Character Recognizer, OCR).

Принтер

Периферійний пристрій виведення інформації на друк.

Комутатор, маршрутизатор

Пристрій для організації зв'язку між комп'ютерами, як правило, з використанням інтернет-дротів.

Мультимедійні компоненти

Для відтворення і запису звукових сигналів служить звукова карта. При записи аналоговий сигнал перетвориться в цифровий (оцифровується). Глибина оцифровки визначається кількістю використовуваних бітів (8-16 біт і більше).

Побудова та підключення  периферійних пристроїв

В світі комп'ютерної техніки інтерфейс - це фізичні пристрої, що забезпечують зв'язок між двома іншими пристроями, що дозволяють підключати до персональних (і не тільки) комп'ютерів різноманітні периферійні пристрої і їх контролери.

Виділяють наступні класифікаційні ознаки:

• Спосіб з'єднання компонентів (магістральний, радіальний, ланцюговий, комбінований)

-Радіальний інтерфейс. Центральний пристрій Уц пов'язане з підлеглими пристроями У1, ..., У n допомогою індивідуальних ліній, монопольно належать кожному з них.

- Магістральний інтерфейс. Центральне пристрій Уц пов'язане з підлеглими пристроями У1, ..., У n допомогою єдиної магістралі, використовуваної ними на основі поділу часу .

Спосіб передачі інформації (паралельний, послідовний, паралельно-послідовний)

Приймачі та джерела інформації можуть перебувати як у безпосередній близькості, так і на значній відстані. Залежно від віддаленості джерела і приймача інформації в мікропроцесорних системах можуть використовуватися або паралельний спосіб передачі інформації або послідовний.

Паралельні дані відправляються одночасно по декількох лініях (основному по 1-но байтній шині), як приклад LPT порт для принтера. Послідовні дані відправляються послідовно біт за бітом по одному каналу. Передача даних по паралельному інтерфейсу проводиться швидше ніж при послідовному, але вона обмежена максимальною швидкістю передачі, яка рівна 1 МБайт/с при максимальній відстані 15 метрів. Також потрібно зазначити, що паралельний інтерфейс залежний від перешкод та довжини провідників. Паралельна передача даних відбувається в основному там, де потрібна велика швидкість передачі на невелику відстань.

• Принцип обміну інформацією (синхронний, асинхронний)

Існує два основних способи обміну: синхронний і асинхронний. При синхронному обміні темп видачі інформації визначає джерело, який супроводжує видачу імпульсами синхронізації. Приймач інформації при цьому повинен приймати дані в темпі, що задається джерелом. Якщо приймач не встиг прийняти інформацію, вона буде втрачена, тому що між джерелом і приймачем немає зворотного зв'язку. Тому темп передачі даних повинен враховувати швидкодію приймача і розраховується на найгірший випадок.

При асинхронному способі обміну між джерелом і приймачем існує зворотний зв'язок. В основі цього методу лежить метод квітірованія. Суть методу в тому, що джерело при кожній посилці даних повинен отримувати від приймача підтвердження про те, що дані прийняті, тобто своєрідну "квитанцію". Сигнали, які забезпечують такий діалог між джерелом і приймачем, називаються сигналами квитирования. При посилці даних джерело повідомляє про це приймачу сигналом "Дані видані". Приймач, отримавши цей сигнал, зчитує слово даних і видасть приймачу сигнал "Дані прийняті". Тільки після отримання цього сигналу джерело приступає до посилці наступного слова даних. 

• Режим передачі інформації (одностороння, двостороння, двостороння почергова)

Існує три режими передачі: симплекс, напівдуплекс і повний дуплекс. Режим передачі описує напрямок потоку сигналу між двома підключеними пристроями. Основна відмінність між симплексним, напівдуплексним та повним дуплексом полягає в тому, що в симплекс режим передачі зв'язку є односпрямованим, тоді як у напівдуплекс Режим передачі даних є двонаправленим, але канал по черзі використовується обома підключеними пристроями.

З іншого боку, в повний дуплекс режимі передачі, зв'язок є двонаправленою, і канал використовується обома підключеними пристроями одночасно. Давайте вивчимо різницю між симплексним, напівдуплексним та повним дуплексом за допомогою порівняльної таблиці, показаної нижче.

Відповідно до функціонального призначення інтерфейси можна поділити на такі основні класи:

• Системні інтерфейси ЕОМ
• Інтерфейси периферійного обладнання (загального призначення і спеціалізовані)
• Програмно-керованих модульних систем та приладів
• Інтерфейси мереж передачі даних

Внутрішні інтерфейси

Розглянемо деякі комп'ютерні інтерфейси\шини:

•     ISA (Industry Standard Architecture - Архітектура промислового стандарту), інша назва AT-Bus. Шина ISA є основною шиною на материнських платах застарілих комп'ютерів типа РС AT.

На нових материнських платах цей інтерфейс або відсутній, або представлений всього 1-2 слотами (роз'ємами) розширення для підключення застарілих компонентів. Через інтерфейс ISA раніше підключалися практично всі компоненти персонального комп'ютера, такі, як відеокарти, контроллери введення-виводу, контроллери жорстких і гнучких дисків, модеми, звукові карти і інші пристрої.

•             EISA (Enhanced ISA - Розширена ISA). У роз'єми шини EISA можна вставляти як плати для шини ISA, так і для EISA. На сучасних материнських платах шина EISA вже не зустрічається.
•             VLB (VESA Local Bus - Локальна шина стандарту VESA) (разом - три розташовані підряд секції). Через цей інтерфейс підключалися в основному відеокарти. Інтерфейс VLB має жорстке обмеження на кількість встановлюваних пристроїв. В даний час інтерфейс VLB зустрічається тільки на старих комп'ютерах
•             PCI (Peripheral Component Interconnect - З'єднання зовнішніх компонентів). Цей інтерфейс не сумісний ні з одним з передуючих. Інтерфейс PCI забезпечує підтримку режимів Bus Mastering і автоматичній конфігурації компонентів при установці (Plug-and-Play). Всі слоти PCI на материнській платі згруповані в сегменти, число роз'ємів в сегменті обмежене чотирма. Якщо сегментів декілька, вони з'єднуються за допомогою так званих мостів (bridge).

•             PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association - Стандарт міжнародної асоціації виробників плат пам'яті для персональних комп'ютерів). Інтерфейс PCMCIA служить для підключення зовнішніх пристроїв до мобільних комп'ютерів класу NoteBook. Підтримує автоматичну конфігурацію Plug-and-Play, підключення і відключення пристроїв в процесі роботи комп'ютера ("гаряче" підключення). Конструктивно є мініатюрний 68-ми контактний роз'єм.
•                 AGP (Accelerated Graphics Port - Прискорений графічний порт). Цей інтерфейс призначений виключно для підключення відеоадаптерів. Шина AGP дозволяє відеоадаптеру зв'язуватися з оперативною пам'яттю безпосередньо, розвантажуючи тим самим системну шину. Конструктивно виглядає як окремий роз'єм на материнській платі. Ніякі інші компоненти, окрім відеоадаптерів, до AGP підключити не можна.
•             AMR (Audio-Modem Riser) - інтерфейс з 48-ми контактним роз'ємом для підключення дочірніх плат, об'єднуючих функції зв'язку і обробки звуку (модем факс, телефония).

Зовнішні інтерфейси

•                 USB (Universal Serial Bus - Універсальна послідовна шина). До одного USB каналу можна ланцюжком підключити до 127 зовнішніх пристроїв. На сучасних материнських платах зазвичай є по два канали USB на контроллер. Обмін даними по шині USB минає в пакетному режимі при максимальній пропускній спроможності до 12 Мбіт/с, у версії 2.0 швидкість збільшена до 300Мбит/с.
•             RS-232C - інтерфейс обміну даними по послідовному комунікаційному порту СОМ (COMmunication - Зв'язок).. Гарантований обмін даними забезпечується по кабелю завдовжки 30 метрів і більш.
•                 IEEE1394 Під офіційною назвою IEEE-1394 приховано послідовний інтерфейс, що використовується для цифрових відеокамер, зовнішніх жорстких дисків і різних мережевих пристроїв. Його також називають FireWire (від Apple) і i.Link (від Sony). На даний момент 400-Мбіт/с стандарт IEEE-1394 змінився 800-Мбіт/с IEEE-1394b (також відомим як FireWire-800). Зазвичай, пристрої FireWire підключаються через 6-контактну вилку, яка забезпечує живлення. У 4-контактної вилки живлення не підводиться. Пристрої FireWire-800, з іншого боку, використовують 9-контактні кабелі і роз'єми.

Ця карта FireWire забезпечує два великі 6-контактні порти і один маленький 4-контактний.

6-контактний роз'єм з живленням.

4-контактний роз'єм без живлення. Такий, зазвичай, використовується на цифрових відеокамерах та ноутбуках.

"Тюльпан" (Cinch/RCA): композитний відео, аудіо, HDTV

Колірне кодування можна тільки вітати: жовтий для відео (FBAS), білий і червоний "тюльпани" для аналогового звуку, а також три "тюльпани" (червоний, синій, зелений) для компонентного виходу HDTV

•                 IDE (ATA) (Integrated Drive Electronics - Вбудована електроніка накопичувача; AT Attachment - Підключення до AT). Цей інтерфейс призначений тільки для підключення жорстких дисків і інших накопичувачів. В більшості випадків контроллер IDE/ATA вбудований в системну плату, інтерфейс IDE/ATA поступово замінюватиметься інтерфейсом IEEE 1394.
•             SCSI (Small Computer System Interface - Інтерфейс малих комп'ютерних систем). Існує декілька варіантів інтерфейсу SCSI (читається "скази"). Через інтерфейс SCSI чаші всього підключаються високошвидкісні пристрої, такі, як жорсткі диски, CD дисководи, сканери. Для забезпечення роботи компонентів з інтерфейсом SCSI потрібна наявність на комп'ютері спеціального SCSI хост-адаптера, розширення материнської плати, що вставляється в слот, або вбудованого в системну плату. Існують наступні специфікації SCSI:SCSI-1;Fast SCSI-2;FastWide SCSI-2;Ultra SCSI-2;UltraWide SCSI-2;Ultra SCSI-3.

SATA (Serial ATA) - послідовна шина ATA. У версії 2 має швидкість до 300Мб/с (швидкість передачі кодованих даних 3 Гбод)

SAS (Serial Attached SCSI) - послідовна версія SCSI (частково сумісна з SATA)

• RJ45 для LAN і ISDN

Мережеві кабелі RJ45 можна знайти з різною довжиною і забарвленням.

У мережах найчастіше використовуються роз'єми для витої пари. На даний момент 100-Мбіт/с Ethernet поступається місцем гігабітному Ethernet (він працює на швидкостях до 1 Гбіт/с). Але всі вони використовують вилки RJ45. Класичний патч-кабель, який використовується для підключення комп'ютера до концентратора або комутатора.