Виды и свойства информации

Мини-ЭВМ часто применяют для управления производственными процессами. Например,  в механическом цехе компьютер может поддерживать ритмичность подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочие места, управлять гибкими автоматизированными линиями и промышленными роботами, собирать информацию с инструментальных постов технического контроля и сигнализировать о необходимости замены изношенных инструментов и приспособлений, готовить данные для станков с числовым программным управлением, а также своевременно информировать цеховые и заводские службы о необходимости выполнения мероприятий по переналадке оборудования.

 

Тот же компьютер может сочетать управление производством с другими задачами. Например, он может помогать экономистам в осуществлении контроля за себестоимостью продукции, нормировщикам в оптимизации времени технологических операций, конструкторам в автоматизации проектирования станочных приспособлений, бухгалтерии в осуществлении учета первичных документов и подготовки регулярных отчетов для налоговых органов. Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ. В настоящее время мини-ЭВМ практически полностью вытеснены из употребления более мощными и дешевыми персональными компьютерами. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШИННЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ ПК. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ.

 

Системная (иначе - материнская) плата является главным элементом любого современного компьютера и объединяет практически все устройства, входящие в его состав. Основой материнской платы является набор ключевых микросхем, также называемый набором системной логики или чипсетом. Тип чипсета, на котором построена материнская плата, целиком и полностью определяет тип и количество комплектующих, из которых состоит компьютер, а также его потенциальные возможности.

Материнская плата (mother board) – основная плата персонального компьютера, представляющая из себя лист стеклотекстолита, покрытый медной фольгой. Путем травления фольги получают тонкие медные проводники соединяющие электронные компоненты.

На материнской плате размещаются:

Процессор	Шины	Оперативная память	ПЗУ	Микропроцессорный комплект (чипсет)	Слоты
Основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;	Наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера	Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ. Набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен	Постоянное запоминающее устройство. Микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен	набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы	Разъемы для подключения дополнительных устройств

 

С тех пор как прекратился экспоненциальный рост рабочих частот процессоров, на первый план выходят функциональные параметры персональных компьютеров:

поддержка современных интерфейсов;

количество и удобство расположения портов для подключения периферии;

простота эксплуатации и обслуживания.

Сейчас пользователи больше ценят гибкость конфигурирования платформы, чем ее вычислительную мощность.

 

ИНТЕРФЕЙС — совокупность сигнальных линий (образующих шину), объединенных по назначению. Имеет жестко заданные электрические параметры и протоколы обмена данными. Шина интерфейса обслуживается контроллерами и служебными устройствами, а также программной оболочкой через драйверы операционной системы. Шины могут быть синхронными и асинхронными. Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы.

Решающую роль в стабильности и перспективности платформы играет поддержка современных интерфейсов. Интерфейсы для персональных компьютеров в самом общем виде принято разделять на внутренние и внешние.

Внутренние интерфейсы размещены внутри системного блока. Они обслуживают системные устройства (процессор, чипсет, шину памяти и другие компоненты) и карты расширения. Внешние интерфейсы обслуживают обязательные компоненты компьютерной системы (монитор, клавиатура, мышь) и различные периферийные устройства, размещенные вне системного блока.

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства, размещенные в микросхемах микропроцессорного комплекта (чипсета). От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность компьютера.

 

ISA (Industry Standard Architecture)- Историческим достижением компьютеров платформы IBM PC стало внедрение почти двадцать лет назад архитектуры, получившей статус промышленного стандарта ISA (Industry Standard Architecture). Она не только позволила связать все устройства системного блока между собой, но и обеспечила простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты). Пропускная способность шины, выполненной по такой архитектуре, составляет до 5,5 Мбайт/с, но, несмотря на низкую пропускную способность, эта шина продолжает использоваться в компьютерах для подключения сравнительно “медленных” внешних устройств, например звуковых карт и модемов. Эта шина является основной на компьютерах типа PC AT. Сейчас этот промышленный стандарт считается устаревшим.

 

EISA(Extended Industry Standard Architecture) - Extended ISA - расширенная архитектура промышленного стандарта. Эта шина является расширением ISA. Её отличие от ISA это б-о-льшая скорость передачи информации (пропускная способность повысилась), которая теперь достигла до 32Мб/с. Но несмотря на это с 1999-2000гг. материнские платы с таким разъёмом выпускать практически прекратили т.к. считается, что этот разъём, как и ISA, уже устарел. Практически прекратили и выпуск устройств, подключаемых к EISA.

 

PCMCIA (Personal Computer Card International Association) — стандарт международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров. Этот стандарт определяет интерфейс подключения плоских карт памяти небольших размеров и используется в портативных персональных компьютерах. Возможно подключение и отключение устройств во время работы.

 

VLB(VESA Local Bus-локальная шина  стандарта VESA)- эта шина появилась во время появления процессоров 3-го(Intel80386)и 4-го (Intel80486) поколений. Появление локальной шины произошло из-за недостаточной скорости обмена, между оперативной памятью и, недавно появившимися процессорами. Она соединила процессор и оперативную память параллельно основной шине. Имея более высокую тактовую частоту - в диапазоне от 25 до 50 МГц, она со временем стала основной шиной, соединяющей процессор и оперативную память. Этот стандарт со временем стали использовать и на видеоадаптерах, т.к. видеоадаптер также требует высокой пропускной способности. Стандарт VLB поднял тактовую частоту у локальной шины до 50 МГц, а пропускная способность повысилась до 130 Мб/с. Основным недостатком этого интерфейса стало то, что скорость работы локальной шины зависит от числа подключённых к ней устройств. Частота локальной шины колеблется в зависимости от устройств, подсоединённых к компьютеру, и их количества. Например при частоте 50 МГц можно подсоединить только одно устройство(с высокой пропускной способностью, например видеокарта). При частоте 40МГц - 2 устройства, при частоте 33МГц - уже 3 устройства.

 

PCI (Peripheral Component Interconnect)- разработан корпорацией Intel в 1991 году для соединения периферийных компонентов, напрямую не связанных с системной шиной. Так удалось обеспечить независимость интерфейса от конкретного типа процессора. В настоящее время действует спецификация PCI 2.2 (утверждена в декабре 1998 г.).

Шина PCI является параллельной и синхронной — регистрация сигналов выполняется по положительному фронту тактовых импульсов. Для обмена данными используется метод мультиплексирования, то есть передача адресов и данных происходит по очереди, по одним и тем же линиям. Сочетание частот шины 33 МГц или 66 МГц с различной разрядностью данных предоставляет широкий диапазон пропускных способностей шины.

 Собственно шина PCI представляет  собой набор параллельных сигнальных  линий, соединяющих различные устройства (слоты расширения, микросхемы на  системной плате). Один канал контроллера PCI поддерживает до четырех слотов расширения. В системе обычно имеется несколько шин PCI, соединенных мостами PCI - PCI Bridge. Мосты электрически отделяют интерфейсные сигналы одной шины от другой, объединяя их на логическом уровне. Головной мост (Host Bridge) соединяет шину с ядром системы (процессором и памятью). Каждая шина имеет свой номер, головная шина имеет нулевой номер.

Спецификация PCI требует поддержки режима Multiple Bus Mastering (многостороннее управление шиной). В таком режиме устройства перехватывают управление шиной и самостоятельно распределяют ее ресурсы. Специальный таймер, имеющийся на устройстве, определяет максимальное время, в течение которого возможен монопольный доступ. Кроме того, предусмотрено автоматическое конфигурирование компонентов при включении питания.

Метод передачи данных по шине называют Linear Burst! (метод линейных пакетов). То есть данные при записи-чтении идут единым пакетом, так как адрес для каждого следующего байта автоматически увеличивается на единицу. Таким образом, отпадает необходимость отдельно передавать адресный блок.

В шине PCI принята географическая адресация — номер устройства определяется местом его подключения, то есть той линией шины, к которой подключена линия сигнала идентификации данного слота. Поэтому адреса карт расширения изменяются при перестановке их в разные слоты. В соседних слотах PCI, как правило, задействуют соседние номера устройств.

Шина PCI соединяется с системной шиной процессора через северный мост. Остальные шины расширения, ввода-вывода, а также контроллер шины LPC для устаревших устройств (BIOS, порты PS/2, СОМ и LPT, накопитель гибких магнитных дисков), подключаются к шине PCI через южный мост.

 

PCI Express-специальной организацией по совершенствованию интерфейса PCI в 2003 г. была утверждена спецификация последовательного интерфейса PCI Express. Причина появления новой шины расширения довольно проста: параллельный интерфейс PCI не отвечал требованиям наращивания производительности компонентов. Для параллельных шин основной проблемой является невозможность радикального повышения рабочих частот. Последовательную шину гораздо проще запустить на повышенных тактовых частотах, что значительно поднимает производительность. Более того, масштабируемость последовательных шин относительно легко достигается как за счет повышения частоты работы, так и увеличения числа линий.

Спецификация шины PCI Express предусматривает иерархию, аналогичную применяемой в сетевой архитектуре. На самом верхнем, логическом уровне, располагаются прикладные программы, использующие PCI-устройство. Для них в архитектуре ничего не меняется: при обмене данными через шину PCI Express приложения привычно обращаются к операционной системе. На уровне драйверов и конфигурирования устройств архитектура шины PCI Express полностью совместима с интерфейсом PCI.

Однако на других уровнях архитектуры произошли кардинальные изменения. Прежде всего, добавлено два новых уровня - транзакций и соединений, функции которых аналогичны сетевым протоколам адресации и передачи данных ТСР/IP.

На уровне транзакций происходит первоначальная упаковка данных, передача их конкретному получателю и контроль доставки. На уровне соединений указывается физический адрес назначения пакета. Получив адрес, контроллеры шины принимают решение о направлении пакета в конкретную физическую линию.

Маршрутизация пакетов осуществляется на уровне транзакций. Здесь принимается решение о том, на какую шину направить пакет, в какой очередности передавать несколько пакетов. Пакет передается только в том случае, когда поступил сигнал готовности от буфера приема.

 

Между участниками обмена данными по шине PCI Express устанавливается выделенный канал связи, ширина которого и тактовая частота обговариваются устройствами в процессе инициализации канала. Тем самым реализуется концепция обмена данными «точка-точка».

Помимо оконечных устройств архитектурой интерфейса предусмотрено наличие контроллеров (Host), мостов (Bridge) и переключателей (Switch), что позволяет организовать сложную топологию каналов и обеспечить совместимость с другими интерфейсами.

Фундаментом архитектурной модели PCI Express является собственно физическая шина передачи данных: две дифференциальные пары проводников (первая пара работает на прием, вторая на передачу). Никакого внешнего синхронизирующего сигнала от тактового генератора в PCI Express не предусмотрено.

Интерфейс PCI Express позволяет объединять в шину несколько независимых линий передачи данных. Спецификацией предусмотрено использование 1, 2, 4, 8,16 и 32 линий. Передаваемые данные поровну распределяются между ними по схеме «первый байт на первую линию, второй байт на вторую линию,... n+1-й байт снова на первую» и так далее. Так достигается масштабируемость PCI Express, с максимальной пропускной способностью до 6,4 Гбайт/с в одном направлении.

Номинальной рабочей частотой шины PCI Express сейчас является 2,5 ГГц. При этом пиковая пропускная способность (на один канал передачи данных) достигает 200 Мбайт/с, что составляет 100 Мбайт/с на контакт.

Шина PCI Express поддерживает питание устройств достаточно большой мощности: на слот x1 подается до 10 Вт, на слот x4 — до 25 Вт, а на слот x16 — до 75 Вт. Спецификацией предусмотрена установка на системную плату второго разъема питания. Суммарно две линии питания обеспечат функционирование устройств мощностью до 140 Вт.

На системных платах с шиной PCI Express разъем питания АТХ увеличился на четыре контакта (добавились линии +12 В, +5 В, земля и +3,3 В) и стал насчитывать 24 линии.