загрузка...
-->
ПРИЗНАЧЕННЯ, КОНСТРУКЦІЯ І ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИСТРОЇВ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМПЮТЕРІВ PDF Печать E-mail

ПРИЗНАЧЕННЯ, КОНСТРУКЦІЯ І ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИСТРОЇВ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМПЮТЕРІВ

Персональний комп'ютер як промисловий виріб скла¬дається з кількох агрегатів (блоків), сполучених між со¬бою з'єднувальними - кабелями. Номенклатура блоків може варіюватися, але мінімальний комплект складають: системний блок, клавіатура, монітор, маніпулятор (ми¬ша). В числі додаткових пристроїв можуть бути: принтер, додатковий накопичувач та ін.
СИСТЕМНИЙ БЛОК (КОРПУС)
Системний блок стаціонарного ПК — прямокутний каркас із кришкою або кожухом, в якому розміщено всі основні вузли комп'ютера: материнську плату, адаптери, блок живлення, один-два НГМД, один (іноді більше) НЖМД, динамік, дисковод для компакт-дисків або інші накопичувачі, органи керування. Серед органів керуван¬ня, що, як правило, встановлюють на передній панелі, можуть бути: вимикач електроживлення; кнопка загаль¬ного скидання RESET перемикач тактової частоти; кнопка "сну", яка дає змогу знизити енергоспоживання, коли комп'ютер не використовується; індикатори жив¬лення та режимів роботи.
Із тильного боку системного блока розташовано штеп¬сельні рознімні з'єднання — порти для підключення шнурів живлення і кабелів зв'язку із зовнішніми (встанов¬леними поза системним блоком) пристроями. Всередині системного блока розміщено плати сполучення пристроїв із ЦП та іншими пристроями на материнській платі (адаптери, або контролери, і плати розширення).
Найпоширенішими є такі формати системного блока (корпуса): вежа (tower), міні-вежа (mini-tower) і плоский (desktop), хоча бувають і надплоскі (slim,ultraslim) кор¬пуси та ін.
Корпуси типу вежі відрізняються від інших тим, що системний блок установлюють на меншу грань, внаслідок чого материнська плата розташовується вертикально, а вставлені в неї плати — горизонтально. Досить великі га¬баритні розміри вежі дають змогу розмістити в ній більшу кількість блоків та плат, ніж у міні-вежі. Такий корпус частіше використовують для монтажу потужних серверів або робочих станцій, часто встановлюючи його на підлогу.
Міні-вежа легко встановлюється на стіл або у спеціальне відділення комп'ютерного стола.
Плоский   системний   блок  установлюють   на   стіл найбільшою гранню, він, як правило, служить підставкою для   монітора;   материнська   плата   при   цьому  розта¬шовується горизонтально, а вставлені в неї плати — вертикально.
Багато сучасних корпусів мають формат АТХ. Вони |відрізняються дещо більшими габаритними розмірами, '" Ішим  розташуванням  внутрішніх  компонентів,  більш "інтелектуальною"   системою   живлення,   рознімними |з'єднаннями для миші та клавіатури стандарту РS/2.
БЛОК ЖИВЛЕННЯ
Цей блок перетворює змінний струм стандартної мережі електроживлення (220 В, 50 Гц) на постійний струм низької напруги. Він має кілька виходів на різні і напруги (12 і 5 В), які забезпечують живленням відповідні [пристрої комп'ютера. Електронні схеми блока живлення |підтримують ці напруги стабільними незалежно від ко¬ливань мережної напруги в досить широких межах (від 180 до 250 В). Звичайна потужність блоків живлення ПК становить 150—230 Вт, для мережного сервера вона може бути значно більшою. Більшість блоків живлення має вентилятор для відведення із системного блока надмірного тепла, що виділяється під час роботи електронних ристроїв.
СИСТЕМНА (МАТЕРИНСЬКА) ПЛАТА
Так називають велику друковану плату одного із стандартних форматів, яка несе на собі головні компоненти комп'ютерної системи: ЦП; оперативну пам'ять; гш-пам'ять; комплект мікросхем логіки, що підтримують роботу плати, — чіпсет (chipset); центральну магістраль, шину; контролер шини і кілька рознімних з'єднань-гнізд (слотів, від англ. slot — щілина), які служать для
підключення до материнської плати інших плат (контролерів, плат розширення та ін.). Частина слотів у початковій комплектації ПК залишається вільною. В рознімні з'єднання іншої конфігурації встановлюють модулі оперативної пам'яті. Кількість і тип рознімних з'єднань є однією з важливих характеристик системної плати, оскільки при доукомплектовуванні або модер-нізації комп'ютера вільних слотів може не вистачити.
Крім того, на материнській платі є мініатюрні пе¬ремички (jampers) або перемикачі (switches), за допо¬могою яких відбувається настроювання плати. На системній платі розташовано також з'єднувачі, до яких за допомогою спеціальних кабелів (шлейфів) підключають додаткові пристрої.
Ще один важливий елемент, який встановлюють на системній платі, — мікросхема BIOS (Basic Input-Output System, базова система введення-виведення). Вона є енергонезалежним ПЗП, в який записано програми, що реалі¬зують функції введення-виведення, а також програму тес¬тування комп'ютера в момент вмикання живлення (РОSТ, Power On Self Test), програму настроювання параметрів ВІОS і системної плати та інші спеціальні програми.
У роботі ВІОS використовують відомості про апаратну конфігурацію комп'ютера, які зберігає ще одна мікро¬схема — СМОS RАМ (Соmрlеmепtаrу Меtаl-Охіdе Sеmісоnductor RАМ). Це енергозалежна пам'ять, що постійно підживлюється від батарейки, яка також зна¬ходиться на системній платі. Вона живить і схему кварцо¬вого годинника — годинника реального часу (геаl-tіmе, сlосk, RТС), що безперервно відлічує час і поточну дату.
МІКРОПРОЦЕСОР
МІКРОПРОЦЕСОР — ЦЕ, ПО СУТІ, МІНІАТЮРНА ОБЧИСЛЮВА¬ЛЬНА МАШИНА, РОЗМІЩЕНА В ОДНІЙ НВІС.
На одному кристалі надчистого кремнію за допомогою складного, багатоступеневого і високоточного технологіч¬ного процесу створено кілька мільйонів транзисторів та інших схемних елементів, з'єднувальні проводи і точки підключення зовнішніх виводів. У сукупності вони утво¬рюють усі логічні блоки, тобто арифметичний пристрій, КП, регістри і т.д. Світовою промисловістю випускаються різноманітні типи центральних МП. У табл. 2.3 наведено технічні дані деяких ЦП компанії Іпlеl — лідера у цій галузі.
Основними параметрами МП є: набір команд, розрядність, тактова частота.
Набір або система команд постійно вдосконалюється,
Таблиця 2.3
Технічні дані деяких ЦП компанії Intel
Тип ЦП
Покоління Кількість тран-зисторів на кристалі, тис.
Розрядність основних  регістрів

Розрядність шини  даних
Розрядність шини  адреси
Память, що адресується Тактова частота,
МГц Тип  рознімногo 
з’єднання
і8086
1
29
16
16
20
1 Мбайт 4,77; 8; 10 -

і80286
2
134
16
16
24
16 Мбайт
8; 12; 16
-

і80386DX
3
275
32
32
32
4 Гбайт
20; 25; 33;40
-

і486DX
4
1200
32
32
32
4 Гбайт
25-100
1,2,3,6

Pentium
5
3100
32
64
32
4 Гбайт
60-200
4,5,7

Pentium
MMX 5 
32
64
36
64 Гбайт
160-233
7

Pentium
Pro 6
5500
32
64
36
64 Гбайт
160-200
8

Pentium II
6
32
64
36
64, Гбайт
233-500
Slot1
Celeron 6 7500
32 64 36 64
Гбайт 233-766
і вище Slot1,
Socket 370
Pentium III
6

32
64
36
64 Гбайт
450—933      і вище Те саме

з’являються нові команди, що замінюють серії найпримітивніших команд, — мікропрограми. На виконання ї команди потрібна менша кількість тактів, ніж на мікропрограму. Сучасні МП можуть виконувати до кількох - сотень команд (інструкцій).
Розрядність показує, скільки двійкових розрядів (бітів) інформації обробляється (або передається) за один такт, а скільки двійкових розрядів може бути використано у МП для адресації оперативної пам'яті, передачі даних та ін.
Кількість пам'яті, що адресується, або адресний простір, залежить від числа ліній шини адреси МП. Якщо ліній 20, то адресний простір становитиме 2 20 =1 Мбайт; якщо ліній 24, то — 2 24 = 16 Мбайт, і т. д.
Тактова частота вказує, скільки елементарних операцій(тактів) МП виконує за секунду, вимірюється в мегагерцах (1 МГц = 1 000 000 Гц). Вона є лише відносним показником продуктивності МП. Через архітектурні відмінності МП у деяких з них за один такт виконується робота, на яку інші витрачають кілька тактів.
Важливими характеристиками сучасних МП, що впли¬вають на їхню продуктивність, є ємність і швидкість функціонування вмонтованої кеш-пам'яті (від англ.  cache - тайник). Річ у тім, що сучасні МП "обганяють" за тактовою частотою інші елементи комп'ютера. Найприн¬циповіше, що тактова частота МІГ в кілька разів вища, ніж частота синхронізації системної шини, по якій від¬бувається обмін інформацією з відносно повільним ОЗП. Без внутрішньої кеш-пам'яті (що має особливо високу швидкодію) МП часто працював би вхолосту, чекаючи чергової інструкції з ОЗП або закінчення операції запису у пам'ять. Кеш-пам'ять першого рівня (L1), як правило, реалізовано в самому кристалі МП, а кеш-пам'ять другого рівня (L2), більш повільна і більшої ємності, може знахо¬дитися на системній платі або взагалі бути відсутньою (як у перших процесорах Сеlегоn). Типова для сучасних МП ємність кеш-пам'яті L1 становить 32 Кбайт (по 16 Кбайт відводиться для кешування команд і даних відповідно), кеш-пам'яті L2 — від 256 або 512 Кбайт для звичайних ПК до 2—3 Мбайт для потужних серверів.
Починаючи з класу 486, МП можуть працювати з множенням внутрішньої частоти. Так, відносно швидкі схеми ядра МП працюють-з частотою, що в 2—10 разів перевищує частоту інтерфейсних схем і системної шини. Деякі МП мають коефіцієнт множення 1,5; 2,5 і т. д.
Починаючи з моделі Реntіum ММХ, МП виготовляють за ММХ-технологією. Вони мають додаткові регістри, ви¬конують кілька десятків додаткових команд й оптимізовані для роботи з мультимедійними програмами.
Зовні МП виглядає, як прямокутна пластмасова або керамічна пластина розмірами 5x5x0,3 см з численними виводами (до 200—300 і більше). На сучасні МП встанов¬люються радіатор зі сплаву з високою теплопровідністю та вентилятор (розмірами із сірникову коробочку) для охо¬лодження.
На сучасних системних платах передбачають мож¬ливість заміни МП з метою нарощування продуктивності системи або ремонту. МП легко встановлюються (навіть користувачем) у спеціальне прямокутне рознімне з'єднан¬ня — сокет (від англ. sосkеt — розетка). Тип сокету має відповідати типу МП.
Деякі сучасні МП (Реntium II, деякі моделі Сеlеrоn) є невеликою платою, на якій знаходяться головний кристал і мікросхеми кеш-пам'яті та ін. Плата поміщається в пластиковий картрідж, забезпечений вентилятором. Такий МП   призначений  для   встановлення   в  щілинне рознімне з'єднання — слот (типу Slot 1) на системній платі.
• Кількісні   характеристики   МП   (тактова   частота, ємність кеш-пам'яті), безумовно, сильно впливають на продуктивність ПК на їх основі. Проте потрібно також увагу на якісні відмінності МП різних поколінь: починаючи з класу МП 386, використовується конвеєрне виконання команд - одночасне здійснен¬ня різних тактів послідовних команд у різних час¬тинах МП, що збільшує ефективну швидкодію ПК в 2—3 рази;
• Починаючи з класу МП 286, передбачається мож¬ливість роботи в обчислювальній мережі;
• починаючи з класу МП 286, передбачено багато-задачну роботу (багатопрограмність) і супутній їй захист пам'яті;
• починаючи з класу МП 386, забезпечується під¬тримка режиму системи віртуальних машин, тобто такого режиму багатозадачної роботи, за якого в одному МП моделюється ніби кілька комп'ютерів, що  працюють паралельно і мають різні ОС;
• починаючи з класу 286, МП можуть працювати в режимах: реальному (Rеаl mode) та захищеному  (Protected mode).   В реальному режимі  імітується (емулюється) однозадачна робота МП 8086. У захщеному режимі можлива багатозадачна робота з безпосереднім доступом до розширеної пам'яті та із захистом пам'яті, відведеної для задач, від сторонніх звернень.
На сьогодні МП першого—четвертого поколінь застаріли для використання у ПК, п'яте покоління вже зазнало "морального"  старіння.  Цікавими є моделі МП Pentium II  (III),   Сеlеrоn,   Реntіum  III  Хеоn  (остання модель МП призначена для застосування в серверах), а також новітня модель Реntіum IV.
Крім фірми Іntеl, велику частку ринку МП для ПК мають фірми  АМD  (моделі  К6-ІІ,   К6-ІІІ,  Аthlon, Duron), ІВМ (М2, МЗ) та деякі інші.
ОПЕРАТИВНА ПАМ'ЯТЬ
Оперативний запам'ятовуючий пристрій, або опе¬ративну пам'ять (від англ. RАМ, Random Access Memory , пам'ять із довільним доступом, що передбачає читання і запис даних у довільні ділянки) також реалізовано на НВІС. Існують два типи мікросхем пам'яті: статична та динамічна. У перших елементарну комірку утворюють тригерні схеми. Будучи встановленою вхідним імпульсом в один із двох можливих станів («О» або «1»), така схема зберігає його до чергового імпульсу або до вимкнення живлення. При прочитуванні записаного в комірку значення її стан також не змінюється.
Інакше працює динамічна пам'ять: вона складається з мікроскопічних конденсаторів, кожний з яких може пере¬бувати в стані «заряджений» (що означає двійкову оди¬ницю) або «не заряджений» (двійковий нуль). Щоб збері¬гати дані в такій пам'яті, заряджені конденсатори необхідно періодично підживлювати. Тому динамічний ОЗП за інших однакових умов істотно повільніший від статичного. Проте він менш енергоємний. Обидва види пам'яті зберігають дані лише при постійному електро¬живленні, тобто такий запам'ятовуючий пристрій є енергозалежним. Дані в цій пам'яті знищуються після ви¬мкнення або перезавантаження комп'ютера.
Конструктивно сучасна НВІС ОЗП (типу SІММ, Single In-line Memory Module) має вигляд невеликої дов¬гастої друкованої плати з розміщеними на ній мікросхе¬мами. Останнім часом застосовують в основному 72-контактні (72-pin) 36-бітові модулі (32 біти — довжина слова з чотирьох байтів плюс по біту контролю парності на кожний байт). На 386-х і деяких 486-х материнських платах встановлювали короткі 30-контактні 8(9)-бітові модулі. На сучасних системних платах використовують в основному більш довгі 168-контактні 64-розрядні модулі DІММ, що дає змогу повніше задіяти можливості 64-бітової системної шини. На багатьох системних платах є два типи рознімних з'єднань — SІММ та DІММ.
Із швидкісних характеристик пам'яті найцікавішою є час циклу звернення для запису (читання). Швидкість доступу, яка приблизно дорівнює часу циклу, необхідного для зчитування даних з ОЗП або запису їх туди, у су¬часних ОЗП становить 50—70 нс (1 нс = 10-9 с) для асин¬хронної пам'яті (старіший тип, реалізований як SІММ) і 15—45 нc для синхронної (DІММ), але бувають також більш швидкодійні модулі. Розрядність ОЗП (не самих модулів)  може  сильно  позначатися на продуктивності системи. Проте для цього треба, щоб програмне забезпечення було орієнтоване на використання цієї властивості. Так 32-розрядні додатки до Windows 95 показують більшу продуктивність  на  32-розрядних  комп'ютерах,   ніж  на 16-розрядних (це стосується не тільки ОЗП, а й МП, жорсткого диска та ін.).
Кілька років тому на зміну звичайній пам'яті прийшла пам'ять типу ЕDО (Extended Data Output), в якій використовується принцип конвеєризації: під час читання записаного в банк байта мікросхема виконує також вибірку наступного байта і зберігає його у вихідному регістрі, завдяки чому час вибірки наступного значення істотно скорочується. Загальний виграш у швидкодії, як правило, становить 5—15%.
З 1997 р. на вітчизняному ринку найпоширенішими стали сучасні модулі ОЗП типу CD-RАМ (синхронний динамічний ОЗП), доступ до яких може здійснюватися ще швидше. Модулі CD-RАМ, що випускають під рознімне зєднання DІММ, мають ємність 16, 32, 64, 128 і навіть 256 Мбайт. Вони призначені тільки для нових Реntium-плат і на сьогодні найбільш поширені.
Крім ОЗП, сучасні ПК мають надоперативну пам'ять, або кеш-пам'ять, призначену для узгодження швидкості роботи повільнішої динамічної пам'яті з більш швидким МП.
На системних платах, як правило, встановлюють кеш-память другого рівня (L2) ємністю до 512 Кбайт і більше.
СИСТЕМНА МАГІСТРАЛЬ (ШИНА) І ШИНИ РОЗШИРЕННЯ
СИСТЕМНА МАГІСТРАЛЬ (СИСТЕМНА ШИНА) — ЦЕ ГРУПА ЕЛЕКТРИЧНИХ З'ЄДНАНЬ (ПРОВІДНИКІВ) ДЛЯ ОБМІНУ ДАНИМИ, АДРЕСАМИ І СИГНАЛАМИ МІЖ РІЗНИМИ АГРЕГАТАМИ КОМП'ЮТЕРА.
Щоб забезпечити взаємозамінність пристроїв, які виготовляються різними виробниками, кількість, призначення і розміщення цих провідників стандартизовано.
У сучасних комп'ютерах системною називають магістраль, до якої підключають ЦП. Системна магістраль сполучає МП з оперативною пам'яттю та кеш-пам'яттю і, як правило, є найбільш швидкодійною з магістралей. Інші пристрої підключають до ЦП через шини розширення. Системні шини сучасних МП працюють на частоті 66, 75, 100 і навіть 133 МГц і відповідають розрядності шин ЦП (наприклад, дані передаються по 64 лініях).
Переважна більшість ІВМ-сумісних комп'ютерів має шину розширення стандарту ІBM (Industry Standart Arhitecture – стандартна індустріальна архітектура). Шина містить 16 ліній для передачі даних, 24 лінії для пе¬редачі адреси, 15 ліній для апаратних переривань і 7 ліній для організації прямого доступу до пам'яті. Крім того, кілька провідників призначені для розведення електро¬живлення та службових сигналів. Шина працює на частоті 8 МГц. Максимальна швидкість передачі даних по шині теоретично може досягати 16 Мбайт/с. Шину і рознімні з'єднання ІSА використовують в сучасних комп'ютерах нарівні з одним із типів локальної шини.
Ще недавно обмін даними між зовнішніми при¬строями (НЖМД) та ОЗП відбувався через системну шину з участю ЦП (на час обміну він припиняв вико-нання основної програми). Це знижувало продуктивність комп'ютера. Введення до його складу локальної шини дало змогу подолати цей недолік, оскільки вона безпо¬середньо сполучає зовнішній пристрій з ОЗП. Виробни¬ками ЕОМ розроблено стандарти на локальні шини. У першій половині 90-х років XX ст. був поширений стан¬дарт VLВ (VESA Local Bus), запропонований асоціацією VESA, проте він уже застарів.
У сучасних ПК проміжне місце між системною шиною (МП — оперативна пам'ять) і шиною ISА зай¬мають mezzanine-шини, тобто шини-прибудови. Вони не залежать від типу ЦП і його тактової частоти. Найпо¬ширенішим стандартом на такі шини є РСІ (Pripheral Component Interconnect, зв'язок периферійних ком-понентів). Специфікація РСІ має переваги перед VLВ. До шини РСІ можна підключати до 10 пристроїв. Рознімних з'єднань розширення, як правило, три-чотири, оскільки частину пристроїв розміщено на системній платі. Внаслідок того, що кожна плата розширення РСІ може розділятися між двома периферійними пристроями, змен¬шується загальна кількість рознімних з'єднань. На шині РСІ може бути 124-контактне (32-розрядна передача даних) або 188-контактне (64-розрядна передача даних) рознімне з'єднання, при цьому теоретично можлива швидкість обміну даними становить відповідно 132 і 264 Мбайт/с. Стандартна тактова частота шини — 33 МГц.
Одним із головних споживачів пропускної здатності є графічний адаптер. Для використання сучасних графічних програм, що сильно завантажують шину, передбаІчено  спеціальну  шину АGР  (Ассеlеrаtеd  Gгарhіс Port прискорений графічний порт), розроблену фірмою Intel. Ця шина схожа на шину РСІ, але працює на частоті 66МГц і має архітектурні особливості, які дають змогу повніше використати переваги сучасних МП та ОЗП. Шина АGР призначена для підключення відеоадаптера ввідного стандарту.
ПЛАТИ РОЗШИРЕННЯ
Шини розширення на системній платі мають вигляд 5- або 32-розрядних рознімних з'єднань розширення (слотів), в які вставляють плати розширення.
Конструктивно плата розширення  —  це друкована стандартного типорозміру з рознімним з'єднанням стандарту ISА або РСІ. На платі встановлено необхідні мікросхеми (часто власний МП, ВІОS ОЗП тощо) та інші електронні компоненти   Плата розширення вставляється у вільний слот системної плати.
Іноді платами розширення називають лише додаткові електронні пристрої (модем, звукову плату та ін.), які не входять у комплект поставки ПК і купуються його власником пізніше з метою розширення функціональних можливостей комп'ютера.
НАКОПИЧУВАЧІ
НАКОПИЧУВАЧІ — ЦЕ ЗАПАМ'ЯТОВУЮЧІ ПРИСТРОЇ, ПРИЗНАЧЕНІ ДЛЯ ТРИВАЛОГО (ЩО НЕ ЗАЛЕЖИТЬ   ВІД ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ) ЗБЕРІГАННЯ ВЕЛИКИХ ОБСЯГІВ ІНФОРМАЦІЇ, КОЛИ ЄМНІСТЬ НАКОПИЧУВАЧА В ДЕСЯТКИ,  СОТНІ РАЗІВ ПЕРЕВИЩУЄ ЄМНІСТЬ ОЗП АБО ВЗАГАЛІ НЕОБМЕЖЕНА (ЯКЩО ЙДЕТЬСЯ ПРО НАКОПИЧУВАЧ ЗІ ЗМІННИМИ НОСІЯМИ).
Накопичувач можна розглядати як сукупність носія та відповідного   приводу.   Розрізняють   накопичувачі   зі змінними і незмінними носіями.
Привід — це поєднання механізму читання-запису з відповідними  електронними  схемами  керування.   Його конструкція  визначається  принципом дії та  виглядом носія. Носій, що є середовищем зберігання інформації, на зовнішній вигляд може бути дисковим або стрічковим; за принципом запам'ятовування — магнітним, магнітооп¬тичним, оптичним. Стрічкові носії застосовують тільки в магнітних накопичувачах; у дискових використовують магнітні, магнітооптичні й оптичні методи запису-зчитування. Дискові носії (дисководи) розрізняються залежно від типу носія.
Інформація на дискових носіях зберігається в секто¬рах (як правило, по 512 байт). На магнітних носіях секто¬ри розташовуються вздовж концентричних кіл — доріжок. Якщо запис ведеться на кількох поверхнях носія (для дис¬кети це два боки магнітного диска), то сукупність доріжок з однаковими номерами називається циліндром. Сектори і доріжки утворюються під час форматування носія. Форма¬тування виконує користувач за допомогою спеціальних програм-утилітів. Ніяка інформація користувача не може бути записана на неформатований носій.
НАКОПИЧУВАЧІ НА МАГНІТНИХ ДИСКАХ
Гнучкі носії для магнітних накопичувачів випускають у вигляді дискет, або флоппі-дисків. Власне носій — це плоский диск зі спеціальної плівки (майлара), що має до¬статню міцність і стабільність розмірів. Він покритий фе¬ромагнітним шаром і поміщений у захисний конверт (оболонка дискети). На 3,5-дюймовій дискеті є віконце із засувкою, під час відкривання якої будь-яка зміна інфор¬мації на дискеті стає неможливою (на 5,25-дюймовій ди¬скеті для цього треба закрити спеціальний проріз). У табл. 2.4 наведено технічні характеристики дискет.
Таблиця 2.4
Технічні характеристики дискет
Діаметр дискети, дюйм
Тип оболонки
Ємність
Ціна, у.о.
Примітка

5,25
Гнучка пластмаса
360, 720 Кбайт     1,2 Мбайт
0,2-0,5
Практично вже не застосовуються

3,5
Жорстка пластмаса
720 байт             1,44 Мбайт         2,88 Мбайт
0,5-0,8
Застосовуються в основному дискети ємністю 1,44 Мбайт



Маркування НD (high density — висока щільність) означає, що використовується 80 доріжок із високою щільністю запису, стандартна ємність дискети — 1,44 Мбайт.
Привід НГМД — це електронно-механічний пристрій стандартних габаритних розмірів, у корпусі якого розміщуються:
• електродвигун, що обертає шпиндель;
• магнітна головка і механізм її позиціювання;
• друкована плата зі схемами живлення двигуна, керу¬вання механізмом позиціювання, підсилювачів запису і зчитування, формування вихідних сигналів.
На відміну від жорсткого диска, диск у НГМД приводится в обертання тільки за командою на читання або запис; в інший час він перебуває у спокої. Головка читання-запису під час роботи накопичувача механічно контактує з поверхнею носія, що призводить до швидкого спрацювання дискет.
У системному блоці НГМД кріпиться так, що щілина приймання дискети  виходить  на лицьову  панель (частіше — горизонтально). 3,5-дюймова дискета встав¬ся в накопичувач засувкою вперед (по нарисованій видавленій на дискеті стрілці) лицьовим боком (де клеїться етикетка) вгору. Щоб вийняти таку дискету з |ковода, потрібно натиснути на його кнопку. Світловий індикатор на дисководі показує, що пристрій зайнятий (зчитування або запис інформації).
У різних типах НГМД використовують дискети різного типорозміру (3,5-дюймові (89 мм) і 5,25-дюймові (133мм) Є накопичувачі з різними щільністю запису (bрі —byte реr іnch, байтів на дюйм) і щільністю доріжок (tрі —track реr іnch, доріжок на дюйм). Для кожного такого накопичувача ємність відповідної стандартно відформотованої дискети буде різною. Найтиповіший сучасний дисковід - це пристрій, що працює з 3,5-дюймовими носіями з високою щільністю запису. Стандартна ємність дискет 1,44 Мбайт, можливим є використання дискет ємністю 720Кбайт.
НАКОПИЧУВАЧІ НА ЖОРСТКИХ МАГНІТНИХ ДИСКАХ
Накопичувач на жорстких магнітних дисках — це пристрій з незмінним носієм. Його конструктивна схема схожа зі схемою НГМД, але реалізація істотно інша. НЖМД має забезпечувати в сотні разів більші ємність та швидкість обміну даними. Тому інформація записується не на один, а на набір дисків, що складається з кількох пластин, ідеально плоских і з відполірованим феро-магнітним шаром. При цьому запис проводиться на обидві поверхні кожної пластини (крім крайніх).
Отже, працює не одна, а група магнітних головок, складених в єдиний блок. Пакет дисків обертається без¬перервно і з великою частотою (до 7500, а в окремих мо¬делях до 10 000 об/хв), поки ПК ввімкнений, і тому ме¬ханічний контакт головок і дисків недопустимий. Кожна головка "плаває" над поверхнею диска на відстані 0,5—0,13 мкм. Проникнення в такий механізм найдрібніших пилинок вивело б його з ладу; тому електромеханіч¬ну частину накопичувача закрито герметичним корпусом.
Технічні характеристики деяких НЖМД наведено в табл. 2.5.
Накопичувачі випускають десятки фірм. Щоб забезпе¬чити взаємозамінність пристроїв, розроблено стандарти на їхні габаритні й електричні характеристики, які визначають номенклатуру з'єднувальних провідників, їх розміщення в перехідних рознімних з'єднаннях, електричні параметри сигналів. Найпоширенішими нині є стандарти IDЕ (Integrated Drive Electronics), або АТА, та більш продук¬тивні ЕIDЕ (Enhanced IDE) і SCSI (Small Computer System Interfase, читається «сказі»). Вже не використовують жорсткі диски стандартів МFМ, RLL, ESDI, що застосову¬валися в комп'ютерах класів ХТ, АТ 286. ЕIDЕ — не са¬мостійний стандарт, а є розвитком попереднього (IDЕ) в рамках маркетингової програми провідних виробників жорстких дисків і відрізняється від свого попередника тим, що допускає підключення до одного адаптера до чотирьох пристроїв, підтримуючи накопичувачі з ємністю понад 504 Мбайт, а також немагнітні накопичувачі, та допускаючи підвищені швидкості обміну даними. Близько 80—90% накопичувачів, що продаються на вітчизняному ринку, відповідають стандарту IDЕ (ЕIDЕ).
На швидкодію НЖМД впливають такі характеристики.
Частота обертання шпинделя. В наш час випускають¬ся накопичувачі ЕIDЕ з частотою обертання шпинделя 4500-7200 об/хв. Більш високі значення цього параметра поки що прерогатива накопичувачів SCSІ.
Ємність кеш-пам'яті. У всіх сучасних дискових накопичувачах встановлюється кеш-буфер,  який дає змогу прискорити  обмін  даними  з  жорстким диском.   Чим більша його ємність, тим вища ймовірність того, що в кеш-пам'яті буде необхідна інформація, якої не треба прочитувати з диска (цей процес у кілька тисяч разів повільніший). В різних пристроях ємність буфера може варіюватися в межах від 64 Кбайт до 2 Мбайт.
Таблиця 2.5.
Технічні характеристики деяких НЖМД
Модель
НЖМД
НЖМД
Фірма-вироб-ник
Інтерфейс
Ємність, Мбайт
Частота обертання, об/хв
Час доступу, мс

M2714 Fujitsu IDE
1080
3600
12

M2952  SCSI
2200
7200
8

M2949  SCSI
9100
7200
10

HP
SureStore
1080A Hewlett-Packard IDE

1080
4480
12

HP
SureStore
1600D  IDE
1626
4480
12

HP
SureStore
2000LP  SCSI
2140
5400
9,5

Cabo
CFS1081A Seagate
IDE
1080
3600
14

Medalist
2140  IDE
2113
5400
10

Cabo
CFP1080  SCSI
1080
5400
11

Barracuda
4LP  SCSI

2250
7200
8

Bigfoot
1280 Quantum
IDE
1280
3600
15,5

Sirocco
1700  IDE

1700
5400
10

Atlas
XP34300  SCSI 4300
7200
8,5

Час пошуку, або час доступу. Це час (у мілісекундах), необхідний для позиціювання блока головок на потрібний циліндр. Показник варіюється — час пошуку під час пе¬реходу на сусідній циліндр може становити 2 мс, а від найближчого до краю до найближчого до центра ци¬ліндра — 20 мс. Для визначення часу пошуку підрахову¬ють середнє арифметичне цих значень за випадкової послідовності переходів між циліндрами. В сучасних при¬строях цей показник становить від 5 до 13 мс.
Час затримки. Це час від моменту позиціювання бло¬ка головок на потрібний циліндр до позиціювання кон¬кретної головки на конкретний сектор. В середньому цей параметр дорівнює часу, який диск витрачає на свої пів¬оберти, тому даний показник повністю залежить від час¬тоти обертання шпинделя.
Швидкість обміну. Кожний жорсткий диск має два та¬ких показники. Перший визначає швидкість пересилання даних між пластинами диска і кеш-буфером (внутрішня швидкість обміну), а другий — між кеш-буфером диска та контролером на материнській платі (зовнішня швидкість обміну). Максимальне значення зовнішньої швидкості обміну дорівнює пропускній здатності дискового інтер¬фейсу ЕIDЕ залежно від режиму РІО або DМА, який ви¬користовується. Режим РІО визначає, наскільки швидко дані можуть передаватися між диском і контролером. При його виборі використовують регістри ЦП системи. Чим більший номер режиму, тим вища швидкість обміну дани¬ми. Робота в режимі DМА (Direct Memory Access) дає змогу передавати дані безпосередньо від диска до опера¬тивної пам'яті, минаючи ЦП (на відміну від режиму РІО). Таким чином, в ОС з реальною багатозадачністю (Windows NT, Unix, ОS/2, частково Windows 95) режим DМА може дозволити ЦП займатися іншою корисною роботою під час виконання дискових операцій.
Сучасні НЖМД працюють у режимах РІО 4, DМА 2. Одним з найновіших є режим UltraDМА-33 (або 66) із те¬оретичною пропускною здатністю 33(66) Мбайт/с, що в 2(4) рази вища, ніж у режимах РІО 4 і DМА 2. Швидкісні параметри деяких НЖМД наведено в табл. 2.6.
Попри безсумнівні переваги, інтерфейс ЕIDЕ (деше¬вина; простота встановлення; можливість застосування накопичувачів, відмінних від жорстких дисків; наявність

Таблиця 2.6.
Швидкісні параметри деяких НЖМД
Виробник і модель жорсткого диска

Ємність,Гбайт Програма тестування

Vvseek 2. 0
Checklt 3. 0

Максимальна швидкість передачі даних, Кбайт /с Середня  швидкість передачі даних, Кбайт /с
Час доступу, мс
Швидкість передачі кешу, Кбайт / с
Середня  швидкість передачі даних, Кбайт /с
Час доступу, мс


WESTERN             
DIGITAL             
CAVIAR             
WDC 32500 2,5 7800 6544 18,2 9555 2348,5 9,6
WDC 33100 3,1 6500 5936 17,8 7340 1681,3 9,4
SEAGATE             
ST52520A 2,5 5900 4816 17,1 6593 2089,9 9,7
QUANTUM             
BIGFOOT             
CY4335A 4,3 6500 5236 22,1 6338 2585,6 12,7
FIREBALL ST 1,6
7000
6411
14,9
7070
2311,8
8,0

IBM             
DAQA-33240 3,2
6100
5429
15,1
6666
1826,6
8,5

FUJITSU             
MPA3026AT 2,6 6800 5934 16,2 6317 2467 8,8
вбудованих контролерів на більшості сучасних материнських плат) має і недоліки. Головний з них — нездатність ефективновно обслуговувати множинні операції читання (запису), що особливо актуально для користувачів багатозадачних ОС. Поки не буде виконана одна операція, решта вимушена стояти в черзі. Завантаження ЦП в багатозадачних ОС  залишає  бажати  кращого.  Також  неможливо підключити зовнішні пристрої IDЕ, а внутрішніх може бути не більше чотирьох.
У високопродуктивних робочих станціях і серверах альтернативою дискам з інтерфейсом ІDЕ є накопичувачі SCSI. Серед основних переваг — можливість обробляти множинні дискові операції без істотного завантаження ЦП, підключати до одного контролера SCSI.  до семи (до 15 при використанні Wide SCSI) жорстких дисків, інших пристроїв зберігання інформації, сканерів. Існують нако-пичувані SCSI  з частотою обертання шпинделя 7200 і навіть 10 000 об/хв, що істотно збільшує продуктивність дискової підсистеми. Диски SCSI.  застосовують і в роботі з аудіо- та відеоінформацією в реальному часі, де не¬обхідне забезпечення чіткої пропускної здатності диско¬вого інтерфейсу без затримок. Крім того, до інтерфейсу SCSI.  можна підключати зовнішні периферійні пристрої. Недолік — додаткові матеріальні витрати.
При використанні бізнес-додатків під керуванням Windows, а тим більше DOS, у системі без додаткових пе¬риферійних пристроїв диски SCSI., як правило, не забез¬печують своїх переваг.

 

Яндекс.Метрика >