Периферийные устройства. Стандартные порты ввода-вывода. Аппаратные средства обработки информации

Различные устройства ввода, вывода, хранения информации и другие периферийные устройства могут и подключаются через устройства сопряжения или адаптеры, реализующие различные интерфейсы. Последовательный интерфейс предполагает передачу данных последовательно бит за битом. Параллельный интерфейс позволяет передавать несколько битов данных одновременно. В современных компьютерах многие подобные устройства стали стандартными устройствами, интегрированными на материнской плате.
Стандартные последовательный и параллельный интерфейсы называются портами ввода-вывода.
Параллельный порт чаще используется для подключения принтера. Современные стандарты параллельных интерфейсов поддерживают скорость передачи данных на уровне 2-5 Мбит/с. Подключаемые устройства должны располагаться в непосредственной близости от компьютера.
Последовательный порт используется для многих устройств, таких как мышь, внешний модем и др. Скорость обмена данными не превышает 9600 бит/с, но данные могут передаваться на значительное расстояние.
Инфракрасный порт используется для подключения устройств к портативным компьютерам, а также для подключения принтеров. Стандарты инфракрасного порта основываются на стандарте последовательного порта. Это беспроводное соединение, основанное на инфракрасном излучении, обеспечивает скорость передачи данных до 4 Мбит/с.
Порт USB устанавливается на каждый современный компьютер. Он предназначен для замены последовательных и параллельных портов. Порт USB реализует последовательный интерфейс. Через этот порт можно подключить до 128 устройств. Скорость передачи данных составляет 12 Мбит/с. Интерфейс USB поддерживает автоопределение и автоконфигурацию подключаемого устройства и возможность подключения без перезагрузки компьютера.
Интерфейс FireWire используется для подключения высокоскоростных устройств, для которых недостаточна скорость порта USB. Интерфейс поддерживает синхронную и асинхронную передачу данных со скоростью до 400 Мбит/с. Скорость обмена данными может меняться для разных устройств. На один порт могут подключаться до 63 устройств. Стандарт поддерживает автоопределение устройств и "горячее" подключение. Интерфейс может обрабатывать многие операции ввода-вывода, не занимая ресурсов центрального микропроцессора.

Модемы

Модем - это устройство, необходимое для организации связи между компьютерами, обычно с использованием телефонных каналов. Оно выполняет функции модуляции и демодуляции (МОдуляция-ДЕМодуляция) информационных сигналов, то есть преобразования входных аналоговых сигналов телефонной линии в цифровые биты, и наоборот. Модемы различаются методами модуляции: частотная, фазовая модуляция или их сочетание. Основной характеристикой модема является скорость передачи несжатых данных без коррекции, которая измеряется в битах в секунду.

Для увеличения фактической скорости передачи данных используется сжатие данных, которое осуществляет модем.
Телефонная линия является не самым надежным способом соединения между компьютерами. Во время передачи данных возникают помехи, ошибки в данных, данные теряются. Модем исправляет ошибки, возникшие при передаче данных. Для организации соединения между двумя компьютерами необходимы два модема, которые "понимают" друг друга. Разработкой стандартов и протоколов работы модемов занимается Международный союз электросвязи. Модемы могут быть как во внешнем, так и во внутреннем исполнении.

Звуковые карты

Звуковая карта используется для воспроизведения и записи звуковых сигналов. При записи аналоговый сигнал преобразуется в цифровой (оцифровка). Глубина оцифровки определяется количеством используемых битов (8,16 бит или больше). При воспроизведении звука используется несколько способов. Цифровой сигнал преобразуется в аналоговый, который подается на акустическую систему. Синтез звука - другой способ. Управляющая последовательность поступает на синтезатор, который формирует звук либо на основе использования частотной модуляции (FM. Frequency Modulation), либо с использованием таблицы волн (WT, Wave Table). Использование WT-синтезаторов дает более естественное звучание. Образцы звучания для WT-синтеза хранятся в специальных микросхемах на звуковой плате.
Звуковые карты должны поддерживать стандарты AdLib, Sound Blaster, Sound Blaster Pro, обеспечивать совместимость с Microsoft DirectX.

Сетевые карты

Сетевая карта используется для объединения компьютеров в локальную сеть. Сетевые карты используют высокоскоростные интерфейсы сопряжения с компьютером. Основной характеристикой является скорость передачи данных.

Сетевая карта (также известная как сетевая плата, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface card, HBA)) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

По физической реализации сетевые платы делятся на:

- внутренние - отдельные платы, вставляющиеся в PCI, ISA или PCI-E слот

- внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, преимущественно использовавшиеся в ноутбуках

На сетевой плате для подключения к локальной сети имеются разъёмы для подключения кабеля витой пары и/или BNC-коннектор для коаксиального кабеля, а также несколько информационных светодиодов, сообщающих о наличии подключения и передаче информации.

Сетевая карта является особой аппаратной конфигурацией компьютера. Это устройство разрешает выполнять подключение компьютера к сетям любых масштабов и обеспечивать его весьма продуктивное взаимодействие с ними. По замыслу сетевая карта была одним из тех дополнительных устройств, которые возможно было купить и установить на компьютер не сразу, а в случае надобности, через определенное время. Правда, теперь ясно, что сетевая карта превратилась уже в стандартный компонент, который смонтирован в подавляющем большинстве всех продающихся ПК - её интегрируют в материнские платы и иные устройства еще на стадии производства.

Основные характеристики сетевых карт

Разрядностью: 8 бит (самые старые), 16 бит и 32 бита. Следует ожидать появления 64 бит сетевых карт (если их уже не выпустили).

Шиной данных, по которой идет обмен информацией между материнской платой и сетевой картой: ISA, EISA, VL-Bus, PCI и др.

Микросхемой контроллера или чипом (Chip, chipset) , на котором данная плата изготовлена. И который определяет тип используемого совместимого драйвера и почти все остальное : разрядность, тип шины и т.д.

Поддерживаемой сетевой средой передачи (network media) , по-русски сказать: установленными на карте разъемами для подключения к определенному сетевому кабелю. BNC для сетей 10Base-2, RJ45 для сетей 10Base-T и 100Base-TX, AUI для сетей 10Base-5 или разъемы для подключения к волоконной оптике.

Скоростью работы: Ethernet 10Mbit и/или Fast Ethernet 100Mbit, Gigabit Ethernet 1000Base-..

Также, карты на витую пару могут поддерживать или не поддерживать FullDuplex - ный режим работы. MAC-адресом

Идентификация сетевых карт

Всякая сетевая карта обязана обладать уникальностью - с этой целью её оснащают особым адресом МАС (mеdiа асcеss соntrоl), разрешающим идентифицировать каждый компьютер, который передаёт данные по сети. Такой адрес представляет из себя 48-битную цифровую и символьную последовательность, которую прошивают в ROM - смонтированный на сетевой плате чип постоянной памяти. 24 первых бита MAC-адреса называются групповым уникальным идентификатором ОUI (оrgаnizаtiоnаllу uniquе idеntifiеr). Как правило, адрес MAC привязан к производителю сетевого адаптера, но потом его можно изменить и на иной при помощи "MAC spoofing" технологии.

Какие принципы заложены в основу работы беспроводной сетевой карты?

В эпоху высоких технологий и мобильности беспроводный интернет становится особенно актуальным. Небольшая сетевая карта беспроводного типа обеспечивает подключение ПК к сети без применения возможностей обычного кабельного соединения Ethernet или мобильной беспроводной связи GPRS. Беспроводную карту можно использовать в разных вариантах исполнения. Например, в ноутбуках модуль беспроводного типа сразу интегрируется в системную плату. Часто в настольных компьютерах карту ставят как дополнительную плату расширения какого-либо из слотов PCI.

По принципу действия беспроводные сетевые карты весьма просты. Такой беспроводный модем в ответе за непрерывность передачи и приема информации из сети. Беспроводный роутер принимает на внешний порт данные от провайдера, которые затем преобразуются в радиосигнал, транслируемый в эфир посредством антенны. Беспроводная сетевая карта этот сигнал принимает и немедленно преобразует его в сигнал электронный, адаптированный для ПК. В общем-то, настройка беспроводной карты никак не отличается от настройки обычной, и даже более - с ней нет необходимости в физическом контакте.

Виды сетевых карт (сетевых адаптеров)

Особенности и достоинства сетевых карт: беспроводных, встроенных в материнскую плату, подключаемых к USB или PCI портам.

Сейчас разработчики стремятся соблюдать для сетевых карт определенное единство правил построения, хотя выбор, тем не менее, имеется. Так, вам удастся приобрести карту беспроводного типа или карту, встроенную непосредственно в материнскую плату, либо же самую что ни на есть обыкновенную, подключаемую наподобие флешки - при помощи USB порта, либо через порт PCI. Превалирует, правда, встроенный в материнскую плату вариант сетевой карты. Достоинства такого вида сетевых адаптеров очевидны: вам не придется искать к ней драйвера, они прилагаются на диске с софтом для материнской платы, да и установкой сетевой платы заниматься не придется. Функциональных различий между сетевыми картами отдельно купленной и встроенной нет, т.к. все современные карты делаются по единому стандарту и принадлежат к 4 поколению. К тому же USB или PCI разъемы будут свободны, к ним можно будет подсоединить что-нибудь другое, плюс так вы ещё сможете чуточку сэкономить. Интересно, что имеются такие материнские платы, где по умолчанию смонтировано 2 сетевые платы. Это бывает полезно, если пользуетесь вы, к примеру, не единственным компьютером.

Приобретение сетевой карты, подсоединяемой через порт USB оправдано не всегда - лишь когда все PCI порты у вас уже заняты. Главный плюс таких сетевых карт - возможность их подключения к любому ПК при наличии на нем свободного порта USB. Такие карты работают наподобие некоего переходника USB/LAN. Стоят такие модели чуть больше обычных, плюс они не всегда поддерживают Wol и вообще не поддерживают BootRom.

Современные сетевые карты разрешают выполнять подключение компьютеров к сети не только при помощи кабеля, но и посредством беспроводного интерфейса. При кабельном подключении применяется обычный сетевой порт с разъемом RJ-45. Для беспроводного подключения к сети никакие физические интерфейсы и порты не нужны. Сейчас оба эти вида сетевых карт разрешают развить почти равную скорость передачи информации. Она варьируется в диапазоне 10-1000 мегабит/сек, что зависит от модели.

Дополнительные функции сетевых карт

К дополнительным функциям сетевых карт относятся:

BootRom - функция, позволяющая выполнять загрузку компьютера по сети, при помощи удаленного компьютера. На недорогих сетевых картах она зачастую отсутствует.

Wake-on-LAN - разрешает включать компьютер по локальной сети. Чтобы опция работала нормально, материнская плата обязана поддерживать Wake-on-LAN и, в случае отсутствия PCI 2.2, нужен специальный кабель. Естественно, что при этом ПК должен иметь источник питания.

ТСР Checksum Offload - такая технология помогает сетевой карте избавлять процессор от излишней работы. Ведь во время передачи данных информационные пакеты содержат не только пользовательские данные, но и служебную информацию. Поддерживающая TCP Checksum Offload сетевая плата сама проверит требуемую служебную информацию и не будет напрягать процессор.

Interrupt moderation - позволяет уменьшить число обращений к процессору. В особенности на данную функцию следует обращать внимание, если иметь ввиду гигабитные сетевые платы.

Jumbo Frame - технология разрешает получать данные быстрее, если у ваша сетевая карта способна вести обработку больших пакетов. При помощи такой функции можно достичь 300 %-ной производительности.

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.