Основні складові ПК. Канали передачі даних
Канали передачі даних
Особливості роботи, призначення, загальні характеристики, переваги та недоліки (кручена пара, коаксіальний кабель, оп-товолоконний кабель)
У першу чергу для зв’язку комп’ютерів між собою необхідне середовище, через яке передається інформація. В мережах в якості середовища передачі інформації можуть ви-користовуватись кабелі на основі мідного дроту, оптоволоконні, інфрачервоне випромі-нювання, радіо хвилі у високочастотному діапазоні. До кабелів на основі мідного дроту, відносять: кручену пару та коаксіальний кабель. На відміну від електричного в оптоволо-конному кабелі носієм інформації є світловий промінь, що поширюється у середині спеці-ального світловоду.
Техніко-експлуатаційні характеристики середовищ передавання такі: час і швидкість поширення сигналів, вартість, швидкість загасання сигналу на одиницю довжини кабелю з урахуванням його частоти, опір одного метра, маса одного метра, завадостійкість у різних навколишніх середовищах, випромінювання в довкілля.
Кручена пара
Найбільш популярним матеріалом для побудови сучасних комп'ютерних мереж є кручена пари. На сьогодні це недорогий і універсальний кабель для створення локальних комунікацій практично будь-якого рівня складності. Час поширення сигналу 8-12 нс/м. Загасання сигналу 12-28 дБ на 100м за частоти 10 МГц. Сучасні кабелі на основі крученої пари дозволяють розвинути швидкість передачі до 100 Мбіт/с і більше. Максимальна до-вжина мережі неповинна перевищувати 95м. Для підключення ПК до мережі використо-вують роз’єми типу PJ-45.
Кабелі на основі кручених пара з мідними провідниками, що застосовуються в СКС, призначені для передачі електричних сигналів.
Кабель містить декілька скручених з різними кроками кручених пара проводів і може мати кілька додаткових захисних, екрануючих і технологічних елементів, що утворюють сердечник. Кожен провід забезпечується ізоляцією із суцільного або спіненого діелектри-ка.
Використання останнього трохи знижує питому масу кабелеві і значно поліпшує йо-го частотні властивості, однак приводити до подорожчання готового виробу.
На сердечник накладена захисна оболонка у виді шланга, у більшому або меншому обсязі захищаюча кручені парі від зовнішніх впливів і зберігаюча структуру сердечника під година прокладки й експлуатації.
Наявність загальної зовнішньої захисної оболонки сердечника є підставою для відне-сення розглянутої конструкції до класу кабелів.
У залежності від основної області застосування і відповідно конструкції, кабельні вироби для СКС на основі кручених пара підрозділяються на чотири основних види:
• горизонтальний кабель;
• магістральний кабель;
• кабель для шнурів;
• перемичок.
Горизонтальний кабель типові "кручена парі", конструктивні особливості
Горизонтальний кабель типові "кручена парі", призначений для використання в гори-зонтальній підсистемі на ділянці від комутаційного устаткування в кросовій поверху до інформаційних розеток робочих місць.
Найбільш розповсюджені на практиці конструкції містять чотири кручені парі.
По видах скрутки провідників горизонтального кабелеві розрізняють парну і четвірочну (див. малюнок).
Види скруток кручених пар:
а) парна; б) четвірочна
Четвірочна скрутка дозволяє домогтися менших зовнішніх габаритів кабелю, більшої стабільності його конструкції і кращих електричних характеристик, однак кабель з четві-рочною скруткою більш складний у виробництві й обробленні і тому досить мало розпо-всюджений у техніці СКС.
Як матеріал ізоляції провідників звичайно використовується полівінілхлорид, зустрі-чаються також інші ізоляційні матеріали, наприклад, поліолефін, поліетилен і поліпропі-лен.
Застосовуються як суцільні, так і спінені матеріали, причому останні дозволяють одержати трохи кращі електричні характеристики, однак є більш дорогими і застосову-ються переважно в кабелях з верхньою граничною частотою вище 100 Мгц.
З метою зниження рівня загасання провідники горизонтального кабелю виготовля-ють з монолітного (Solid) мідного дроту.
Окремі кручені пари утворюють кабельний сердечник, покритий загальною для всіх пар зовнішньою захисною ізоляційною оболонкою товщиною приблизно 0,5-0,6 мм.
Для додання сердечникові визначеної структури в процесі виробництва і її збере-ження під час експлуатації може застосовуватися обмотка пар полімерними стрічечками або нитками.
Полегшення оброблення деяких конструкцій кабелів забезпечується використанням розривної нитки (rip-cord), розташованої під оболонкою.
При витягуванні ця нитка робить на оболонці поздовжній розріз і відкриває доступ до кабельного сердечника.
Кабелі "кручена пари", у яких під загальною оболонкою знаходяться три і більш чо-тирьохпарних елементи, відносяться до багатопарних. Для виготовлення зовнішньої обо-лонки поряд зі звичайним поливініл-хлоридом досить часто застосовується матеріал типу компаунда, що не містить галогенів і не підтримує горіння, а також так називані малодим-лячі полімери.На зовнішню оболонку наносяться написи, у яких указується тип кабелю, діаметр і тип провідників, характеристики оболонки, найменування виробника і його фірмове по-значення кабелю, найменування стандарту і лабораторії, що сертифікує, а також футові або метрові мітки довжини.
У залежності від наявності або відсутності додаткових екрануючих покрить окремих кручених пар і/або сердечника в цілому горизонтальні кабелі з кручених пар підрозділя-ються на неекрановані й екрановані. У свою чергу, серед екранованих конструкцій розріз-няють кабелі з загальним зовнішнім екраном, з екранами для кожної пари і з одночасним екрануванням окремих пар і сердечника в цілому. Екранування застосовують для підви-щення перехідного загасання (NEXT), зниження рівня ЭМИ і для підвищення перешкодо-захищеності. Зовнішній вигляд різних варіантів кабелів зображений на малюнку.
Конструкції горизонтальних кабелів
Найбільше поширення для екранування окремих пар одержали металізовані алюміні-єм тонкі полімерні плівки, причому відомі конструкції з орієнтацією сторони металізації як усередину, так і назовні.
До складу конструкції плівкового екрана звичайно вводиться додатковий тонкий не-ізольований мідний луджений або оцинкований дренажний провідник діаметром близько 0,5 мм. У функції останнього входить забезпечення електричної безперервності екрана при випадкових розривах плівки під час прокладки й експлуатації.
Екранований і неекранований кабель "кручена пари"
1. Зовнішня оболонка
2. Кручена пара
3. Загальний екран4. Дренажний провідник
5. Екран крученої пари
Порівняльна характеристика деяких механічних і експлуатаційних параметрів осно-вних варіантів конструкції чотирьохпарних горизонтальних кабелів приведена в таблиці.
Тип кабелюUTPSTPS-UTPS-UTPS-STP
Кат. 5Кат. 6Плівковий ек-ранКомбінований екран
Маса, кг/км30-3334-37424965-8582-88
Зовнішній діаметр, мм4.95.25.46.27.68.0
Робочий діа-пазон
температур, С-20 - +60, +70
Радіус вигину, мм30-3535-4040-45
Магістральний кабель призначений для використання в магістральних підсистемах СКС для зв'язку між собою приміщень кросових.
У підсистемі зовнішніх магістралей звичайно велика частина маршруту прокладаєть-ся горизонтально, у підсистемі внутрішніх магістралей - вертикально. З метою зниження коефіцієнта загасання провідники виготовляються з монолітного мідного дроту. На відмі-ну від горизонтального кабелю магістральні конструкції містять більше чотирьох круче-них пар і тому часто називаються багатопарними. Аналогічно горизонтальним кабелям вони розрізняються по категоріях від 3 до 5, причому магістральні кабелі категорії 4 зу-стрічаються на практиці дуже рідко.
Конструкція кабелю залежить від його ємності.
Категорії кабелюКількість пар
325,50,75,100,200,300,600,900,1800
525,50,100
При числі пар до 25 вони містяться в загальну оболонку. У випадку ємності понад 25 пара вони розбиваються на пучки по 25 пару в кожнім, сукупність яких утворить кабель-ний сердечник.
Рис.4 Багатопарні магістральні кабелі:
а) 25-парний кабель категорії 5
б) 300-парний кабель категорії 3
Кабель для шнурів, як це випливає з його назви, призначений для виготовлення ко-мутаційних і віконних шнурів.
Він містить у більшості випадків чотири кручених пари і по конструкції дуже схо-жий на горизонтальний кабель. Основні відмінності між цими різновидами кабельних ви-робів полягають у тому, що в кабелі для шнурів:
• для додання стійкості при багаторазових вигинах і подовження терміну експлуатації провідники виготовляються із семи тонких перевитих мідних дротів діаметром приблизно по 0,2 мм кожна (Stranded);
• ізоляційна оболонка провідника має трохи більшу в порівнянні з горизонтальним кабе-лем товщину (близько 0,25 мм);
• для виготовлення зовнішньої оболонки вибирається матеріал з підвищеною гнучкістю.
Кабель для шнурів виробляється в екранованому і неекранованому варіантах.
Провід для перемичок, або кросований провід, у більшості випадків являє собою одну неекрановану кручену пару категорії 3 без зовнішньої захисної оболонки. Провідни-ки виготовляються з монолітного мідного дроту діаметром 0,51 мм з ізоляцією з поліві-нілхлориду.
Оптоволоконний кабель
По призначенню, волоконно-оптичні кабелі (ВОК) можна розділити на:
•Монтажні (сполучні). Використовуються для механічної комутації і підключення апаратури;
•Об'єктові. Використовуються для високошвидкісних з'єднань усередині будівель. Як правило, у них використовуються покриття, що погано поширюють горіння, ви-діляють малу кількість диму, і не містять галогенів (LSF/OH - low smoke and fume zero halogen);
•Міські, Зонові. З'єднують будинки, райони, міста області. Звичайно мережі, побу-довані з їхнім використанням, мають довжина від 1-2 до 100 км.
•Магістральні. Призначені для передачі інформаційних потоків на великі відстані. Для цього використовуються кабелю з дуже якісними оптичними волокнами.
По місцю прокладки:•По підземних комунікаціях телефонних і інших служб;
•Призначені для прокладки в ґрунті. Посилена броня, захист від гризунів.
•Підвісні (на стовпах освітлення, трубостійках, контактних опорах залізниць, опо-рах ЛЕП, і т.п.). Довжина прольоту може доходити до 450м.
•Підводні.
Конструкція оптичного волокна
Типова конструкція кабельного сердечника модульного типу.
1 - оптичне волокно в буфері (ОВ) або службова жила (СЖ) з м'якого мідного дроту; 2 - гідрофобний заповнювач (ГЗ); 3 - оболонка оптичного модуля (ОМ); 4- гідрофобне заповнення; 5 - скріпний елемент, звичайно обмотка поліетилентерефталатною плівкою; 6 - центральний силовий елемент (ЦСЕ); 7- промі-жна оболонка кабелю; 8 - силовий елемент; 9 - захисна оболонка з ПЕ.
Роз’єми
При всіх достоїнствах оптичних волокон, для монтажу мереж їх необхідно з'єднува-ти. Саме складність цього процесу для світловодів із кварцового скла є основним стриму-ючим фактором оптоволоконних технології.
Розглянемо докладніше види і способи з'єднання оптичних волокон. Для початку, потрібно принципово розділити зростки (нероз'ємні з'єднання), і оптичні роз’єми. У порі-вняно невеликих мережах (до декількох кілометрів діаметром) зростки не бажані, і їх вар-то уникати. Основний на сьогодні спосіб їхнього створення - зварювання електричним розрядом.
Рис. 8.5. Принцип зварювання оптичного волокна.
Таке з'єднання надійне, довговічне, і вносить мізерно мале загасання в оптичний тракт. Але для зварювання потрібно досить дороге устаткування (у районі декількох деся-тків тисяч доларів), і порівняно висока кваліфікація оператора.
Обумовлено це необхідністю високоточного сполучення кінців волокон перед зва-рюванням, і дотримання стабільних параметрів електричної дуги. Крім цього, потрібно забезпечити рівні (і перпендикулярні осі волокна) торці (відколи) волокон, що зварюють-ся, що саме по собі є досить складною задачею.
Другий спосіб створення нероз'ємних з'єднань - механічний, або з використанням спеціальних з'єднувачів (сплайсів). Первісне призначення цієї технології - швидке тимча-сове з'єднання, використовуване для відновлення працездатності лінії у випадку розриву. Згодом, на "ремонтні" сплайси деякі фірми почали давати гарантію до 10 років, і до декі-лькох десятків циклів сполучення-роз'єднання. Принцип дії сплайса досить простий. Во-локна закріплюються в механічному кондукторі, і спеціальними гвинтами зближаються один з одним. Для гарного оптичного контакту в місці стику використовується спеціаль-ний гель зі схожими на кварцове скло оптичними властивостями. Незважаючи на зовніш-ню простоту і привабливість, спосіб не одержав широкого поширення. Причин цьому дві. По-перше, він усе-таки помітно уступає по надійності і довговічності зварюванню, і для магістральних телекомунікаційних каналів не придатний. По-друге, він обходиться доро-жче, ніж монтаж клейових розємів, і вимагає більш дорогого технологічного устаткуван-ня. Тому, він досить рідко застосовується і при монтажі локальних мереж.
Розглянемо роз’ємні з'єднання. Якщо межа дальності дії високошвидкісних електро-провідних ліній на основі кручений пари залежить від роз'ємів, то в оптоволоконних сис-темах внесені ними додаткові втрати досить малі. Загасання в них залишає близько 0,2-0,3 дб (або кілька відсотків). Тому цілком можливо створювати мережі складної топології без використання активного устаткування, комутуючи волокна на звичайних роз'ємах. Особ-ливо помітні переваги такого підходу на невеликих по довжині, але розгалужених мере-жах "останньої милі". Дуже зручно відводити по одній парі волокон на кожен будинок від загальної магістралі, з'єднуючи інші волокна в комутаційній коробці "на прохід".
На сьогодні відомо кілька десятків типів роз'ємів, і немає того єдиного, на який був би стратегічно зорієнтований розвиток галузі в цілому. Але основна ідея усіх варіантів конструкцій проста і досить очевидна. Необхідно точно сполучити осі волокон, і щільно пригорнути їхні торці друг до друга (створити контакт).
Рис. 8.6. Принцип дії оптоволоконного роз’ємну контактного типу
Незважаючи на відсутність офіційно визнаного усіма виробниками типу роз’ємну, фактично поширені ST і SC, досить схожі по своїх параметрам (загасання 0,2-0,3 дБ).
Рис. 8.7. Роз’єми оптичних волокон.
Роз’єми ST - найдешевший і розповсюджений. Він небагато краще, ніж SC, присто-сований до тяжких умов експлуатації завдяки простій і міцній металевій конструкції (до-пускає більше можливостей для застосування грубої фізичної сили). Як основні недоліки, можна назвати складність маркірування, трудомісткість підключення, і неможливість створення дуплексної вилки.SC. Був розроблений японською компанією NTT, з використанням такого ж, як у ST, керамічного наконечника діаметром 2,5 мм. Але основна ідея полягає в легкому пластма-совому корпусі, добре захищаючому наконечник, і забезпечуючий плавне підключення і відключення одним лінійним рухом. Така конструкція дозволяє досягти великої щільності монтажу, і легко адаптується до зручних здвоєних роз’ємів. Тому роз’єми SC рекомендо-вані для створення нових систем, і поступово витісняють ST.
Одномодові і багатомодові оптичні волокна
По типу конструкції, вірніше по розмірі серцевини, оптичні волокна поділяються на одномодові (ОМ) і багатомодові (БМ).
Рис. 8.3. Одномодові і багатомодові оптичні волокна
У випадку багатоходового волокна діаметр сердечника (звичайно 50 або 62,5 мкм) майже на два порядки більше, ніж довжина світлової хвилі. Це означає, що світло може поширюватися у волокні по декількох незалежних шляхах (модам). При цьому очевидно, що різні моди мають різну довжину, і сигнал на приймачі буде помітно "розмазаний" за часом.
Через це хрестоматійний тип східчастих волокон (варіант 1), з постійним коефіцієн-том переломлення (постійною щільністю) по всьому перетині сердечника, уже давно не використовується через великий модовій дисперсії.
На зміну йому прийшло градієнтне волокно (варіант 2), що має нерівномірну щіль-ність матеріалу сердечника. На малюнку добре видно, що довжини шляху променів силь-но скорочені за рахунок згладжування. Хоча промені, що проходять далі від осі світлово-да, переборюють великі відстані, вони при цьому мають велику швидкість поширення. Відбувається це через те, що щільність матеріалу від центра до зовнішнього радіуса зме-ншується по параболічному законі. А світлова хвиля поширюється тим швидше, чим ме-нше щільність середовища.
Однак, як би не були збалансовані градієнтні багатомодові волокна, цілком усунути цю проблему можна тільки при використанні волокон, що мають досить малий діаметр сердечника. У які, при відповідній довжині хвилі, буде поширюватися один єдиний про-мінь
Фізичні параметри оптичних волокон.
Принцип роботи оптоволоконной лінії не складний. Джерелом розповсюджуваного по оптичних кабелях світла є світлодіод (або напівпровідниковий лазер), а кодування ін-формації здійснюється дворівневою зміною інтенсивності світла (0-1). На іншому кінці кабелю приймаючий детектор перетворить світлові сигнали в електричні.
Для передачі інформації мало створити світлову хвилю, треба її зберегти і направити в потрібному напрямку. В однорідному середовищі світло (електромагнітна хвиля) поши-рюється прямолінійно, але на границі зміни щільності середовища по оптичних законах відбувається зміна напрямку (відображення), або переломлення.
У використовуваних у даний час схемах промінь від світлодіода або лазера впуска-ють у більш щільне середовище, обмежене менш щільним. При правильному підборі ма-теріалів, відбувається ефект повного відображення (переломлення відсутнє). Таким чи-ном, що транспортується сигнал "йде" усередині замкнутого середовища, проробляючи шлях від джерела сигналу до його приймача.
На сьогодні волоконно-оптичні системи працюють зі швидкостями, що перевищують 1 Тбіт/с на відстань понад 3000 км без підсилення.
Максимальна швидкість передавання з використанням світлодіодів декілька сотень Мбіт/с, тоді як лазери працюють зі швидкостями 10 Гбіт/с.
Інші елементи кабелю - лише спосіб охоронити тендітне волокно від ушкоджень зо-внішнім середовищем різної агресивності.
Мережі на основі коаксіального кабелю.
Коаксіальні кабелі поряд зі скрученою парою є найпоширенішим середовищем пере-давання даних у КМ. Вони мають високу швидкість передавання, завадостійкість довгові-чність, помірну вартість. Для них розроблені прості засоби з’єднання з ЛМ.
За техніко-експлуатаційними характеристиками розрізняють широко- та вузькосму-гові коаксіальні кабелі.
Широкосмугові кабелі використовуються для аналогового, широкосмугового пере-давання. Смуга перепускання такого кабелю, як звичайно, розділена на декілька аналого-вих каналів з різними частотами-носіями. Кабелі мають швидкість передавання сигналу 300-3000 Мбіт/с, загасання сигналу на частоті 100 МГц не більше 7 Дб на 100м.
Вузькосмугові кабелі застосовують для цифрового передавання. Вони мають швид-кість передавання не більше 80 Мбіт/с, загасання сигналів на частоті 10 МГц – 4 Дб на 100 км.
Найуживанішими у ЛМ коаксіальними кабелями є RG-8 (товстий Ethernet) та RG-59 (тонкий Ethernet). Для приєднання до коаксіального кабелю використовують такі розєдну-вачі: AUI - (товстий Ethernet), BNC - (тонкий Ethernet).Мережі на "тонкому" коаксіальному кабелі порівняно широко поширені. Ця техноло-гія донедавна була досить зручна для невеликих (до 5-10 комп'ютерів) мереж. Як основне достоїнство в порівнянні з кручений парою виділялася відсутність активного устаткуван-ня. Однак, останнім часом використовувані в подібних мережах хаби (комутатори) так си-льно подешевіли, що робити нову мережу на коаксіальному кабелі не має ні найменшого смислу.
Аргументи проти коаксіального кабелю досить серйозні:
•обмеження швидкості в 10 Мбіт;
•коаксіальний кабель приблизно на 30-40% дорожче, ніж кручена пари;
•низька технологічність інсталяції, складність в експлуатації;
•роз’єднання шини в будь-якому місці цілком порушує працездатність мережі, ви-кликаючи відомий серед мережних адміністраторів минулого "біг уздовж мережі з термінатором";
•низька стійкість до статичної напруги і грозових наведень;
Як правило, "товстий" коаксіал вироблявся яскраво-жовтого кольору. "Тонкий" виго-товляли чорним, рідше сірим. Через високу ціну і складності в інсталяції, перший варіант сприймається як екзотика, і знайти працюючу мережу на його основі - величезна пробле-ма. Проте, загальне представлення про нього бажано мати.
Можливо, не будь ця технологія настільки дорогою і застарілої, вона змогла б, за-вдяки зручній топології і роботі на великі відстані, знайти широке застосування в домаш-ніх (кампусних) мережах.
Рис. 7.1. Коаксіальні кабелі
У мережах 10base5 і 10base2 застосовуються тільки кабелі, що мають хвильовий опір 50 Ом. У якості основного топологічного елемента, використовується сегмент. Так нази-вається загальна довжина кабелю між двома термінаторами, установлюваними на обох кінцях мережі (один з них повинний бути заземлений).
Особливості мереж, що використовують "тонкий" коаксіальний кабель і протокол передачі даних 10base2 показані нижче.
Рис. 7.3. Схема мережі на "тонкому" коаксіальному кабелі
•До одного сегмента не може бути підключено більш 30 пристроїв, довжина якого повинна складати не більш 185 м. Мінімальна відстань між ними складає 0.5 метра. Таким чином, у локальній обчислювальній мережі може бути максимум 90 комп'ю-терів.
•Напруга пробою ізоляції між вузлами - 100 Вольт.
•Зовнішній діаметр близько 5 мм, центральний провідник - 0,8 мм, загасання на час-тоті 10 Мгц близько 160 d/км.
•Застосовуються роз’єми BNC-типу. Для підключення мережних адаптерів до кабе-лю використовуються спеціальні Т - конектори (T-Connector), при необхідності з’єднання двох відрізків кабелю використовують І - конектори.
Основні складові ПК.
Шина управління, шинні данні, особливості роботи, швид-кості.
У більшості сучасних ПК в якості системного інтерфейсу використовується системна шина. Шина (bus) – це сукупність ліній зв’язку, по яким інформація передається одночас-но. Під основною, або системною, шиною загалом розуміється шина між процесором та підсистемною шиною. Шини характеризуються розрядністю та частотою. Важливими фу-нкціональними характеристиками системної шини є кількість обслуговуваних нею при-строїв та її пропускна можливість, тобто максимально можлива швидкість передачі інфо-рмації. Пропускна здатність шини залежить від її розрядності (є шини 8-, 16-, 32- та 64-розрядні) та тактової частоти, на якій шина працює.
Розрядність, або ширина, шини (bus width), - кількість ліній зв’язку в шині, тобто чи-сло біт, які може бути передані по шині одночасно.
Тактова частота шини (bus frequency), - частота, з якою передаються послідовні бі-ти інформації по лінії зв’язку.
В якості системної шини в різних ПК використовувались і можуть використовува-тись:
•шини розширень – шини загального призначення, що дозволяють підключати велику кількість самих різноманітних пристроїв;
•локальні шини, які часто спеціалізуються на обслуговуванні не великої кіль-кості пристроїв певного класу, переважно відеосистем.
В комп’ютерах широко використовуються також периферійні шини – інтерфейси для зовнішніх запам’ятовуючих та багаточисельних периферійних повільнодіючих пристроїв. Технічні характеристики деяких шин приведені в таблиці.
ХарактеристикаШина
ISAEISAMCAVLBPCIAGP
Розрядність шини, біт.16 – дані/
24 - адреса32/32
32/32
32/32
64/6432/32
64/6432/32
64/64
Робоча частота, МГц88-3310-20До 33До 6666/133
Пропускна можливість, Мбайт/с163376132132/ 264/ 528528/
1056/
2112
Кількість підключає-мих пристроїв615154101
Системна шина включає в себе:
•кодову шину даних (КШД) – яка містить провода та схеми “ сполучення” для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного коду) операн-ду;
•кодову шину адреси (КША) - яка містить провода та схеми “сполучення” для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси комірки основної пам’яті або порту вводу-виводу зовнішнього пристрою;•кодову шину інструкцій (КШІ), яка містить провода та схеми “ сполучення” для передачі інформації (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;
•шину живлення, яка містить провода та схеми “ сполучення” для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.
Системна шина забезпечує три направлення передачі інформації:
•між мікропроцесором і основною пам’яттю;
•між мікропроцесором та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв;
•між основною пам’яттю та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв (в ре-жимі прямого доступу до пам’яті).
Управління системною шиною виконується мікропроцесором або безпосередньо чи чаще через додаткову мікросхему контролер шини, яка формує основні сигнали управлін-ня. Обмін інформацією між зовнішніми пристроями та системною шиною виконується з використанням ASCII-кодів.
Особливості таких шин, як ISA, EISA, MCI, VLB, PCI, AGP розглянемо у розділі “материнська плата”.
Мікропроцесор
Мікропроцесор - центральний пристрій ЕОМ (або обчислювальної системи), що виконує арифметичні і логічні операції, задані програмою перетворення інформації, керує обчислювальним процесом і координує роботу пристроїв системи (запам'ятовуючих, сор-туючих, вводу — виводу, підготовки даних і ін.). В обчислювальній системі може бути декілька паралельно працюючих процесорів; такі системи називають багатопроцесорни-ми.
Основними характеристиками мікропроцесора є швидкодія і розрядність. Швидкодія - це число виконуваних операцій у секунду. Розрядність характеризує обсяг інформації, що мікропроцесор обробляє за одну операцію: 8-розрядний процесор за одну операцію обробляє 8 біт інформації, 32-розрядний - 32 біт. Швидкість роботи мікропроцесора бага-то в чому визначає швидкодія комп'ютера. Він виконує всю обробку даних, що надходять у комп'ютер і які зберігаються в його пам'яті, під керуванням програми, що також зберіга-ється в пам'яті.
Функції і будова мікропроцесора
Функції процесора:
•обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;
•програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.
Моделі процесорів включають наступні спільно працюючі пристрої:
•Пристрій керування (УК). Здійснює координацію роботи всіх інших пристроїв, ви-конує функції керування пристроями, керує обчисленнями в комп'ютері.
•Арифметико-логічний пристрій (АЛП). Так називається пристрій для цілочисло-вих операцій. Арифметичні операції, такі як додавання, множення і ділення, а також логічні операції (OR, AND, ASL, ROL і ін.) обробляються за допомогою АЛП. Ці опе-рації складають переважну більшість програмних кодів у більшості програм. Всі опе-рації в АЛП виробляються в регістрах - спеціально відведених осередках АЛП. У про-цесорі може бути декілька АЛУ. Кожен здатний виконувати арифметичні або логічні операції незалежно від інших, що дозволяє виконувати кілька операцій одночасно. Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні і логічні дії. Логічні операції поділяються на дві прості операції: "Так" і "Ні" ("1" і "0"). Звичайно ці два пристрої виділяються чисто умовно, конструктивно вони не розділені.
•AGU (Address Generation Unit) - пристрій генерації адрес. Це пристрій не менш ва-жливе, чим АЛП, тому що він відповідає за коректну адресацію при завантаженні або збереженні даних.
•Математичний співпроцесор (FPU). Процесор може містити кілька математичних співпроцесорів. Кожний з них здатний виконувати, щонайменше, одну операцію з кра-пкою, що плаває, незалежно від того, що роблять інші АЛП. Метод конвеєрної оброб-ки даних дозволяє одному математичному співпроцесорові виконувати кілька операцій одночасно. Співпроцесор підтримує високоточні обчислення як цілочисельні, так і з крапкою, що плаває, і, крім того, містить набір корисних констант, що прискорюють обчислення. Співпроцесор працює паралельно з центральним процесором, забезпечу-ючи, таким чином, високу продуктивність.
•Дешифратор інструкцій (команд). Аналізує інструкції з метою виділення операндів і адрес, по яких розміщаються результати. Потім випливає повідомлення іншому неза-лежному пристроєві про те, що необхідно зробити для виконання інструкції. Дешиф-ратор допускає виконання декількох інструкцій одночасно для завантаження усіх ви-конуючих пристроїв.
•Кеш-пам'ять. Особлива високошвидкісна пам'ять процесора. Кеш використовується як буфер для прискорення обміну даними між процесором і оперативною пам'яттю, а також для збереження копій інструкцій і даних, що недавно використовувалися проце-сором. Значення з кеш-пам'яті витягаються прямо, без звертання до основної пам'яті.
1.Кеш першого рівня (L1 cache). Кеш-пам'ять, що знаходиться усередині процесо-ра. Вона швидше всіх інших типів пам'яті, але менше по обсязі. Зберігає зовсім не-давно використану інформацію, що може бути використана при виконанні корот-ких програмних циклів.2.Кеш другого рівня (L2 cache). Також знаходиться усередині процесора. Інформа-ція, що зберігається в ній, використовується рідше, ніж інформація, що зберігається в кеш-пам'яті першого рівня, але зате по обсязі пам'яті він більше. Також у даний час у процесорах використовується кеш третього рівня.
3.Основна пам'ять. Набагато більше по обсязі, чим кеш-пам'ять, і значно менш швидкодіюча.
•Шина - це канал пересилання даних, використовуваний спільно різними блоками системи. Шина може являти собою набір провідних ліній у друкованій платі, проводу, припаяні до виводів роз’ємів, у які вставляються друковані плати, або плоский ка-бель. Інформація передається по шині у виді груп бітів. До складу шини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія (паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часі використовувати одну лінію (послідовна шина).
Типи шин:
1.Шина даних. Служить для пересилання даних між процесором і пам'яттю або про-цесором і пристроями введення-виведення. Ці дані можуть являти собою як коман-ди мікропроцесора, так і інформацію, що він посилає в порти введення-виведення або приймає звідти.
2.Шина адрес. Використовується ЦП для вибору необхідної комірки пам'яті або пристрою введення-виведення шляхом установки на шині конкретної адреси, що відповідає однієї з комірок пам'яті або одного з елементів введення-виведення, що входять у систему.
3.Шина керування. По ній передаються керуючі сигнали, призначені пам'яті і при-строям введення-виведення. Ці сигнали вказують напрямок передачі даних (у про-цесор або з нього).
•BTB (Branch Target Buffer) - буфер цілей розгалуження. У цій таблиці знаходяться всі адреси, куди буде або може бути зроблений перехід.
•Регістри - це внутрішня пам'ять процесора. Являють собою ряд спеціалізованих дода-ткових комірок пам'яті, а також внутрішні носії інформації мікропроцесора. Регістр є пристроєм тимчасового збереження даних, числа або команди і використовується з ме-тою полегшення арифметичних, логічних і пересильних операцій. Основним елемен-том регістра є електронна схема, називана тригером, що здатна зберігати одну двоїчну цифру (розряд).
Деякі важливі регістри мають свої назви, наприклад:
1.суматор — регістр АЛП, що бере участь у виконанні кожної операції.
2.лічильник команд — регістр УП, уміст якого відповідає адресі чергової викону-ваної команди; служить для автоматичної вибірки програми з послідовних комірок пам'яті.
3.регістр команд — регістр УП для збереження коду команди на період часу, необ-хідний для її виконання. Частина його розрядів використовується для збереження коду операції, інші — для збереження кодів адрес операндів.
Еволюція процесорів
Через велику популярність процесорів фірми Intel, розглянемо еволюцію серію процесорів саме цієї фірми.
У 1969 році інженери Intel на чолі з Гордоном Муром і Робертом Нойсом розроби-ли мікропроцесор загального призначення, призначений для застосування в калькулято-рах. Це був однокристальний мікропроцесор, що одержав назву 4004 (4-розрядна шина даних і 16-контактний корпус). Нова технологія, практично відразу, лягла в основу ство-рення програмувальних калькуляторів з величезним, по тим часам (від 4-х до 64-х кіло-байт) обсягом оперативної пам'яті, здатних обробляти масиви даних.
Наступний процесор - восьмирозрядний і8008 (1972 рік) - був швидше попередника в два рази. і8008 послужив основою для прототипу процесора персональних комп'ютерів. У 1974 році був створений і8080 - перший "класичний" процесор.
У 1976 році фірма Intel почала успішно працювати над мікропроцесором 8086. Роз-мір його регістрів у порівнянні з 8080 був збільшений у два рази, що дало можливість збі-льшити його продуктивність у 10 разів. Крім того розмір інформаційних шин був збіль-шений до 16 розрядів, що дало можливість збільшити швидкість передачі інформації на мікропроцесор і з нього в два рази. Розмір його адресної шини також був істотно збільше-ний - до 20 біт. Це дозволило 86-му прямо контролювати 1М оперативної пам'яті.
У 1982 році Intel створила процесор 80286. Замість 20-розрядної адресної шини 8088/8086, 80286 мав 24-розрядну шину. Ці додаткові 4 розряди давали можливість збіль-шити максимум адресної пам'яті до 16 М.
Intel 80386 був створений у 1985 році. Зі збільшенням шини даних до 32 біт, число адресних ліній також було збільшено до 32. Саме по собі це розширення дозволило мікро-процесорові прямо звертатися до 4Гб фізичної пам'яті. Крім того він міг працювати з 16 трильйонами байт віртуальної пам'яті. Існує модифікація процесора Intel80386 — 386SX. Головна відмінність його від 80386 це 16-бітний вхід/вихід шини даних. Як наслідок його внутрішні регістри заповнюються в два кроки.Усі процесори сімейства 486 мають 32-розрядну архітектуру, внутрішню кеш-пам'ять 8 Кб (у DX4 - 16 КВ). Моделі SX не мають убудованого співпроцесора, він був винесений на плату. Моделі DX2 реалізують механізм внутрішнього подвоєння частоти (наприклад, процесор 486DX2-66 установлюється на 33-мегагерцову системну плату), що дозволяє підняти швидкодію практично в два рази, тому що ефективність кешування вну-трішньої кеш-пам'яті складає майже 90 відсотків. Процесори сімейства DX4 486DX4-75 і 486DX4-100 призначені для установки на 25-ти і 33-мегагерцові плати.
Створені в середині 1989 і 1995 року процесори Pentium і Pentium Pro значно відріз-нялися по своїй архітектурі від своїх попередників. В основу архітектури була покладена суперскалярна архітектура, що і дала можливість одержати п'ятикратне одержання проду-ктивності Pentium у порівнянні з моделлю 80486. Хоча Pentium проектувався як 32-розрядний, для зв'язку з іншими компонентами системи використовувалася зовнішня 64-розрядна шина.
ПроцесорРозрядність шини данихРобоча частота,
МГц
i400440.75
i800880.8
i808082
i8086165; 8; 10
i8088165; 8
i80286168; 10; 12; 16
i80386 DX3220; 25; 33; 40
i80386 SX1620; 25; 33
i80486 DX3225; 33; 50; 66; 75; 100; 120
i80486 SX3216; 20; 25; 33
Pentium3260; 66; 75; 90; 100; 120; 133; 166; 200
Pentium Pro32166; 180; 200
Intel Pentium II
Мікропроцесор Intel Pentium II був випущений у 1998 році. Правда, кеш другого рів-ня в ньому, так і залишилася у виді окремої мікросхеми. Виділена кеш-пам'ять другого рівня 512 KB. Також, мається і 32 KB кеша першого рівня (16K для даних і 16K - для ін-струкцій), що вдвічі більше, ніж у процесора Pentium Pro.
Intel Celeron
Уперше ці процесори з'явилися в квітні 1998 року. Процесори Celeron з тактовими частотами 400, 366, 333, 300 і 266 Мгц. Процесори Celeron мають усі достоїнства мікроар-хітектури P6, на основі якої був побудований процесор Pentium II.
Основні характеристики серії Celeron:
•Використовують системну шину мікроархітектури P6 з тактовою частотою 66 Мгц, що підтримує рівнобіжні транзакції і контроль парності даних;
•Оснащені неблокованою кеш-пам'яттю першого рівня ємністю 32 кбайт (16 кбайт для команд + 16 кбайт для даних);
•Оснащені убудованою кеш-пам'яттю 2-го рівня обсягом 128 Kб;
•Ядро містить від 7,5 млн. (у процесорів з тактовими частотами 300 і 266 МГц) до 19 млн. (у процесорів з частотами 400, 366, 333 МГц) транзисторів і включає убудовану кеш-пам'ять 2-го рівня.
CPU Intel Celeron 333 128K/ 66МГц PPGA
Кеш L2128К, працює на частоті процесора
Частота шини66 МГц
Множення5
Гніздо процесораSocket370
Кеш L116ДО+16ДО (команди/дані)
Напруга харчування2 В
Технологія0.25 мкм
КорпусPPGA
Intel Pentium III
Однієї з найважливіших новин початку 1999 року є те, що процесор Pentium III ви-йшов у серійне виробництво. Він розроблений для прискорення роботи всіх мультимедій-них засобів і систем ПК, таких як статична і динамічна 3D графіка, відео і звук. Також оп-тимізовані і поліпшені інструкції пересилання операндів у пам'яті й обробка потоків інфо-рмації.
Серед великого числа переваг нового процесора можна виділити наступні:
•Нові оптимізовані інструкції з підтримкою SIMD;
•Оптимізація обчислень із крапкою, що плаває;
•Оптимізація MMX інструкцій;
•Поліпшений доступ до пам'яті Streamline;
•Висока тактова частота (450MHz - 1000MHz);
•Унікальний ідентифікаційний код.
Intel Pentium IV (ядро Willamette)
Основні характеристики процесора Pentium 4, заснованого на ядрі Willamette
•Виробляється за технологією 0,18 мкм;
•Працює при напрузі харчування 1,7 В;
•Має частоти від 1,3 до 2 Ггц;
•Містить 42 млн. транзисторів і має площа 217 кв. мм. Це в два рази більше, ніж площа ядра Athlon або Pentium III;
•Для цих процесорів потрібні нові материнські плати на чипсете і850.
Процесори вставляються в нове гніздо Socket 423;
•Використовує високопродуктивну 400 Мгц системну шину.
Трохи пізніше після істотного удосконалення архітектури процесора Pentium 4 (пе-рехід на 0,13-мікронну технологію) корпорація Intel зробила наступний крок, збільшивши тактову частоту зовнішньої шини процесора з 400 до 533 Мгц. Були оголошені дві моделі Pentium 4 — з тактовими частотами 2,4 і 2,26 Ггц.
Пізніше був випущений процесор Pentium 4 з тактовою частотою 2,53 ГГц. По про-дуктивності цей процесор практично не відрізнявся від процесора Pentium 4 2,4 ГГц.
Pentium 4 2.8 ГГц
Новий процесор Pentium 4 2.8 ГГц офіційно представлений у серпні 2002 року.
Основні характеристики Pentium 4 2.8 ГГц:
•Ядро Northwood;
•Технологія виготовлення - 0.13 мкм;
•Частота системної шини - 533 Мгц;
•Обсяг кеш-пам'яті другого рівня - 512 Кб.
Збільшивши до 2.8 ГГц частоту, Intel довелося трохи підняти напруга ядра. Якщо Pentium 4 2.53 ГГц для роботи необхідно 1.5 В, то Pentium 4 2.8 ГГц вимагає вже 1.55 В.Intel Pentium IV 3,06 ГГц (Hyper-Threading)
У листопаду 2002р. корпорація Intel випустила процесор Pentium 4 з частотою 3,06 ГГц, оснащений технологією Hyper-Threading, що перетворює персональний комп'ютер з одним фізичним процесором у систему з двома логічними процесорами, що працюють ба-гато в чому незалежно друг від друга. Технологія перетворення однопроцесорного ПК у фактично двухпроцесорну машину (саме так вона і бачиться операційними системами) як не можна краще підходить для використання ПК як робочу станцію.
Intel Pentium 4 3.06 ГГц є першим CPU у сімействі, що підтримує технологію Hyper-Threading, і має наступні характеристики:
•Частота ядра – 3066 Мгц, частота шини Quad Pumped Bus - 533 Мгц;
•Розмір кеша першого рівня: 8 Кбайт – для даних, 12 Кбайт – для інструкцій. Розмір кеша другого рівня – 512 Кбайт;
•Процесорне ядро Northwood. Технологія виробництва – 0.13 мкм із використанням мідних з'єднань;
•Номінальна напруга харчування ядра – 1.525 В;
•Площа ядра – 131 кв. мм, число транзисторів – 55 мільйонів;
•Фізичний інтерфейс – Socket 478;
•Підтримка наборів інструкцій MMX, SSE, SSE2;
Підтримка технології Hyper-Threading.
Intel Pentium IV Prescott
Лінійка процесорів на ядрі Prescott була представлена 2 лютого 2004 року. Також були представлені Pentium 4 на ядрі Northwood, з частотою 3,40 Ггц і Pentium 4 Extreme Edition, з такою же частотою і колишніми параметрами.
Нова лінійка Prescott, складається з моделей з частотами від 2,8 до 3,4 Ггц. Усі мо-делі випущені з частотою шини 800 Мгц. Для відмінності від аналогічних моделей на ядрі Northwood маркіруються постфіксом E. Крім того, модель 2,8 також випущена із шиною 533 МГц і маркірується як 2,8А. Prescott містить 125 млн. транзисторів, при тім, що площа кристала навіть небагато зменшилася і стала 112 мм2.
У новому процесорі збільшили обсяг кеша даних L1 до 16 КБ і L2 до 1 МБ.
CPU Intel Pentium 4 670 3.8 ГГц/ 2Мб/ 800МГц BOX 775-LGA
ОписПроцесор для настільних комп'ю-терів. Реальна частота роботи процесора - 3.80 ГГц.
Кеш L116 Кб даних + 12 тис. мікроко-манд
Кеш L22048 Kб
Технології зменшення шу-му охолодної системиEnhanced Intel SpeedStep (EIST)
ЯдроPrescott2M
Кількість ядер1
Частота шини800 МГц
Множення19
Гніздо процесораSocket LGA775
Підтримка Hyper ThreadingЄ
Напруга харчування1.25 В -1.400 В
СумісністьПотрібна плата з підтримкою Platform Compatibility Guide 04B
Потужність, що розсіюється115 Вт
Критична температура72.8°C
Технологія0.09 мкм
Корпус775 pin PLGA
Вага брутто (обмірювана в НИКСе)0.724 кг
ІншеПідтримуються додаткові набори інструкцій: SSE, SSE2, SSE3, AMD64 (Extended Memory 64 Technology), підтримується технологія EVP (Enhanced Virus Protection) , у комплект постачання входять високоякісні вентилятор і радіатор
Материнська плата
Материнська плата – це найважливіша частина комп’ютера, котра містить основні електричні компоненти машини. За допомогою материнської плати відбувається взаємодія між більшістю пристроїв машини.
Конструктивно материнська плата представляє собою печатну плату площею 100-150кв.,см, на якій розміщено велика кількість різноманітних мікросхем, роз’ємів та інших елементів. На системній платі безпосередньо розміщені:
•Роз’єм для підключення мікропроцесора;
•Набір системних мікросхем (чіпсет), що забезпечують роботу мікропроцесора та інших вузлів машини;
•Мікросхема постійного запам’ятовуючого пристрою, що містить програми ба-зової системи вводу-виводу (BIOS);
•Мікросхема енергонезалежної пам’яті (від акумулятора на МП) по технології виготовлення називаєма CMOS;
•Мікросхема кеш-пам’яті 2-го рівня;
•Роз’єми для підключення модулів оперативної пам’яті;
•Набір мікросхем та роз’ємів для системних, локальних та периферійних ін-терфейсів;
•Мікросхеми мультимедійних пристроїв.
Існують базові типорозміри плат: Full-size AT розміром 12*13,8 дюйма, Baby AT розміром 8,57*13,04, LPX та Mini LPX розмірами 9*13 та 8,2*10,4 дюйма. АТХ – самий розповсюджений формат системних плат, розміром 9,6*12 дюймів
M/B INTEL Atlanta AL Slot1 <440LX> AGP ATX (BOX)
ЧіпсетIntel 440LX
Підтримка типів про-цесорівPentium II Klamath, Celeron Mendocino
Кількість розємів ISA/PCI/AGP2/4/1, 1 рознімання поділюваний ISA/PCI
Кількість розємів SIMM/DIMM0/3
Частота шини66 МГц
Тип підтримуваної пам'ятіSDRAM, з ECC і без
Max обсяг оперативної пам'яті384 Мб
Гніздо процесораSlot1
Підтримка UDMA/33Так
Формат платиATX, 30.5 х 20 см
BIOSIntel/Phoenix
M/B EPoX EP-9NDA3J Socket939
ЧіпсетnVidia nForce3 250Gb Ultra
Експериментальні частоти шиниВід 200 до 350 МГц при фіксованих частотах AGP/PCI
Підтримка типів процесорівAMD Sempron, Athlon 64, Athlon 64 FX
Технології зменшення шуму охолодної системиAMD Cool 'n' Quiet.
AGPv 3.0 (4х/8x). Карти 3.3В не підтримуються.Кількість рознімань PCI5
Частота шини800, 1000 МГц
Кількість рознімань DDR DIMM4 (для активізації 2х канальні режими роботи пам'яті модулі встановлюються парами)
Тип підтримуваної пам'ятіDDR SDRAM
Max обсяг оперативної пам'яті4 Гб (визначається процесором)
Гніздо процесораSocket939
Serial ATA2 канали з можливістю підключення 2х пристроїв.
Підтримка UDMA/1332 канали з можливістю підключення 4х пристроїв.
Формат платиATX, (305 x 244 мм)
Інтегрований RAID-контролерУбудований у чіпсет, можлива побудова RAID ма-сивів рівнів RAID 0, 1, 0+1 з 2х Serial ATA пристро-їв і 4х IDE пристроїв.
МережаІнтегрований у чіпсет контролер + інтерфейс фізич-ного рівня Vitesse VSC8201 10/100/1000 Мбіт/сек
Клавіатура/мишаPS/2
BIOSAward BIOS
ЗвукУбудований 8-канальний AC 97 кодек RealTek ALC850
Порти1x PS/2 клавіатура, 1x PS/2 миша, 1x LPT, 1x COM, аудиоразъмы (front-out, rear-out, suround-out, sub/senter-out, line-in, mic-in), 1х коаксіальний S/PDIF Out, 4x USB 2.0, 1х RJ-45 LAN
Сумісність із блоком харчування з додатковим розніманням ATX12VТак
Ну, власне кажучи, ми вже знаємо, як виглядає материнська плата, а от призначення і різновиди роз’ємів, перемичок і мікросхем далі і піде мова.
CMOS-пам’ять – зберігає інформацію про параметри багатьох пристроїв, що входять в ПК. Інформація в ній може змінюватись по мірі необхідності.
На системній платі розташована мікросхема постійно запам’ятовуючого пристрою, що містить програми BIOS, необхідних для управління багатьма компонентами ком-п’ютера. В BIOS є програма, яка називається System Setup – завдяки неї користувач управляє самими глибокими настройками системи. При завантаженні комп’ютера BIOS бере необхідну для своєї роботи інформацію про змінні параметри компонентів ПК з CMOS-пам’яті.
Chip Set
ChipSet- це набір або одна мікросхема, на яку, і покладається основне навантаження по забезпеченню центрального процесора даними і командами, а також, по керуванню пе-риферією, як відео карти, звукова система, оперативна пам'ять, дискові нагромаджувачі і різні порти введення/виведення. Вони містять у собі контролери переривань прямого до-ступу до пам'яті, звичайно в одну з мікросхем набору входять також годинник реального часу з CMOS-пам'яттю й іноді - клавіатурний контролер. Однак ці блоки можуть бути присутніми і у виді окремих чіпів. В останніх розробках до складу мікросхем наборів для інтегрованих плат стали включатися і контролери зовнішніх пристроїв. Зовні мікросхеми Сhірsеt'а виглядають, як найбільші після процесора, по кількість виводів від декількох де-сятків до двох сотень. Назва набору звичайно походить від маркірування основної мікро-схеми - і810,і810E,і440BX,I820,VIA Apollo pro 133A, Si630, UMC491, і82C437VX і т.п. При цьому використовується тільки код мікросхеми усередині серії: наприклад, повне на-йменування Si471 - Si85C471. Останні розробки використовують і власні імена; у ряді ви-падків це - фірмова назва (INTEL,VIA, Viper) Тип набору в основному визначає функціо-нальні можливості плати: типи підтримуваних процесорів, структура обсяг кеша, можливі сполучення типів і обсягів модулів пам'яті, підтримка режимів енергозбереження, можли-вість програмного настроювання параметрів і т.п. На тому самому наборі може випуска-тися кілька моделей системних плат, від найпростіших до досить складних з інтегровани-ми контролерами портів, дисків, відео і т.д.
Різновиди слотів
Слотом називаються роз’єми розширення розташовані на материнській платі. Вони бувають наступних типів ISA, EISA, VLB, PCI, AGP.
ISA (Industry Standard Architecture - архітектура промислового стандарту) - основна шина на комп'ютерах типу PC AT (інша назва - AT-Bus), розрядність - 16/24 (16 Мб), так-това частота - 8 МГц, гранична пропускна здатність - 5.55 Мб/с. Конструктив - 62-контактне роз’єм XT-Bus із прилягаючим до нього 36-контактним роз’ємом розширення.
EISA (Enhanced ISA - розширена ISA) - функціональне і конструктивне розширення ISA. Зовні роз’єми мають такий же вид, як і ISA, і в них можуть уставлятися плати ISA, але в глибині роз’ємна знаходяться додаткові ряди контактів EISA, а плати EISA мають більш високу ножову частину роз’ємну з двома рядами контактів розташованих у шахо-вому порядку одні ледве вище, інші трохи нижче. Розрядність - 32/32, працює також на частоті 8 Мгц. Гранична пропускна здатність - 32 Мб/с.
VLB (VESA Local Bus - локальна шина стандарту VESA) - 32-розрядне доповнення до шини ISA. Конструктивно являє собою додатковий роз’єм (116-контактний) при роз’ємі ISA. Розрядність - 32/32, тактова частота - 25..50 Мгц.
PCI (Peripheral Component Interconnect - з'єднання зовнішніх компонентів) -PCI є по-дальшим кроком у розвиток VLB. Розрядність - 32/32 (розширений варіант - 64/64), такто-ва частота - до 33 МГц (PCI 2.1 - до 66 МГц), пропускна здатність - до 132 Мб/с (264 Мб/с для 32/32 на 66 МГц і 528 Мб/с для 64/64 на 66 МГц).AGP(Acselerated Graphic Port- Прискорений Графічний Порт)- Є подальшим розвит-ком PCI націленим на прискорений обмін із графічними акселераторами. Відмінності від PCI у фізичному розташуванні слота на материнській платі і його конструкції. Так як AGP слот конструювався для установки в нього відео плат, у ньому передбачена швидкісна пе-редача даних у пам'ять відео карт, а так як вони не мають потреби в двосторонньому шви-дкісному обміні, то і відповідно зворотній зв'язок досить повільний. Пропускна здатність - 528 Мб/с, а з відео карти на системну шину до 132 Мб/с. Існує також новий стандарт AGP Pro. Коротко, суть його відмінностей від звичного AGP полягає в тім, що до звичайного роз’ємну AGP по краях додані виводи для підключення додаткових ланцюгів харчування 12В и 3.3В. Ці ланцюги покликані забезпечити збільшене енергоспоживання відео карти.
Типи роз’ємів оперативної пам'яті
На даний момент існує також кілька типів роз’ємів для установки оперативної пам'я-ті. Такі як: SIMM, DIMM, RIMM
SIMM (Single In line Memory Module - модуль пам'яті з одним рядом контактів) - мо-дуль пам'яті, що вставляється в розєм, що затискає, крім комп'ютера використовується та-кож у багатьох адаптерах, принтерах і інших пристроях. SIMM має контакти з двох сторін модуля, але усі вони з'єднані між собою, утворюючи як би один ряд контактів. Модулі SIMM бувають двох видів (30 і 72 pin) основне розходження в кількості контактів на мо-дулі. Але 30 pin -ві модулі вже досить давно зняті з виробництва.
DIMM (Dual In line Memory Module - модуль пам'яті з двома рядами контактів) - мо-дуль пам'яті, схожий на SIMM, але з роздільними контактами (172 pin тобто 2 x 84pin) ко-нтакти розташовані з 2х сторін, але гальванічно розділені на відміну від SIMM модулів, за рахунок чого збільшується розрядність або число банків пам'яті в модулі. Також застосо-вані роз’єми іншого типу ніж чим для модулів SIMM.
CELP (Card Egde Low Profile - невисока карта з ножовим роз’ємом на краю) - модуль зовнішньої кеш-пам'яті, зібраний на мікросхемах SRAM (асинхронний) або PB SRAM (синхронний). По зовнішньому вигляді схожий на 72-контактний SIMM, має ємність 256 або 512 кб.
Роз’єми для підключення зовнішніх пристроїв
USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна магістраль) - один із сучасних інтерфейсів для підключення зовнішніх пристроїв. Передбачає підключення до 127 зовні-шніх пристроїв до одного USB-каналу, принципово зроблений за принципом загальної шини, реалізації звичайно мають по двох каналу на контролер. Обмін по інтерфейсі - па-кетний, швидкість обміну до 12 Мбіт/с.
LPT порт- спочатку був призначений для підключення до нього принтера, але надалі з'явився ряд пристроїв здатних працювати через LPT порт (сканери, Zip приводи і т.д.). LPT порт конструктивно представляє із себе паралельний восьми розрядний порт плюс 4 розряди стану.
Режими роботи рівнобіжного (LPT) порту:
SPP (Standard Parallel Port - стандартний паралельний порт) Здійснює 8-розрядний вивід даних із синхронізацією по опитуванню або по перериваннях. Максимальна швидкість ви-воду - близько 80 кб/с. Може використовуватися для введення інформації з ліній стану, максимальна швидкість введення - приблизно вдвічі менше.
EPP (Enhanced Parallel Port - розширений паралельний порт) - швидкісний двухнаправле-ний варіант інтерфейсу. Змінено призначення деяких сигналів, уведена можливість адре-сації декількох логічних пристроїв і 8-розрядного введення даних, 16-байтовий апаратний FIFO-буфер. Максимальна швидкість обміну - до 2 Мб/с.
ECP (Enhanced Capability Port - порт із розширеними можливостями) - інтелектуальний варіант EPP. Уведено можливість поділу переданої інформації на команди і дані, підтрим-ка DMA і стиску передаючих даних методом RLE (Run-Length Encoding - кодування по-вторюваних серій).
COM порт - послідовний порт. Швидкість обміну до 115кбіт/с. Можливо підклю-чення лише одного пристрою до порту. В основному використовується для підключення маніпулятора миша або модему. Стандартно в материнську плату вбудовано два послідо-вних порти.
PS/2 порти. Практично повний аналог COM порту. Служить для підключення клавіа-тури або маніпулятора миші.
Роз’єми для підключення дискових пристроїв
FDD (Floppy Disk Drivers- Нагромаджувач на Гнучких Магнітних Дисках) Конструк-тивно представляє із себе 12х2 контактний голчастий розєм з можливістю підключення двох дисководів. Пристрій підключене до перевитого шлейфа буде диском A:, до прямого B:. Реалізовано одночасне звертання тільки до одного пристрою.
HDD(Hard Disk Drivers- Нагромаджувач на Твердих Магнітних Дисках) Конструкти-вно може бути виконаний у декількох варіантах: IDE, SCSIIDE- Більш дешевий і в даний час найпоширеніший інтерфейс. Конструктивно пред-ставляє із себе 2х20 контактний голчастий розєм. Стандартно контролер IDE має один та-кий розєм, до якого можна підключити до 2х дискових пристроїв. Стандартно на материн-ській платі зібрані 2а IDE контролера Primary і Secondary. Існують також кілька протоко-лів обміну даними: UDMA/33 - 33МБ/сек і UDMA/66 - 66МБ/сек.
Протокол UDMA/66 має вдвічі більшу швидкість передачі даних за рахунок того, що дані передається по обох фронтах тактуючого сигналу на відміну від UDMA/33, у наслід-ку чого необхідний шлейф у якому б були відсутні перешкоди від 2х паралельно їдучих провідників. Для рішення цієї проблеми застосовується 80 жильний шлейф кожен другий провідник якого з'єднаний із загальним проводом для зменшення перешкод.
SCSI- Більш дорогий і в даний час менш розповсюджений інтерфейс. Один контро-лер може обслуговувати від 1 до 32 пристроїв у залежності від конструкції. Конструктив-но розрізняються два типи SCSI :
Контролер SCSI зовні представляє із себе плату розширення або він убудований у мате-ринську плату і тоді ми можемо бачити лише 25х2 голчастий розєм. Швидкість обміну до 20МБ/с.
Контролер UWSCSI зовні теж представляє із себе плату розширення або убудований у материнську плату і тоді ми можемо бачити 34х2 трапеціодільний роз’єм плюс для під-тримки SCSI 25x2 голчастий розєм. Швидкість обміну до 80МБ/с по каналі UWSCSI.
Роз’єми процесорів
Власне кажучи, процесор саме той пристрій, що робить всі обчислення і керує всіма контролерами. Тож як визначити який процесор ви зможете поставити в ту материнську плату, що вибрали. На даний момент існує досить багато типів розємів для установки процесора такі як Socket 7, Socket 370, Socket FC-PGA, Slot I, Slot A..
Тип роз’ємну Socket-ZIF (Zero Input Force- уставляй не прикладаючи сил) конструк-тивно представляє пластиковий роз’єм з засувкою, що затискає, розташованої збоку кор-пуса розєму, призначеної для запобігання мимовільного випадання процесора. При уста-новці процесора засувка повинна бути максимально піднята нагору.
Роз’єм Socket 7 - стандартний ZIF (Zero Input Force) - роз’ємом з 296 контактами, що використовується всіма процесорами класу Р5 - Intel Pentium, AMD K5 і K6, Cyrix 6x86 і 6x86MX і Centaur Technology IDT-C6.
Роз’єм Socket 8 - нестандартний ZIF має 387 контактів і несумісний з Socket 7, і при-значений для установки в нього процесора класу Р6 - Pentium Pro. Тому що ядро процесо-ра і кеш були об'єднані на одному кристалі то і форма його вийшла прямокутною а не ква-дратною як у Socket 7.
Роз’єм Socket 370- нестандартний ZIF несумісне ні з Socket 7, ні з Socket 8, призначе-ний для установки в нього більш дешевого прототипу P6 Celeron, за винятком останньої моделі Celeron II, побудованої за технологією Coppermine.
Роз’єм Socket FC-PGA(Flip Chip Pin Grid Array) зовні нагадує Socket 370. У відмінності від 370 на FC-PGA заводиться два харчування 1,5В и 1,6В, призначений для установки нього процесорів зроблених за технологією Coprmine.
Тип роз’єму Slot конструктивно представляє пластиковий роз’єм з двома рядами ко-нтактів, у нього вставляються процесори з ножовими роз’ємами. INTEL пішла на таке в зв'язку з тим, що для здешевлення вартості процесора кеш був винесений із кристала і став розташовуватися на платі процесора.
Тип розєму Slot I- призначений для установки в нього процесора P6 Pentium II ,Pentium III і процесора P6 Celeron Slot I.
Тип розєму Slot 2- відрізняється від Slot I по комерційних причинах, тому що в нього ставляться більш дорогі моделі процесорів Xeon, вартість яких у багато разу перевищує вартість процесорів Pentium II і Pentium III.
Тип рознімання Slot A- практично той же самий Slot I тільки перевернений навпаки, призначений для установки процесора Athlon від AMD.
Висновок
Комп’ютерна мережа є системою розподіленого опрацювання інформації, що скла-дається, як мінімум з 2-х ПК, що взаємодіють між собою за допомогою спеціальних засо-бів зв’язку. Комп’ютери, що входять до складу мережі, виконують достатньо широке коло функцій. Основними з яких є: організація доступу до мережі, керування передачею інфо-рмації, надання обчислювальних ресурсів та послуг абонентам мережі. У свою чергу засо-би зв’язку покликані забезпечити надійну передачу інформації між ПК мережі. Комп’ют-ерна мережа не є простим об’єднанням комп’ютерів, а являє собою достатньо складну си-стему, яка характеризується (складається) з таких компонентів: топологій, протоколів, ін-терфейсів, мережних технічних та програмних засобів. Під мережними технічними засо-бами припускаються різноманітні фізичні пристрої, що забезпечують об’єднання ПК у єдину комп’ютерну мережу. В якості середовища передачі інформації в мережах можуть використовувати кабелі на основі мідного дроту, оптоволоконні, радіохвилі у високочас-тотному діапазоні. Від вибраного середовища передачі інформації – залежить швидкість та надійність роботи мережі.Системна шина – це основна інтерфейсна система комп’ютера, яка забезпечує спо-лучення та зв’язок всіх його пристроїв між собою. Системна шина включає в себе: кодову шину даних (КЩД), кодову шину адреси (КША), кодову шину інструкцій (КШІ), шину живлення.
Материнська плата – це найважливіша частина комп’ютера, котра містить основні електричні компоненти машини. За допомогою материнської плати відбувається взаємодія між більшістю пристроїв машини.
Конструктивно материнська плата представляє собою печатну плату площею 100-150кв.,см, на якій розміщено велика кількість різноманітних мікросхем, роз’ємів та інших елементів.
Серцем материнської плати є процесор – CPU (Central Processing Unit). Він контро-лює, регулює робочий процес. Виконує арифметичні і логічні операції, задані програмою перетворення інформації, керує обчислювальним процесом і координує роботу пристроїв системи (запам'ятовуючих, сортуючих, вводу — виводу, підготовки даних і ін.).
Література
1. В. Пасічник „Комп’ютерні мережі” 2003 р.
2. Зайченко Ю.П. „Комп’ютерні мережі” 2003 р.
3. Калита Д.М. „комп’ютерні мережі. Апаратні засоби та протоколи передачі да-них” 2003 р.
4. П’ятибратов А.П., Гудино Л.П. „Обчислювальні системи, мережі та телекому-нікації” 2003 р.
5. Бройдо В.Л. „Обчислювальні системи, мережі та телекомунікації”.
Зміст
1.Канали передачі даних.......................................................................................................
1.1.Особливості роботи, призначення, загальні характеристики, переваги та недо-ліки (кручена пара, коаксіальний кабель, оптоволоконний кабель) .....................
1.2.Кручена пара................................................................................................................
1.3.Оптоволоконний кабель..............................................................................................
1.3.1.Роз’єми...............................................................................................................
1.3.2.Одномодові і багатомодові оптичні волокна.................................................
1.3.3.Фізичні параметри оптичних волокон............................................................
1.4.Мережа на основі коаксіального кабелю..................................................................
2.1.Основні складові ПК...................................................................................................
2.2.Шина управління, шинні данні, особливості роботи, швидкості...........................
2.3.Мікропроцесор.............................................................................................................
2.3.1.Функції і будова мікропроцесора....................................................................
2.3.2.Еволюція процесорів........................................................................................
2.4.Материнська плата......................................................................................................
2.4.1.Різновиди слотів...............................................................................................
2.4.2.Типи роз’ємів оперативної пам’яті.................................................................
2.4.3.Роз’єми для підключення зовнішніх пристроїв.............................................
2.4.4.Роз’єми підключення дискових пристроїв.....................................................
2.4.5.Роз’єми процесорів...........................................................................................
3.1.Висновок.......................................................................................................................
4.1.Література...................................................................................................................3
3
3
6
7
9
10
10
12
12
13
14
15
19
21
22
22
22
23
24
25