Первым полноценным персональным компьютером принято считать Apple II, выпущенный в июне 1977. Однако, ещё в 1973-м году компания Xerox выпустила персональник Xerox Alto, который имел ТРЁХКНОПОЧНУЮ ОПТИЧЕСКУЮ мышь! Кроме того, в арсенал компьютера входила сетевая карта и графический пользовательский интерфейс. Такая "роскошь" для большинства пользователей стала доступна только через 10-17 лет. Сам же Xerox Alto так и не поступил в широкую продажу.

А в декабре 1974-го, первым компьютером, доступным по цене всем желающим, стал Altair 8800. Этот аппарат был создан на основе нового 8-разрядного процессора Intel-8080. В качестве операционной системы использовалась CP/M.

В 1975-м году Билл Гейтс и его соратник Пол Аллен задумали написать интерпретатор языка BASIC для компьютера Altair 8800 и за одно основали компанию Micro-Soft. Основной специализацией новоиспеченной фирмы стала разработка программного обеспечения для компьютеров.

Через год, 1 апреля 1976-го Стив Джобс и Стив Возняк основали компанию Apple Computer, известную своими компьютерами серии "Apple Macintosh" и другими разработками.

В связи с тем, что персональные компьютеры становились доступны всё большему числу людей, возник рост в сфере разработок программного обеспечения. В результате, широкий выбор разработанного ПО существенно ускорил дальнейшее распространение и использование ПК в обществе.

В конце семидесятых годов, увеличение спроса на персональные компьютеры привело к снижению спроса на большие и мини ЭВМ. Деловой мир понял, что выгоднее покупать компьютеры, чем электронно-вычислительные машины. Такой поворот событий вызвал серьезное беспокойство в корпорации IBM, которая являлась в то время ведущей компанией по производству ЭВМ.

И вот, в 1979-м году босы из IBM решили, что в качестве эксперимента надо попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. А в это время на рынке ПК уже активно работали около десяти компаний, производящих компьютеры. В связи с этим, в IBM решили не тратить время и большие средства на разработку с нуля собственного продукта.

Одному из отделов IBM, который отвечал за этот эксперимент, разрешили использовать комплектующие, изготовленные другими фирмами. А в качестве основного процессора разработчики решили использовать новейший в те времена 16-разрядный микропроцессор Intel 8088.

Примечательно, что программное обеспечение было поручено разрабатывать маленькой фирмачке под названием Microsoft, основанной Биллом Гейтсом за 4 года ранее этого события…

Наступил август 1981-го… IBM официально представил публике свой новый персональный компьютер под названием IBM PC. Пользователи по достоинству оценили новую разработку и компьютер IBM PC очень быстро приобрел большую популярность и через пару лет IBM PC стал стандартом персонального компьютера.

Причина грандиозного успеха IBM PC обьясняется возможностью усовершенствования отдельных частей компьютера и использования принципиально новых устройств. Как тогда, так и сейчас, можно собрать компьютер из независимо изготовленных частей по аналогии с детским конструктором.

Огромная популярность IBM PC способствовала массовому появлению PC-совместимых клонов. Наступила эра персональных компьютеров и компьютерной революции.

В 1986-м году IBM уже не могла удерживать лидирующее положение на рынке IBM PC-совместимых компьютеров, а в 2004-м компания официально объявила о продаже производства персональных компьютеров фирме Lenovo, самому крупному производителю компьютеров в Китае…

Реферат

УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ, СИСТЕМНАЯ ШИНА ISA, ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, СЕЛЕКТОР АДРЕСА, БЛОК ВЫРАБОТКИ ВНУТРЕННИХ СТРОБОВ

Цель работы - разработка устройства сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC по интерфейсу ISA. Устройство сопряжения предназначено для приёма информации от компьютера, обработки этой информации по заданному алгоритму, выдачи результата обработки информации в компьютер.

В ходе выполнения работы было спроектировано устройство сопряжения, подключаемое к системной шине ISA. Устройство сопряжения выполняет функцию измерения частоты следования импульсов. Моделирование данной функции было проведено в программе Electronics Workbench.

В результате работы были спроектированы функциональная схема, принципиальная схема, а так же операционная часть.

Введение

1. Описание алгоритма функционирования УС

2. Описание функциональной схемы УС

2.2 Описание работы функциональной схемы операционной части УС

3. Описание принципиальной схемы

4. Моделирование схемы ОЧ УС в EWB

5. Построение диаграммы работы устройства сопряжения

Заключение

Список использованных источников

Приложение А. Обязательное. Алгоритм функционирования УС

Приложение Б. Обязательное. ПГУ 3.090105.002 Э2 Устройство сопряжения. Схема функциональная интерфейсной части

Приложение В. Обязательное. ПГУ 3.090105.003 Э2 Устройство сопряжения. Схема функциональная операционной части

Приложение Г. Обязательное. ПГУ 3.090105.004 Э3 Устройство сопряжения. Схема электрическая принципиальная

Приложение Д. Обязательное. ПГУ 3.090105.004 ПЭ3 Устройство сопряжения. Перечень элементов

Введение

Устройства, которые позволяют компьютеру получать информацию от внешних источников, называются устройствами сопряжения. Для их подключения на материнской плате предусмотрены шины расширения. Применение компьютера для контроля состояния каких-либо внешних физических процессов очевидно – на долю аппаратуры возлагается задача адаптации сигнала от источника для обработки программой, а на долю компьютера приходится логическая обработка полученной информации.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать УС, позволяющее измерять частоту следования прямоугольных импульсов от внешнего источника.

К персональному компьютеру типа IBM PC устройства сопряжения могут быть подключены тремя путями, соответствующими трем типам стандартных внешних интерфейсов, средства которых входят в базовую конфигурацию компьютера:

Через системную магистраль или шину (это ISA (Industrial Standard Architecture), EISA (Extended ISA), PCI (Peripheral Component Interconnect), VLB (Video Local Bus) или VESA (Video Electronics Standards Association), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association);

Через параллельный интерфейс Centronics;

Через последовательный интерфейс RS-232C.

Каждый из трех указанных методов подключения имеет свои преимущества и недостатки. Для данного проекта было выбрано подключение к системной магистрали ISA, как устройство ввода-выода

Описание алгоритма функционирования УС

Устройство сопряжения (УС) выполняет прием от компьютера информации, обработку информации по заданному алгоритму и выдачу результата обработки информации в компьютер.

УС функционально состоит из двух частей: интерфейсной и операционной. В соответствии с вариантом задания в ходе проектирования УС использовался шестнадцатиразрядный обмен по шине ISA. Данная разрядность шины данных требует использование одного адреса, доступного по записи и чтению и одного адреса для флага готовности. В соответствии с данными требованиями был разработан следующий алгоритм функционирования УС:

1. Формирование кода адреса УС и сигнала –IOW на шине ISA.

3. Формирование Блоком выработки внутренних стробов (БВВС) строба записи по выбранному адресу и запись младшей части числа M=2 14 в вычитающий счетчик. Сброс суммирующего счетчика.

4. Прием импульса измеряемой частоты.

5. Уменьшение значения вычитающих счетчиков. Увеличение значения суммирующего счетчиков.

6. Если значение вычитающих счетчиков не равно нулю, то происходит переход на пункт 4.

7. Выставление флага готовности.

8. Формирование кода адреса УС и сигнала –IOR на шину ISA.

10.Установка числа N на шину данных шины ISA.

11.Выставление старшего адреса УС и сигнала –IOR на шину ISA.

13. Выставление старшей части числа N на шину данных шины ISA.

Функция вычисления измеряемой частоты реализуется программно. В ходе цикла счета программа производит опрос флага готовности и по факту его изменения запрашивает вывод результата. Вычисление частоты производится по формуле:

–N – число, полученное в результате измерения;

–F 0 – частота тактового генератора;

–F –искомая частота;

–М – число, устанавливаемое на счётчике тактовых импульсов, т.е размер временного окна цикла измерения

2. Описание функциональной схемы

Функциональная схема интерфейсной части УС представлена в Приложении Б.

2.1 Описание работы функциональной схемы интерфейсной части УС

Функциональная схема интерфейсной части УС содержит следующие элементы:

1. входные и выходные буферы;

2. селектор адреса;

3. блок выработки внутренних стробов;

4. блок реализации асинхронного обмена;

Буферирование магистральных сигналов применяется для электрического согласования и выполняет две основные функции: электрическая развязка (для всех сигналов) и передача сигналов в нужном направлении (только для двунаправленных сигналов). Это первая и наиболее очевидная интерфейсная функция любого УС. Буферирование - это первая и наиболее очевидная интерфейсная функция любого УС. Иногда с помощью буферирования реализуется также мультиплексирование сигналов, что и необходимо по заданию. Наиболее часто используются микросхемы магистральных приемников, передатчиков, приемопередатчиков, нередко также называемые буферами.

Требования к приемопередатчикам включают в себя требования к приемникам и передатчикам, т. е. малый входной ток, большой выходной ток, высокое быстродействие и обязательное отключение выходов. При большом количестве разрядов надо использовать специальные микросхемы приемопередатчиков. Эти микросхемы бывают двух основных типов: с двумя двунаправленными шинами или с тремя шинами (одной двунаправленной, одной входной и одной выходной шиной). Для управления работой приемопередатчиков используются два управляющих сигнала. Отметим, что если приемопередатчики с открытым коллектором используются для буферирования шины данных, то на их выходах необходимо включать резисторы на шину +5В (если они не работают на линию, к которой эти резисторы уже подключены).

Второй основной интерфейсной функцией, выполняемой УС, работающими в режиме программного обмена, является дешифрация адреса. Эту функцию выполняет селектор адреса (СА), который должен выработать сигналы, соответствующие выставлению на шине адреса магистрали кода адреса, принадлежащего данному УС, или одного из зоны адресов данного УС. В данном курсов проекте СА строился на адресе 0x36С для чтения-записи и на адрес флага готовности 0х36D. В данной курсовой работе СА был реализован с использованием микросхем компараторов кодов (КК).

Блок выработки внутренних стробов производит формирование внутренних стробов для записи и чтения по заданным адресам синхронно с сигналами –IOW и -IOR, принимаемых с шины ISA.

Основной способ обмена по магистрали ISA – синхронный. При данном типе обмена не учитывается быстродействие исполнителя. При наличии низкого быстродействия исполнителя есть вероятность того, что передача данных будет некорректна. Для устранения возможности ошибочной передачи данных используется асинхронный обмен, посредством снятия сигнала –I/O CH RDY по сигналу, выдаваемому УС. Асинхронный обмен обеспечивает блок DK.

Работа интерфейсной части УС происходит следующим образом. С ISA во входные буферы поступают адрес 0х36C, сигнал –IOW, данные – число М=2 14 . После прохождения буферной части, код адреса поступает на СА. После СА сигнал поступает на БВВС, синхронно с сигналом –IOW. Так же сигнал с СА поступает на шину ISA для выработки сигнала I/O CS 16, для определения того, что обращение к УС производится в шестнадцатиразрядном режиме. Далее БВВС вырабатывает строб, который идет на операционную часть, производя параллельную загрузку вычитающих счетчиков и сброс суммирующих, и на управляющий вход мультиплексора шины данных, обеспечивая передачу данных в нужном направлении. После цикла измерения происходит чтение флага готовности, при котором на шину ISA подается сигнал –I/O CH RDY в случае, если флаг готовности установлен. После этого производится цикл работы по чтению. Производится установка и дешифрация адреса, выработка строба чтения, установка мультиплексора шины данных на передачу в другом направлении, установка на шину данных кода числа N.

Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из следующих частей (блоков):
- системного блока (в вертикальном или горизонтальном исполнении);
- монитора (дисплея) для изображения текстовой и графической информации;
- клавиатуры , позволяющей вводить различные символы в компьютер.
В компьютере самым главным блоком является системный, в нем располагаются все главные узлы компьютера. Системный блок ПЭВМ содержит ряд основных технических устройств, главными из которых являются: микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, блок питания и порты ввода-вывода, накопители.
Кроме того к системному блоку ПК можно подключить следующие устройства:
- принтер для вывода на печать текстовой и графической информации;
- манипулятор типа "мышь" - устройство, управляющее графическим курсором
- джойстик , используемый в основном в компьютерных играх;
- графопостроитель или плоттер - устройство для вывода чертежей на бумагу;
- сканер - устройство для считывания графической и текстовой информации;
- CD-ROM - устройство для чтения компакт-дисков, используется для воспроизведения движущихся изображений, текста и звука;
- модем - устройство обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;
- стример - устройство для хранения данных на магнитной ленте;
- сетевой адаптер - устройство позволяющее компьютеру работать в локальной сети.
Основными узлами персонального компьютера являются следующие устройства: процессор, память (оперативная и внешняя), устройства подключения терминалов и передачи данных. Приведем описание различных устройств, входящих в компьютер или подключаемых к нему.
Микропроцессор
Микропроцессор - выполненная на одном кристалле большая интегральная схема (БИС), который является элементом для создания ЭВМ различного типа и назначения. Его можно запрограммировать на выполнение произвольной логической функции, а это означает, что меняя программы, можно заставить микропроцессор быть частью арифметического устройства или управлять вводом-выводом. К микропроцессору можно подключать память, устройства ввода-вывода.
В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними микропроцессоры других фирм.
Микропроцессоры отличаются друг от друга типом (моделью) и тактовой частотой (скоростью выполнения элементарных операций, даваемой в мегагерцах - МГц). Наиболее распространены модели фирмы Intel: 8088, 80286, 80386SX, 80386DX, 80486, Pentium и Pentium-Pro, Pentium-II, Pentium-III они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Одинаковые модели могут иметь разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена.
Основные микропроцессоры Intel 8088, 80286, 80386, выпущенные ранее, не содержат специальных команд обработки чисел с плавающей точкой, поэтому для увеличения их быстродействия могут быть установлены, так называемые, математические сопроцессоры, увеличивающие производительность при обработке чисел с плавающей точкой.
Память
Оперативное запоминающее устройство или оперативная память (RAM - ОП), а также постоянное запоминающее устройство (ROM - ПЗУ) образуют внутреннюю память компьютера, к которой микропроцессор имеет непосредственный доступ при своей работе. Любая информация при обработке предварительно переписывается компьютером из внешней памяти (с магнитных дисков) в оперативную память. В ОП содержатся данные и программы, обрабатываемые в текущий момент работы компьютера. Информация в ОП поступает (копируется) из внешней памяти и после обработки вновь туда записывается. Информация в ОП содержится только в течение сеанса работы и при выключении ПЭВМ или аварийном сбое в электросети безвозвратно пропадает. В связи с этим, пользователь должен регулярно во время работы записывать информацию, подлежащую длительному хранению, из ОП на магнитные диски, чтобы избежать ее потери.
Чем больше объем ОП, тем выше вычислительная способность компьютера. Как известно, для определения объемов информации используется единица измерения 1 байт, которая представляет собой комбинацию из восьми битов (нулей и единиц). В этих единицах измерения объем информации, хранимой в ОП или на дискете, может быть написано как 360кб, 720кб или 1.2Мб. Здесь 1Кб = 1024 байт, а 1Мб (1 мегабайта 1 024Кб, в то время как на винчестере может размещаться 500Мб.1000Мб и более.
Для IBM PC ХТ объем ОН. как правило, составляет 640кб, для IBM PC AT - более I Мб, для старших моделей IBM PC - от 1 до 8 Мб, но бывает и 16, и 32 Мб и даже больше - память можно наращивать, добавляя микросхемы на главной плате компьютера.
В отличие от ОП, ПЗУ постоянно хранит одну и ту же информацию, и пользователь не может ее изменять, хотя имеет возможность считывать. Обычно объем ПЗУ невелик и составляет 32 - 64 Кб. В ПЗУ хранятся различные программы, которые записываются на заводе- изготовителе и предназначены в основном для инициализации компьютера при его включении.
Оперативная память емкостью в 1 Мб состоит обычно из двух частей: первые 640 Кб могут использоваться прикладной программой и операционной системой (ОС). Остальная память используется для служебных целей:
- для хранения части ОС, обеспечивающей тестирование компьютера, начальную загрузку ОС, а также выполнения основных низкоуровневых услуг ввода - вывода;
- для передачи изображений на экран;
- для хранения различных расширений ОС, которые появляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.
Как правило, говоря об объеме памяти (ОП), имеют ввиду именно первую ее часть, и она порою бывает недостаточной для выполнения некоторых программ.
Эта проблема разрешается с помощью расширенной (extended) и дополнительной (expanded) памятей.
Микропроцессоры фирмы Intel 80286, 80386SX и 80486SX могут обращаться с ОП большего размера - 16 Мб, а 80386 и 80486 - 4Гб, однако MS DOS непосредственно не может работать с ОП более 640 Кб. Для доступа к добавочной ОП разработаны специальные программы (драйверы), позволяющие получать запрос от прикладной программы и переходящие в "защищенный режим" работы микропроцессора. Выполнив запрос, драйверы переключаются в обычный режим работы микропроцессора.
Cash
Кэш - это особая высокоскоростная память процессора. Она используется в качестве буфера для ускорения работы процессора с ОП. Кроме процессора ПК содержит:
- электронные схемы (контроллеры), управляющие работой различных устройств, входящих в компьютер (монитор, накопители, и т.д.);
- порты ввода и вывода, через которые процессор обменивается данными с внешними устройствами. Имеются специализированные порты, через которые происходит обмен данными с внутренними устройствами компьютера, и порты общего назначения, к которым могут присоединяться различные дополнительные внешние устройства (принтер, мышь и т.д.).
Порты общего назначения бывают двух видов: параллельные, обозначаемые LPT1 - LPT9 и асинхронные последовательные, обозначаемые СОM1 - СОМ4. Параллельные порты выполняют ввод и вывод быстрее, нежели последовательные, но и требуют большего числа проводов для обмена данными (порт для домена с принтером - параллельный, а порт для обмена с модемом через телефонную сеть - последовательный).
Графические адаптеры
Монитор или дисплей является обязательным периферийным устройством ПЭВМ и служит для отображения обрабатываемой информации из оперативной памяти компьютера.
По числу используемых цветов при представлении информации на экране дисплеи подразделяют на монохромные и цветные, а по виду выводимой на экран информации - на символьные (выводится только символьная информация) и графические (выводится как символьная, так и графическая информация). Видео ЭВМ состоит из двух частей: монитора и адаптера. Мы же видим только монитор, адаптер спрятан в корпус машины. В самом мониторе находится только электронно-лучевая трубка. Адаптер содержит логические схемы, выдающие видеосигнал. Электронный луч пробегает экран примерно за 1/50 долю секунды, но изображение меняется довольно редко. Поэтому видеосигнал, поступающий на экран, должен снова порождать (регенерировать) одно и то же изображение. Для его хранения в адаптере имеется видеопамять.
В символьном режиме на экран дисплея, как правило, одновременно выводится 25 строк по 80 символов на строке (всего 2000 символов - число символов стандартного машинописного листа), а в графическом режиме разрешающая способность экрана определяется характеристиками платы адаптера монитора - устройством его сопряжения с системным блоком.
Качество изображения на экране монитора зависит от типа применяемого графического адаптера.
Наиболее широко распространены адаптеры следующих типов: EGA, VGA и SVGA. В настоящее время довольно широко используются VGA и SVGA (SuperVGA). SVGA имеет очень высокую разрешающую способность. Ранее использовался адаптер CGA, но он уже не применяются на современных ЭВМ.
Адаптеры различаются "разрешающей способностью " (для графических режимов). Разрешение измеряется количеством строк и числом элементов в строке ("пиксель"), проще говоря, - точек в строке. Например, монитор с разрешающей способностью 720х348 отображает вертикальных 348 строк-точек по 720 точек в строке. Для издательских систем используются мониторы с 800х600 и 1024х768 разрешающей способностью. Такие мониторы весьма дороги.
Экраны бывают стандартного размера (14 дюймов), увеличенные (15 дюймов) и большие как телевизор (17, 20 и даже 21 дюйм - т.е. 54 см по диагонали), цветные (от 16 до нескольких десятков миллионов цветов) и монохромные.
Стандарт адаптера монитора определяет и число цветов в палитре цветных мониторов: CGA в графическом режиме имеет 4 цвета, EGA- 64 цвета, VGA - до 256 цветов, а SVGA - более миллиона цветов. В текстовом режиме все перечисленные стандарты позволяют воспроизводить 16 цветов.
Выбор того или иного типа монитора зависит от вида решаемой на ПЭВМ задачи. Например, если пользователь обрабатывает только текстовую информацию, то ему будет достаточен монохромный символьный монитор, если же он решает задачи (автоматизированного проектирования, то ему необходим цветной графический монитор. Однако для большинства приложений предпочтительными являются цветные графические мониторы и адаптеры.
Накопители на дисках
Накопители информации - неотъемлемая часть любой ЭВМ - часто называются внешними носителями информации или внешней памятью компьютера. Они предназначены для долговременного хранения объемной информации, при этом их содержимое не зависит от текущего состояния ПЭВМ. На внешних носителях хранятся любые данные и программы, поэтому здесь формируется и сохраняется библиотека данных пользователя.
Накопителями информации в персональных компьютерах являются накопители на магнитных дисках (НМД), в которых организован прямой доступ к информации. В последнее время для ПЭВМ появились накопители на магнитных лентах - стримеры, которые могут содержать очень большие объемы информации, но при этом организуют только последовательный доступ к ней. Однако, стримеры не заменяют собой накопители на магнитных дисках, а только дополняют их. Существует хватила НМД: накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД).
Накопители на жестком диске предназначены для постоянного хранения информации. На IBM PC с микропроцессором 80286 обычно емкость жесткого диска составляет от 20 до 40 Мб, с 80386 SX, DX и 80486SX - до 300 Мб, с 804S6DX до 500-600 Мб, с PENTIUM - более 2Гб.
Жесткий диск является несъемным магнитным диском, который защищен герметически закрытым корпусом и размещается внутри системного блока. Он может состоять из нескольких дисков, имеющих две магнитные поверхности в объединенных в один пакет.
Жесткий диск, в отличие от дискеты, позволяет хранить большие объемы информации, что дает большие возможности для пользователя.
В процессе работы с НЖМД пользователь должен знать, какие объемы памяти занимают данные и программы, хранимые на дисках, сколько имеется свободной памяти, контролировать заполнение памяти и рационально размещать в ней информацию. Наиболее распространены дискеты размером 5,25 и 3,5 дюйма.
Накопители на гибких дисках (НГМД) позволяют переносить информацию с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии информации, хранящейся на жестком диске. Гибкий диск (дискета) представляет собой тонкий диск, изготовленный из специального материала с нанесенным на его поверхность магнитным покрытием. На пластмассовом корпусе дискеты имеется прямоугольная прорезь зашиты записи, отверстие для контакта магнитного диска со считывающими головками дисковода и этикетка с параметрами дискеты.
Основным параметром дискеты является ее диаметр. В настоящее время существует два основных стандарта НГМД - дискеты с диаметром 3,5 и 5,25 дюйма (89 и 133 мм соответственно). Как правило, на IBM PC ХТ и IBM PC AT в основном используются дискеты с диаметром 5,25 дюйма, а на старших моделях IBM PC - дискеты с диаметром 3,5 дюйма.
Для записи и считывания информации дискета устанавливается в гнездо дисковода, которое располагается в системном блоке. В ПЭВМ возможно наличие как одного, так и двух дисководов. Так как дискета является съемным устройством, с ее помощью осуществляется не только хранение информации, но и перенос информации с одной ПЭВМ на другую.
Дискеты размером 5,25 дюйма, в зависимости от качества изготовления, могут размещать информацию объемом 360, 720 Кб или 1,2 Мб.
Определить максимальную емкость у дискет размером 3,5 дюйма можно по внешнему виду: у дискет емкостью 1,44 Мб имеется специальная прорезь в нижнем правом углу, а на дискетах емкостью 720 Кб ее нет. Эти дискеты заключены в жесткий пластмассовый корпус, что значительно повышает их надежность и долговечность. В связи с этим, на новых ЭВМ дискеты размером 3 ,5 дюйма вытесняют дискеты размером 5,25 дюйма.
Защита дискет от записи. На дискетах размером 5,25 дюйма имеется прорезь для защиты от записи. Если эту прорезь заклеить, то на дискету нельзя будет произвести запись. На дискетах 3,5 дюйма имеете прорези защиты от записи имеется специальный переключатель - защелка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Режим разрешения записи - отверстие закрыто, если же отверстие открыто, то запись запрещена.
Инициализация (форматирование) дискет. Дискету перед первым использованием необходимо специальным образом инициализировать (разметить).
Кроме обычных дисководов, в современных ЭВМ бывают специальные дисководы для лазерных компакт-дисков (CD-ROM), а также для магнитно-оптических дисков и дисков Бернулли.
CD-ROM - компакт-диски, многие объемные программные I полуюты для современных компьютеров выпускаются на таких дисках Дисководы CD - ROM различаются по скорости передачи информации - обычные, с двойной, учетверенной и т.д. скоростью. Современные 24 - 36 - скоростные дисководы работают практически со скоростью винчестера.
Обычный компакт-диск имеет объем более 600 Мб или 600 миллионов символов, но он предназначен только для воспроизведения информации и не позволяет записывать. Перезаписываемые компакт диски и соответствующие им дисководы уже имеются, но они очень дороги. В настоящее время на компакт-дисках продаются наборы великолепных по качеству фотографий, диски с видео клипами и фильмами. Наборы игр с разнообразной музыкой и звуковыми эффектами, компьютерные энциклопедии, обучающие программы - все это выпускается только на CD.
Принтеры и плоттеры
Принтер (печатающее устройство) предназначен для вывода текстовой и графической информации из оперативной памяти компьютера на бумажный носитель, при этом бумага может быть как листовая, так и рулонная.
Основным достоинством принтеров является возможность использования большого количества шрифтов, что позволяет создавать достаточно сложные документы. Шрифты различаются шириной и высотой букв, их наклоном, расстояниями между буквами и строками.
Для работы на принтере пользователь должен выбрать необходимый ему шрифт и установить параметры печати, чтобы согласовать ширину выводимого документа и размеры используемой бумаги. Исходя из этого, например, матричные принтеры имеют две модификации: принтеры с узкой кареткой (в ширину стандартного машинописного листа) и принтеры с широкой кареткой (в ширину, большую стандартного машинописного листа).
Необходимо помнить, что величина "компьютерного листа" (пространства, отводимого ПЭВМ пользователю для заполнения символьной информацией) значительно превышает размер экрана монитора и составляет сотни колонок и тысячи строк, что определяется объемом свободной оперативной памяти компьютера и используемым программным обеспечением. При выводе информации на принтер распечатывается содержимое всего компьютерного листа, а не только его части, видимой на экране монитора. Поэтому предварительно необходимо подготовленный к печати текст разбить на страницы, установив необходимую ширину текста исходя из вида шрифта и ширины бумаги.
Принтеры могут выводить графическую информацию и даже в цвете. Существуют сотни моделей принтеров. Они могут быть следующих типов: матричные, струйные, литерные, лазерные.
До последнего времени наиболее употребляемыми были матричные принтеры, печатающая головка которых содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге изображения. Дешевые принтеры используют головки с 9 стержнями, качество печати довольно посредственное, что можно улучшить с помощью нескольких проходов. Более качественна и достаточна скорость печати у принтеров с 24 или 48 стержнями. Скорость печати - от 10 до 60 секунд на страницу. При выборе принтера обычно интересуются возможностью печати русских и казахских букв. При этом возможно:
- шрифты казахских и русских букв могут быть встроенными в принтер. В этом случае после включения принтер сразу готов к печати текстов на казахском и русском языке. Если коды казахских и русских букв такие же как в компьютере, то тексты можно печатать командами DOS PRINT или СОРY Если же коды не совпадают, то приходится использовать драйверы перекодировки.
- шрифты казахских и русских букв отсутствуют в ПЗУ принтера. Тогда перед печатью текстов необходимо загрузить драйвер загрузки шрифтов букв. При выключении принтера они исчезают из памяти.
Матричные принтеры просты в эксплуатации, имеют наименьшую стоимость, но довольно низкую производительность и качество печати, особенно при выводе графических данных.
Струйные принтеры изображение формируют микро каплями специальных чернил. Они более дороги, чем матричные принтеры и требуют тщательного ухода. Работают они бесшумно, имеют очень много встроенных шрифтов, но при этом очень чувствительны к качеству бумаги - Качество и производительность струйных принтеров выше, чем у матричных. Одними из недостатков являются: довольно высокий расход чернил и неустойчивость к влаге печатных документов.
Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее качество печати, используют принцип ксерографии - изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Отличие от ксерографического аппарата - печатающий барабан электризуется с помощью.-лазерного луча по командам из машины. Разрешающая способность этих принтеров от 300 до 1200 точек на дюйм. Скорость печати от 3 до 15 секунд на страницу при выводе текста. Лазерные принтеры обладают наилучшим качеством печати и производительностью, но наиболее дорогие из рассмотренных типов принтеров.
Плоттер (графопостроитель) также служит для вывода информации на бумажный носитель и, в основном, используется для вывода графической информации. Графопостроители широко применяются при автоматизации проектирования, когда необходимо получать чертежи разрабатываемых изделий. Плоттеры разделяют на одноцветные и цветные, а также - по качеству вывода информации на печать.
Устройства ввода информации в компьютер
Клавиатура - основным устройством ввода информации в компьютер пока остается клавиатура, с помощью нее можно вводить текстовую информацию, задавать команды компьютеру. Более подробно с возможностью клавиатуры мы познакомимся на следующем уроке.
Мышь вместе с клавиатурой предназначен для управления компьютером. Это отдельное небольшое устройство с двумя или тремя кнопками, которое пользователь перемещает по горизонтальной поверхности рабочего стола, нажимая при необходимости соответствующие клавиши для выполнения тех или иных операций.
Сканер позволяет вводить в компьютер с листа бумаги любой вид информации, при этом процедура ввода проста, удобна и достаточно быстра.
Дополнительные устройства
Модемы (модулятор-демодулятор) служат для передачи данных между компьютерами и они различаются в основном по скорости передачи информации. Скорости модемов сегодня меняются от 2400 бит/ сек до 25000 тыс. бит/сек. Они поддерживают определенные стандарты процедур обмена данными (протоколы). При подключении к какой-то компьютерной сети (InterNet, Relcom, FidoNet и т.п.) или для использования электронной почты модем является самым необходимым устройством.
Имеются еще факс-модемы, объединяющие в себе функции модема с аппаратом факсимильной связи. Пользуясь факс-модемом, можно посылать текстовую информацию не только на компьютер своего абонента, .но и на простой факсовый аппарат и, соответственно, получать ее. Факс-модемы несколько дороже модемов, но возможности их шире.
Сейчас часто говорят о мультимедийных возможностях ЭВМ. Мультимедиа - это современный метод отображения информации, основанный на использовании текстовых, графических и звуковых возможностей ЭВМ, т.е. это комбинированное использование изображения, звука, текста, музыки и анимации для более лучшего отображения данных на экране. Компьютер с такими возможностями должен иметь звуковую карту и дисковод CD-ROM, которые обеспечивают воспроизведение цветовых гамм, фонограмм и видеофильмов с обычного компакт-диска. Мультимедийные ЭВМ могут содержать еще и специальную видеоплату для подключения видеокамеры, видеомагнитофона и устройства приема телевизионных сигналов.

Контрольные вопросы

1. Перечислите основные компоненты ПК и дополнительные устройства.
2. Какие принтеры используются при работе ПК?
3. Какие видеоадаптеры вы знаете? Чем отличается дисплей от видеоадаптера?
4. Какие дискеты используются на вашем компьютере?
5. Что такое модем и для чего он предназначен?

IBM PC - первый массовый персональный компьютер производства фирмы IBM, выпущенный в 1981 году. В более широком смысле так называют всё семейство персональных компьютеров, оснащённых процессорами семейства Intel x86.

IBM PC/XT компьютер (1984 г. исполнения)

IBM PC Model 5150

История

До 80-х годов IBM очень активно работала по крупным заказам. Несколько раз их делало правительство, несколько раз военные. Свои мэинфреймы она поставляла как правило образовательным и научным заведениям, а также большим корпорациям. Вряд ли кто-то покупал себе домой отдельный шкаф System/360 или 370 и с десяток тумбочек-накопителей на основе магнитных лент и уже уменьшенных в пару раз по сравнению с RAMAC 305 жестких дисков.

Голубой гигант был выше нужд обычного потребителя, которому для полного счастья нужно куда меньше, чем NASA или очередному университету. Это дало шанс встать на ноги полуподвальной компании Apple с логотипом в виде Ньютона, держащего яблоко, вскоре замененного на просто надкушенное яблоко. А придумала Apple совсем простую вещь - компьютер каждому желающему. Эту идею не поддержали ни Hewlett-Packard, где ее изложил Стив Возняк, ни другие крупные ИТ-компании того времени.

Когда IBM спохватилась было уже поздно. Мир уже восхищался Apple II – самым популярным и успешным компьютером Apple за всю ее историю (а не Macintosh, как многие полагают). Но ведь лучше поздно чем никогда. Не сложно было догадаться, что этот рынок находится в самом начале своего развития. В результате появился IBM PC (модель 5150). Случилось это 12 августа 1981 года.

Самое поразительное, что это был не первый персональный компьютер IBM. Звание первого принадлежит модели 5100, выпущенной еще в 1975 году. Он был куда более компактным, чем мэинфреймы, имел отдельный монитор, хранилище данных и клавиатуру. Но он предназначался для решения научных задач. Для бизнесменов и просто любителей техники он подходил плохо. И не в последнюю очередь из-за цены, которая составляла около $20000.

IBM PC изменил не только мир, но и подход компании к созданию компьютеров. До этого IBM делала любую вычислительную машину от и до самостоятельно, не прибегая к помощи третьих фирм. С IBM 5150 вышло иначе. В то время рынок персональных компьютеров был разделен между Commodore PET, семейства Atari 8-битных систем, Apple II и TRS-80s производства Tandy Corporation. Поэтому IBM торопилась не упустить момент.

Группе из 12 человек, работавшей во флоридском городе Бока Ратон под руководством Дона Эстриджа (Don Estrige), было поручено работать над Project Chess (дословно "Проект Шахматы"). Они справились с задачей примерно за год. Одним из их ключевых решений было использование разработок сторонних производителей. Это одновременно экономило множество средств и времени на собственных научных кадрах.

Изначально Дон в качестве процессора выбрал IBM 801 и специально разработанную для него операционную систему. Но немногим ранее голубой гигант выпустил в широкую продажу микрокомпьютер Datamaster (полное название System/23 Datamaster или IBM 5322), в основе которого лежал процессор Intel 8085 (немного упрощенная модификация Intel 8088). Как раз это и послужило причиной выбора для первого ПК IBM процессора Intel 8088. У IBM PC даже слоты расширения совпадали с таковыми у Datamaster. Ну а Intel 8088 потребовал новую операционную систему DOS, очень вовремя предложенную маленькой компанией из Редмонда под названием Microsoft. Не стали делать новый дизайн для монитора и принтера. В качестве первого был выбран ранее созданный японским подразделением IBM монитор, ну а печатающим устройством стал принтер производства Epson.

IBM PC продавался в различных конфигурациях. Самая дорогая стоила $3005. Она оснащалась процессором Intel 8088, работающим на частоте 4.77 МГц, который при желании мог быть дополнен сопроцессором Intel 8087, делавшим возможным вычисления с плавающей точкой. Объем ОЗУ составлял 64 Кбайта. В качестве устройства для постоянного хранения данных предполагалось использовать 5.25-дюймовые флоппи-дисководы. Их могло быть установлено одна или две штуки. Позже IBM начала поставлять модели, позволявшие подключение кассетных носителей данных.

Жесткий диск в IBM 5150 установить было нельзя из-за недостаточной мощности блока питания. Однако компания так называемый "модуль расширения" или Expansion Unit (известный также как IBM 5161 Expansion Chassis) с винчестером на 10 Мбайт. Он требовал отдельного источника питания. Кроме того, в него можно было установить второй HDD. Также он имел 5 слотов расширения, тогда как сам компьютер имел еще 8. Но для подключения Expansion Unit требовалось использовать карты Extender Card и Receiver Card, что устанавливались в модуле и в корпусе соответственно. Другие слоты расширения компьютера обычно были заняты видеокартой, картами с портами ввода/вывода и т.д. Можно было и нарастить объем ОЗУ до 256 Кбайт.

Самая дешевая конфигурация обходилась в сумму $1565. Вместе с ней покупатель получал тот же самый процессор, но оперативной памяти было всего 16 Кбайт. Не поставлялся с компьютером и флоппи-дисковод, а также не было и стандартного CGA-монитора. Зато имелся адаптер для кассетных накопителей и видеокарта, ориентированная на подключение к телевизору. Таким образом дорогая модификация IBM PC была создана для бизнеса (где, кстати, и получила довольно широкое распространение), а более дешевая - для дома.

Но была и еще одна новинка в IBM PC – базовая система ввода/вывода или BIOS (Basic Input/Output System). Он до сих пор используется в современных компьютерах, хоть и в несколько измененном виде. Новейшие системные платы уже содержат новые прошивки EFI или даже упрощенные варианты Linux, однако до исчезновения BIOS определенно еще пройдет несколько лет.

Архитектура IBM PC была сделана открытой и общедоступной. Любой производитель мог делать периферию и ПО для компьютера IBM без покупки какой-либо лицензии. Заодно голубой гигант продавал IBM PC Technical Reference Manual, где был размещен полный исходный код BIOS. В итоге год спустя мир увидел первые "IBM PC совместимые" компьютеры от Columbia Data Products. Далее последовала Compaq и другие компании.

Основные блоки IBM

PC Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей (блоков):

·системного блока;

·клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

·монитора (или дисплея) - для изображения текстовой и графической информации.

Компьютеры выпускаются и в портативном варианте - в "наколенном" (лэптор) или "блокнотом" (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре. Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере "главным". В нем располагаются все основные узлы компьютера:

·электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройства и т. д.);

·блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

·накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

·накопитель на жестом магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

Дополнительные устройства

К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности. Многие устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются:

·принтер - для вывода на печать текстовой и графической информации;

·мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;

·джойстик - манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

·а также другие устройства.

Некоторые устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера, например:

·модем - для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;

·факс-модем - сочетает возможность модема и телефакса;

·стример - для хранения данных на магнитной ленте. Некоторые устройства, например, многие разновидности сканеров (приборов для ввода рисунков и текстов в компьютер), используют смешанный способ подключения: в системный блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

Конфигурация первого IBM PC

Процессор Intel 8088 с частотой 4.77 МГц, ёмкость ОЗУ от 16 до 256 Кбайт.

Флоппи-дисководы емкостью 160 Кбайт приобретались за отдельную плату (можно было подключить один или два таких дисковода).

Винчестера не было.

Ключевыми технологиями стали:

Системная шина ISA со стандартными слотами, что позволяло вставлять в компьютер разнообразные платы расширения (видео-, звуковые, сетевые и прочие адаптеры).

BIOS - набор системных функций, позволявший разработчику ПО абстрагироваться от деталей работы аппаратуры и не зависеть от конкретной конфигурации системы. (До этих пор всё ПО разрабатывалось только под конкретные машины и поставлялось вместе с ними).

В IBM PC можно было использовать либо монохромный видеоадаптер MDA (текст 80×25, размер символа 9×14), либо цветной видеоадаптер CGA (текст 80×25 или 40×25, размер символа 8×8, либо графика 320×200/4 цвета или 640×200/2 цвета). Причём можно было даже вставить оба адаптера и подключить сразу два монитора, монохромный и цветной.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются персональные компьютеры фирмы IBM, первые модели которых появились в 1981 г. Существенно им уступают по популярности ПК фирм Apple и DEC (Digital Equipment Corporation) и их аналоги, занимающие по распространенности 2-е место.

За рубежом самыми распространенными моделями компьютеров в настоящее время являются IBM PC с микропроцессорами типа Pentium.

Основные усредненные характеристики современных ПЭВМ IBM PC представлены в табл. 1.

В настоящее время многочисленные компьютерные фирмы в России занимаются сборкой из зарубежных компонентов в основном IBM-совместимых персональных компьютеров.

По поколениям персональные компьютеры делятся на:

ПК 1-го поколения: используют 8-битные микропроцессоры;

ПК 2-го поколения: используют 16-битные микропроцессоры;

ПК 3-го поколения: используют 32-битные микропроцессоры;

ПК 4-го поколения: используют 64-битные микропроцессоры;

ПК 5-го поколения: используют 128-битные микропроцессоры.

Таблица 1.

Основные усредненные характеристики современных пэвм ibm pc

Функционально-структурная организация персонального компьютера

Основные блоки персонального компьютера и их назначение

Персональный компьютер в своем составе содержит следующие основные элементы:

микропроцессор;

системную шину;

основную память;

внешнюю память;

порты ввода-вывода внешних устройств;

адаптеры устройств;

внешние устройства.

Структурная схема персонального компьютера представлена на рис. 2.

Рис. 2. Типовая структурная схема персонального компьютера

Микропроцессор

Микропроцессор (МП) - центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В состав микропроцессора входят следующие устройства.

Устройство управления (УУ), обеспечивающее выполнение следующих функций:

формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций;

формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ;

формирует опорную последовательность импульсов, получаемую от генератора тактовых импульсов.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

Интерфейс (interface) - совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.

Порт ввода-вывода (I/O port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство.

Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины, или просто, такт работы машины.

Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.