Периферийные устройства ПК. Технические средства встроенных систем

Сентябрь 14, 2022

Главная
Алгебра
Периферийные устройства ПК. Технические средства встроенных систем

Содержание

2. 4096tb@gmail.com Тема письма: БГУИР. … . Ковалевский Вячеслав Викторович
3. Лекция 5. Структура процессора. Архитектуры CISC и RISC. Архитектура процессора Intel . План лекции: Структура процессора.
4. Лекция 6. Адресация. Режимы работы процессора. Управление памятью. План лекции: Адресация памяти. Непосредственная, прямая и косвенная
5. Лекция 7. Производительность. Многопроцессорные системы План лекции: Иерархия памяти. Кэш. Развитие архитектуры IA-32. FPU. Конвейеризация команд
6. Лекция 8. Периферийные устройства ПК. Технические средства встроенных систем План лекции: Внешняя память. Носители информации. Устройства
7. Интерфейсы
8. Процессорные интерфейсы FSB (Front Side Bus) – это шина, связывающая центральный процессор компьютера и «северный мост»
9. Процессорные интерфейсы BSB (Back Side Bus) – это шина, связывающая центральный процессор компьютера и кэш второго
10. Процессорные интерфейсы HT – HyperTransport – двунаправленная последовательно-параллельная шина с высокой пропускной способностью. HyperTransport поддерживает автоматическое
11. Процессорные интерфейсы QPI – QuickPath (Intel QuickPath Interconnect) – двунаправленная последовательная шина. По сути, QuickPath –
12. Процессорные интерфейсы DMI – Direct Media Interface (Intel) – двунаправленная последовательная шина для соединения южного моста
13. Внутренние интерфейсы ATA -- Adv.Tech. Attachment for Disk Drives) IDE ATA -- Integrated Disk Electronics ATAPI
14. Внутренние интерфейсы Для плат расширения: ISA -- Industrial Standard Architecture до 32 Мбайт/с PCI -- Peripheral
15. В ноябре 2010 года были утверждены спецификации версии PCI Express 3.0. Интерфейс обладает скоростью передачи данных
16. Архитектура компьютера с шиной PCI
17. PCI Express Интерфейс типа M.2
18. LVDS Низковольтная дифференциальная передача сигналов (англ. Low-voltage differential signaling) — способ передачи электрических сигналов, позволяющий передавать
19. Внешние интерфейсы RS-232C (COM port) - до 115 Kбит/с (~ 10 Кбайт/с) Centronics (LPT port) -
20. Внешние интерфейсы Thunderbolt – разработка Intel + Apple. Два канала с пропускной способностью 10 Гбит/с в
21. Внешние интерфейсы WHDI – Wireless Home Digital Interface (беспроводной домашний цифровой интерфейс). Цифровой стандарт беспроводной передачи
22. USB Universal Serial Bus
23. USB Universal Serial Bus
24. USB 2.0 USB 3.0
25. Поддерживаемые скорости Low Speed (1.1, 2.0) rate of 1.5 Mbit/s (187 KB/s). Full Speed (1.1, 2.0)
26. Скорость -- до 10 Гб/с Питание -- до 100Вт, до 20 В Симметричность разъема до 10
27. Разъемы USB
28. Кабели и разъёмы USB 1.x и 2.0
29. Изображения разъёмов USB 3.0
30. PoweredUSB USB на MB В 1999 году группа производителей торгового оборудования приняла корпоративный стандарт по которому
31. Подключение устройств
32. Компоненты USB
33. Логическая передача данных Клиентское ПО посылает IRP-запросы драйверу USBD. Драйвер USBD разбивает запросы на транзакции. Драйвер
34. Общая схема составляющих USB-протокола
35. Типы передач данных Control Transfers (управляющие передачи) Bulk Data Transfers (массивы данных) Interrupt Transfers (передача по
36. Планирование операций хостом Изохронные передачи – наивысший приоритет Обслуживание передач прерываний Передача массивов данных По истечении
37. Транзакции Все транзакции состоят из трех пакетов: Маркер-пакет Пакет данных (или сообщение об их отсутствии) Пакет
38. Последовательности пакетов
39. Составляющие USB Host controller Root Hub Hub Function Device Port Logical Device
40. Hub Преобразует 1 порт в несколько портов Распознает подключение и отключение устройств Позволяет управлять питанием в
41. Функция Принимает информацию по шине USB Передает информацию по шине USB Функция требует конфигурирования перед использованием.
42. Endpoint Endpoint – часть USB устройства. Имеет уникальный номер. Всегда есть нулевая точка (endpoint zero), а
43. Device Устройство – это хаб, функция или их комбинация (Compound Device)
44. Периферия
45. Flash memory Изобретена в Японии (Toshiba) в 1984 г. Хранит информацию в массиве транзисторов с плавающим
46. HDD Накопители В 1956 году IBM представила первый накопитель на жестких магнитных дисках В 1973 году,
47. Технологии записи Методы: параллельной записи – 150 Gbit/in² перпендикулярной записи – 400 - 500 Gbit/in² структурированной
48. Продольная запись Перпендикулярная запись Технологии записи
49. Технологии записи
50. Интерфейсы Interfaces IDE – Integrated Drive Electronics (1 Gbit/s) SCSI – Small Computers System Interface (2.4
51. CD и DVD Для CD и DVD используется лазер, работающий на красных волнах. Чтобы вместить больше
52. Blu-ray Disc, HD-DVD Формат HD-DVD записывает на один слой 15 Гбайт информации и 30 Гбайт на
53. Форматы Blu-ray дисков
54. 5 октября 2009 года японская корпорация TDK сообщила о создании записываемого Blu-ray диска емкостью 320 Гигабайт.
55. Технологии записи 650 nm
56. Голографический метод записи Голографический метод записи на носитель отличается от других методов, существовавших до сих пор.
57. Сегодня приводы Tapestry позволяют записывать 200 Гигабайтные диски со скоростью 20 Мб/с. До 2010 года компания
58. Лазерный луч разделяется на два луча, один из которых пишет данные (сигнальный) и эталонный. Голограмма формируется,
59. Устройства ввода
60. Устройства ввода Клавиатура Мышь Трекбол Тачпад Планшет Сканер Сенсорный экран (Touch Screen) Микрофон Видеокамера Коммутатор консоли
61. Сенсорные экраны Применение: Инфокиоски, терминалы Планшетные компьютеры Смартфоны
62. Типы сенсорных экранов резистивные, емкостные (двух типов), матричные, индуктивные, на ПАВ – поверхностно-акустических волнах (SAW –
63. Сенсорные ПАВ-панели ( технические характеристики)
64. Сенсорные ПАВ-панели SAW (Surface Acoustic Wave) - это акустическая технология, зарекомендовавшая себя как наиболее подходящая для
65. Сенсорные ПАВ-панели Пьезоэлектрические преобразователи для осей X и Y посылают электрический сигнал частотой пять мегагерц, после
66. Сенсорные ПАВ-панели Уникальной особенностью является возможность определять силу прикосновения - координату Z. Переведенные в цифровую форму
67. Резистивная сенсорная панель
68. При касании наружного слоя, выполненного из тонкого прозрачного пластика, его внутренняя проводящая поверхность совмещается с проводящим
69. Емкостные сенсорные экраны Емкостные - стеклянная панель, покрытая прозрачным резистивным материалом. На проводящий слой подается небольшое
70. Матричные сенсорные экраны Это матрица контактов, замыкаемых при нажатии. Пример: матрица 10х7, HDM3224TS-1 - 320X240 GRAPHICS
71. Устройства вывода
72. Устройства вывода Монитор Принтер Плоттер Проектор Аудио устройства
73. Мониторы ЭЛТ (с электронно-лучевой трубкой) CRT (cathode ray tube ) ЖКИ (на жидкокристаллическом индикаторе) LCD (liquid
74. Электронно-лучевая трубка 1 —Электронные пушки. 2 — Электронные лучи. 3 — Фокусирующая катушка. 4 — Отклоняющие
75. Электронно-лучевая трубка В электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) используется поток электронов, сконцентрированный в форме луча или пучка лучей.
76. Жидкокристаллический дисплей Лампа подсветки Поляризующий фильтр Стеклянная пластина Жидкие кристаллы Стеклянная пластина Поляризующий фильтр Светофильтр Свет
77. Жидкокристаллический дисплей Лампа излучает неполяризованный свет. Пройдя через поляризатор, свет будет иметь преимущественное направление. Если поставить
78. Плазменная панель
79. Плазменная панель Принцип действия плазменной панели основан на свечении специальных люминофоров (фосфоресцирующие вещества) при воздействии на
80. Плазменная панель Каждый суб-пиксель представляет собой микроскопическую флуоресцентную лампу, излучающую только один из основных цветов: красный,
81. OLED-дисплей Катод (металл) Слой переноса электронов Органический светоизлучающий слой Слой переноса «дыр» Анод Стеклянная пластина Свет
82. OLED-дисплей При прохождении тока напряжением от 2.5 V, базовый слой начинает излучать фотоны, их поток становится
83. OLED-дисплей Как и жидкокристаллические дисплеи, светодиодные экраны могут иметь либо активную, либо пассивную матрицу. В пассивных
84. OLED-дисплей Пионером на этом рынке стала компания Sony, которая выпустила в 2007г свой 11-дюймовый OLED-монитор SonyDrive
85. OLED-дисплей Sony Corp представила прототип OLED-телевизора, толщина которого составляет менее 1 миллиметра. Базируется он на показанном
86. Принтеры Матричные Термопринтеры Струйные электростатические пьезоэлектрические пузырьковые Лазерные (а также светодиодные) Твердокрасочные (SolidInk) Сублимационные построчные
87. Лазерный принтер Внутри находится барабан (селеновый), на который равномерно наводится электрический заряд. Этот заряд отталкивает тонер
88. Лазерный принтер
89. Сайт http://ok-i.ru Лазерный принтер
90. Струйный принтер Струйных технологий существует несколько. Термоструйная (пузырьковая ) технология: чернила резко нагреваются, и расширяясь вылетают
91. Струйный принтер
92. Созвездие Евриона (EURion Constellation) Созвездие Евриона — повторяющийся шаблон из пяти небольших окружностей (около 1 мм
93. Если такая защита присутствует на банкноте, то некоторые цветные принтеры и копиры отказываются печатать изображения этих
94. Наличие только пяти таких окружностей (одного созвездия) достаточно, чтобы заблокировать работу прибора. Технические детали алгоритма такой
95. Плоттеры Планшетные Рулонные
96. Проекторы
97. LCD-проектор http://compress.ru/article.aspx?id=9914
98. DLP-проектор http://compress.ru/article.aspx?id=9914
99. Этапы загрузки компьютера Turn-on, POST, BIOS, MBR
100. Turn-on После нажатия кнопки включения компьютера блок питания производит самотестирование напряжений. Если все соответствует норме, то
101. POST Первое что делает процессор - получает из BIOS POST-программу (Power-On Self Test - самотестирование при
102. POST Тестирование процессора; Копирование BIOS в оперативную память и проверка контрольных сумм BIOS; Проверка регенерации памяти
104. Инициализация компонент материнской платы и подключенных периферийных уст-в В нижней части экрана таблица настроенных Plug-and-Play устройств
105. Затем BIOS опрашивает по порядку устройства из заранее сформированного (в консольной утилите CMOS SETUP) списка загрузочных
106. Загрузчик ОС Управление передается загрузчику операционной системы, который загружает ОС в компьютер. Если в результате всех
107. Нулевой сектор загрузочного жесткого диска содержит так называемую «Главную загрузочную запись» (MBR — Master Boot Record),
108. Если активного раздела не существует, или загрузочный сектор активного раздела некорректен, MBR может загрузить резервный начальный
110. Скачать презентацию

Слайд 2

4096tb@gmail.com Тема письма: БГУИР. … .
Ковалевский Вячеслав Викторович

Слайд 3

Лекция 5. Структура процессора. Архитектуры CISC и RISC. Архитектура процессора Intel

План лекции:
Структура процессора. Шинная организация.
Архитектуры CISC и RISC. Архитектура IA-32. Регистры процессора.
Формат команды. Классификация команд. Особенности состава команд Intel.
Взаимодействие с памятью и вводом-выводом. Цикл шины. Ввод-вывод: программный, по прерываниям и ПДП.

Экзаменационные вопросы:
Буферные элементы. Шинная организация современного компьютера.
Понятие архитектуры компьютера. Структура компьютера. Понятие о CISC и RISC.
Регистры общего назначения и их особенности у Intel.
Команда. Формат команды. Классификация команд. Особенности состава команд Intel.

Слайд 4

Лекция 6. Адресация. Режимы работы процессора. Управление памятью.
План лекции:
Адресация памяти. Непосредственная,

прямая и косвенная адресация. Автоинкрементная и автодекрементная адресация. Строковые команды. Стек.
Режимы работы процессора Intel.
Сегментная и страничная организация доступа к памяти. Сегментация памяти в реальном режиме. Дескрипторы сегментов. Дескрипторные таблицы.
Шлюзы. Виртуальная память. Подкачка страниц. Размеры страниц и расширение адреса.

Экзаменационные вопросы:
Адресация памяти и ввода-вывода. Циклы обмена между процессором и памятью.
Абсолютная, прямая и косвенная адресация. Автоинкрементная и автодекрементная адресация.
Стек. Работа стека и его использование. Ввод-вывод: программный, по прерываниям и ПДП.
Режимы работы процессора Intel. RM, VM, PM, SMM.
Сегментная и страничная организация доступа к памяти. Сегментация памяти в реальном режиме. Страничная организация – реализация виртуальной памяти.
Управление сегментами в защищенном режиме. Дескрипторные таблицы. Дескрипторы сегментов.

Слайд 5

Лекция 7. Производительность. Многопроцессорные системы
План лекции:
Иерархия памяти. Кэш. Развитие архитектуры IA-32.

FPU.
Конвейеризация команд и данных. Предсказание переходов. Скалярность. Параллелизм на уровне потоков и на уровне команд.
Архитектура AMD64. Архитектура IA-64. EPIC. Процессоры Itanium. Многопроцессорные системы. Многоядерные процессоры.
Когерентность кэша. Аппаратная поддержка виртуализации у Intel и AMD. Внутренние и внешние интерфейсы ПК. Интерфейс USB.

Экзаменационные вопросы:
Повышение производительности процессора. Конвейеризация команд и данных. Предсказание переходов. Кэш. Суперскалярность. Многоядерность.

Слайд 6

Лекция 8. Периферийные устройства ПК. Технические средства встроенных систем
План лекции:
Внешняя память.

Носители информации. Устройства ввода информации. Устройства вывода информации.
Коммуникационные устройства. Встроенные системы. Связь с объектом управления.
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. Датчики.
Микроконтроллеры. DSP, MSP и PIC процессоры.

Экзаменационные вопросы:
Понятие шины расширения. Шины PCI, PCI-X, PCI-E.
Внешние интерфейсы ПК. Интерфейс USB.
Устройства ввода информации.
Устройства вывода информации.

Слайд 7

Интерфейсы

Слайд 8

Процессорные интерфейсы
FSB (Front Side Bus) – это шина, связывающая центральный процессор компьютера

и «северный мост» (Northbridge).
FSB различают по кратности скорости: SDR-шина (Single Data Rate или обычная) DDR-шина (Double Data Rate или 2-кратная) QDR-шина (Quadruple Data Rate или 4-кратная ) SDR - 100 МГц – FSB 100, DDR - до 200 МГц – FSB 400, QDR - до 400 МГц – FSB 1600.
Скорость передачи данных зависит от разрядности, например, FSB 1600 x 64 = 9600 Мбайт/с (это max).

Слайд 9

Процессорные интерфейсы
BSB (Back Side Bus) – это шина, связывающая центральный процессор компьютера

и кэш второго уровня (L2).
Как правило, BSB работает на частоте процессора, в отличие от FSB.

Слайд 10

Процессорные интерфейсы
HT – HyperTransport – двунаправленная последовательно-параллельная шина с высокой пропускной

способностью. HyperTransport поддерживает автоматическое определение ширины шины от 2 до 32 бит.
Применяется: - для связи процессора с памятью, - для межпроцессорной связи, - в коммутаторах и маршрутизаторах.
Скорости передачи данных – от 12,8 ГБ/с (HT 1.0) до 51,6 ГБ/c (HT 3.1)
Существует разъем расширения HTX (HyperTransport eXpansion)

Слайд 11

Процессорные интерфейсы
QPI – QuickPath (Intel QuickPath Interconnect) – двунаправленная последовательная шина.

По сути, QuickPath – это ответ Intel на появление HyperTransport у AMD.
Скорость передачи данных – до 12,8 ГБ/с в каждую сторону, т.е. 25,60 ГБ/с.

Слайд 12

Процессорные интерфейсы
DMI – Direct Media Interface (Intel) – двунаправленная последовательная шина

для соединения южного моста с северным мостом.
Для некоторых серий Core i7 и Xeon со встроенным контроллером памяти DMI используется для подсоединения чипсета непосредственно к процессору.
Скорости передачи данных – до 12,8 ГБ/с в каждую сторону, т.е. 25,60 ГБ/с.

Слайд 13

Внутренние интерфейсы
ATA -- Adv.Tech. Attachment for Disk Drives)
IDE ATA --

Integrated Disk Electronics
ATAPI -- ATA Package Interface
SCSI – Small Computer System Interface до 640 Мбайт/с
SATA – Serial ATA до 300 Мбайт/с
SAS -- Serial Attached SCSI до 600 Мбайт/с

Для подключения накопителей:

Слайд 14

Внутренние интерфейсы
Для плат расширения:
ISA -- Industrial Standard Architecture до 32

Мбайт/с
PCI -- Peripheral Component Interconnect до 133 Мбайт/с
AGP – Accelerated Graphics Port до 1066 Мбайт/с (2.0 до 2132 Мбайт/с )
PCI-X (66, 133, 266, 533) до 4,26 Гбайт/с, “Hot Plug”
PCI Express, PCI-E (x1, x2, x4, x8, x16) до 8 Гбайт/с (2×4 Гбайт/с) каждый канал

Слайд 15

В ноябре 2010 года были утверждены спецификации версии PCI Express 3.0.

Интерфейс обладает скоростью передачи данных 8 GT/s(Гигатранзакций/с).
Используя спецификацию PCI-E 3.0, можно разработать продукты, способные передавать данные в одном направлении по одной линии (x1) со скоростью до 1 ГБ/с. Агрегированная скорость в конфигурации x16 достигает 32 ГБ/с.

Слайд 16

Архитектура компьютера с шиной PCI

Слайд 17

PCI Express
Интерфейс типа M.2

Слайд 18

LVDS
Низковольтная дифференциальная передача сигналов (англ. Low-voltage differential signaling) — способ передачи

электрических сигналов, позволяющий передавать информацию на высоких частотах при помощи дешёвых соединений на основе медной витой пары.
LVDS используется в таких компьютерных шинах как HyperTransport, FireWire, PCI Express, Serial ATA и RapidIO. Также поддерживается в SCSI, начиная с версии Ultra-2 SCSI для увеличения допустимых длин проводов и скоростей.
Когда скорости последовательной передачи не хватает, данные могут передаваться параллельно по нескольким парам LVDS для каждого бита или байта (например как в PCI Express или в HyperTransport). Такая система называется шиной LVDS (bus LVDS, BLVDS).

Слайд 19

Внешние интерфейсы
RS-232C (COM port) - до 115 Kбит/с (~ 10 Кбайт/с)

Centronics (LPT port) - 30 – 100 Кбайт/с
IEEE-1284 (EPP, ECP) - до 1-2 Мбайт/с (зависит от кабеля)
USB 1.0 – до 12 Мбит/с (до 1.5 Мбайт/с) 2.0 – до 480 Мбит/с (до 60 Мбайт/с) 3.0 – до 4.8 Гбит/с (*)(до 600 Мбайт/с)
IEEE-1394 (FireWire 800) – до 90 Мбайт/с IEEE-1394b (FireWire S3200) – до 3.2 Гбит/с (до 400 Мбайт/с)

Слайд 20

Внешние интерфейсы
Thunderbolt – разработка Intel + Apple. Два канала с пропускной способностью

10 Гбит/с в обоих направлениях в одном разъёме. Позволяет подключать мониторы высокого разрешения и высокопроизводительные периферийные устройства к одному компактному порту.
HDMI – High-Definition Multimedia Interface (Video + Audio).
DVI – Digital Visual Interface (Video).
DisplayPort — стандарт сигнального интерфейса для дисплеев (10,8 Гбит/с).
Mini Display Port

Слайд 21

Внешние интерфейсы
WHDI – Wireless Home Digital Interface (беспроводной домашний цифровой интерфейс). Цифровой

стандарт беспроводной передачи видеопотока (до 3 Гбит/с). Позволяет объединять Audio/Video устройства в одну беспроводную сеть. Описание: http://www.whdi.org
WirelessHD (WiHD) -- передача несжатого FullHD 3D видео на расстоянии до 15 метров в зоне прямой видимости.
Стандарты, основанные на Wi-Fi (802.11n): WiDi, ViVu, WiGig и др.
Сводная таблица:
https://docs.google.com/document/pub?id=1WKn4yjWOKUdPLfplhV6u43i-RZcPU8h_0SeKXmyxiS0

Слайд 22

USB
Universal Serial Bus

Слайд 23

USB Universal Serial Bus

Слайд 24

USB 2.0
USB 3.0

Слайд 25

Поддерживаемые скорости
Low Speed (1.1, 2.0) rate of 1.5 Mbit/s (187 KB/s).

Full Speed (1.1, 2.0) rate of 12 Mbit/s (1.5 MB/s).
Hi-Speed (2.0) rate of 480 Mbit/s (60 MB/s).
Super-Speed (3.0) rate of 4.8 Gbit/s (600 MB/s).

Слайд 26

Скорость -- до 10 Гб/с
Питание -- до 100Вт, до 20

В
Симметричность разъема
до 10 000 подключений
тунеллирование

Слайд 27

Разъемы USB

Слайд 28

Кабели и разъёмы USB 1.x и 2.0

Слайд 29

Изображения разъёмов USB 3.0

Слайд 30

PoweredUSB USB на MB
В 1999 году группа производителей торгового оборудования приняла

корпоративный стандарт по которому разъём USB оснащался дополнительными контактами с напряжениями 5В, 12В или 24В и током до 6А.
Это решение не было поддержано USB IF.

Слайд 31

Подключение устройств

Слайд 32

Компоненты USB

Слайд 33

Логическая передача данных
Клиентское ПО посылает IRP-запросы драйверу USBD.
Драйвер USBD разбивает

запросы на транзакции.
Драйвер контроллера хоста принимает от системного драйвера шины перечень транзакций, планирует и контролирует их.
Хост-контроллер интерфейса шины USB формирует кадры.
Кадры передаются последовательной передачей битов.

Слайд 34

Общая схема составляющих USB-протокола

Слайд 35

Типы передач данных
Control Transfers (управляющие передачи)
Bulk Data Transfers (массивы данных)

Interrupt Transfers (передача по прерываниям)
Isochronous Transfers (изохронные передачи)

Слайд 36

Планирование операций хостом
Изохронные передачи – наивысший приоритет
Обслуживание передач прерываний
Передача массивов данных
По

истечении 90% интервала обслуживания хост автоматически переключается на обслуживание управляющих передач (гарантировано 10% полосы пропускания)

Слайд 37

Транзакции
Все транзакции состоят из трех пакетов:
Маркер-пакет
Пакет данных (или

сообщение об их отсутствии)
Пакет подтверждения

Слайд 38

Последовательности пакетов

Слайд 39

Составляющие USB
Host controller
Root Hub
Hub
Function
Device
Port
Logical Device

Слайд 40

Hub
Преобразует 1 порт в несколько портов
Распознает подключение и отключение устройств
Позволяет управлять

питанием в порты
Может разрешать или запрещать каждый порт

Слайд 41

Функция
Принимает информацию по шине USB
Передает информацию по шине USB
Функция требует

конфигурирования перед использованием.

Слайд 42

Endpoint
Endpoint – часть USB устройства.
Имеет уникальный номер.
Всегда есть нулевая точка

(endpoint zero), а также до 15 точек IN и до 15 точек OUT.
Pipe (канал) – это логическое соединение host endpoint

Слайд 43

Device
Устройство – это хаб, функция или их комбинация (Compound Device)

Слайд 44

Периферия

Слайд 45

Flash memory
Изобретена в Японии (Toshiba) в 1984 г.
Хранит информацию в

массиве транзисторов с плавающим затвором
Плавающий затвор изолирован и может удерживать электроны до 10 лет
Для стирания на управляющий затвор подаётся высокое напряжение
Скорость может доходить до 100 Мб/с
Имеет ограниченное число циклов перезаписи (обычно около 10 тысяч раз)

Слайд 46

HDD
Накопители В 1956 году IBM представила первый накопитель на жестких

магнитных дисках
В 1973 году, накопитель IBM-3340 - «Винчестер»
1997 — максимальная ёмкость 10 Гб
2005 — максимальная ёмкость 500 Гб
2007 — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб

Слайд 47

Технологии записи
Методы:
параллельной записи – 150 Gbit/in²
перпендикулярной записи – 400 -

500 Gbit/in²
структурированной магнитной среды (Patterned Magnetic Media) – 1 Tbit/in²
тепловой магнитной записи HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) – до 50 Tbit/in²

Слайд 48

Продольная запись
Перпендикулярная запись
Технологии записи

Слайд 49

Технологии записи

Слайд 50

Интерфейсы Interfaces
IDE – Integrated Drive Electronics (1 Gbit/s)
SCSI – Small Computers

System Interface (2.4 Gbit/s)
SATA – Serial ATA (2.56 Gbit/s)

Слайд 51

CD и DVD
Для CD и DVD используется лазер, работающий на

красных волнах. Чтобы вместить больше данных на DVD, был уменьшен физический размер питов. Чтобы повысить точность считывания (и уменьшить питы), необходимо уменьшить длину волны лазера (с 650 до 405 нм). Используется диск диаметром 12 см.

Слайд 52

Blu-ray Disc, HD-DVD
Формат HD-DVD записывает на один слой 15 Гбайт

информации и 30 Гбайт на два слоя. Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 33 Гб, двухслойный диск может вместить 66 Гб. Важным различием между двумя форматами является толщина прозрачного слоя, который защищает записывающий слой. У дисков DVD и HD-DVD толщина полимерного прозрачного слоя составляет 0,6 мм, у Blu-ray она равна всего лишь 0,1 мм.

Слайд 53

Форматы Blu-ray дисков

Слайд 54

5 октября 2009 года японская корпорация TDK сообщила о создании записываемого

Blu-ray диска емкостью 320 Гигабайт.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Слайд 55

Технологии записи
650 nm

Слайд 56

Голографический метод записи
Голографический метод записи на носитель отличается от

других методов, существовавших до сих пор. Современные способы записи позволяют записывать один бит на носитель в один момент времени. В отличие от них, голографический способ позволяет записывать миллионы бит одной вспышкой лазерного луча. Благодаря этому, значительно возрастает скорость записи данных.

Слайд 57

Сегодня приводы Tapestry позволяют записывать 200 Гигабайтные диски со скоростью 20

Мб/с. До 2010 года компания InPhase Tech обещает достигнуть ёмкости 1.6 Тб и скорости записи 120 Мб/с.

Голографический метод записи

Слайд 58

Лазерный луч разделяется на два луча, один из которых пишет

данные (сигнальный) и эталонный. Голограмма формируется, когда два этих луча пересекаются в носителе. Процесс преобразования данных в сигнальный луч производится специальным модулятором SLM (spatial light modulator), он преобразует единицы и нули цифрового потока в "шахматное поле" белых и чёрных точек. Данные образуют собой двумерный массив, матрицу, содержащую миллионы бит. Общее число бит определяется разрешающей способностью модулятора.

Слайд 59

Устройства ввода

Слайд 60

Устройства ввода
Клавиатура
Мышь
Трекбол
Тачпад
Планшет
Сканер
Сенсорный экран (Touch Screen)
Микрофон
Видеокамера

Коммутатор консоли
Устройства идентификации

Проводные, беспроводные

Слайд 61

Сенсорные экраны
Применение:
Инфокиоски, терминалы
Планшетные компьютеры
Смартфоны

Слайд 62

Типы сенсорных экранов
резистивные,
емкостные (двух типов),
матричные,
индуктивные,
на ПАВ –

поверхностно-акустических волнах (SAW – surface acoustic wave ),
На инфракрасном (ИК) излучении,
с использованием видеокамеры.

Слайд 63

Сенсорные ПАВ-панели ( технические характеристики)

Слайд 64

Сенсорные ПАВ-панели
SAW (Surface Acoustic Wave) - это акустическая технология, зарекомендовавшая

себя как наиболее подходящая для использования в сенсорных терминалах, расположенных в местах с большой проходимостью. В производстве используется стекло, обладающее великолепными светопропускными характеристиками. Антивандальное 6-миллиметровое стекло можно использовать в самых экстремальных режимах, оно практически не повреждается со временем и рассчитано на многолетний срок

Слайд 65

Сенсорные ПАВ-панели
Пьезоэлектрические преобразователи для осей X и Y посылают электрический

сигнал частотой пять мегагерц, после чего кристалл преобразовывает импульс в сверхзвуковой. Волны направлены перпендикулярно друг другу и образуют координатную сеть всего поля панели. Когда Вы касаетесь экрана, Вы поглощаете часть волны, проходящей в этот момент через место контакта.
Пьезоэлектрические преобразователи для осей X и Y посылают электрический сигнал частотой пять мегагерц, после чего кристалл преобразовывает импульс в сверхзвуковой. Волны направлены перпендикулярно друг другу и образуют координатную сеть всего поля панели. Когда Вы касаетесь экрана, Вы поглощаете часть волны, проходящей в этот момент через место контакта.

Слайд 66

Сенсорные ПАВ-панели
Уникальной особенностью является возможность определять силу прикосновения - координату Z.

Переведенные в цифровую форму данные передаются на компьютер. Этот процесс занимает считанные миллисекунды.

Слайд 67

Резистивная сенсорная панель

Слайд 68

При касании наружного слоя, выполненного из тонкого прозрачного пластика, его внутренняя

проводящая поверхность совмещается с проводящим слоем основной стеклянной пластины, играющей роль каркаса конструкции, благодаря чему происходит изменение сопротивления всей системы. Изменение фиксируется микроконтроллером, передающим координаты точки касания

Слайд 69

Емкостные сенсорные экраны
Емкостные - стеклянная панель, покрытая прозрачным резистивным материалом. На проводящий

слой подается небольшое напряжение. При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока.
Проекционно-емкостные - на внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод вместе с телом человека образует конденсатор, ёмкость которого измеряется. Реагируют даже на приближение руки.

Слайд 70

Матричные сенсорные экраны
Это матрица контактов, замыкаемых при нажатии.
Пример: матрица

10х7, HDM3224TS-1 - 320X240 GRAPHICS LCD DISPLAY MODULE WITH TOUCH SCREEN

Слайд 71

Устройства вывода

Слайд 72

Устройства вывода
Монитор
Принтер
Плоттер
Проектор
Аудио устройства

Слайд 73

Мониторы
ЭЛТ (с электронно-лучевой трубкой) CRT (cathode ray tube )
ЖКИ (на жидкокристаллическом

индикаторе) LCD (liquid crystal display )
Плазменные панели PDP (plasma display panel )
OLED-мониторы OLED (Organic Light-Emitting Diode)
Проекционный

Слайд 74

Электронно-лучевая трубка
1 —Электронные пушки. 2 — Электронные лучи. 3 — Фокусирующая катушка. 4 —

Отклоняющие катушки. 5 — Анод. 6 — Маска, благодаря которой красный луч попадает на красный люминофор, и т. д. 7 — Красные, зелёные и синие зёрна люминофора. 8 — Маска и зёрна люминофора (увеличено).

Слайд 75

Электронно-лучевая трубка
В электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) используется поток электронов, сконцентрированный в форме

луча или пучка лучей.
Управление пространственным положением луча осуществляется отклоняющей системой с помощью электрических и магнитных полей, управление плотностью тока – с помощью электрических полей.
В трубках с магнитным управлением отклоняющая система состоит из двух пар отклоняющих катушек.

Слайд 76

Жидкокристаллический дисплей
Лампа
подсветки
Поляризующий
фильтр
Стеклянная пластина
Жидкие кристаллы
Стеклянная пластина
Поляризующий
фильтр
Светофильтр
Свет

Слайд 77

Жидкокристаллический дисплей
Лампа излучает неполяризованный свет. Пройдя через поляризатор, свет будет иметь

преимущественное направление. Если поставить второй поляризатор, где ось поляризации перпендикулярна первому, то свет попросту не пройдёт.
Если разместить между двумя поляризаторами жидкий кристалл, то он сможет повернуть ось поляризации света таким образом, чтобы она совпадала с осью второго поляризатора. Если подать на кристалл электрический ток, то он будет поворачиваться в зависимости от разницы потенциалов. Изменяя напряжение на краях жидкого кристалла, можно задать оттенки цвета.

Слайд 78

Плазменная панель

Слайд 79

Плазменная панель
Принцип действия плазменной панели основан на свечении специальных люминофоров (фосфоресцирующие

вещества) при воздействии на них ультрафиолетового излучения. В свою очередь это излучение возникает при электрическом разряде в среде сильно разреженного газа.

Слайд 80

Плазменная панель
Каждый суб-пиксель представляет собой микроскопическую флуоресцентную лампу, излучающую только один

из основных цветов: красный, зелёный или синий. Регулируя яркость свечения лампы можно получить различные оттенки.

Слайд 81

OLED-дисплей
Катод (металл)
Слой переноса
электронов
Органический
светоизлучающий
слой
Слой
переноса «дыр»
Анод
Стеклянная пластина
Свет

Слайд 82

OLED-дисплей
При прохождении тока напряжением от 2.5 V, базовый слой начинает излучать

фотоны, их поток становится все более интенсивным по мере увеличения силы тока, усиливаясь практически линейно, и позволяя при напряжении менее 10 В получить яркость более 1000 Кд /м2.
Цвет излучаемого света зависит от используемого материала.

Слайд 83

OLED-дисплей
Как и жидкокристаллические дисплеи, светодиодные экраны могут иметь либо активную, либо

пассивную матрицу. В пассивных матрицах каждый пиксель включается в том случае, когда на горизонтальную и вертикальную строки, характеризующие его местоположение, подается напряжение. В активной же матрице каждый пиксель управляется как минимум двумя транзисторами.

Слайд 84

OLED-дисплей
Пионером на этом рынке стала компания Sony, которая выпустила в 2007г

свой 11-дюймовый OLED-монитор SonyDrive XEL-1. Толщина панели дисплея составляет 3 мм, коэффициент контрастности 1.000.000:1, с этого момента о таком параметре как время отклика можно забыть - он близок к нулю.

Слайд 85

OLED-дисплей
Sony Corp представила прототип OLED-телевизора, толщина которого составляет менее 1 миллиметра.

Базируется он на показанном ранее диодном OLED-экране толщиной 0,3 мм. Презентация новинки проходила на японской выставке Ceatec 2008. October 5th, 2008

Слайд 86

Принтеры
Матричные
Термопринтеры
Струйные
электростатические
пьезоэлектрические
пузырьковые
Лазерные (а также светодиодные)
Твердокрасочные (SolidInk)
Сублимационные
построчные

Слайд 87

Лазерный принтер
Внутри находится барабан (селеновый), на который равномерно наводится электрический заряд.

Этот заряд отталкивает тонер (черный, или цветной в зависимости от типа принтера).
Лазерный луч наносит рисунок, соответствующий выводимому отпечатку, здесь происходит «стекание» заряда, тонер не отталкивается.
Затем тонер переносится на лист бумаги. Чтобы картинка не осыпалась, лист проходит через печку – специальный нагреватель, который запекает тонер на бумаге.

Слайд 88

Лазерный принтер

Слайд 89

Сайт http://ok-i.ru
Лазерный принтер

Слайд 90

Струйный принтер
Струйных технологий существует несколько.
Термоструйная (пузырьковая ) технология: чернила резко

нагреваются, и расширяясь вылетают наружу через сопла.
Пьезоэлектрическая технология: под воздействием электрического импульса мембрана , изготовленная из пьезокристалла, деформируется и выбрасывает из сопла микроскопическую каплю чернил.

Слайд 91

Струйный принтер

Слайд 92

Созвездие Евриона (EURion Constellation)
Созвездие Евриона — повторяющийся шаблон из пяти

небольших окружностей (около 1 мм в диаметре), по которому некоторые модели копиров распознают банкноты.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Слайд 93

Если такая защита присутствует на банкноте, то некоторые цветные принтеры и

копиры отказываются печатать изображения этих банкнот.
С 1996 г. и до настоящего времени эту защиту в своих банкнотах использовали более 30 стран.

Слайд 94

Наличие только пяти таких окружностей (одного созвездия) достаточно, чтобы заблокировать работу

прибора. Технические детали алгоритма такой защиты не разглашаются даже для изготовителей защищённой продукции.
Появилась даже «еврионизация» (eurionize) – программа, которая вставляет в документ в формате PostScript созвездие Евриона. С её помощью созвездие Евриона можно встроить в любой продукт.

Слайд 95

Плоттеры
Планшетные
Рулонные

Слайд 96

Проекторы

Слайд 97

LCD-проектор
http://compress.ru/article.aspx?id=9914

Слайд 98

DLP-проектор
http://compress.ru/article.aspx?id=9914

Слайд 99

Этапы загрузки компьютера
Turn-on, POST, BIOS, MBR

Слайд 100

Turn-on
После нажатия кнопки включения компьютера блок питания производит самотестирование напряжений. Если

все соответствует норме, то на процессор подается напряжение и сигнал сброса. Процессор сбрасывает свою память и начинает работу.
После включения персонального компьютера (ПК) на базе процессора семейства Intel 80x86, его процессор начинает работу в реальном режиме адресации с сегментной организацией и выполнение инструкций процессора с адреса FFFF:0, инициализированного в паре регистров CS:IP (Code Segment : Instruction Pointer) после снятия сигнала RESET. В конце доступного процессору адресного пространства оперативной памяти из ПЗУ материнской платы загружается загрузчик базовой системы ввода-вывода (BIOS), на который передается выполнение по инструкции безусловного перехода, отображенной по адресу FFFF:0.

Слайд 101

POST
Первое что делает процессор - получает из BIOS POST-программу (Power-On Self Test - самотестирование

при включении).
Программа инициализации BIOS с помощью программы POST проверяет, что устройства компьютера работают корректно и инициализирует их.
В соответствие с этой программой начинается тестирование составляющих компьютера:

Слайд 102

POST
Тестирование процессора;
Копирование BIOS в оперативную память и проверка контрольных сумм BIOS;
Проверка

регенерации памяти и тестирование 64 Кбайт нижней памяти;
Настройка чипсета;
Поиск и настройка видеоадаптера - именно в этот момент на экране монитора появляются первые сообщения;
Полное тестирование оперативной памяти;
Тестирование клавиатуры и других устройств ввода-вывода;
Проверка контрольной суммы CMOS и состояния батарейки;
Инициализация COM и LPT-портов;
Инициализация дисководов и IDE-устройств;
Распределение системных ресурсов;
Поиск других устройств, содержащих свой BIOS;
Вызов программного прерывания BIOS INT 19h, по которому ищется загрузочный сектор.

Слайд 103

Слайд 104

Инициализация компонент материнской платы и подключенных периферийных уст-в
В нижней части экрана таблица

настроенных Plug-and-Play устройств

Слайд 105

Затем BIOS опрашивает по порядку устройства из заранее сформированного (в консольной

утилите CMOS SETUP) списка загрузочных устройств, пока не найдет загрузочное устройство. Если такое устройство не будет найдено, BIOS выведет на консоль ПК сообщение об ошибке и процесс загрузки будет остановлен.
При обнаружении BIOS’ом загрузочного устройства, с последнего будет произведена попытка чтения данных его нулевого сектора (512 байт, в которых должна находиться загрузочная запись). После успешного завершения чтения данных нулевого сектора загрузочного устройства в оперативную память по начальному адресу 0000:7С00, BIOS передает на этот адрес дальнейшее исполнение инструкций процессора.

Слайд 106

Загрузчик ОС
Управление передается загрузчику операционной системы, который загружает ОС в компьютер.
Если

в результате всех этих манипуляций произойдет какой-либо сбой, то компьютер выдаст определенную комбинацию звуковых сигналов или на экран выведется сообщение об ошибке.

Слайд 107

Нулевой сектор загрузочного жесткого диска содержит так называемую «Главную загрузочную запись»

(MBR — Master Boot Record), содержащую как данные первых четырёх записей таблицы разделов, так и инструкции процессора Intel 80x86, обеспечивающие поиск по этим записям активного раздела, с которого, посредством одной из функций базовой системы ввода-вывода — INT 13h (англ. Int 13h), реализованной в виде обработчика прерывания процессора, будет считана загрузочная запись операционной системы. Этот загрузочный сектор, как правило, зависит от операционной системы и должен произвести загрузку в оперативную память ядра операционной системы с последующей передачей на него исполнения инструкций процессора.

Слайд 108

Если активного раздела не существует, или загрузочный сектор активного раздела некорректен,

MBR может загрузить резервный начальный загрузчик и передать управление ему.
Резервный начальный загрузчик должен выбрать раздел (зачастую с помощью пользователя), загрузить его загрузочный сектор и передать ему управление, который, в свою очередь, передаёт управление непосредственно загрузчику ОС
Дальнейшие этапы загрузки зависят от типа/версии установленной ОС.

Периферийные устройства ПК. Технические средства встроенных систем

Содержание

4096tb@gmail.com Тема письма: БГУИР. … .Ковалевский Вячеслав Викторович

Лекция 5. Структура процессора. Архитектуры CISC и RISC. Архитектура процессора Intel

Лекция 6. Адресация. Режимы работы процессора. Управление памятью. План лекции:Адресация памяти. Непосредственная,

Лекция 7. Производительность. Многопроцессорные системыПлан лекции:Иерархия памяти. Кэш. Развитие архитектуры IA-32.

Лекция 8. Периферийные устройства ПК. Технические средства встроенных систем План лекции:Внешняя память.

Интерфейсы

Процессорные интерфейсыFSB (Front Side Bus) – это шина, связывающая центральный процессор компьютера

Процессорные интерфейсыBSB (Back Side Bus) – это шина, связывающая центральный процессор компьютера

Процессорные интерфейсыHT – HyperTransport – двунаправленная последовательно-параллельная шина с высокой пропускной

Процессорные интерфейсыQPI – QuickPath (Intel QuickPath Interconnect) – двунаправленная последовательная шина.

Процессорные интерфейсыDMI – Direct Media Interface (Intel) – двунаправленная последовательная шина

Внутренние интерфейсыATA -- Adv.Tech. Attachment for Disk Drives) IDE ATA --

Внутренние интерфейсыДля плат расширения: ISA -- Industrial Standard Architecture до 32

В ноябре 2010 года были утверждены спецификации версии PCI Express 3.0.

Архитектура компьютера с шиной PCI

PCI Express Интерфейс типа M.2

LVDSНизковольтная дифференциальная передача сигналов (англ. Low-voltage differential signaling) — способ передачи

Внешние интерфейсыRS-232C (COM port) - до 115 Kбит/с (~ 10 Кбайт/с)

Внешние интерфейсыThunderbolt – разработка Intel + Apple. Два канала с пропускной способностью

Внешние интерфейсыWHDI – Wireless Home Digital Interface (беспроводной домашний цифровой интерфейс). Цифровой

USBUniversal Serial Bus

USB Universal Serial Bus

USB 2.0USB 3.0

Поддерживаемые скоростиLow Speed (1.1, 2.0) rate of 1.5 Mbit/s (187 KB/s).

Скорость -- до 10 Гб/с Питание -- до 100Вт, до 20

Разъемы USB

Кабели и разъёмы USB 1.x и 2.0

Изображения разъёмов USB 3.0

PoweredUSB USB на MBВ 1999 году группа производителей торгового оборудования приняла

Подключение устройств

Компоненты USB

Логическая передача данныхКлиентское ПО посылает IRP-запросы драйверу USBD. Драйвер USBD разбивает

Общая схема составляющих USB-протокола

Типы передач данныхControl Transfers (управляющие передачи) Bulk Data Transfers (массивы данных)

Планирование операций хостомИзохронные передачи – наивысший приоритетОбслуживание передач прерыванийПередача массивов данныхПо

ТранзакцииВсе транзакции состоят из трех пакетов: Маркер-пакет Пакет данных (или