Курсовая работа: Интерфейсы современных компьютеров. Виды, типы, характеристики

Со стороны компьютера управление логикой передачи сигналов на внешний интерфейс осуществляется

В современных сетях используются различные сетевые устройства. Каждое сетевое устройство выполняет специфические функции. Далее я рассматриваю основные виды устройств и их функции. В статье много иллюстраций (картинки кликабельны).

Устройства, подключенные к какому-либо сегменту сети, называют сетевыми устройствами. Их принято подразделять на 2 группы:

1. Устройства пользователя. В эту группу входят компьютеры, принтеры, сканеры и другие устройства, которые выполняют функции, необходимые непосредственно пользователю сети;
2. Сетевые устройства. Эти устройства позволяют осуществлять связь с другими сетевыми устройствами или устройствами конечного пользователя. В сети они выполняют специфические функции.

Ниже более подробно описаны типы устройств и их функции.

Теоретическая часть

В общем значении интерфейс (от англ. interface — поверхность раздела, перегородка) — это совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т. д.) между элементами системы. [7] Мы же в нашей работе будем говорить о понятии “интерфейс” в информатике.

Интерфейс представляет собой совокупность стандартизованных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами. В основе построения интерфейсов лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов — разъемов и т.д.). Наличие стандартных интерфейсов позволяет унифицировать передачу информации между устройствами независимо от их особенностей. В настоящее время для разных классов ЭВМ применяются различные принципы построения системы ввода-вывода и структуры вычислительной машины. В персональном компьютере, как правило, используется структура с одним общим интерфейсом, называемым также системной шиной. [6, стр. 83]

Таким образом, основной функцией интерфейсов компьютера является унификация внутрисистемных и межсистемных связей и устройств.

Различные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

Совокупность интерфейсов определяет архитектуру персонального компьютера.

К интерфейсам относятся: порты, шины, сетевые интерфейсы.

Порты — специализированные разъёмы в компьютере, предназначенные для подключения оборудования определённого типа. [7]

Шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера. [1, стр. 76]

Сетевые интерфейсы — периферийные устройства, позволяющие компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. [7]

Далее мы рассмотрим более подробные классификации интерфейсов.

Ввод и общие порты

В современных компьютерах последовательные порты практически уже не используются они были вытеснены более современными параллельными портами, которые имеют лучшую производительность работы. Но на многих материнских платах все еще есть разъемы для этих интерфейсов. Это сделано для совместимости со старыми устройствами, такими как мыши и клавиатуры.

Разъем PS/2 был разработан корпорацией IBM для подключения мыши и клавиатуры. Он начал использоваться начиная с устройства персонального компьютера IBM/2. От имени этого компьютера и было образовано имя порта. Интерфейс имеет специальную маркировку — фиолетовый для клавиатуры и зеленый для мыши.

Как вы можете видеть, это разъем на шесть контактов, вот его схема:

Даже несмотря на то что цоколи и раскладка контактов для мыши и клавиатуры одинаковы, компьютер не обнаружит устройство, если вы подключите его не в тот разъем. Как я уже говорил, на данный момент PS/2 уже вытеснен другой технологией. Теперь подключение к компьютеру периферийных устройств чаще всего выполняется по USB.

Последовательный порт (Serial Port)

Несмотря на то, что последовательными портами называется целая группа портов, включая PS/2, есть еще одно значение у этого термина. Он используется для обозначения интерфейса совместимого со стандартом RS-232. К таким интерфейсам относятся DB-25 и DE-9.

DB-25 — это вариант разъема D-Sub изначально разработанный в качестве основного порта для соединения по протоколу RS-232. Но большинство устройств используют не все контакты.

Затем был разработан DE-9, который работал по тому же протоколу, а DB-25 стал использоваться чаще для подключения принтера вместо параллельного порта. Сейчас DE-9 — это основной последовательный порт, работающий по протоколу RS-232. Его также называют COM портом. Этот разъем все еще иногда применяется для подключения мыши, клавиатуры, модемов, ИБЛ и других устройств, работающих по этому протоколу.

Сейчас интерфейсы подключения устройств компьютеру DB-25 и DE-9 применяются все реже, потому что их вытесняет USB и другие порты.

Параллельный порт Centronics или 36-pin порт

Порт Centronics или 36-pin был разработан для связи компьютера и принтера по параллельному протоколу. Он имеет 36 контактов и перед началом широкого применения USB был достаточно популярен.

Устройства ввода-вывода

Устройства ввода-вывода производят обмен информацией с компьютером. Они и вводят ее и выводят.

Жесткий диск

Жесткий диск – это блок для хранения данных. В него устанавливается операционная система и другое программное обеспечение, записываются файлы пользователя.

На сегодняшний день используются три вида жестких дисков:

• Магнитные (HDD)
• Твердотельные (SSD)
• SSD M2

Магнитные (HDD). Запись и чтение данных происходит на и с магнитных дисков. У таких дисков большой объем памяти, записывать и считывать информацию можно многократно. Из недостатков – низкая скорость работы и чувствительность к вибрациям.

В современный ПК такой диск обычно устанавливают в качестве дополнительного – для хранения большого объема данных.

Твердотельные (SSD). В основе таких дисков лежат блоки памяти, в которые пишется вся информация. Из-за этого у них высокая скорость работы, так как диску не нужно постоянно перемещать пишущую головку для записи/чтения, как в магнитных дисках. Основной недостаток SSD – ограниченный цикл записи. Потому на него чаще всего устанавливают операционную систему и повседневные программы.

SSD M2 . Такой диск работает от шины PCI Express и дает пропускную способность в несколько раз выше, чем интерфейс SATA. Внешне М2 напоминает оперативную память: имеет небольшой размер, не требует дополнительного кабеля для подключения.

Из недостатков можно отметить ограниченный цикл записи и перегрев на некоторых моделях. Поэтому желательно выбирать М2 с радиатором охлаждения.

Flash память

Flash память или флешка – это портативное устройство для хранения данных. Используются для передачи данных с одного компьютера на другой.

Вся информация пишется на блоки памяти через интерфейс USB. Именно на основе Flash памяти выпускали первые SSD диски.

Bluetooth адаптер

Используется для беспроводного подключения оборудования с поддержкой Bluetooth. Это могут быть колонки, наушники, смартфоны.

Bluetooth адаптер работает через интерфейс USB, в ноутбуке он, как правило, встроенный.

Сетевая карта

При помощи сетевой карты компьютеры соединяются в единую сеть. Она подключается к роутеру патч кордом и дает возможность компьютерам обмениваться информацией.

Сетевая карта может быть встроенной, отдельной внутренней (устанавливаться на материнскую плату) и внешней (подключаться через интерфейс USB).

В современных материнских платах она встроена по умолчанию, в некоторых моделях их даже две.

Wi-Fi адаптер

Wi-Fi адаптер работает так же, как и сетевая карта. Основное отличие в том, что подключение происходит без проводов («по воздуху»). Подключается он к роутеру, который связывает компьютеры и смартфоны друг с другом.

В стационарных компьютерах по умолчанию Wi-Fi отсутствует. Подключить его можно, установив адаптер на материнскую плату или купив внешний USB Wi-Fi. В ноутбуках обычно адаптер встроен.

Пишущий дисковод

Дисковод — это устройство, читающее и записывающее информацию на компакт диск.

На сегодняшний день дисководы потихоньку уходят с рынка, так как вместо них чаще используют флешки.

Дисковод гибких дисков

Такой дисковод был популярен в 90-ые/начало 2000-ых, когда еще не было флешек, а запись на CD была дорогостоящей. В те времена почти в каждом ПК был Floppy дисковод, который записывал информацию на дискету. Объем дискеты составлял 1,44 Мб.

Сейчас такие дисководы, как и дискеты, потеряли актуальность и их перестают производить.

Картридер

Картридер считывает и записывает информацию на SD карты. В основном такие карты используются в фотоаппаратах, видеокамерах и телефонах/планшетах. Подключается картридер через интерфейс USB.

USB HUB

USB HUB – это что-то вроде удлинителя, он увеличивает количество USB портов. Как правило, хаб имеет три-четыре USB выхода.

Факс-модем

Раньше такие модемы были очень популярны – они повсеместно использовались для подключения к интернету. Обычно устанавливались в системный блок по интерфейсу PCI. Но также были и внешние модемы, которые подключались к COM порту.

Для работы такого модема использовалось телефонное подключение. Модем дозванивался до провайдера и после соединения появлялся интернет. Правда, скорость такого соединения была около 40 Кб/с. В режиме факса модем настраивался на автоматический ответ на звонок и принимал факс.

Данный вид модемов уже давно вышел с производства, хотя в некоторых регионах он до сих пор используется для работы с факсом.

3G и 4G модемы

3G и 4G модемы пришли на смену факс модемам. В них есть слот для установки сим карты, а подключение осуществляется через оператора сотовой связи.

Такие модемы имеют компактную форму и похожи на флешку. Подключаются в USB порт.

При хорошем сигнале модем в режиме 4G может обеспечить скорость подключения до 100 Мб/с.

Многофункциональное устройство (МФУ)

МФУ совмещает в себе сканер, принтер и копир. Некоторые модели имеют факс. Как и принтеры, бывают черно-белыми и цветными, лазерными и струйными.

Как называется технология трехмерной графики, заключающаяся в интерполяции цветов для сглаживания неровностей окружности и сферы?

• (Правильный ответ) затенение Гуро
• буфер шаблонов
• альфа-смешивание
• затуманивание

• не взаимодействует с BIOS
• (Правильный ответ) использует логическую адресацию блоков
• работает с дисками с более высокой плотностью записи
• использует трансляцию адресов

Что такое периферийные устройства

Периферийные устройства персонального компьютера – это устройства, которые подключаются к компьютеру в дополнение к основным устройствам.

Периферийными они называются потому, что они формируют определенную периферию вокруг основных устройств компьютера. К основным устройствам компьютера (ноутбука) относят процессор и оперативную память.

Примеры периферийных устройств компьютера – это, например,

или ноутбука,
• компьютерная мышь, тачпад на ноутбуке, ,
• принтер, сканер, ,
• модем, сетевая карта,
• видеокамера, микрофон, звуковые колонки, , привод CD-/DVD-дисков и т.п.

Периферия взаимодействует с процессором и оперативной памятью примерно одинаковым образом, о чем будет сказано далее.

Правда, до сих пор нет однозначного мнения, являются ли процессор и оперативная память основными устройствами компьютера. Они устанавливаются на материнской плате компьютера (ноутбука), а потому их вполне можно считать периферией.

Можно несколько иначе дать понятие «периферийного устройства», не упоминая процессор и оперативную память.

Периферия персонального компьютера – это все то, что можно отключить от персонального компьютера (ноутбука). И компьютер сможет продолжить свою работу, пусть с некоторыми ограничениями.

Без процессора и оперативной памяти компьютер (ноутбук) не будет работать – это основа. А вот без остального компьютер работать сможет.

Поэтому периферия — это все, что подключается к компьютеру в дополнение к центральному процессору и к оперативной памяти.

Пятый уровень, сеансовый (session layer, L5)

Пятый уровень оперирует чистыми данными; помимо пятого, чистые данные используются также на шестом и седьмом уровне. Сеансовый уровень отвечает за поддержку сеанса или сессии связи. Пятый уровень оказывает услугу следующему: управляет взаимодействием между приложениями, открывает возможности синхронизации задач, завершения сеанса, обмена информации.

Службы сеансового уровня зачастую применяются в средах приложений, требующих удаленного вызова процедур, т.е. чтобы запрашивать выполнение действий на удаленных компьютерах или независимых системах на одном устройстве (при наличии нескольких ОС).

Примером работы пятого уровня может служить видеозвонок по сети. Во время видеосвязи необходимо, чтобы два потока данных (аудио и видео) шли синхронно. Когда к разговору двоих человек прибавится третий — получится уже конференция. Задача пятого уровня — сделать так, чтобы собеседники могли понять, кто сейчас говорит.

Внешние интерфейсы

1. USB разъем.

С помощью разъема Universal Serial Bus можно подключить много дополнительных устройств: клавиатуру, мышь, камеру, принтер. Интерфейс бывает трех видов:

А) «тип А» (расположен в ПК);

Б) «тип Б» (находится на съемном устройстве);

В) mini-USB (цифровые камеры, внешние жесткие диски и др.).

2. «Тюльпан» (Cinch/RCA).

Эти разъемы имеют разное цветовое кодирование в зависимости от типа принимаемого сигнала (звук, видео, яркость и т.д.).

3. PS/2.

Разъемы, которые используются в стационарных компьютерах для подключения мышки и клавиатуры. Им характерно следующее кодирование: зеленый цвет – мышь, фиолетовый – клавиатура. Если их перепутать, ничего страшного не случится, просто подключенные устройства не будут работать. Чтобы исправить ситуацию, достаточно просто поменять вилки местами.

4. DVI.

Слот для монитора, передающий цифровые сигналы.

5. VGA.

С помощью разъема Video Graphics Array подключают монитор. Он предназначен для передачи информации синего, зеленого и красного цветов.

6. RJ45 для LAN и ISDN.

Сетевой порт, использующийся для подключения к Ethernet.

7. RJ11.

Порт, который служит для подключения модема. Похож на RJ45, но с меньшим количеством контактов.

8. HDMI.

Это мультимедийный цифровой разъем, который предназначен для сигналов HDTV с максимальным разрешением 1920х1080. В него встроен механизм по защите авторских прав (DRM). Интересно, что длина HDMI кабеля не может превышать пятнадцати метров.

9. SCART.

Это комбинированный разъем, который сочетает такие сигналы: RGB, S-Video и аналоговое стерео.