Главная » Бесплатные рефераты » Бесплатные рефераты по информатике »
Тема: Интерфейсы современных компьютеров. Виды, типы, характеристики
Раздел: Бесплатные рефераты по информатике
Тип: Курсовая работа | Размер: 1.09M | Скачано: 377 | Добавлен 09.06.13 в 20:45 | Рейтинг: 0 | Еще Курсовые работы
Вуз: ВЗФЭИ
Введение 3
1. Теоретическая часть 4
Интерфейсы современных компьютеров. Виды, типы, характеристики
2. Практическая часть 19
Заключение 34
Список использованной литературы 35
Вследствие широкого распространения компьютеров и процессов информатизации, которые переживает человечество, с основами информатики должен быть знаком каждый современный человек. Тема “Интерфейсы современных компьютеров. Виды, типы, характеристики” очень актуальна на сегодняшний день.
Цель работы – изучить основные интерфейсы современного компьютера, привить навыки самостоятельной работы, выявить знания по дисциплине «информатика», приобретенные в процессе обучения и показать умение владеть практическими навыками при работе с различными программами на персональном компьютере.
Данная курсовая работа состоит из двух частей: теоретической и практической.
В теоретической части будут рассмотрены следующие понятия: “интерфейс”, “порты”, “шины”, а также виды и характеристика интерфейсов.
В практической части будет решена экономическая задача по данным организации с использованием пакетов прикладных программ.
В общем значении интерфейс (от англ. interface — поверхность раздела, перегородка) — это совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т. д.) между элементами системы. [7] Мы же в нашей работе будем говорить о понятии “интерфейс” в информатике.
Интерфейс представляет собой совокупность стандартизованных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами. В основе построения интерфейсов лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов - разъемов и т.д.). Наличие стандартных интерфейсов позволяет унифицировать передачу информации между устройствами независимо от их особенностей. В настоящее время для разных классов ЭВМ применяются различные принципы построения системы ввода-вывода и структуры вычислительной машины. В персональном компьютере, как правило, используется структура с одним общим интерфейсом, называемым также системной шиной. [6, стр. 83]
Таким образом, основной функцией интерфейсов компьютера является унификация внутрисистемных и межсистемных связей и устройств.
Различные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.
Совокупность интерфейсов определяет архитектуру персонального компьютера.
К интерфейсам относятся: порты, шины, сетевые интерфейсы.
Порты — специализированные разъёмы в компьютере, предназначенные для подключения оборудования определённого типа. [7]
Шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера. [1, стр. 76]
Сетевые интерфейсы — периферийные устройства, позволяющие компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. [7]
Далее мы рассмотрим более подробные классификации интерфейсов.
Классификация интерфейсов по выполняемым функциям:
1. Машинные интерфейсы. Непосредственно организуют связи между составными элементами ЭВМ.
2. Интерфейсы периферийного оборудования. Выполняют функции сопряжения процессоров, контроллеров, запоминающих устройств и аппаратурой передачи данных.
3. Интерфейсы мультипроцессорных систем представляют собой в основном магистральные системы сопряжения, ориентированные в единый комплекс нескольких процессоров, модулей памяти, контроллеров запоминающих устройств, ограничено размещенных в пространстве. [8]
Классификация интерфейсов по расположению:
1. 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 (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов. [4, стр. 107-108]
2. Внешние интерфейсы - средства сопряжения с внешними по отношению к компьютеру в целом устройствами [5, с. 58]. К ним относятся: CD и DVD-диски, сканеры, принтеры, мобильные телефоны, цифровые камеры и т.д.
Классификация внутримашинного интерфейса по способу организации:
1. Многосвязный интерфейс. Каждый блок компьютера связан с прочими блоками локальными проводами. Многосвязный интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых ПК.
2. Односвязный интерфейс. Все блоки ПК связаны друг с другом через общую шину.
Как было отмечено ранее, к интерфейсам относятся: порты, шины, сетевые интерфейсы. Ниже рассмотрим их классификации.
Виды портов:
1. Параллельный порт — тип интерфейса, разработанный для подключения различных периферийных устройств к компьютеру. Основывается на принципе параллельного соединения. Также известен как принтерный порт или порт Centronics.
2. Последовательный порт (серийный порт или COM-порт) — двунаправленный последовательный интерфейс. В отличие от параллельного порта информация через него передается по одному биту последовательно.
Основные шины компьютера:
1. Адресная шина. Обычно у современных процессоров адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров. [1, стр. 76]
2. Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно.
3. Шина команд. Для обработки данных процессору нужны команды. Эти команды представлены в виде байтов. Для самых простых программ требуется один байт, для более сложных – два, три и более. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.
Классификация шин по выполняемым функциям:
1. Внутренние компьютерные шины (параллельные и последовательные). Предназначены для подключения внутренних устройств, таких как видеоадаптеры и звуковые платы.
2. Внешние компьютерные шины. Предназначены для подключения внешних устройств, например, принтера, сканера и т.д.
В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина.
Системная шина - это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. [4, стр. 104]
Системная шина обеспечивает передачу информации между микропроцессором и основной памятью, между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств, между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств. Однако по этой шине происходит не только обмен информацией, но и передача адресов, служебных сигналов.
Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются: количество обслуживаемых ею устройств и ее максимально возможная скорость передачи информации. Скорость передачи информации зависит от разрядности шины (8-, 16-, 32- и 64-разрядные) и тактовой частоты, на которой шина работает.
Системная шина включает в себя:
1. Кодовую шину данных (КШД). Содержит в себе провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда.
2. Кодовую шину адреса (КША). Включает провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства.
3. Кодовую шину инструкций (КШИ). Содержит провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины.
4. Шину питания. Имеет провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.
В качестве системной шины используются также:
1. Шины расширений – это шины общего назначения, разрешающие подключение большого количества самых разнообразных устройств.
2. Локальные шины – это шины, обслуживающие небольшое количество устройств определенного типа.
Обобщенный интерфейс микропроцессора включает шину данных, шину адреса и шину управления.
Шина данных — шина, предназначенная для передачи информации.
Шина адреса — компьютерная шина, используемая центральным процессором для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи.
Шина управления — компьютерная шина, по которой передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д. [7]
Оперативная память (Random Access Memory - память с произвольным доступом) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится непосредственно либо через сверхбыструю память, 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии кэша — через него (см. рис. 1.7).
Рис. 1.7. Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с ЦП
Интерфейсом оперативной памяти является системная шина. Системная шина — это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. [4, стр. 104]
Далее мы рассмотрим конкретные примеры интерфейсов современного компьютера.
ISA. Историческим достижением компьютеров платформы IBM PC стало внедрение в 1984 году архитектуры, получившей статус промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она не только позволила связать все устройства системного блока между собой, но и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре, составляет до 5,5 Мбайт/с, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина продолжает использоваться в компьютерах для подключения сравнительно «медленных» внешних устройств, например звуковых карт и модемов. [1, стр. 81] ISA – 16-разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса, имеет рабочую тактовую частоту 8 МГц, но может использоваться и микропроцессор с тактовой частотой 50 МГц.
MCA (Micro Channel Architecture) – 32-разрядная шина, созданная фирмой IBM в 1987 г. для машин PS/2, пропускная способность 76 Мбайт/с, рабочая частота 10-20 МГц. [4, стр. 108] Из-за того, что ЭВМ PS/2 не получили широкого распространения, а также из-за несовместимости шины MCA с шиной ISA, эта опередившая свое время архитектура так и не стала настоящим стандартом.
EISA. В 1989 году была разработана шина EISA (Extended ISA – расширенная ISA), фактически ставшая надстройкой ISA. Она работает с тактовой частотой 8-10 Мгц, полностью совместима с шиной ISA, поддерживает многопроцессорную архитектуру вычислительных систем. Шина EISA весьма дорогая и применяется в скоростных ПК, сетевых серверах и рабочих станциях. На новых материнских платах этот интерфейс либо отсутствует, либо представлен всего 1-2 слотами расширения для подключения устаревших компонентов.
VLB. Шина VLB (VESA Local Bus – локальная шина VESA) – разработана в 1992 году Ассоциацией стандартов видеооборудования (VESA – Video Electronics Standards Association). Шина VLB, по существу, является расширением внутренней шины микропроцессора для связи с видеоадаптером и реже с винчестером, платами Multimedia, сетевым адаптером. [4, стр. 109] Разрядность шины – 32 бита, на подходе 64-разрядный вариант шины. Реальная скорость передачи данных – 80 Мбайт/с. Основным недостатком интерфейса VLB стало то, что предельная частота локальной шины и, соответственно, ее пропускная способность зависят от числа устройств, подключенных к шине. Также отсутствует арбитраж шины, то есть могут быть конфликты между подключаемыми устройствами. Конфигурация системы с шиной VLB изображена на рисунке 1.1.
Рис. 1.1. Конфигурация системы с шиной VLB
PCI. Шина PCI (Peripheral Component Interconnect – стандарт подключения внешних компонентов) разработана в 1993 году фирмой Intel. По своей сути это интерфейс локальной шины, связывающей процессор с оперативной памятью, в которую врезаны разъемы для подключения внешних устройств. Для связи с основной шиной компьютера (ISA/ EISA) используются мосты PCI (PCIBridge). Данный интерфейс поддерживает частоту шины 33 МГц и обеспечивает пропускную способность 132 Мбайт/с. С оформлением стандарта plug-and-play появилась возможность выполнять установку новых устройств с помощью автоматических программных средств. Шина PCI является намного более универсальной, чем VLB, имеет свой адаптер, позволяющий ей настраиваться на работу с любым микропроцессором. Шина PCI пока еще весьма дорогая. Конфигурация системы с шиной PCI изображена на рисунке 1.2.
Рис. 1.2. Конфигурация системы с шиной PCI
Сравнительная характеристика шин ISA, EISA, MCA, VLB, PCI приведена в таблице 1.1.
Параметр |
ISA |
EISA |
MCA |
VLB |
PCI |
Разрядность шины данных, бит |
16 |
32 |
32, 64 |
32, 64 |
32, 64 |
Разрядность шины адреса, бит |
24 |
32 |
32 |
32 |
32 |
Рабочая частота, МГц |
8 |
8 – 33 |
10 – 20 |
до 33 |
до 33 |
Пропускная теоретическая способность, Мбайт/с |
4 |
33 |
76 |
132 |
132, 264 |
Пропускная практическая способность, Мбайт/с |
2 |
8 |
20 |
80 |
50, 100 |
Число подключаемых устройств, шт. |
6 |
15 |
15 |
4 |
10 |
Таблица 1.1. Сравнительная характеристика шин ISA, EISA, MCA, VLB, PCI
FSB. Сегодня шина PCI используется только как шина для подключения внешних устройств, а для связи процессора и памяти используется специальная шина FSB (Front Side Bus). Эта шина работает на очень высокой частоте 100-125 МГц. Пропускная способность шины FSB при частоте 100 МГц составляет 800 Мбайт/с.
PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association — Стандарт международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров). Интерфейс PCMCIA служит для подключения внешних устройств к портативным персональным компьютерам класса NoteBook. Представляет собой миниатюрный 68-ми контактный разъем.
AGP (Accelerated Graphics Port — ускоренный графический порт). Этот интерфейс предназначен исключительно для подключения видеоадаптеров. Шина AGP позволяет видеоадаптеру связываться с оперативной памятью непосредственно, разгружая тем самым системную шину. В оперативной памяти размещаются параметры трехмерных объектов, требующие быстрого доступа как со стороны процессора, так и со стороны видеоадаптера. Максимальная пропускная способность шины AGP в режиме четырёхкратного умножения — до 1066 Мбайт/с. Конструктивно выглядит как отдельный разъем на материнской плате. Никакие другие компоненты, кроме видеоадаптеров, к AGP подключить нельзя. [7] Частота этой шины - 33 МГц или 66 МГц. Разъём AGP на материнской плате изображен на рисунке 1.3.
Рис. 1.3. Разъём AGP на материнской плате
USB (см. рис. 1.4). Универсальная последовательная шина USB (Universal Serial Bus) разработана группой компаний для реализации возможности одновременного подключения к компьютеру большого числа периферийных устройств, а также для облегчения процесса установки новых устройств. При работе с шиной USB используется один универсальный порт, или интерфейс, к которому при помощи универсального кабеля по цепочке подключаются все остальные внешние устройства. Всего можно подключить 127 внешних устройств. [6, стр. 81] Обмен данными по шине USB проходит при максимальной пропускной способности до 12 Мбит/с, в версии 2.0 скорость увеличена до 300 Мбит/с, в версии 3.0 – до 4,8 Гбит/с. Преимущество шины состоит в том, что она практически исключает конфликты между различным оборудованием, позволяет подключать и отключать устройства в “горячем режиме” (plug and play), то есть не выключая компьютер. Также она позволяет объединять несколько компьютеров в простейшую локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения. Спецификация USB регламентировала два типа разъёмов: A — на стороне контроллера или концентратора USB и B — на стороне периферийного устройства (см. рис. 1.5).
Рис 1.4. Логотип USB
Рис. 1.5. Типы разъемов USB:
a) на стороне контроллера; б) на стороне периферийного устройства
IEEE 1394 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394 — Стандарт института инженеров по электротехнике и электронике № 1394) имеет и другое название FireWire (огненный провод). Логотип интерфейса FireWire изображен на рисунке 1.6. С помощью интерфейса IEEE1394 могут подключаться как внутренние, так и внешние устройства (всего до 127 устройств на один контроллер). Максимальная пропускная способность достигает 50 Мбайт/с; разрабатываются модификации интерфейса, способные передавать данные со скоростью 200 Мбайт/с и даже 800 Мбайт/с. [7] Интерфейс IEEE 1394 используется для соединения с внешними проигрывателями дисков DVD и CD-ROM, с цифровыми видеокамерами, фотокамерами, с жесткими дисками. Достоинства интерфейса IEEE1394 - скорость и простота подключения нескольких устройств по единому кабелю.
Рис. 1.6. Логотип FireWire
SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс малых компьютерных систем). Интерфейс SCSI обеспечивает подключение высокоскоростных устройств, таких, как жесткие диски, CD дисководы, сканеры.
IDE (Integrated Drive Electronics — встроенная электроника накопителя) и EIDE (расширенный IDE). Предварительное название интерфейса было ATA (Attachment). Этот интерфейс предназначен только для подключения жестких дисков и других накопителей (до четырех накопителей). Интерфейс обеспечивает более низкую производительность при обмене данными, чем SCSI.
Centronics. Основным назначением интерфейса является подключение к компьютеру принтеров различных типов (из-за чего его называют принтерным портом). В то же время, с помощью данного интерфейса можно подключать к компьютеру и многие другие стандартные внешние устройства (например, сканеры, дисководы и т.д.).
RS-232C – интерфейс обмена данными по последовательному коммуникационному порту СОМ. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются возможность передачи на большие расстояния и гораздо более простой кабель (с меньшим количеством проводов).
ACPI (Advanced Configuration and Power Interface — усовершенствованный интерфейс конфигурации и управления питанием) — открытый промышленный стандарт, впервые выпущенный в декабре 1996 года и разработанный совместно компаниями HP, Intel, Microsoft, Phoenix и Toshiba, который определяет общий интерфейс для обнаружения аппаратного обеспечения, управления питанием и конфигурации материнской платы и устройств. ACPI передаёт управление питанием операционной системе (ОС). Другая часть спецификации ACPI — это предоставление на серверах и настольных компьютерах таких возможностей по управлению питанием, которые до того были доступны только на портативных компьютерах.
BSB (back side bus) соединяет центральный процессор с кэш-памятью второго уровня. Скорость шины BSB определяется частотой центрального процессора.
Northbridge. Служит для передачи команд центрального процессора к оперативной памяти, а также конвертацию этих команд в форму, необходимую для обращения к оперативной памяти.
HyperTransport – технология связи, которая обеспечивает межпроцессорную связь, связь процессоров с сопроцессорами.
QPI – системная шина. Она заключается в интегрированном контроллере памяти и быстрой последовательной шины P2P для доступа к распределенной и разделяемой памяти.
Unibus — первая компьютерная шина, используемая в компьютерах PDP-11 и ранних VAX, производимых Digital Equipment Corporation (DEC).
Q-Bus (также известная как LSI-11 Bus) — одна из разновидностей шин, применяемых в компьютерах PDP-11 и MicroVAX фирмы Digital Equipment Corporation. Q-Bus являлась удешевленным вариантом шины Unibus.
InfiniBand - стандарт архитектуры ввода-вывода нового поколения, который использует сетевой подход к соединению серверов, систем хранения и сетевых устройств информационного центра.
Интерфейсы передачи данных: последовательный порт (COM), параллельный порт (LPT), игровой порт/MIDI порт и инфракрасный порт (IrDA).
Сокет (англ. socket — углубление, гнездо, разъём) — программный интерфейс для обеспечения обмена данными между процессами. Процессы при таком обмене могут исполняться как на одной ЭВМ, так и на различных ЭВМ, связанных между собой сетью. Сокет — абстрактный объект, представляющий конечную точку соединения. Интерфейс сокетов впервые появился в BSD Unix. Сокет в той или иной мере поддерживается всеми современными операционными системами.
DDR SDRAM (от англ. Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных) — тип компьютерной памяти, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видеопамяти. Пришла на смену памяти типа SDRAM. DDR SDRAM обеспечивает передачу данных по шине "память-чипсет" дважды за такт, по обоим фронтам тактирующего сигнала. Таким образом, при работе системной шины и памяти на одной и той же тактовой частоте, пропускная способность шины памяти оказывается вдвое больше, чем у обычной SDRAM.
Предприятие ООО «Энергос» осуществляет деятельность, связанную с обеспечением электроэнергией физических и юридических лиц, и производит расчеты по предоставленным услугам. Данные, на основании которых производятся расчеты по оплате, представлены на рис. 1.1.
1. Построить таблицу согласно рис. 1.1.
2. Результаты вычислений представить в виде таблицы, содержащей данные о расходе электроэнергии и сумму к оплате (рис. 1.2), и в графическом виде.
3. Организовать межтабличные связи для автоматического формирования документа «Квитанция об оплате электроэнергии» при помощи функций ВПР или ПРОСМОТР.
4. Сформировать и заполнить квитанцию на оплату электроэнергии (рис. 1.3). 5. Построить и проанализировать графический отчет по полученным результатам.
Информационная модель решения задачи
Информационная модель, отражающая взаимосвязь исходных и результирующих документов
Актуальность курсовой работы связана со значительным распространением процесса информатизации и заключается в необходимости знать, каким образом осуществляется управление между элементами компьютера. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения – интерфейсы.
Интерфейс – это совокупность средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов вычислительной системы.
По мере развития вычислительной техники и роста активности ее применения, возрастала актуальность создания удобного интерфейса позволяющего оперативно, не выключая компьютер подключать и отключать всевозможные внешние устройства (режим plug and play). Работы по созданию и модификации таких интерфейсов продолжаются до сих пор.
Целью курсовой работы является изучение основных интерфейсов современного компьютера. Для достижения указанной цели перед нами были поставлены следующие задачи: раскрыть понятие “интерфейс”, рассмотреть классификации интерфейсов, исследовать основные конкретные интерфейсы компьютера. В данной курсовой работе мы рассмотрели следующие интерфейсы: ISA, MCA, EISA, VLB, PCI, FSB, PCMCIA, AGP, USB, IEEE 1394 (FireWire), SCSI, IDE, Centronics, RS-232C. В ходе выполнения данной работы задачи были решены в полном объеме, цель достигнута.
1. Информатика: Базовый курс: учебное пособие / под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2009.
2. Информатика в экономике: учебное пособие / под ред. Б.Е. Одинцова, А.Н. Романова. – М.: Вузовский учебник, 2008.
3. Информатика для экономистов: учебник / под ред. В.М. Матюшка. – М.: ИНФРА-М, 2006.
4. Информатика: учебник для вузов/ под ред. Н. В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2000.
5. Колиснеченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства ПК. – Спб.: БХВ – Петербург, 2002.
6. Экономическая информатика: учебник для вузов / под ред. В.П. Косарева. – М.: Финансы и статистика, 2006.
7. http://ru.wikipedia.org/wiki/ (энциклопедия)
8. http://ru.wikiversity.org/wiki/ (учебные материалы)
9. http://slovari.yandex.ru/ (словарь)
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы
Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).
Чтобы скачать бесплатно Курсовые работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Важно! Все представленные Курсовые работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.
Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.
Если Курсовая работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.
Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.