/
Author: Шишигин И. Айден К. Колесниченко О. Крамер М. Фибельман X.
Tags: компьютерные технологии персональный компьютер
ISBN: 5-7791-0072-1
Year: 1998
Text
УДК 681.3.06
Предлагаемая Вашему вниманию книга посвящена вопросам устройства, модерни-
зации и обслуживания персональных компьютеров, а также периферийных уст-
ройств (принтеров, сканеров и др.). Второе издание книги дополнено информацией
о новейших достижениях в области компьютерных технологий (ATX, NLX. ММХ,
SDRAM, DVD, 3D и т. д.).
Книга может использоваться как учебное пособие, практическое руководство или
справочник. Доходчивое систематизированное изложение материала и большое
количество иллюстраций помогут начинающему пользователю разобраться в основ-
ных принципах работы персонального компьютера. Опытные специалисты найдут в
этой книге множество практических советов и справочной информации из различ-
ных областей PC.
Для широкого круги пользователей PC
Группа подготовки издания:
Главный редактор
Зав. редакцией
Ответетвеиный релактор
Компьютерная верстка
Корректор
Дизайн обложки
Производство
Вадим Сергеев
Алексей Жданов
Татьяна Кручинина
Ольга Сергиенко,
Наталья Богова
Зинаида Дмитриева
Дмитрий Солнцев.
Тлена Клыкова
Николай Тверских
Айден К., Колесниченко О., Крамер М., Фибельман X., Шишигин И.
Аппаратные средства PC
2-е издание, переработанное и дополненное — СПб.:
BHV — Санкт-Петербург, 1998. — 608 с., ил.
ISBN 5-7791-0072-1
© К. Айден, О. Колесниченко, М. Крамер, X. Фибельман, И. Шишигин, 1998
© Оформление, издательство «BHV — Санкт-Петербург», 1998
Лицензия ЛР № 090141 от 12.02.96. Подписано в печать 13.02.98.
Формат 70x100 1/i6- Печать офсетная. Усл. печ. л. 49.
Тираж 7000 экз. Заказ 617.
BHV — Санкт-Петербург, 198052, С.-Петербург. Измайловский пр., 29
Отпечатано с готовых диапозитивов
в типографии «Наука» РАН
199034, Санкт-Петербург, 9 линия, 12
Содержание
ПРЕДИСЛОВИЕ......................................................1
Благодарности...............................................3
ГЛАВА 1. КОНЦЕПЦИЯ КНИГИ.........................................5
Содержание.............................................. 5
Терминология................................................5
Обозначения.................................................6
Предметный указатель.................................... 6
ГЛАВА 2. СЛОЖНОСТЬ НАПИСАНИЯ ДАННОЙ КНИГИ........................7
ЧЕМУ ПОСВЯЩЕНА ИТ КНИГА........................................8
Что ВЫ НАЙДЕТЕ В ОТОЙ КНИГЕ....................................8
ГЛАВА 3. ТЕРМИНОЛОГИЯ...........................................10
PC....................................................... 10
Мперинская плата............................................11
CPU.........................................................11
Винчестер..................................................11
* Дискеты ................................................. 11
RAM. ROM ..................................................11
Адаптер, плата, карта......................................11
Акселератор.............................................. 12
Чип, микросхема ...........................................12
Элементы электрических соединений..........................12
Дюйм.......................................................13
ГЛАВА 4. КОРПУС PC..............................................14
Типы КОРПУСА..................................................14
Корпус типа Slimline .......................................15
Вскрытие корпуса Slimline..................................18
Корпус типа Desktop.........................................18
Вскрытие корпуса Desktop...................................20
Корпус типа Tower...........................................20
Вскрытие корпуса Tower.................................... 20
Mini-Tower.................................................21
Midi-Tower.................................................22
Big-Tower..................................................22
Super-Big-Tower............................................23
IV
Аппаратные средства PC
Корпус типа FileServer..................................................23
Корпус типа АТХ.........................................................25
Блок ПИТАНИЯ..............................................................26
Подключение............................................................'ll
Причины ошибок подключения..............................................28
Вентилятор..............................................................31
Советы..................................................................32
Выбор.................................................................32
Ремонт.............................................................. 33
Питание...............................................................33
UPS...................................................................33
Кабельная сеть............................................................35
Индикатор работы винчестера.............................................36
Индикация включения PC..................................................36
Индикация режима Turbo..................................................37
Сетевой переключатель...................................................38
Кнопка Reset............................................................39
Переключатель KeyLock...................................................39
Громкоговоритель........................................................39
ГЛАВА 5. МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА..................................................41
Типоразмеры материнской платы.............................................41
FullSize............................................................. 42
Baby-АТ...............................................................42
LPX (mini-LPX)........................................................42
ATX...................................................................43
NLX...................................................................44
Производительность......................................................46
Процессоры................................................................47
Степень интеграции......................................................48
Внутренняя разрядность данных...........................................49
Внешняя разрядность данных........................................ 49
Тактовая частота........................................................49
Адресация памяти........................................................49
Реальный режим........................................................50
Защищенный режим......................................................50
Виртуальный режим.....................................................50
8086/8088...............................................................50
80286...................................................................51
80386...................................................................52
80486...................................................................53
80486SX.................................................................54
80486DX/2...............................................................55
80486DX/4...............................................................55
80586 (Pentium).........................................................56
Содержание V
Процессоры AMD К5................................'.................59
Процессоры Cyrix 6x86..............................................60
80686 (Pentium Pro)................................................61
Pentium MMX........................................................62
Pentium II.........................................................66
СОПРОЦЕССОР..........................................................68
Оперативная память...................................................71
Материнская плата с процессором 8088...............................72
Материнская плата с процессором 80286..............................74
Материнская плата с процессором 80386 или 80486....................75
Материнская плата с процессором Pentium............................78
Кэш-память.........................................................80
Логическое распределение оперативной памяти........................82
Стандартная оперативная память.....................................82
Таблица векторов прерываний......................................84
Область данных BIOS..............................................85
Операционная система.............................................85
Основная область памяти......................................................................................85
UМА................................................................85
EMS................................................................86
НМА............................................................... 89
XMS................................................................89
Chipset............................................................:,90
82С493.......................................................... 91
8082С392........................................................ 91
82С206...........................................................91
8042.............................................................91
Chipset Triton 430хХ...............................................91
82439НХ..........................................................92
82371SB..........................................................94
INTERRUPTS И IRQ :...................................................95
ROM BIOS.......................................................... 97
Прерывание BIOS..................................................99
Plug&Play.........................................................101
Аппаратные средства.............................................101
BIOS............................................................101
Операционная система............................................102
CMOS SETUP..........................................................102
STANDARD CMOS SETUP.............................................103
ADVANCED CMOS SETUP.............................................103
ADVANCED CHIPSET SETUP..........................................103
autoconfiguration with bios default.............................103
AUTOCONFIGURATION WITH POWER-ON DEFAULTS.......................104
CHANGE PASSWORD................................................ 104
AUTO DETECT HARD DISK......................................... 104
w
Аппаратные средства PC
WRITE TO CMOS AND EXIT........................................................................ 104
DO NOT WRITE TO CMOS AND EXIT..................................................................104
Standard CMOS Setup..............................................................................105
Date...........................................................................................106
Time...........................................................................................106
Hard disk Сауре................................................................................106
Hard disk D:type.............................................................................. 106
Floppy drive A: Floppy drive B:................................................................106
Primary display................................................................................106
Keyboard...................................................................................... 107
Base memory size Ext. memory size..............................................................107
Advanced CMOS Setup..............................................................................107
Typematic Rate Programming Typematic Rate Delay Typematic Rate.................................107
Above 1 MB Memory Test Memory Test Tick Sound..............................................108
Memory Parity Error Check......................................................................108
Hit <Del> Message Display......................................................................108
Hard Disk Type 47 RAM Area................................................................... 108
Wait for <F1> if any Error.....................................................................108
System Boot Up Num Lock........................................................................108
Weitek Processor.............................................................................. 109
Floppy Drive Seek at Boot..................................................................... 109
System Boot Up Sequence........................................................................109
System Boot Up CPU Speed.......................................................................109
External Cache Memory Internal Cache Memory....................................................109
Password Checking Option...................................................................... 109
Video ROM Shadow Adaptor ROM Shadow System ROM Shadow..........................................110
Boot Sector Virus Protection...................................................................110
Advanced Chipset Setup...........................................................................110
DRAM Speed Option..............................................................................110
Memory Read/Write Wait State............................................................................. 111
Cache Memory Read/Write Wait State.............................................................Ill
Hidden Refresh.................................................................................Ill
Cacheable RAM Address Range....................................................................Ill
AT Bus Clock Selection.........................................................................112
ШИНЫ...............................................................................................112
Шина данных....................................................................................113
Адресная шина..................................................................................113
Шина управления.............................................................................. 113
Шина ISA.........................................................................................114
8-разрядные шины...............................................................................114
16-разрядная шина..............................................................................116
Шина MCA.........................................................................................120
Шина EISA....................................................................................... 120
Локальная шина VESA..............................................................................122
Шина PCI.........................................................................................123
Содержание
VII
Шина USB................................................127
Стандарт AGP............................................128
Архитектура UMA.........................................129
Стандарт IEEE 1394..................................... 129
ГЛАВА 6. ЭЛЕМЕНТЫ ПАМЯТИ...................................131
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ..............................132
Оперативная память вчера и сегодня......................133
Принцип работы..........................................133
Адреса..................................................135
Время доступа...........................................135
Wait State..............................................135
Организация памяти......................................136
Пакетный режим..........................................136
Чередование памяти......................................136
Разбиение памяти на страницы............................137
Типы памяти.............................................137
DRAM......................................................137
FPM DRAM..............................................140
EDO RAM...............................................140
BEDO DRAM.............................................140
CDRAM, EDRAM..........................................140
SDRAM.................................................140
RDRAM................................................ 141
SIP-МОДУЛИ................................................141
SIMM-МОДУЛИ...............................................142
DIMM-модули...............................................143
SRAM......................................................144
NVRAM.....................................................144
ZIPRAM И ДРУГИЕ ТИПЫ ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ.................... 144
КЭШ-ПАМЯТЬ.....;..........................................145
Внешняя кэш-пам'ять CPU..:..............................146
Внутренняя кэш-память CPU...............................146
Кэш-память винчестера...................................146
Карты расширения памяти...................................147
ГЛАВА 7. УСТРОЙСТВА ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ........................149
Дисководы.................................................149
Принцип действия........................................150
Рабочий двигатель................................... 150
Рабочие головки.......................................151
Шаговые двигатели.....................................151
Управляющая электроника...............................151
Подключение кабелей.....................................152
Специальные дисководы...................................155
Комбинированные дисководы.............................155
Дисковод 2,88 Мб..................................................................... 155
Slimline-дисководы 3,5"...............................................................155
Дискеты.................................................................................. 156
Дискеты 5,25"..........................................................................157
Дискеты 3,5".......................................................................... 159
Логическая структура дискет...............................................................160
Винчестеры..................................................................................161
Принцип работы............................................................................161
Конструкция......................................................................................................... 163
Количество дисков.................................................................... 163
Головки............................................................................... 164
Скорость вращения......................................................................164
Повреждение поверхности диска..........................................................165
Автопарковка...........................................................................166
Фильтр................................................................................ 166
Охлаждение............................................................................ 166
Типы винчестеров..........................................................................167
Низкоуровневое форматирование..........................................................167
MFM....................................................................................168
RLL................................................................................... 169
ESDI................................................................................ 169
АТ-BUS (IDE)......................................................................... 170
SCSI................................................................................. 171
Емкость...................................................................................171
Быстродействие............................................................................172
Среднее время доступа..................................................................172
Скорость передачи данных................................................................................. 172
Кэш-память винчестера.....................................................................173
Interleave........................................................................................................ 174
Zone Bit Recording ...................................................................................... 175
Параметры винчестеров в CMOS Setup........................................................176
SCSI-диски........................................................................... 177
L-Zone............................................................................... 177
WPCom..................................................................................177
Логическая структура жесткого диска.......................................................177
Разбиение на разделы.................................................................. 178
Форматирование.........................................................................180
Создание системного диска..............................................................180
Приводы CD-ROM..............................................................................180
Принцип действия....................................................................................... 181
Эксплуатационные характеристики...........................................................183
Стандарты CD..............................................................................184
Photo-CD.............................................................................. 184
CD-ROM-ХА..............................................................................184
ISO 9660............................................................................ 185
High Sierra............................................ 185
CD-I................................................. 185
CD-E/CD-R...............................................186
Стандарт DVD............................................186
Системные ресурсы приводов CD-ROM..........................187
Правила эксплуатации CD....................................188
CD-WORM...................................................188
СМЕННЫЕ ЖЕСТКИЕ ДИСКИ........................................189
Область применения.........................................191
Емкость.................................................. 191
Подключение................................................191
Эксплуатационные характеристики...........................192
Носитель информации........................................192
ШИ Zip......................................................193
Подключение................................................194
Область применения........................................194
СТРИМЕР...................................................... 196
Область применения........................................196
Емкость....................................................196
Стандарты............................................... 197
Подключение................................................197
Программы..................................................197
DAT-стример.................................:.............197
МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ НАКОПИТЕЛИ................................. 197
Floptical.................................................198
Магнитооптические дисководы...............................198
Запись и чтение магнитооптических дисков............... 199
Форматы магнитооптических дисков....................... 200
_ Структура диска............................................201
Магнитооптические дисководы и библиотеки................ 202
ГЛАВА 8. КОНТРОЛЛЕРЫ..........................................203
Контроллер дисковода.........................................203
MFM-контроллет..-..;.........................................207
XT-контроллер........’.......................................................................... 208
АТ-контроллер..............................................20$
RLL-КОНТРОЛЯ ЕР..............................................205
ESDI-КОНТРОЛЛЕР..............................................211
IDE-контроллер...............................................2С
Е-IDE-КОНТРОЛЛЕР.............................................21 f
Повышение скорости передачи данных.........................211
Режим РЮ.................................................2 К
Режим DMA................................................21.
SCSI-КОНТРОЛЛЕР..............................................211
X
Аппаратные средство PC
ГЛАВА 9. ИНТЕРФЕЙСЫ..........................................................222
ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ...............................................224
Принцип действия.........................................................224
Распределение сигналов...................................................225
Данные (линии 2—9 и 18—25).............................................226
Подтверждение (линии 1,10,11)..........................................227
Контроль принтера (линии 12—17)........................................227
Paper End..............................................................227
Select и Select Input..................................................227
Error..................................................................227
Применение параллельных интерфейсов......................................228
Стандартный параллельный порт......................................... 229
ПортЕРР................................................................229
Порт ЕСР...............................................................230
Стандарт IEEE 1284.............................................................................................231
Последовательная передача данных...........................................231
Принцип действия.........................................................232
Конфигурация.............................................................233
Скорость передачи данных...............................................233
Стартовый бит, стоп*бит, биты данных...................................234
Бит контроля четности..................................................234
Распределение сигналов...................................................235
Прерывания и адреса......................................................237
ГЛАВА 10. ВИДЕОКАРТЫ.........................................................238
Стандарт MDA...............................................................238
Стандарт CGA...............................................................241
Стандарт HGC...............................................................242
Стандарт EGA...............................................................244
Стандарт VGA................................................................................................. 246
Super VGA................................................................247
HiRes VGA................................................................248
Карты-ускорители.........................................................248
Графические карты TIGA и XGA.............................................249
Графические карты и системная шина.......................................249
Насколько необходимо высокое разрешение..................................249
Типы развертки...........................................................249
Драйверы.................................................................250
Режимы HiColor, Real Color, True Color...................................251
HiColor................................................................251
Real Color.............................................................251
True Color.............................................................251
Видеопамять..............................................................251
DRAM, EDO RAM..........................................................252
VRAM...................................................................252
С рас ржание . XI
WRAM...................................................252
SGRAM................................................. 253
MDRAM..................................................253
Назначение выводов разъемов видеоадаптеров VGA...........254
Таблицы характеристик видеоадаптеров VGA.................256
Режим VESA VGA...........................................259
Необходимый объем видеопамяти............................259
ГЛАВА И. МОНИТОРЫ...........................................261
Цифровые (TTL) мониторы...................................261
Монохромные мониторы.....................................261
RGB-мониторы.............................................262
Принцип работы мониторов..................................263
Формирование растра......................................263
Формирование цветного изображения........................265
Люминофорное покрытие экрана.............................269
Аналоговые мониторы.......................................270
Мультичастотные мониторы..................................270
Характеристики мониторов..................................271
Диагональ экрана монитора.............................. 271
Маска экрана.............................................272
Возможности установки параметров.........................273
Разрешение...............................................273
Кинескоп ...................................................................................................... 273
Искажения................................................274
Частота переключения.....................................274
Потребляемая мощность....................................275
"Антибликовое покрытие...................................275
Излучение и защитные экраны..............................276
Срок службы..............................................277
Жидкокристаллические дисплеи (LCD)........................278
Газоплазменные мониторы...................................279
ГЛАВА 12. УСТРОЙСТВА ВВОДА..................................280
Клавиатура................................................280
Принцип действия.........................................280
Скэн-коды................................................282
Конструктивные исполнения................................285
Клавиатура с пластмассовыми штырями....................285
Клавиатура со щелчком..................................286
Микропереключатели и герконы...........................286
Сенсорная клавиатура...................................287
Подключение клавиатуры...................................287
Драйвер клавиатуры.......................................289
Стандартное расположение клавиш..........................290
Функциональные и некоторые специальные клавиши.........290
Xll
Аппаратные средства PC
Алфавитно-цифровая область.................................292
Специальные клавиши........................................292
Блок управления курсором................................. 294
Цифровой блок..............................................295
Расположение клавиш на различных клавиатурах................296
Клавиатура MFII............................................296
Клавиатура Windows........................................ 296
Эргономические клавиатуры..................................297
Промышленные клавиатуры....................................298
Клавиатуры со считывающим устройством штрихового кода......298
Клавиатуры для слепых......................................299
МЫШЬ..........................................................299
Разрешение..................................................300
Баллистический эффект.......................................301
Мыши, подключаемые через последовательный порт (Serial Mouse).. 301
Принцип работы.............................................301
Драйвер мыши...............................................302
Подключение мыши через последовательный порт.............. 305
Мышь, использующая системную шину (Bus Mouse)...............307
Оптическая мышь.............................................308
Передача сигнала мыши без кабеля............................308
Инфракрасные мыши..........................................308
Радиомыши..................................................309
ТрЭКБОЛЛ......................................................309
Джойстик......................................................310
Световое перо.................................................312
Дигитайзеры...................................................314
Сканеры.......................................................315
Способ формирования изображения.............................315
Цифровые камеры........................................... 317
Видеосканеры.............................................. 317
Кинематический механизм.....................................318
Ручной сканер............................................. 318
Настольный сканер......................................... 319
Тип сканируемого изображения.............................. 322
Черно-белый................................................323
Полутоновый................................................323
Цветной....................................................324
Прозрачность оригинала......................................324
Аппаратный интерфейс........................................324
Программный интерфейс.......................................325
Устройства OCR............................................. 325
Программы OCR............................... '.............326
Характеристики сканеров.....................................327
Программное обеспечение.....................................328
^одержание ________________________________________________с!!!.
Особенности применения сканеров................................330
Рекомендации по применению.....................................330
Выбор копии для сканирования...................................331
ГЛАВА 13. УСТРОЙСТВА ВЫВОДА.......................................333
Интерфейс.......................................................333
ДРАЙВЕРЫ...................................................... 334
Эмуляция........................................................334
ТИПОВЫЕ ПРИНТЕРЫ................................................335
Принцип действия...............................................335
Достоинства..................................................
Недостатки..................................................336
Область применения..........................................336
Игольчатые принтеры...............'.............................336
Принцип действия...............................................336
9- и 18-игольчатые принтеры............................... 337
24-игольчатый принтер.......................................338
Строчный принтер............................................339
Особенности работы игольчатого принтера........................340
Скорость печати.............................................341
Объем памяти................................................341
Шум.........................................................341
Разрешение................................................. 341
Цветная печать..............................................342
Шрифты......................................................342
Струйные принтеры...............................................343
Принцип действия...............................................344
Пьезоэлектрический метод....................................344
Метод газовых пузырей.......................................344
Метод drop-on-demand........................................345
Цветные струйные принтеры......................................346
Особенности работы струйного принтера..........................346
Шум........................'................................346
Скорость печати............................................ 346
Качество печати.............................................347
Работа с бумагой............................................347
Головка принтера........................................... 347
Лазерные принтеры...............................................348
Принцип действия...............................................349
Особенности работы лазерного принтера..........................351
Скорость печати.............................................351
Разрешение..................................................351
Память......................................................353
Работа с бумагой............................................354
Расход материала и срок службы..............................355
XIV
Аппаратные средства PC
Сетевые принтеры.........................................................356
Язык принтера............................................................358
PCL5................................................................... 358
HP-GL..................................................................359
PostScript.............................................................359
ТЕРМИЧЕСКИЙ ПРИНТЕР........................................................361
ПЛОТТЕР....................................................................363
HP-GL/2..................................................................365
Режущие плоттеры....................................................................................... 365
Струйные плоттеры........................................................365
Электрические плоттеры................................................... 366
Фотонаборный аппарат.......................................................366
Себестоимость печати....................................................... 367
ГЛАВА 14. МУЛЬТИМЕДИА........................................................370
Требования к аппаратным средствам PC.......................................371
Стандарты МРС ...........................................................371
Мультимедийный PC..........................................................373
Программные продукты.....................................................373
Аудио...................................................................... 374
Основные параметры.......................................................374
Частота дискретизации..................................................376
Разрядность............................................................376
Конфигурация...........................................................377
Усилитель..............................................................377,
Игровой порт...........................................................377'
Программное обеспечение................................................378
Синтез звука.............................................................379
FM-синтез..............................................................379
WT-синтез..............................................................380
MIDI...................................................................380
Видео......................................................................381
Перевод видеоданных в цифровую форму.....................................382
Устройства захвата видеосигнала.......................................... 383.
Представление телевизионного сигнала...................................385
Входы видеобластеров...................................................386
Частота оцифровки видеосигнала......................................................................386
Глубина оцифровки......................................................387
Организация хранения элементов изображения...............................................388
Формирование “живого” окна.............................................388
Примеры реализации.....................................................389
Выбор видеобластера....................................................390
Карты ввода/вывода видеосигналов и их характеристики.....................393
Линейный монтаж........................................................393
Нелинейный монтаж......................................................393
Frame Grabbing.........................................................396
Содержание_______
Movie Grabbing...........................................................396
Live Video in a Window...................................................397
ТВ-тюнер/Телетекст.......................................................397
Hard Disk Editing........................................................397
Tape Editing.............................................................398
MPEG Decoding............................................................399
Средства сжатия информации.................................................400
Video I и Indeo..........................................................400
JPEG.....................................................................401
MPEG.....................................................................401
Оборудование стандарта DV..................................................404
Формат DV............................................................... 404
Карты ввода и обработки сигналов формата DV..............................406
Мультимедиа-комплекс фирмы JVC.............................................406
Протокол JLIP............................................................408
Цифровой видеопринтер....................................................408
Устройство захвата изображения...........................................409
Мульти медиа-ускорители....................................................409
Стандарт DPMS............................................................410
Стандарт DDC............................................................ 410
Стандарт DCI.............................................................410
Видеоадаптеры............................................................. 411
Характеристики видеоадаптеров............................................412
Аппаратное ускорение.....................................................413
Рекомендации по выбору видеоадаптеров....................................416
Ускорители трехмерной графики .............................................................. 418
Создание трехмерного изображения........................................ 419
Выполнение ЗО-операций...................................................420
Функции ЗО-акселераторов.................................................421
Программное обеспечение..................................................421
Интерфейс прикладного программирования....................................................422
Выбор ЗО-акселератора.................................................. 425
ГЛАВА 15. ДИСТАНЦИОННАЯ ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ........................................428
Обмен данными через последовательный интерфейс...............................428
Обмен данными через модем....................................................430
Модем......................................................................430
Внутренний модем.........................................................431
Внешний модем............................................................432
Модем PCMCIA.............................................................432
Принцип работы.............................................................433
Режим команд и режим передачи данных.......................................434
Протоколы коррекции ошибок и сжатия данных.................................436
Протоколы серии MNP.......................................................................................436
Протоколы-серии V........................................................436
ь.._
XVI
Аппаратные средства PC
Протоколы MNP 1, MNP 2, V.41....................................436
Протокол MNP 3..................................................436
Протокол MNP 4..................................................437
Протоколы MNP 5, V.42bis........................................437
Протокол MNP 6 .................................................438
Протокол MNP 7..................................................438
Протокол MNP 8..................................................438
Протокол MNP 9..................................................438
Протокол MNP 10............................................... 438
Скорость передачи.................................................439
Протоколы передачи файлов........................................ 440
Xmodem..........................................................441
Xmodem CRC..................................................... 443
Xmodem IK...................................................... 443
Ymodem..........................................................443
Kermit..........................................................443
XtnodemG и YmodemG..............................................444
Zmodem......................................................... 444
Bimodem........................................................-444
Использование модемов...............................................445
Электронная доска объявлений.................................... 445
Электронная почта и телеконференции...............................445
Сеть Internet.....................................................446
Сеть FidoNet......................................................447
Дополнительные возможности........................................447
ISDN..............................................................448
ГЛАВА 16. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ..............................................450
Топология СЕТИ......................................................450
PC — PC (псевдосеть)..............................................452
Одноранговая сеть................................................ 453
Сети типа клиент-сервер...........................................453
Топология “звезда”.............................................454t
Кольцевая топология............................................ 455
Шинная топология................................................456
Компоненты локальной сети...........................................456
Файловый сервер.................................................. 457
Рабочая станция...................................................457
Сетевые карты.....................................................458
IRQ, DMA, I/O.....................................................459
Линии IRQ.......................................................460
Каналы DMA......................................................460
Адреса портов ввода/вывода...............................................................................461
Адреса памяти.................................................. 461
Сетевые программные средства......................................461
Содержание __________.______xvil
Кабели....................................................... 462
Витая пара.............................................. .463
Коаксиальный кабель........................................463
Тонкий Ethernet..................................... . 464
Толстый Ethernet............................................ 464
Оптоволоконный кабель......................................464
Подключение компонентов сети..................................465
Сеть на тонком Ethernet.....................................465
Сеть на толстом Ethernet....................................467
Сеть с репитерами...........................................468
Ethernet на витой паре....................................... 466
ГЛАВА 17. LAPTOP И NOTEBOOK.....................................472
Предшественники laptop и notebook .............................473
Laptop........................................................474
Notebook...................................................... 475
Особенности notebook........................................ 476
Миниатюризация и интеграция материнской платы 476
Приводы.................................................... 4'6
Питание.................................................... 4Т
Дисплей....................................................4"и
Расширение возможности notebook.. . ......................
Расширение памяти................................... . .486
Процессор............................................. ......-*'л!
Подключение внешних периферийных устройшв.....................-IS!
Устройства ввода/вы вода....... .............................4S1
Привод.................................................... 481
Последовательный и параллельный и и i ерфейсы ......... . .. 452
Вход/выход видео..................................... ... 452
Вход/выход аудио...................................... .. .482
Специальная периферия......................................... 481
Интерфейс шины............................................ 483
PC Card-...-.'.......... -.......................... ... 483
Факс-модем.................................................484
Docking station............................................484
Специальные принадлежности и ушройсзва.....................485
ГЛАВА 18. ДИАГНОСТИКА ОШИБОК....................................486
Диагностика с помощью hpoi раммного обеспечения ..............487
MSD.......... 487
CHECKIT.................................................... 488
PC TOOLS...........:...488
Сообщение об ошибках в ROM Bios............................. 4-ss
устранение неисправностей важнейших компонентов...............492
Материнская плата...........................................492
Винчестер..................................................... 49к
XVllI ___ __________________________ _______Аппаратные средства PC
CD-ROM..............................................................................500
Интерфейсы..........................................................................502
Видеокарта..........................................................................505
Звуковая карта......................................................................508
Типичные ошибки SCSI-устройств......................................................510
ГЛАВА 19. ПРОГРАММНАЯ НАСТРОЙКА PC......................................................512
Настройка CMOS Setup..................................................................514
Standard CMOS Setup.................................................................514
Advanced CMOS Setup.................................................................515
Weitek Processor.............................................................. ...515
Floppy Drive Seek at Boot System Boot Up Sequence.................................515
System Boot Up CPU Speed..........................................................516
External Cache....................................................................516
Internal Cache....................................................................516
Shadow-Options....................................................................516
Advanced Chipset Setup............................................................516
DRAM Speed Option Fast Page Mode DRAM.............................................517
Memory Waitstate Cache Waitstate..................................................517
Hidden Refresh....................................................................517
AT Bus Clock Selection............................................................517
Cache Read Hit Burst............................................................. 517
Организация стартовых файлов..........................................................517
Команды стартовых файлов............................................................519
REM...............................................................................519
DEVICE DEVICEHIGH.................................................................520
LOADHIGH LH..................................................................... 520
INSTALL INSTALLHIGH.............................................................. 520
Пример файла CONFIG.SYS............................................................ 521
Организация памяти............................................................... 522
Драйверы клавиатуры и мыши........................................................523
Драйвер CD-ROM....................................................................523
Установка окружения...............................................................524
Пример файла AUTOEXEC.BAT...........................................................525
Оформление рабочей среды..........................................................526
Звуковая карта....................................................................526
Кэширование винчестера............................................................527
Переменные окружения..............................................................528
ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ВИНЧЕСТЕРА.........................................................529
Дефрагментация винчестера529
Компрессия винчестера...............................................................531
Архивация файлов....................................................................532
ГЛАВА 20. УСТАНОВКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ........................534
Подготовка к работе................................................................. 534
Содержание.XIX
Установка карт расширения...........................................535
Шаг 1-5.........................................................535
Шаг 6.......................................................... 535
Шаг 7.......................................................... 536
Шаг 8-9.........................................................537
Шаг 10-13.......................................................537
Шаг 14..........................................................538
Шаг 15-16.......................................................539
Шаг 17..........................................................539
Шаг 18-19.......................................................539
Замена материнской платы и элементов памяти.........................539
Подготовка к замене материнской платы...........................540
Шаг 1-2.........................................................540
Шаг 3-4.........................................................540
Извлечение старой материнской платы.............................540
Шаг 1...........................................................541
Шаг 2...........................................................541
ШагЗ.......................................................... 541
Шаг 4...........................................................542
Шаг 5...........................................................542
Шаг 6...........................................................543
Шаг 7.......................................................... 545
Установка новой материнской платы ....................................................... 545
Шаг 1.......................................................... 545
Шаг 2.......................................................... 547
Шаг 3-4........................................................ 547
Шаг 5-7....................................................... 548
* Шаг 8.............................................................548
Шаг 9-13...................................................... 548
Шаг 14..........................................................549
Шаг 15-16.......................................................550
Замена процессора.................................................550
Шаг 1........ '.........-..................................... 550
Шаг 2-4.................... ................................'...551
Шаг 5-6.........................................................551
Подключение дисковода...............................................552
Шаг 1-2.........................................................552
ШагЗ............................................................553
Шаг 4-5.........................................................553
Шаг 6....................;..........'........' '......'........553
Шаг 7...........................................................555
Шаг 8...........................................................555
Шаг 9-10......'..У..'............................................556
Изменение идентификатора дисковода................................556
Подключение второго IDE-винчестера............................556
Шаг 1-2.........................................................557
XX
Аппаратные средство PC
Шаг 3.............................................558
Шаг 4-6.......................................... 558
Шаг 7-9 ....................................... 559
Шаг 10.......................................... 560
Шаг П........................................... 561
Шаг 12....................................... 561
Подключение CD-ROM................................... 562
Шаг 1........................................... 562
Шаг 2........................................... 562
Шт 3............................................. 562
Шаг 4... ........................................ 564
Шаг 5.............................................565
ГЛАВА 21. ОБСЛУЖИВАНИЕ PC..............................566
Корпус................................................566
Дисководы............................................ 569
Привод CD-ROM.........................................570
Клавиатура........................................... 571
Мышь И РУЧНОЙ СКАНЕР..................................572
Монитор............................................ 573
Пршытр ...............................................574
Игольчатый принтер............................... 574
с ।руиный принтер.................................. 576
Лазерный принтер................................... 576
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ...................................577
Предисловие
Предлагаемая вашему вниманию киша посвящена, пожалей, одному из ни
мых удивительных устройств, когда-либо созванных человеком. - персо-
нальному компьютеру (PC).
В настоящее время знание аппаратной части PC стало еше более необходи-
мым, чем раньше. Это обусловлено рядом причин. Отмегим лишь неко-
торые:
□ Снижение цен на комплектующие сделало PC доступным массовом}
пользователю
□ Неуклонный рост потенциальных возможностей PC, появление новых
более производительных компонентов неизбежно влечет ,а собой желл
ние модернизировать свой PC, а открытая архитектура PC. позволяет-что
делать без особых затрат и усилий: необходимы толь ко знания и опыт
□ Усложнение программного обеспечения привело к к>м\-, что многое ш-
временное приложения работают крайне ме.тленпо при отсутствии в PC
соответствующих аппаратных средств, превращая радость общения с
компьютером в мучительное ожидание у экрана монитора выполнения
той или иной операции. Некоторые протраммы вообще отказываются ра-
ботать, выдавая сообщение с требованием заменить или установить соот-
ветствующий аппаратный компонент (увеличить память, заметши- мони-
тор и т. п.)
Несмотря на широкое распространение дружественного графического ин-
терфейса приложений, требования к знанию аппаратной части PC ужесто-
чились. Написание собственных программ на языках высокого уровня
(.C++, Pascal и др.) порой невозможно без знания как принципов работы,
так и устройства PC. Современные компьютерные тиры при их установке
МогУт запрашивать информацию о таких системных ресурсах. как номер .ш-
*1,и.и прерывания, канала прямого доступа, базовый адрес порта вво
Да/вьтвода и др.
&недре11Ие Практически во все сферы человеческой деятельности приве-
зи необходимости сопряжения компьютера с различными внешними усг-
«ствами (радиоприемником, телевизором, видеокамерой и лрд. что не-
Можно без знания аппаратной части PC.
^Рав был Козьма Прутков, предвосхищая современную ситуацию на ком-
•отерном рынке: “Зри в корень!”.
2
Аппаратные средства PC
С момента выхода в свет первого издания книги “Аппаратные средства PC”
прошло почти полтора года. За это время в компьютерном мире произошли,
существенные изменения, например:
□ Процессоры 80486 канули в прошлое и уже не только сняты с производ-
ства, но исчезли с прилавков магазинов, торгующих PC
□ Процессоры класса Pentium захватили практически весь рынок PC, и все
современное программное обеспечение (даже игры) ориентированы на
работу именно с процессорами этого класса. Кроме того, процессоры
Pentium также постоянно совершенствуются
□ Шина PCI стала стандартом де-факто и из локальной превратилась в ос-
новную шину PC, а “старая добрая” шина ISA лишь эмулируется специ-
альным контроллером подобно тому, как DOS эмулируется системой
Windows 95
□ Появились новые локальные шины для ускорения обмена данными
(FireWire), работы с графикой (ARG) и др.
□ Доминирующие на компьютерном рынке более 15 лет материнские пла-
ты типа Baby-AT вытесняются платами, изготавливаемыми в соответст-
вии с новыми стандартами LPX, АТХ и NLX; изменения, конечно же,
коснулись корпуса PC и блока питания
□ Особенно быстро развивается область мультимедиа: появление и широ-
кое распространение карт захвата изображений и видеобластеров, 3D-
ускорителей, накопителей DVD и процессоров, ориентированных на ре-
шение задач мультимедиа (Pentium MMX, Pentium II)
□ Широко используются новые виды накопителей (Zip, Jaz)
□ Многие периферийные устройства, такие как лазерные принтеры, скане-
ры и дигитайзеры уже перестали быть экзотическими; с ними работают
даже начинающие пользователи
Появление новых и совершенствование старых технологий привели к сни-
жению цен на комплектующие и периферийные устройства PC, а также к
улучшению их технических характеристик:
□ Широко распространенным еще недавно 14-дюймовым мониторам при-)
шли на смену 15-дюймовые i
□ Стандартная емкость винчестеров, устанавливаемых в PC, уже составляет]
1-2 Гб 1
□ Время доступа к памяти сократилось почти на порядок, т. е. с 60-80 нс|
до 10 нс (SDRAM) J
В отличие от стран, где пользователи, в основном, приобретают компьюте-1
ры brand-name, модернизацией которых занимаются специалисты сервис-1
центров, в нашей стране широкое распространение получили персональные]
компьютеры так называемой “красной сборки” и “самосборки”. Если rpa-j
мотно подойти к вопросу подбора комплектующих и тестированию системьй
в целом, то PC, “собранный на коленках”, не уступает своим фирменными
братьям, но чтобы его собрать, необходимы специальные знания. I
Предисловие_______________________________________________i
При подготовке второго издания книги мы учитывали рассмотренные выше
обстоятельства и старались изложить материал так, чтобы книгу можно было
использовать одновременно в качестве учебного пособия, практического ру-
ководства и справочника. Кроме того, книга содержит большое количество
иллюстраций (все рисованные иллюстрации выполнены авторами), которые
помогут начинающему пользователю разобраться в основных принципах ра-
боты PC и научиться самостоятельно модернизировать свой компьютер.
Пользователи со стажем и опытные специалисты также найдут в этой книге
множество практических советов и справочной информации из различных
областей PC.
Благодарности
За полтора года в нашей стране появилось много новых изданий, посвя-
щенных PC. Это журналы “Мультимедиа”, “КомпьюАрт”, “САПР и графи-
ка”, “Publish. Издательские технологии”, “Computer Service” и др. По-
прежнему популярны такие издания, как “PC Magazin”, “Hard&Soft”, “Мир
ПК”, “Компьютер ПРЕСС”. Мы благодарны людям, которые выпускаю! в
свет эти журналы. Радует то, что увеличение объема информации и повы-
шение качества оформления изданий существенно не сказалось на их цене.
Неоднозначная трактовка некоторых вопросов в различных как отечествен-
ных, так и зарубежных источниках порой ставила нас в тупик. В принятии
решений нам помогали книги П. Нортона “Персональный компьютер из-
нутри”, А. Борзенко “IBM PC: устройство, ремонт, модернизация”, У. Роша
“Библия по техническому обеспечению Уинна Роша”, С. Мюллера
“Модернизация и ремонт ПК” и др.
Мы благодарны Логутенко Олегу Ивановичу (автору книги “Модемы”, вы-
пущенной издательством “Лань” в 1997 г.), Шарыгину Михаилу Евгеньевичу
(соавтору книги “Лазерные принтеры”, выпушенной издательством “BHV -
Санкт-Петербург” в 1997 г.) и Василевскому Григорию Степановичу за по-
мощь, оказанную в процессе подготовки второго издания этой книги.
Кроме того, благодарим'-Кручинину Татьяну Петровну - редактора изда-
тельства “BHV-Санкт-Петербург” - за ряд ценных замечаний, высказанных
при подготовке второго издания книги.
И наконец, мы заранее благодарим Вас, уважаемый читатель, за отзывы и
пожелания. Все Ваши замечания будут учтены при последующих изданиях
книги с указанием ссылки на адресат и источник информации.
Адрес: 199397, Санкт-Петербург, а/я 194
1ел; (812) 541-85-51, 251-42-44, 251-65-01
р’Кс; (812) 541-84-61, 251-12-95
o-mail: root@bhv.spb.su
» bhv@mail.nevalink.ru
internet: www.bhv.ru
О. Колесниченко
И. Шишигин
Глава 1
Концепция книги
1
В настоящее время практически отсутствует литература, в которой предел яв-
лен обзор аппаратных компонентов PC. Между тем все, кто имеет дело с
персональным компьютером, — от абсолютных новичков до специалистов,
занимающихся профессиональной сборкой PC, —• испытывают постоянную
потребность в этой информации, которая, по возможности, должна быть
обобщена в одной книге, поскольку целенаправленный поиск существенно
экономит время.
Имеющиеся печатные издания зачастую посвящены либо отдельным специ-
альным областям, либо пренебрегают рассмотрением интересующих читате-
ля вопросов, например, какова минимальная конфигурация PC для решения
определенных задач, каковы возможности различной комплектации, как
произвести замену многочисленных блоков и многое другое.
В этой книге мы хотели бы показать “внутренний мир” PC. При этом ос-
новное внимание будет уделено практическим вопросам. Наша цель ~ по-
мочь читателю при покупке, сборке, настройке и модернизации PC.
Даже самая лучшая, информация не эффективна, если она не может быть
найдена быстро и целенаправленно. Поэтому мы старались организовать
материал книги так, чтобы вам было легко отыскать ответ ла все интере-
сующие вопросы, для чего предоставляются следующие возможности.
Содержание
Содержание, помещенное в начале книги, дает представление об информа-
ции, Приведенной в ее главах.
ТеРминология
Особенностью описания аппаратных средств PC является то. что многие
яшг ИНЫ (главным образом английские) обычно не переводятся, поскольку
Ются общепринятыми. В главе 3 рассмотрены основные термины, ис-
ользуемые в данной книге.
е Аппаратные средства PC
Обозначения
Помимо основного материала в книге приведены дополнительные сведения,
поясняющие рассматриваемую в главе тему. Эти сведения выделены рамкой,
их можно не читать без ущерба для общего понимания вопроса.
Предметный указатель
В конце книги находится предметный указатель, с помощью которого мож-
но получить целенаправленную информацию по интересующим понятиям.
Глава 2
Сложность написания
данной книги
.Возможно, при покупке этой книги вы колебались, стоит ли ее брать, по-
скольку компьютерный мир развивается настолько стремительно, что за ме-
сяцы, в течение которых книга доходит от пера автора до прилавка, в нем
могут произойти существенные изменения. Принципиально вы правы: уже
сейчас получили широкое распространение процессоры Pentium и шина
PCI, появились процессоры Pentium Pro и Pentium II, которые обеспечива-
ют увеличение быстродействия более чем в тысячу раз по сравнению с про-
цессором 8086. Важнейшие этапы истории развития персональных компью-
теров представлены на рис. 2.1.
Intel 8086
Intel 8088
IBM PC
с процессором 8088
IBM PC AT
с процессором 80286
Microsoft Windows
Intel 80386SX
Intel 486DX
PC
с процессором 486DX/25
Intel 486DX2
Intel Pentium
Pentium «Р54С»
Intel DX4
Intel Pentium Pro
Pentium MMX
Pentium II
C‘ важные даты эволюции персональных компьютеров
А Аппаратные средства PC j
Песмснря на ио. мы сипаем, чю невозможно в полной мере оценить но-
вые достижения компышерной технологии без сравнения их с ныне суще-,
-чвуюшими cra'i’i.ipniMi! Вам с трудом удастся осознать, принесет ли пользу-
Р( с прочессоро'1 MMX и тактовой частотой 233 Мгц. если вы не!
шаеге, как далеко oicia.i процессор 486 от процессора Pentium. Развитие]
нового в области Р( входа crpoincsi на старых стандартах и, таким образом,
'шаиие лих стандартов являеюя основополагающим фактором для (или,1
воЛ1ЛЖНО. против; выбора новой системы. I
Чему посвящена эта книга
Эта киша иосвяшена "внутренней жизни" компьютера. Однако "Computer”-
зю термин будущею. Вы действительно можете найти компьютер на косии-
леском корабле "Orion"; он использовался при создании известной кино|
ленты Стивена Спилберга “Парк Юрского периода". Когда же в этой книг;
говори 1ся о компьютере, io при дом имеется в виду только семейство пер]
сопальпых компыок'ров, коротко PC. J
Важнейшей особенностью, которой обладают все PC. является их совместив
IOC1B. Форма обмен ; информацией шрает при этом незначительную роля
обм'ш дапнымп ноже.1 осуществляться путем обмена дискетами или другий
ми посте.шми. на котрых хранятся ли данные, а также через телефонную
сен, в ш сих )пиковые капа 1Ы связи. Важно, что PC понимают друг друг^
поскош.кг говорят па одном языке. Вы. наверное, догадываетесь, что з!
ним коллективным радовором понимается огромное число нулей и едмй
,чш. и ,ия PC рсч-. идет о способности обрабатывать эту "речь”. 1
J ш юге чтобы Р( нонина! вас, необходимо, что бы кто-то установил ем!
с.।.шарны 1! тапас г, грамматику или определил какие-то основополагающе
i.ijpMia Речь шил об американской фирме IBM {International Businea
Machine','), коюрая сыгра ia основополагающую роль при создании устройся
вы онm-.ilпио когиронт посвящена данная книга. IBM долгое время занима
in ведущие пошипи и определяла развитие компьютерного рынка. Имени
фирм\ IBM считают "прадедушкой” всех PC. , I
Что вы найдете в этой книге
Правильность принятия решения в области PC определяется в первую оч<
рель наличием информации. - j
Главы с 4 по 13 и освящены необходимым компонентам для функционир!
нация PC стандартной конфигурации. Мы отдельно описываем принцип 1
действия и от.ниппельные особенности, начиная ог старых моделей и ко!
iieiripupjя особое внимание на наиболее актуальных вопросах сегодняшне!
..-я. ")।и главы задуманы не только как введение. Новички найдут зде|
ойы1снение основных понятии. ко1орые используются в последующих чй
।
Гпяяя2, Сложность написания данной книги g
ТЯХ. Благодаря многочисленным таблицам и рисункам, которыми снабжены
все главы и разделы, можно оценить прогресс в семействе PC и обратить
внимание на те или иные новшества.
Главы с 14 по 19 посвящены компонентам и периферийным утеропствам.
которые имеются далеко не в каждом PC. Однако персональный компьютер
является весьма гибким устройством, способным по мере необ.мынмосги
наращивать свою производительность. В этом части подробно описаны воз-
можности съемных блоков соответствующих аппаратных средств. Вы узнаете
о сборке PC вообще и конфигурации, к которой надо стремиться. Мы не
гарантируем, что, прочитав книгу, вы за полчаса модернизируете свой ком-
пьютер до Multimedia PC, но мы объясним, что понимать пол Multimedia,
какая концепция за этим скрывается, а также покажем налшаемые ограни-
чения на расширение возможностей PC, поскольку не каждый PC можно
модифицировать в “супермашину”.
В главах 20 и 21 приведены практические рекомендации по модернизации и
обслуживанию PC. В. работе вам помогут многочисленные пллюс! рации и
схемы, где расписан каждый шаг работы. Конечно, если вы чувствуете себя
пользователем-профессионалом, начинайте сразу же с этих таи, содержа-
щих практические сове1ы. Однако, если вы не совсем уверены в себе пли в
чем-то сомневаетесь, мы рекомендуем сначала изучи и, предыдущие главы,
поскольку и в них содержатся некоторые практические сие тения.
гпава 3. Терминология
11
Глава 3
Терминология
Материнская плата
Основную плату PC называют Mainboard (главная плата), Motherboard (ма-
теринская плата) или системная плата. В книге мы используем термин
материнская плата, поскольку, на наш взгляд, он достаточно точно отражает
назначение этой платы и приятно звучит на русском языке.
CPU
Для обозначения центрального процессора (ЦП) в книге используется аб-
бревиатура CPU {Central Processing Unit). У °
Написание книг об аппаратном и программном обеспечении PC всегда свя
зано с проблемой употребления специальных терминов. Многие из эти
английских терминов укрепились в нашем языке. Мы решили по возможна
сти использовать оригинальные обозначения на английском языке (тий
CPU и PC) и термины, наиболее устоявшиеся в русском языке (типа винче
стер и джампер), причем в этом случае при первом упоминании термин
указывать в скобках его оригинальное название на английском языке. Эт
вызвана не неуважением к русском}' языку, а прежде всего тем. что в на
стоящий момент вся компьютерная документация и прайс-листы, публи
куемые в газетах и журналах, составлены в основном на английском язык
Надеемся, что. прочитав эту книгу, вы сможете разобраться в любом руке
водстве пользователя и свободно ориентироваться в компьютерном ма
газине.
Мы не навязываем нашу субъективную точку зрения на употребление ком
пьютерной терминологии и, чтобы дать вам возможность использовать зна
ния, полученные из других источников, в этой главе остановимся на осно!
ных терминах и понятиях, применяемых в данной книге и в други
публикациях.
.1
PC 4
i
Часто в публикациях можно встретить сокращения ПК (персональный кой
пьютер) и ПЭВМ (персональная ЭВМ). Однако в этой книге мы используй
аббревиатуру PC {Personal Computer), которая имеет более конкретно
смысл. Дело в том, что если обозначения ПК и ПЭВМ характеризуют ко
пьютер как “однопользовательскую универсальную ЭВМ”, то термин 1
означает именно IBM-совместимый компьютер. Macintosh — тоже пер?
нальный компьютер, но его не принято называть PC. Когда в этой кнй
речь идет об Apple Macintosh, то употребляется словосочетание “компьюТ
из параллельного компьютерного мира”. А
Винчестер
Для обозначения дисковода жесткого диска в документации используют аб-
бревиатуру HDD {Hard Disk Drive) и НЖМД (накопитель на жестком маг-
нитном диске). Часто его также называют просто жестким диском или вин-
честером. Употребление слова “винчестер” в этом значении связано с тем,
что по иронии судьбы обозначение 30-го калибра (30-30) ружей, произво-
дившихся заводами Винчестера (D. F. Winchester, 1810 — 1880) в точности
совпало с маркировкой накопителя на жестком диске одного из PC фирмы
IBM. В книге используется, как правило, этот термин, но также применяет-
ся словосочетание жесткий диск и обозначение HDD. Часто в разговоре для
краткости винчестер называют просто “винтом”.
Для обозначения типа винчестера мы будем использовать устойчивые слово-
сочетания, то есть писать не “... винчестер типа SCSI...”, а “...винчестер SCSI...”.
Дисковод
Для обозначения дисководов для гибких магнитных дисков обычно исполь-
зуется аббревиатура FDD {Floppy Disk Drive). В литературе также можно
встретить сокращение НГМД (накопитель на гибких магнитных дисках),
термин флоппи-дисковод.и просто дисковод.
В этой книге мы называем его просто дисководом, отдавая себе отчет, что
0ообще-то понятие дисковод гораздо шире (дисковод жесткого диска, дис-
ковод CD-ROM,
дисковод перезаписываемых компакт-дисков и т. д.), а для
краткости используем обозначение FDD.
ROM
обозначения
SSS™ (ОЗУ>
(Пзу\ ’ а дая .........
~ сокращение ROM {Read Only Memory).
Адаптер, плата, карта
Нечатнмр
аиглий С платы расширения, устанавливаемые в PC, называют картами от
- { СКОГ° СЛова Cafd (печатная плата). Исключение составляет материн-
оперативной памяти или оперативного запоминающего
в книге используется термин RAM {Random Access
обозначения постоянного запоминающего устройства
ТГ* * ж • - - -
I? Аппаратные средства
ск;ы п.ъпа. Видеокарты также еще называют адаптерами (от лат. adapto*.
преобразовываю). -по, по всей видимости, связано с их функциональны
нашаченпем • преобра юванис цифровых сигналов в аналоговую форм
воспринимаемую ментором
Акселератор
Данный термин (or ши. «ссе/его — ускоряю) используется для обозначен)
ви к'окарт г видеопроцессором, ускоряющим процесс обработки изображ
нии. Наряду с jcpMiujoM акселератор также в данной книге использует
1ермип Kapra-vcKopirie.'ib. графический акселератор или Windows-аксел
рагор.
Чип, микросхема
Chip в переводе с английского означает кристалл интегральной микросхем)
’•)|от термин часто употребчяюг. когда говорят об интегральных микросх
мах. В данной кшпе применяются оба термина в зависимости от контекс
а также iiciioTinyeicn без перевода широко распространенный терм
Chipset. обозначающий набор микросхем одного функционального назна»
НИЯ
Элементы электрических соединений
) icKipunecKiie соединения печанш.х узлов ц блоков выполняются с пох
пило разъемов, сое.ui1iin ел ыiы.х плат, переходных контактов, плоских ка(
леи и мгипажиых проводов. Выбор элементов электрических соединен
иетшых узлов п блоков зависит or конструктивно-технологических и э:
и нашиионных ipeooiiaiinn, предъявляемых к аппаратуре.
Ра '.темы i осгоя! из тву.х частей, вилки н розетки (гнезда) (на электрон;
компьютерном жаргоне - "папа” и "мама” соответственно). Они пред
чначены зля соединения и разъединения плат и кабелей. В корпусе PC
д |ектричеекне соединения осуществляются с помощью кабелей (как п
ских — л тя передачи данных, так и жгутовых — для подачи напряжений :
тания), оснащенных разъемами типа вилка. Поскольку практически в J
бом PC имеются незалействованные разъемы, это исключает случай:
замыкание юковелущих частей. Если использовать стандартную терМИ
логию, то соединение элементов разъема будет звучать как “подключить
зетку к вилке”, однако в повседневной жизни мы привыкли говорить^
оборот. В связи с этим в данной книге разъемное соединение мы,
разделяем на вилку и розетку, а используем термин разъем, при необхо
мосги отваривая, о какой его конструктивной части идет речь.
Миниатюрные разъемы-вилки на печатной плате, служащие для конф
рировапия аппаратных средств PC, называют джамперами (от анг. Jampe>
перемычки).
Гнездо для установки плат расширения в книге называется слот (от а
Slot).
sssi3jSP!!SSlS!S.----------------------------------------------«
ДЮЙМ
В мире PC доминируют не только английские термины, но также англий-
кие единицы измерения. Так габаритные размеры принято измерять в
юймах. Вместо слова “дюйм” в книге используется его сокрашеннное
обозначение". (Если вам более понятна система СИ, то напомним, что
f «2,54 см.)
Соотношение некоторых метрических единиц
Миллиметр Микрометр Нанометр Дюйм
Метр, м 100 100 000 100 000 000 0,30378086
Миллиметр, мм 1 100 100 000 0,30378086x10'5
Микрометр, мкм 0,001 1 100 0,30378086x10'8
Нанометр, нм 0,000001 0,001 1 0,30378086x10'"
Дюйм," 25,4005 25 400,5 25 400 500 1
Соотношение единиц измерения объема памяти
Бит Байт, б Килобайт, Кб Мегабайт, Мб Гигабайт, Гб
Бит 1 0,125 0,00012207 0,000000119 1,164153x10'"’
Байт в 1 0,000976562 0,000000953 9,313225» 10
Килобайт 8192 1024 1 0,000976562 0,000000953
Мегабайт 8 388 608 1 048 576 1024 1 0,000976562
Гигабайт 8 589 934 592 1 073 741 824 1 048 576 1024 1
15
4
Глава 4
Корпус PC
Описание составных частей PC мы начинаем с конструктивного элемен
не являющегося необходимым для функционирования вычислительной ей
темы, т. е, корпуса, однако это первое, что бросается в глаза. Корпус
(Case) является не только “упаковочным ящиком”, но и функциональн
элементом, защищающим комплектующие PC от внешнего воздействия,4
служит основой для последующего расширения системы. Известно,
можно совершенствовать PC путем добавления в него новых или заме
старых комплектующих. Поэтому при выборе корпуса рекомендуется рук)
водствоваться не только эстетическими критериями, но и принимать
внимание его функциональные возможности. А для этого необходимо оп
делить, для каких целей приобретается PC и какие задачи будут решатьс
его помощью.
Приобретая корпус отдельно, вы несете домой не просто жестяной ящик,
еще и находящийся в нем блок питания. Кроме того, с корпусом дол
поставляться кабель, необходимый при замене и установке модулей
Именно с помощью этого кабеля соединяется материнская плата компьюч
ра с другими его элементами. Все перечисленные выше элементы (корп
блок питания и кабель) далее будут рассмотрены более подробно.
Типы корпуса
При покупке корпуса особое внимание следует обратить на способ его из1
товления. Корпус, элементы конструкции которого соединены заклепк
хотя и дешевле, но при его эксплуатации могут возникнуть проблемы, К
торых избегнут владельцы сварных корпусов. Пользователь, вынужденн
часто транспортировать свой PC, или экспериментатор, которому постоя
приходится вскрывать корпус компьютера, должны выбирать надежи
сварной корпус.
Другой аспект данной проблемы — это точность подгонки. В недор
корпусах монтажные отверстия и съемные крепежные элементы для мат
ринской платы, карт и дисководов зачастую изготовлены не совсем точно
результате возникают определенные проблемы при установке элементов г
свои места. Это не столько портит внешний вид, сколько может явиться
причиной короткого замыкания или нарушения функционирования PC.
Многие фирмы-изготовители предлагают для корпуса различные фальш-
панели на любой вкус покупателя. Цена корпуса от этого меняется несуще-
ственно.
От цифрового индикатора тактовой частоты процессора можно отказаться,
поскольку польза от него незначительна (тактовая частота известна и без
него или может быть легко определена).
Вы можете установить на нем любую тактовую частоту или даже свои собст-
венные инициалы. Для этого нужно замкнуть перемычками соответствую-
щие выводы коммутатора (их около 30). Пример представлен на рис. 4.1.
Можете поэкспериментировать — в большинстве случаев положительный
результат будет получен уже с пятой попытки.
Цветовое оформление корпуса — дело вашего вкуса. Это лишь видимый эле-
мент PC, который не оказывает никакого влияния на процесс вычислений.
Запомните, что не следует приобретать первый попавшийся корпус. Сделай-
те свой выбор, сравнив несколько из них.
В целях безопасности перед вскрытием корпуса все кабели, по которым по-
дается напряжение питания компьютера, должны быть отсоединены. Вклю-
чать PC со снятым кожухом допускается только в особом случае, например,
при специальном тестировании плат. Никогда и ни при каких обстоятельст-
вах не вскрывайте блок питания!
Корпус типа Slimline
Корпус- типа Slimline (в дальнейшем просто Slimline) по своему строению
принадлежит к компактным корпусам (рис. 4.2). Они незаменимы там, где
Дорог каждый сантиметр рабочего стола и где требуется PC с элементарным
набором составных частей вычислительной системы. Это необходимо, на-
пример, в том случае, если персональный компьютер используется исклю-
тельно как рабочая станция во внутренней сети.
пл^®ДОсДатКам Slimline следует отнести фиксированный размер материнской
ПрИЫ' Д°пУс™мые размеры материнской платы представлены в табл. 4.1.
РУЮ вОКУПКе Slimline необходимо убедиться, что материнская плата, кото-
К0РПуЫ намереваетесь использовать в PC, подходит по размеру к данному •
Размер, см
35x35
25x35
25x25
25x19
-—.— Таблица 4.1. Размеры материнских плат для корпуса типа Slimline
платы
fullsize (полный размер)
fsize (половинный размер)
“abysize (детский размер)
(мини размет
16
Аппаратные средства
MENU OF PENNEL DISPLAY CARD
A; LAYOUT OF SPEED DISPLAY CARD
LOWSPEED -------*
HIGH SPEED
X 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
X 1 2 3 ABCEFG CG BCDEF BCDFG ACDG ABDFG ABDEFG BCG ABCDEF ABCDFG
0 1 2 3 ABCEFG ABCDEF CG ABEF BCEF D AG BCFG D AE ACG D BEF ABFG D CE ABEFG D C BCG AEF ABCEFG D ABCFG 0 E
1 1 2 3 СО CG ABEF CG C BDEF G CG BDF CG AD G ABDF C G ABDEF C CG В CG ABDEF CG ABDF
2 1 2 3 BCDEF BCEF AG D C G BDEF BCDEF BCDF G E CD AG BEF BDF AG CE BDEF AG C ВС G DEF BCDEF AG BCDF AG E
3 1 2 3 BCDFG BCFG AE D CG BDF BCDF E G BCDFG COG A BF BDFG A C BAFG AF C BCG DF BCDFG AE BCDFG A
4 1 2 3 ACDG ACG BEF D CG AD CD BEF AG CDG bp A ACDG ADG BF C ADG BEF C CG В AD ACDG BEF ACDG BF
5 1 2 3 ABDFG ABFG CE D G C ABDF BDF CE AG BDFG C A BOG C BF ABDFG ABDFG E BG C ADF ABDFG CE ABDFG C
6 1 2 3 AB0EFG ABEFG C D G C ABDEF BDEF C AG ADG C AE ADG C BEF ABDFG E ABDEFG BG C ADEF ABDEFG C ABDFG C E
7 1 2 3 BCG BCG AEF CG В ЙС DEF G BCG DF CG AD В BG ADF C BG ADEF C BCG BCG ADEF BCG ADF
8 1 2 3 ABCDEF ABCEFG 0 CG ABDEF bcdef AG BCDFG AE ACDG BEF ABDFG CE ABDEFG C BCG ADEF ABCDFF ABCDFG E
9 1 2 3 Е ABCDFG ABCFG 0 CG E ABDF BCDF AG BCDFG A ACDG BF ABDFG C ABDFG E C BCG ADF ABCDFG E ABCDFG
B: THREE WAYS OF PLUGING MINI JUMPER INTO
I BREAKAWAY
C:J3 SETTING:
(DP SI (2)P • (3) P a
Н.Ы Hag HSS!
EXAMPLES: 10 MH* ----» 16 MHz
’ LOW MIGH
I SPEED SPEED
PLUG THE COMMENT
POINT FIRST
DI AREA: 1c. 1g
D2 AREA: 1A. IB. IE.
1G. 1C, 3D
p« a a lai [al a] a
HaaaaaaaaS>laia[ala JI
La a a » T I K|
adbcABC
e f 9 E F D G
J3 PIN CONNECT TO WIRES COLOR
PIN 1 WAINBOARDS TURBOLED BLACK
PIN 2 POWER CABLE" * BLACK
PIN3 POWER CABLE- - RED
PIN 4 TURBO LED * " OPTIONAL
PINS TURBO LED " " OPTIONAL
C: J4 SETTING:
J4 - 1.2 SHORT IS SETTING NORMAL "L‘
TURBO ’H"
J4 - 2.3 SHORT IS SETTING NORMAL 'H'
TURBO ’L"
Рис. 4.1. Установка переключателей индикатора тактовой частоты процессора ’
„ А Корпус PC
17
Рис. 4.2. Корпус типа
Slimline
Другим недостатком Slimline является то, что в нем использовано факти-
чески все внутреннее пространство. И хотя такая конструкция системного
блока экономит место, это приводит к тому, что при необходимости замены
платы или другого составного элемента приходится разбирать практически
весь системный блок PC. Кроме того, мощности вентилятора порой не хва-
тает для выравнивания температуры внутри корпуса, в результате чего тем
пература может возрасти до экстремальных значений.
Но самый большой недостаток Slimline состоит в ограничении места для
установки компонентов, расширяющих возможности PC.
Типичный Slimline имеет высоту 7 см, ширину 35 см и длину 45 см. Такие
размеры ограничивают возможности модернизации PC. Это означает, что
можно подсоединить только дисковод 5,25", дисковод 3,5" и винчестер 3,5 .
Причем Подсоединение двух дисководов 5,25" и 3,5" возможно не для всех
Slimline. Хотя, в принципе, можно подсоединить внешний дисковод и уста-
новить его рядом с корпусом PC.
Практически все Slimline поставляются вместе с материнской платой. При
п°купке необходимо обращать на это особое внимание.
Почти все материнские платы, предназначенные для установки в корпус
Slimline, не имеют слотов расширения. Для подключения дополни-
льных карт (видеоадаптера, контроллеров, звуковой карты и т. п.) исполь-
ется специальная карта расширения системной шины так называемая
арта адаптера (рис. 4.3). Использование этой карты обусловлено необходи-
19
Аппаратные средств
18
мостью горизонтального размещения дополнительных компонентов PC
за ограниченной высоты корпуса данного типа. С помощью платы адап
можно установить от трех до пяти дополнительных карт расширения.
Корпус типа Slimline, как правило, оборудован блоком питания мощное
не более 150 Вт,
BE3E3D
?И 1111111IIГ1И11111IIГПТПТТТТПТ1
Вскрытие корпуса Slimline
Корпус Slimline состоит из двух вставляющихся друг в друга изогнуты!
форме латинской буквы U жестяных листов, причем на нижней части
ного из них крепится материнская плата, а другой является крышкой,
ринская плата жестко скреплена с фронтальной платой и с задней стен
Для снятия крышки необходимо открутить два винта сбоку (обычно по
каждой стороны). Иногда в середине задней стенки находится еще о
винт (немного выше нижнего канта крышки).
Следите за тем, чтобы не открутить другие винты, так как в этом случае
свобождается блок питания и другие внутренние элементы констру
корпуса, что может привести к существенным нарушениям в работе ком
ютера. Крышка приподнимается с обратной стороны корпуса и сдвига?
назад. Не бойтесь, крышка не связана с какими-либо электронными ко
руктивными элементами.
Корпус типа Desktop
Тип корпусов Desktop (Desktop — письменный стол) объединяет группу
недавнего времени наиболее часто применяемых корпусов, поэтому'
можно было рассматривать как стандартные (рис 4.4).
Самый большой недостаток этих корпусов — они занимают много мест
письменном столе. При этом установка монитора на корпусе PC затруД*
его использование и не отвечает существующим эргономическим ста
там. Конечно, корпус Desktop можно поставить на бок и расположить
столом. Однако это возможно лишь в том случае, если компьютер не и
Рис. 4.3. Плата адаптв
корпуса типа Slimline
конструктивных элементов, как, например, привод CD-ROM, работа
ТотоРоГО воЗМОЖНа только 13 горизонтальном положении.
Рис. 4.4. Корпус типа
Desktop
Ml I I • I
. МЧ11Ц1Ч1 | ПИМЫ*!
Габариты таких корпусов составляют, как правило, в ширину и длину око-
ло 45 см, в высоту около 20 см. Корпус Desktop предназначен для размеще-
ния в нем блока питания мощностью от 150 до 250 Вт. В основном такой
мощности хватает для питания всех элементов PC. Desktop имеет достаточно
пространства для монтажа всех компонентов, которые обычно требуются
пользователю.
При покупке корпуса типа. Desktop необходимо обратить особое внимание
^то, чтобы корпус был оснащен тремя сменными блоками высотой 5,25",
поимП°СЛеДУЮщег° наРашивания функциональных возможностей PC, на-
вия еР пРИВОДом CD-ROM или приводом стримера. Досадно из-за отсутст-
в с°ответствующего блока искать новый корпус.
Разраб*64*166 время 13 связи с широким распространением Multimedia была
нОГо te™14 специальная модификация корпуса типа Desktop, оборудован-
КО(1стру?)ОеННЫМи стереофоническими акустическими системами. Данная
реднкдо и™ У*6 давн0 исп°льзуется в компьютерах типа Macintosh. На пе-
•Нбство тааНеЛЬ ВЫведены регуляторы громкости и баланса звука. Преиму-
пРоводов Г Корпусов очевидНо: вы освобождаете свой стол от лишних
® Не ВЯМ Не п°тРебУется специальное место для акустических систем.
Тембра и гне- Конструкциях на переднюю панель также выведены регуляторы
иезда для подключения микрофона и головных телефонов.
20 Аппаратные средства Pj
Вскрытие корпуса Desktop |
Вскрытие Koptyca Desktop аналогично вскрытию корпуса Slimline. ЕслЯ
речь не идет «корпусе с захлопывающейся крышкой (устаревшая модифй
кация), то с обоих боков корпуса находятся по два винта плюс еще ода!
винт на тыльной стороне или же все пять винтов расположены на тыльна
стороне. I
Для демонтажйкрышки имеются две возможности: |
□ Если передняя часть связана с материнской платой, то крышка припо!
нимается занижний кант и откидывается назад 1
□ Если передняя часть связана с крышкой, то крышка легко приподнихя
ется и оттягивается вперед 1
Корпус типа Tower 1
Корпуса типа Desktop являлись стандартными, пока не выяснилось, ч|
многие пользаатели не хотят загромождать свое рабочее место. |
Этому способствовало то обстоятельство, что по мере совершенствования|
развития PC необходимость доступа к их конструктивным элементам ста!
возникать достаточно редко. Накопление данных, как правило, происходя
на жестком диске. Доступ к дисководу осуществляется только при переда!
данных или изготовлении страховочных копий (мероприятие, которя
многие пользователи достаточно часто пренебрегают). Впрочем, имеютя
еще два элемента, которые должны быть расположены на панели управл
ния корпуса PC. Это кнопка включения/отключения питания PC и кноп|
сброса систему Reset, которая в зависимости от применяемого програмя
ного обеспечения используется (или должна использоваться) редко. Учит!
вая вышеизложенное, появилась возможность размещать корпус новой кс|
струкции под рабочим столом. I
Вскрытие корпуса Tower 1
Корпус типа Tower можно легко открыть. Этот корпус состоит из двух ия
гнутых в форме буквы U стальных листов, вставленных друг в друга. Встст
чаются два варианта: 1
□ В дешевых корпусах часть кожуха исчезает под фронтальной обшивко|
которая удерживает его на фронтальной части. На обратной стороне |
периметру (справа и слева) расположены три для Big-Tower и четыре Д1
Super-Big-Tower винта, которые удерживают крышку на тыльной сторон
После удаления винтов крышку слегка приподнимают. Крышка выход
из нижней части корпуса. После этого ее берут рукой за верхний крайй
легким рынком выдергивают из фронтальной части корпуса з
□ Альтернативу этой конструкции представляют корпуса, в которых бокои
стенка может откидываться подобно крышке шкафа; однако для этого HI
________________£1
обходимо удалить два винта, обычно находящихся непосредственно на
фронтальной обшивке или на тыльной части корпуса конструкции
Многие корпуса типа Tower производятся с откидывающейся крышкой. Это
грамотное решение: с одной стороны, крышка защищает элементы конст-
рукции от попадания пыли, с другой стороны, — от шаловливых ручек зна-
комых. Друзей и подрастающего поколения. В то время как большинство
изготовителей остановилось на классическом сером цвете корпуса, имеют
место модификации в старом белом стиле и в кремовых тонах, а также бе-
жевый и черный цвета.
Mini-Tower
Корпус Mini-Tower можно сравнить с корпусом типа Desktop, установлен-
ном на бок. Габариты Mini-Tower идентичны габаритам корпуса Desktop
(рис..4.5). В большинстве случаев Mini-Tower имеет два съемных блока для
5,25" FDD, два съемных блока для 3,5" FDD и скрытый блок для винчесте-
ра. Мощность блока питания идентична мощности аналогичных блоков,
устанавливаемых в корпуса Desktop.
°рпус типа Mini-Tower не имеет большого преимущества перед корпусом
esktop. Обычно корпус Tower располагается рядом со столом, благодаря
ему освобождается рабочее пространство. Из-за малых размеров Mini-
°wer кнопки Reset и включения питания располагаются на небольшой вы-
°ге от пола, поэтому доступ к ним затруднен для пользователя. Доступ к
сководу также требует определенных усилий, хотя все это зависит от того,
е вы разместите системный блок.
ИмУГ0Й недостатоК заключается в том, что кабель клавиатуры и монитора
л еет стандартную длину, что налагает определенные ограничения на уда-
Нность размещения системного блока, и подсоединение этих кабелей к
разъемам на обратной стороне корпуса невозможно для Mini-Tower, pacpi
ложенного далеко от поверхности стола. В противном случае приходит!
покупать специальный удлинитель, что опять-таки связано с дополнится
ными затратами. ]
Midi-Tower
Корпус типа Midi-Tower несколько больше Mini-Tower и составляет в вьп
ту около 50 см. У Midi-Tower вместо двух блоков для привода размер
5,25" имеется три таких блока, а в остальном конструктивные возможное
сходны с возможностями корпуса Mini-Tower.
Big-Tower
Корпус Big-Tower (рис. 4.6) является наиболее оптимальной конструкции
если достаточно места рядом с письменным столом или под ним. ;
Рис. 4.6. Корпус типа Big-Tower
Корпус Big-Tower обладает большими возможностями в соответствии q
своим именем. Обычно он оборудован 6 отсеками для установки приводе
размером 5,25 , а иногда еще двумя отсеками размером 3,5". Как правил!
при стандартной поставке корпуса имеются специальные встроенные рам)
для установки приводов 3,5". Таким образом, с их помощью пользователь’
случае необходимости может установить в отсеке 5,25" привод 3,5".
Габариты Big-Tower составляют по ширине около 48 см, в высоту около
аз см и в длину около 20 см. Все размеры являются приблизительными и
° гут варьироваться. Однако для надежности при покупке можно восполь-
пваться линейкой или рулеткой. Покупая такой корпус, надо обращать
3нИМание на то, как он впишется в интерьер вашего рабочего места. Осо-
бенно здесь важна высота корпуса, если вы хотите разместить системный
блок под письменным столом.
Если же корпус немного выше, чем вы бы этого хотели, то, удалив подстав-
ку под него, вы сэкономите по высоте около 3 см.
Конструктивно блоки питания одинаковы, отличаются только мощностью^
Мощность блоков питания корпусов Big-Tower, Super-Big-Tower выше мощ-
ности блоков питания ранее упомянутых корпусов. Это объясняется воз-
можностью установки в этих корпусах значительно более широкой номенк-
латуры конструктивных элементов, что в свою очередь требует более
высокой энергетической мощности блока питания. Размеры конструктив-
ных элементов PC приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2. Размеры конструктивных элементов PC
Конструктивный элемент Размер отсека, (в дюймах) Высота конструктивного элемента
Дисковод 3,5" 3,5 Нормальная высота
Дисковод 5,25" 5,25 Нормальная высота
Привод CD-ROM 5,25 Нормальная высота
Привод стримера 5,25 Нормальная высота
Съемная плата Syqest 5,25 Нормальная высота
Жесткий диск 3,5 и (или) 5,25 Нормальная или удвоенная высота
Super-Big-Tower
Эта “башня” по своим параметрам незначительно отличается от корпуса
типа Big-Tower. Единственным отличием, является высота корпуса, которая
составляет около 73 см. Корпус Super-Big-Tower примечателен тем, что име-
ет две или три дополнительные монтажные рамы для установки компонен-
тов размером 5,25", в которые можно установить, например, три винчестера
Двойной высоты.
Корпус типа FileServer
Понятие FileServer более подробно будет раскрыто в главе 16. Под FileServer
Снимается главная вычислительная машина в сети, которая в соответствии
со своим оснащением, мощностью и конфигурацией должна снабжать дан-
Ными и координировать работу многочисленных рабочих станций.
Аппаратные средства
Корпус FileServer (рис. 4.7) является самым дорогим корпусом, для домац
них условий он слишком большой и к тому же нерентабельный. Габарит
составляют 73 см в высоту, от 30 до 35 см в ширину, около 55 см в длин
Как правило, в корпусе имеется восемь блоков для приводов размером 5,2:
и несколько блоков для приводов 3,5".
Рис. 4.7. Корпус типа FileServer с жидк
кристаллическим монитором, FDD, привод!
CD-ROM и шестью HDD
В корпусе FileServer с точки зрения полезной площади можно было бы по|
ностью разместить три вычислительных машины обычной конфигурашч
Такие корпуса применяются только в соответствующих сетях, причем гла1
ный компьютер может обслуживать более 100 рабочих мест. j
Корпус снабжен колесиками, которые позволяют без особых усилий «Й
передвигать. На передней панели находится множество оптических инди^
торов и других элементов сервиса, которые позволяют контролировать
изменения в работе компьютера. Я
Мощность блока питания корпуса FileServer наибольшая по сравнению,
мощностью всех рассмотренных выше типов корпуса Представьте сеое кя
пус FileServer, в котором размещены четыре блока 5,25 двойной высоты (
главу 7), каждый из которых в момент запуска потребляет ток около 7 А. Т
ким образом, для работы четырех этих компонентов блок питания долж’
r„aeaJJ<2P!jy2_P£25
обеспечивать ток около 28 А, а при напряжении питания +12 В это составит
ЗЗб Вт потребляемой мощности. Для корпуса FileServer, как правило, при-
меняются блоки питания мощностью до 350 Вт. Так как материнская плата
и ДРУгие комп°ненты должны быть обеспечены необходимым питанием,
здесь нельзя экономить на мощности блока питания. Для стандартной кон-
фигурации PC вполне достаточно мощности блока питания 200—250 Вт. Ре-
ально при работе компьютера потребляемая мощность обычно на 60—80 Вт
меньше, чем расчетно допустимая.
Корпус типа АТХ
В июле 1995 г. корпорацией Intel была предложена новая спецификация на
конструкцию корпуса PC (и, соответственно, форм-фактора материнской
платы). В настоящее время эта спецификация принята всеми ведущими
производителями PC.
Появление спецификации АТХ обусловлено, с одной стороны, повышением
требований к скорости работы CPU и, соответственно, теплорежиму, а так-
же увеличению количества микросхем на материнской плате (появление
систем all-in-one, то есть когда на материнской карте интегрированы видео-
и звуковые карты, контроллеры приводов и др.). С другой стороны, появи-
лись требования более удобного и простого доступа к внутренним элемен-
там PC. Если вы открывали крышку корпуса PC и устанавливали новые
компоненты (карты расширения, винчестер и др.), то наверняка столкну-
лись с массой неудобств: кабели периферийных устройств перекрывают дос-
туп к модулям памяти, CPU блокирует возможность установки полнораз-
мерных карт в слоты расширения и пр.
Согласно стандарту АТХ материнская плата развернута на 90°, вследствие
чего все слоты расширения становятся пригодными для использования пол-
норазмерных плат, a CPU оказывается под блоком питания, и вентилятор
блока питания дополнительно обдувает процессор.
Внешне корпус АТХ похож на корпус типа Desktop и Tower, однако:
° Корпус АТХ оборудован новым блоком питания, отличающимся от своих
предшественников размерами, конструкцией и наличием нового разъема
адя подключения к материнской плате
Q Все слоты расширения поддерживают полноразмерные платы
Q Наличие интегрированных портов уменьшает количество кабелей и про-
в«Дов внутри корпуса, что облегчает доступ к компонентам материнской
платы
Q Все порты ввода/вывода располагаются на одной стороне материнской
платы в один ряд и выходят на заднюю стенку корпуса (здесь же могут
Размещаться видео, аудио и игровой порт)
Разъемы интерфейсов дисководов и винчестеров расположены рядом с
“аУх Block’s (посадочными местами для 3,5" приводов), следовательно
26
Аппаратные средства
можно использовать более короткие кабели, они не будут путаться; так»
увеличивается производительность внешних устройств
В связи с этим установка в процессор материнских плат, выполненных1
форм-факторе АТХ, требует не только нового размещения крепежа.
В настоящее время появилось большое количество ATX-корпусов tmi
Desktop, Mini-Tower, Tower, имеющих унифицированное расположен!
крепежных отверстий для материнских плат различного типа, благодаря
му в корпус можно установить платы Baby-AT, полноразмерную плату Д
или плату АТХ.
Блок питания
>
Прежде чем перейти к особенностям блока питания персонального компы
тера, отметим одно важное обстоятельство, которое следует учесть. В коне
рукции блока питания нет ни деталей, ни элементов, которые требовали .1
ухода за собой. При поломке блок питания не ремонтируется. Неквалиф
цированное вмешательство в работу блока питания может вызвать пож
внутри корпуса PC. «
Основная задача блока питания — это преобразование напряжения со
220-—240 В в напряжения питания конструктивных элементов компьюте
±12 В и ±5 В. Раньше для этих задач применялись силовые трансформат
ры. Основное преимущество современных блоков питания перед этим а
тикварным конструктивным элементом состоит в весе. Трансформатор cod
ветствующей мощности весит около 5 кг, в то время как вес современн!
импульсных блоков питания составляет всего около 900 г.
Массогабаритные параметры PC важны, поскольку транспортировка ко:
пьютеров от производителя к потребителю связана со значительными мат
риальными затратами, а большинство PC в настоящее время производите»
Корее, Тайване или Японии.
Недостатком импульсных блоков питания по сравнению с блоками питан)
на основе силового трансформатора является небольшой срок их служб
Силовой трансформатор — это надежный конструктивный элемент, бесл
ребойный срок работы которого исчисляется годами и даже десятилетиям
Надежность работы импульсного блока питания, в основном, зависит от н
дежности электронных компонентов, срок годности которых редко прев!
шает 3 года, что связано со старением и соответствующим изменением 1
электрических параметров. Однако при электронном способе формирован!
питающих напряжений, энергии, накопленной в фильтрующих конденсат'
рах, порой достаточно для осуществления непрерывного питания PC nj
кратковременном падении напряжения в сети (0,5—1 с). Такие кратковр
менные падения сетевого напряжения случаются достаточно часто. Имен!
они и компенсируются электронными схемами, благодаря чему не происх
дит нарушений в работе компьютера. Отметим, что сами эти электронн!
гпява 4. Корпус PC_____________________________________________27
элементы блока питания очень чувствительны к помехам и нестабильности
питаюшей сети.
Каждому пользователю не помешает иметь представление о функциониро-
вании блока питания. Речь идет о коробке, в которой размещен вентилятор
для обеспечения необходимого температурного режима электронных эле-
ментов PC. Из-за пыли, со временем накапливающейся в блоке питания,
вентиляция становится менее эффективной. Одно из правил электроники
гласит: чем выше температура, тем меньше срок службы элемента. Нередко
при эксплуатации в сильно запыленном помещении блок питания полно-
стью приходит в негодность из-за повышения температуры его элементов.
Если все-таки эксплуатация необходима именно в таких неблагоприятных
условиях, следует использовать более дорогой корпус, на передней панели
которого имеются вентиляционные отверстия со специальными фильтрами.
Эти фильтры необходимо регулярно менять для исключения засасывания
пыли вентилятором.
Пыль, которая постепенно собирается в вентиляторе, удаляется путем его
продувки. Пыль, которая лежит непосредственно на лопастях вентилятора,
удаляется с помощью пылесоса (при выключенном питании компьютера).
Решетка перед вентилятором предохраняет его от повреждения при чистке
пылесосом.
Размер блока питания определяется конструкцией корпуса. Промышленны-
ми стандартами можно считать шесть моделей корпусов и блоков питания:
□ PC/XT
□ AT/Desktop
□ AT-Tower
□ Baby AT
□ Slimline
□ ATX
Существует множество модификаций блоков питания каждого типа. Все они
Различаются выходными мощностями.
Новейшим стандартом на рынке PC стал стандарт АТХ, разработанный
&°Й Inte' в 1995 г. Этот стандарт, завоевавший особую популярность в
г. с появлением нового процессора Pentium Pro, определил новую кон-
стРУкцию материнской платы и блока питания.
Подключение
Пе
Ред включением блока питания обязательно проверьте, чтобы его пере-
ложЧаТСЛЬ напРяжения (с обратной стороны корпуса) был переведен в по-
ение, соответствующее напряжению сети, принятому в данной стране.
01 Переключатель обеспечивает работу блока питания напряжением сети
I
28
Аппаратные средства
210—240 В или 110—130 В. Если переключатель напряжения установлен не
правильно (для нашей страны — это положение 110—130 В), при включени
есть вероятность навсегда распрощаться с блоком питания.
Для большей надежности после установки переключателя в положение, сс
ответствующее напряжению питающей сети, для исключения непреднамс
ренного его переключения лучше заклеить
Переключение может произойти случайно,
ровки системного блока.
переключатель клейкой
например, во время трат
Блок питания имеет множество клемм. С тыльной стороны корпуса бло
питания с помощью шнура со специальным штекером подключается к пр
мышленной сети. Над этим штекером находится разъем для подключен]
монитора к сети. Если компьютер выключен, то на этот разъем напряжен:
не подается. И лишь после включения PC подается напряжение питания :
монитор.
Причины ошибок подключения
Если к блоку питания не подключена нагрузка, например материнская пл?
та, он может не запуститься. То же самое может произойти, если непр?
вильно подключен кабель данных. *
Если блок питания (корпус) вашего PC не АТХ, то внутри корпуса Р(
обычно можно найти разъемы четырех различных типов для подачи напря
жений питания на элементы PC. Эти разъемы идентифицируются следую
щим образом:
□ Разъем (обозначаемый Р9) с двумя черными проводами, одним белым ;
тремя красными (
□ Разъем (обозначаемый Р8) с двумя черными, синим, желтым и красны
проводами, а также оранжевым проводом для передачи так называемой
сигнала Power Good
□ Два типа разъемов с красным, желтым и двумя черными проводами да
подачи напряжений питания на блоки 3,5" и 5,25", устанавливаемые :
корпусе PC. Эти разъемы различаются своими размерами. Разъем мен:
шего размера предназначен, как правило, для подключения к дисково.1
3,5"
Обратите внимание на правильное подключение этих разъемов. В протий
ном случае при включении питания материнская плата сразу же выйдет и
строя. Это одна из самых распространенных ошибок.
В качестве ориентира для правильного подключения могут служить два чер
ных провода разъемов Р8 и Р9. Эти разъемы следует подключать к материн
ской плате таким образом, чтобы все четыре черных провода были друг воз
ле друга, как это показано на рис. 4.8. В сомнительных случаях (например
при другой окраске проводов) необходимо обратиться за советом к специа
листу.
глава 4. Корпус PC
29
Рис. 4.8. Схема подключения разъемов питания к материнской плате
стандарта не АТХ
Если блок питания (корпус) PC соответствует стандарту АТХ, то вы не об-
наружите разъемов, обозначаемых Р8 и Р9. В модели АТХ предусмотрен но-
вый штекер питания для материнской платы (рис. 4.9). Он является оди-
ночным разъемом с ключом и содержит 20 контактов. Его невозможно
подключить неправильно, поскольку вместо двух разъемов (Р8 и Р9) ис-
пользуется один. В новом разъеме предусмотрена цепь питания +3,3 В, что
исключает необходимость в стабилизаторе напряжения на материнской пла-
те для питания CPU и других схем. Несмотря на то, что напряжение +3,3 В
в спецификации АТХ помечено как допустимое, его можно получить из лю-
бого блока питания стандарта АТХ. В будущем это напряжение потребуется
для питания большинства систем PC.
m
со
со со
Е1 и □ 12 □ 13 □ 14 □ 15 □ 16 □ 17 □ 18 □ 19 □ 20
□ □ □ □ □ □ □ □ □ □
2 3 4 5 8 7 8 9 10
Рис. 4.9. Назначение выводов
разъема для подключения блока
питания к материнской плате
стандарта АТХ
Некоторые современные материнские платы типа Baby-AT и LPX имеют
Дновременно как 20-контактный разъем для блока питания АТХ, так и
штекер для подключения разъемов Р8 и Р9.
30
Аппаратные средства
С появлением напряжения +3,3 В система АТХ обеспечивает другой набо
управляющих сигналов, отличающийся от формируемых обычными стан
дартными системами. Это сигналы Power„On и 5v _Standby. Power_On — эт
сигнал материнской платы, который может использоваться такими операци
онными системами, как Windows 95 и Windows NT. Благодаря сигнал
Power__On, имеется возможность выключать систему программным путеь
Также стало возможным для включения PC использовать клавиатуру. Сщ
нал 5v__Standby также называется питанием малой мощности — Soft Powe;
Он всегда активен, даже если компьютер выключен. Таким образом, блага
даря возможности программного управления блоком питания, стандарт АТ
можно назвать интеллектуальным.
Некоторые блоки питания производства фирм IBM, Dell, Atari, Comtnodon
DEC, NEC могут иметь разъемы самых разнообразных типов. Их можн
подсоединять к материнским платам, которые оборудованы такими же разт
емными соединениями (рис. 4.10).
Рис. 4.10. Блоки питания и разъемы для подключения к элементам PC
Конструктивно все штекеры и соответствующие им гнезда снабжены спепй
альными направляющими или выемками, исключающими неправильно
подключение. В случае, если эти направляющие отсутствуют или вы сомне
ваетесь в правильном подключении, ориентируйтесь по цветной маркировй
проводов. По желтому проводу подается напряжение +12 В, по красному -
+5 В, черный провод всегда является массой. На плате, на которой крепите.
rnaaa 4. Корпус PC31
гнездо для подключения разъема питания, обычно краской нанесена табли-
ца с назначением соответствующих контактов гнезда. Штекеры для подклю-
чения к дисководам 3,5" и 5,25" имеют специальные направляющие. Так что
вам придется приложить немалые усилия, чтобы подключить штекер непра-
вильно.
Для блоков питания более дешевых корпусов характерным является расша-
тывание контакта в штекере. Если это происходит, то такой кабель может
вывести из строя весь компьютер. Перед подключением соответствующих
разъемов необходимо взять штекер и легко потянуть за кабель, чтобы опре-
делить, можно ли вытащить из него контакты. Если это происходит, то та-
ким кабелем пользоваться нельзя.
Вентилятор
При покупке блока питания необходимо обратить внимание на то, чтобы он
был снабжен вентилятором. Вентиляторы бывают двух типов: вентиляторы с
постоянной скоростью вращения и терморегулируемые вентиляторы. Есте-
ственно, предпочтительнее иметь вентилятор последнего типа. Вентилятор с
постоянным числом оборотов производит больше шума, чем вентилятор,
число оборотов которого увеличивается при повышении температуры и
снижается при понижении температуры. При повышенной температуре вен-
тилятор работает с полной отдачей, что иногда приводит к характерному
завыванию, а при пониженной — обороты уменьшаются вплоть до полной
его остановки. Так как жесткие диски и дисководы работают тоже не бес-
шумно, то работа такого компьютера напоминает работу газонокосилки или
электрической бритвы.
При покупке PC попросите продемонстрировать работу устройства, чтобы
получить представление об уровне производимого шума. Так как в торговом
помещении отсутствует мебель, поглощающая шум, уровень шума покажет-
ся, вероятно, еще выше, чем на рабочем месте.
Традиционно вентиляторы располагались на тыльной стенке корпуса блока
питания, и воздух выдувался наружу. В отличие от подобных конструкций,
вентилятор блока питания стандарта АТХ располагается на стенке корпуса
лока питания (рис. 4.11), которая обращена внутрь PC, и поток воздуха
Прогоняется вдоль материнской платы, поступая извне. В этом случае поток
воздуха направлен на компоненты материнской платы, которые выделяют
наибольшее количество тепла (CPU, SIMM-модули и карты расширения). В
®Вязи с этим исчезает необходимость в отдельном вентиляторе (Cooler) для
U, широко используемом в настоящее время. Другим преимуществом
ратного направления воздуха является уменьшение загрязнения внутрен-
х узлов PC. В корпусе создается избыточное давление, и воздух выходит
рез Щели в корпусе. Например, если вы поднесете горящую сигарету к
Невой панели дисковода в обычной системе, то дым будет затягиваться
Рез щель п Панели дисковода и может повредить головки. В АТХ-системах
32
Аппаратные средства
дым будет отгоняться от устройства, поскольку внутрь воздух попадает толы
ко через одно входное отверстие на тыльной стороне блока питания. В сис!
теме, работающей в условиях повышенной запыленности, на воздухозабор!
нике можно установить фильтр, который предотвратит попадание частим
пыли. I
Рис. 4.11. Температурный режим внутри корпуса АТХ
Советы I
Выбор 1
В большинстве типов корпусов содержатся блоки питания так называемый
OEM-производителей ( Original Equipment Manufacturer, OEM), что означает тж
называемую продукцию NoName (без имени). При покупке необходимо оЯ
ратить внимание на то, чтобы блок питания был снабжен, по крайней меД
штемпелем производителя. 1
Почти все блоки питания идентичны по конструкции. Цена блоков питан|
в проверенном исполнении выше. Однако не стоит экономить на мелочах.^
От безупречного функционирования блока питания зависит работоспоссЙ
ность компьютера в целом. В момент, когда компьютер выходит из стро
повреждения могут произойти не только в компьютере. Если в такой мс
мент ваша рука лежит на металлическом корпусе, то это может быть опасН
для жизни. 1
J
Корпус PC 33
Если вы приобрели (или имеете) материнскую плату стандарта АТХ, то не-
обходимо приобрести и корпус с блоком питания стандарта АТХ. В против-
ном случае у вас возникнут проблемы с подключением питания к материн-
ской плате.
ремонт
Некоторые умельцы приобретают дефектные блоки питания. Наш совет:
никогда не делайте этого. Даже специалисты ремонтируют блоки питания в
редких случаях, поскольку из-за одной неисправности обычно повреждают-
ся многие конструктивные элементы блока питания.
Питание
В случае, когда необходимо подключить не только один монитор и компью-
тер, но и печатающее устройство, а также активные акустические системы
для работы с мультимедиа, вам придется индивидуально включать каждый
прибор, что займет определенное время. Как уже упоминалось, на блоке
питания для его подключения находится разъем, к которому подсоединяется
сетевой кабель с розеткой. Кроме того, рядом с этим разъемом располагает-
ся гнездо для подключения монитора. Тем самым можно включать и вы-
ключать PC и монитор одним переключателем одновременно. Этот разъем
можно не использовать, а оборудовать кабель питания монитора обычной
вилкой для подключения к питающей сети. Это бывает необходимо при ис-
пользовании мониторов с диагональю экрана 17" и более. Поскольку мони-
торы таких размеров потребляют значительно большую мощность по срав-
нению с мониторами 14" или 15", при подключении их кабеля питания к
соответствующему разъему PC через сетевой переключатель может течь ток.
значение которого существенно превысит предельно допустимое для дан-
ного типа переключателя, что может привести к выходу его из строя. Таким
образом, для подключения PC, монитора, принтера и других периферийных
устройств необходим удлинитель с множеством розеток.
UPS
Бесперебойная работа любого электротехнического и электронного оборудо-
вания зависит от стабильности параметров промышленной сети. Стабиль-
ность параметров сети выражается в сетевых помехах, основными из кото-
рых являются высоковольтные импульсные броски напряжения (до 3 кВ),
ериодические броски напряжения меньшей амплитуды, долговременное
адение уровня напряжения до 150 — 170 В, периодические спады напряже-
ия при подключении мощного оборудования, нестабильность частоты,
РДтковременные перебои подачи напряжения и т. п. Все эти помехи влия-
на работоспособность PC и могут привести к потере данных, к перегре-
Ком3аВИСаНИЮ’ вплоть д0 полного выхода из строя. Единственной зашитой
беМг1Ьютера и иного оборудования от сетевых помех являются источники
сПеребойного питания — UPS (Uninterruptible Power Supply).
34
Аппаратные средства
В зависимости от принципа действия различают три типа UPS.
□ UPS архитектуры off-line. В сетевом режиме UPS off-line питает PC чер
ветвь, содержащую только входной фильтр (рис. 4.12). Одновременно з
рядное устройство UPS подзаряжает аккумуляторные батареи. Если под
ча электроэнергии прекратилась или напряжение в сети стало ниже н
которой допустимой величины, то UPS включает питание от батаре
Поскольку питание PC и периферийного оборудования обеспечивает*
напряжением промышленной сети переменного тока, постоянное напр
жение аккумуляторной батареи должно быть преобразовано в перемени*
со значением, соответствующим номинальному значению напряжет
сети. Для этого в UPS используется специальное устройство — инверто
Среди достоинств UPS off-line стоит отметить простоту схемного реш!
ния, дешевизну, минимальные габариты и вес. Эти источники целесоо*
разно использовать для защиты персональных компьютеров, перифери)
ного оборудования, бытовой оргтехники
Рис. 4.12. Структурная схема UPS типа off-line
□ UPS архитектуры on-line. UPS этого типа еще называют источниками
двойным преобразованием. В них входное переменное напряжение с п*
мощью выпрямителя преобразуется в постоянное и поступает на высок*
частотный (ВЧ) преобразователь (рис. 4.13). С выхода ВЧ преобразовд!
ля напряжение высокой частоты поступает на инвертор и с него на вых
устройства. Необходимость применения ВЧ преобразователя обусловлен
тем, что значительные изменения напряжения сети преобразуются в с
носительно небольшие изменения частоты ВЧ сигнала на его выходе. Л
ло в том, что электроника PC более критична к изменению уровня П1
тающего сетевого напряжения, чем к его частоте. Зарядное устройство
аккумулятор подключены непосредственно к выходу UPS. Этим достиг
ется малое время переключения и стабильность параметров выходнс
переменного напряжения UPS. Кроме того, конструкция UPS типа с
line обеспечивает гальваническую развязку между промышленной сет
и блоком питания PC. Источники бесперебойного питания архитекту
on-line имеют более высокую стоимость и применяются, когда необхоЕ
ма надежная и качественная защита жизненно важного оборудован)
глава 4. Корпус PC
35
часто работающего круглосуточно (серверы сетей, медицинское оборудо-
вание, персональные компьютеры, выполняющие особо важные функции
и Т. П-).
рис. 4.13. Структурная схема UPS типа on-line
□ UPS гибридной архитектуры (line interactive). По существу эти UPS явля-
ются усовершенствованием UPS типа off-line. У таких источников инвер-
тор непрерывно подключен к выходу (рис. 4.14), благодаря чему обеспе-
чивается гальваническая развязка. Подобные источники питания в
принципе могут использоваться для защиты оборудования обеих выше
описанных категорий. Зачастую выбор между UPS типа on-line и line
interactive определяется не столько функциональными характеристиками,
сколько их ценой.
батарея
Рис. 4.14. Структурная схема UPS типа line interactive
Мы настоятельно рекомендуем не экономить на установке источников бес-
перебойного питания при развертывании больших вычислительных систем.
Кабельная сеть
°мпьютер состоит из множества компонентов, которые связаны между со-
°й посредством кабелей и проводов. В реальном устройстве это выглядит
Роще, чем кажется, когда читаешь специальную литературу.
Изготовители единодушно считают, что кабели нужно унифицированно
^РКировать, но иногда имеют место исключения, которые касаются, преж-
Ко всего, цветной маркировки проводов. Однако для большинства типов
Р"Ус°в можете положиться на информацию, представленную в после-
УюЩих разделах этой книги.
36
Аппаратные средства
ртява4- Корпус PC
37
Индикатор работы винчестера
Светодиодный индикатор, или LED (Light Emiting Diode), работы винчесте-
ра чаше всего красного свечения обычно размещен на передней панели
корпуса и служит для контроля работы винчестера. Каждое обращение i
винчестеру сопровождается загоранием индикатора, обычно обозначаемой
на панели управления системного блока как HDD. Пусть вас не пугает, чт|
индикатор винчестера горит не постоянно, а периодически вспыхивает. Д©
ло здесь не в плохом контакте, а в визуальном отображении быстрого обра'
щения к винчестеру. Пример подключения индикаторов на фальшпанед]
корпуса PC приведен на рис. 4.15. <
Кабель индикатора HDD подключается к соответствующему разъему кои
троллера винчестера. Обычно это двухжильный провод, маркировании
красным и черным цветом. Найдите на карте контроллера соответствуют^
клеммы для подключения этого кабеля, обычно обозначаемые как LE1
HDD. Если на контроллере их нет, то он может подключаться непосредй
венно к винчестеру. Это не очень хорошо, потому что, во-первых, кабел
будет проходить по слишком запутанному пути, а во-вторых, винчестер г
имеет соответствующего разъема и кабель непосредственно должен припа»
ваться к плате с электронными компонентами винчестера. Если вы сами г
осмеливаетесь выполнить эту работу, а здесь необходимо соблюдать чрезвь
чайную осторожность, то следует отказаться от индикации работы винчеств
ра или прибегнуть к помощи специалиста.
J19: Громкоговоритель (Speaker)
J18: Индикатор питания/блокировка клавиату)
(Power LED/Key Lock)
Л 5: Кнопка "Сброс" (Hardware Reset)
J16: Переключатель режима "Турбо" (Turbo
Switch Connector)
J17: Индикатор ражима "Typ6o"(Turbo LED)
Рис. 4.15. Пример подключения индикаторов на фальшпанели корпуса PC
Индикация включения PC
Индикатор включения PC должен всегда загораться при включении комщ
ютера. Кабель этого индикатора маркируется в большинстве случаев зел<
ным цветом. Речь идет о двухжильном проводе, который заканчивает^
трехконтактным штекером, причем средний контакт не задействован. Цв<
кабеля соответствует цвету индикатора — зелено-черный или зелено-белы
кабель.
Обычно кабель индикации включения питания PC объединяют с кабелем
блокирования клавиатуры PC — KeyLock. В этом случае кабель снабжается
5-контактным разъемом. Изготовители материнских плат, как правило, под-
писывают все места подключения разъемов к материнской плате, поэтому
соответствующую клемму можно найти без проблем. Место подключения
разъема KeyLock можно легко определить даже без маркировки. Поищите
На материнской плате однорядную планку с пятью контактами, причем
один из пяти контактов отсутствует. Этот отсутствующий контакт является
своеобразным ключом для правильного подключения разъема.
’Так как этот штекер не имеет направляющих, велика вероятность подклю-
чить его неправильно. Результатом этой ошибки будет отсутствие индика-
ции работы. В этом случае надо развернуть штекер на 180“.
Не переживайте! Лишь ошибочное подключение к силовым клеммам мате-
ринской платы может привести к непоправимым последствиям. Ошибки
подключения кабеля, обеспечивающего работу сервисных элементов (инди-
каторов работы PC), не приведут к летальному исходу.
Индикация режима Turbo
Индикатор режима Turbo (Turbo LED) либо включен, либо выключен.
В первом случае индикатор сигнализирует, что процессор компьютера рабо-
тает с максимальной тактовой частотой. Поскольку индикатор режима Turbo
соединен с переключателем, то нажатием кнопки Turbo вы замедлите работу
компьютера.
Цель замедления состоит в том, что иногда при наличии быстродействую-
щей материнской платы может произойти такая ситуация, когда перифе-
рийные карты не будут успевать за скоростью работы процессора и это
приведет к нарушению работы системы. Чтобы обойти эту проблему, быст-
родействие компьютера уменьшают с помощью переключателя Turbo. При
этом у материнских плат некоторых изготовителей замедление вызывает
Уменьшение тактовой частоты действительно в два раза (что является са-
мым идеальным методом). Другие изготовители переключателей Turbo
осуществляют перевод компьютера в режим Power Saving.
когда в компьютере индикация режима Turbo осуществляется посредством
Нцикатора тактовой частоты. В этом случае при нажатии кнопки Turbo так-
3^ад частота может измениться, например с 50 МГц до 25 МГц. Однако не
^ывайте о том, что индикатор частоты может быть настроен произвольно
вашему желанию и необязательно отображает реальную тактовую частоту
чроцессора.
И
с Индикатора Turbo используется желто-белый или желто-черный кабель
Теп УХКонтактным разъемом. Гнездо для подключения этого разъема на ма-
Рйнской плате обозначается как Turbo LED. Если индикация отсутствует,
L
Аппаратные средства. PC
39
38
уже ясно, что делать — просто изменить полярность подключения этого;
разъема.
Сетевой переключатель
Обычно сетевой переключатель уже соединен с блоком питания. Если этс
не так, вы должны воспользоваться инструкцией по эксплуатации и под,
ключить его. При покупке обращайте внимание на то, чтобы переключател
был соединен. Если инструкции нет, то подключение сетевого переключате
ля доверьте специалисту. Из-за многообразия блоков питания не существу
единой цветовой маркировки клемм сетевого переключателя. Будьте пре
дельно осторожны при его подключении! Речь идет о напряжении се
220-240 В.
Сетевым переключателем путем включения/выключения компьютера ос
ществляется холодный старт PC, т. е. включение системы из состояния п
коя (холодного состояния). При холодном старте перед повторным включ
нием компьютера следует выждать время не менее полминуты, так к
механика приводов требует определенного времени для полной останов
Частое включение и выключение компьютера без пауз посредством сетево!
переключателя может привести к серьезным повреждениям приводов диск
волов и винчестера.
После включения PC в течение примерно 0,3—0,5 с выполняется самотест
рование блока питания. В случае, если все уровни напряжений питания н
ходятся в допустимых пределах, на материнскую плату поступает сигм
Power_Good. Этот сигнал подается на материнскую плату, где микросхеме
тактового генератора формируется сигнал начЕШЬной установки процессора
При отсутствии сигнала Power_Good микросхема тактового генератора буд
постоянно подавать на CPU сигнал начальной установки, не позволяя F
работать при “нештатном” или нестабильном напряжении питания. П
поступлении сигнала Power_Good на генератор сигнал начальной установ
процессора выключится и начнется выполнение программы тестирован
PC - POST (Power On Self Test), записанной в ROM BIOS. При удачн
завершении тестирования произойдет загрузка системы.
В некоторых дешевых блоках питания схемы формирования сигнад
Power„Good нет вообще, и эта цепь просто подключена к источнику напр(
жения питания +5 В.
Одни материнские платы более чувствительны к неправильной подаче си
нала Power Good, чем другие. Проблемы, связанные с запуском, часто
никают именно из-за недостаточной задержки этого сигнала. Иногда пос
замены материнской платы PC перестает нормально запускаться. В так’
ситуации довольно трудно разобраться, особенно неопытному пользовате"
которому кажется, что причина кроется в новой плате. Но не торопите
списывать ее в неисправные, т. к. часто оказывается, что виноват блок п
Корпус PC
гания: либо он не обеспечивает достаточную мощность для питания новой
материнской платы, либо не подведен или неправильно формируется сигнал
power_Good. В этой ситуации лучше всего попробовать подключить мате-
ринскую плату к другому блоку питания.
Кнопка Reset
Кнопка Reset (Сброс) служит для перезапуска PC (так называемый горячий
старт) и очень напоминает холодный старт. Но в отличие от холодного стар-
та при нажатии на кнопку Reset компоненты PC остаются под
напряжением. С помощью Reset осуществляется прерывание сигнала
Power_Good. При этом формируется сигнал сброса процессора и повторяет-
ся последовательность событий, происходящих при холодном старте PC.
Результат нажатия кнопки Reset внешне похож, но не аналогичен нажатию
комбинации клавиш <Ctrl>+<Alt>+<Del>. После нажатия этой комбинации
клавиш не выполняется процедура POST, а просто происходит перезагрузка
операционной системы. При серьезном зависании системы использование
<Ctrl>+<Alt> + <Del> не всегда позволяет выполнить функцию горячего
старта.
В некоторых корпусах имеется сдвоенный переключатель Reset. Двухжиль-
ный кабель подключения, как правило, маркируется красно-белым цветом.
Место подключения разъема на материнской плате отмечено символами
RES или RESET. Полярность подключения здесь не важна.
Переключатель KeyLock
Переключатель KeyLock очень просто подключается к материнской плате с
помощью двух неиспользованных штырей на планке для подключения ин-
дикатора питания PC, причем так же, как и для кнопки Reset, полярность
не играет никакой роли.
с помощью ключа, прилагаемого к корпусу PC, вы можете закрыть доступ в
систему путем отключения клавиатуры с помощью KeyLock. Теоретиче-
ски — неплохо, практически же эта защитная функция для грамотного
взломщика не создаст абсолютно никакого препятствия по двум причинам.
Во-первых, легко вскрыв корпус PC, можно получить доступ к самому пе-
реключателю, “закоротив” выводы которого деактивизировать блокировку
клавиатуры; во-вторых, ключи в стандартном исполнении делятся максимум
На три или четыре разновидности. Ключ вашего замка PC подойдет, вероят-
Ко, еще к сотням тысяч других компьютеров.
Громкоговоритель
^Це одним функциональным элементом корпуса PC является громко-
ВоРИтель, расположенный внутри фронтальной панели корпуса. Название
40 Аппаратные средства- Р
“громкоговоритель” весьма преувеличено, скорее нужно говорить о пищал
ке. Однако им нельзя пренебрегать. При поломках или нарушениях в рабоз
системы громкоговоритель посредством подачи акустических сигналов с«
обшит о неисправности. По количеству “пикающих” звуков можно устащ
вить, о каких нарушениях в системе идет речь.
Место подключения громкоговорителя к материнской плате обозначает^
символами SPK или SPEAKER. Не спутайте гнездо подключения внешн^
аккумуляторной батареи с гнездом для подключения громкоговорителя (ой
похожи).
Глава 5 |
Материнская плата ул
Материнская плата является основной составной частью каждого PC. Это не
только “сердце компьютера”, но и самостоятельный элемент, который
управляет внутренними связями и взаимодействует через прерывания с
другими внешними устройствами. В этом отношении материнская плата
является элементом внутри PC, влияющим на общую производительность
компьютера. Супербыстрый винчестер или высокопроизводительная графи-
ческая карта нисколько не смогут увеличить его производительность, если
тормозится поток данных к материнской плате и от нее.
Материнскую плату {Motherboard) также называют главной {Mainboard) или
системной платой.
Типоразмеры материнской платы
Размеры материнской платы нормированы. Также стандартизованы и отвер-
стия внутри платы, которые соединяют ее с дном корпуса. Поэтому говорят
е 0 Размерах, а о типоразмерах материнских плат.
Существует восемь основных типоразмеров материнских плат:
Q (FullSize)
° Baby-AT
Q HalfSize
Q LPX
° Mini.LPX
° ATX
° ^ini-ATX
Q nlx
ЭзМеРЫ этих плат представлены в табл. 5.1.
43
42 Таблица 5.1. Характерные размеры материнских ллж
Обозначение Размер (см) Замечание ।
FullSize 35,6 x 30,5 Устаревший Ч
Baby-AT 33 x 22,5 Стандартный ]
HalfSize (2/3 Baby-AT) 24,4 x 21,8 Миниплата для PC с CPU 386 и 48б| пригодна для корпуса Slimline 1
LPX 33,0 X 22,9 Для корпусов с уменьшенной высо-| той и Slimline |
Mini-LPX 26,4 x 20,1 Для корпусов с уменьшенной высоч той и Slimline 1
ATX 30,5 x 24,4 Для корпусов АТХ 1
Mini-ATX 28,4 x 20,8 Для корпусов АТХ с уменьшенной высотой 1
FullSize 1
Полноразмерная плата (FullSize) по своим габаритам соответствует матери^
ской плате PC IBM АТ. Расположение разъемов клавиатуры и слотов paj
ширения такой платы строго определены, чтобы совпадать с отверстиям^
корпусе. Плата помещается только в полноразмерный корпус типа Deskti
и Tower. Вследствие того, что эти платы невозможно установить в популя
ные и широко распространенные корпуса типа стандартный Desktop и Mil
Tower, они уже практически не выпускаются.
Baby-AT ।
Стандарт материнских плат типоразмера Baby-AT (BabySize) появился в 198Я
На этих платах расположение разъемов клавиатуры и слотов также доджа
соответствовать отверстиям в корпусе. Для подключения клавиатуры И
пользуется стандартный 5-контактный DIN-разъем. Материнские пл®
размера Baby-AT могут быть установлены практически в любой корпус',I
исключением корпусов с уменьшенной высотой и Slimline. Именно поэт0|
они получили наибольшее распространение. «
В настоящее время корпорация Intel сняла с производства материнские п|
ты Baby-AT и перешла на выпуск материнских плат спецификации АТХ. т
LPX (mini-LPX) j
Материнские платы LPX и mini-LPX обычно устанавливаются в корпус»
уменьшенной высотой или Slimline. Слоты расширения этих плат смонтия
ваны на отдельной выносной плате (Reisercard), которая устанавливается
слот материнской платы перпендикулярно ей. Карты расширения устан!
5. Материнская плата
ливаются в выносную плату таким образом, что их плоскость становится
параллельной материнской плате — это позволяет уменьшить высоту корпу-
са PC. ®се Разъемы установлены на задней панели материнской платы LPX.
Обычно это разъемы для подключения монитора, параллельный порт, два
последовательных порта и разъемы типа mini-DIN для клавиатуры и мыши
стандарта PS/2 (рис. 5.1). Все разъемы смонтированы непосредственно на
материнской плате.
a
Мышь
PS/2
Клавиатура
PS/2
° к
О
Звук
СОМ 1
COM2
Сеть USB Монитор
б
Рис. 5.1. Расположение разъемов на материнских платах LPX (а) и АТХ, NLX (6)
На некоторых материнских платах типа LPX устанавливаются дополнитель-
ные внутренние разъемы для других устройств, например, для звуковой кар-
ты, сетевого или SCSI-адаптера.
В настоящее время корпорация Intel.сняла- с производства материнские пла-
ты LPX.
АТХ
В 1995 г. корпорация Intel анонсировала новую спецификацию АТХ для
Форм-фактора материнской платы и корпуса PC. Плата спецификации АТХ
сочетает в себе наилучшие черты стандартов Baby-AT и LPX, кроме того, в
Ней заложены многие дополнительные усовершенствования. Спецификация
X ддя материнских плат предусматривает:
Q Интеграцию на материнской плате стандартных периферийных уст-
ройств: контроллеров дисководов и винчестеров, параллельных и после-
довательных портов, а также (по мере необходимости) видео и звуковых
адаптеров, модемов и интерфейсов локальных сетей
Аппаратные средства
гпява 5- Материнская плата
Temper detect
switch _____________,
45
□
□
□
□
Наличие встроенной двойной панели разъемов ввода/вывода разме
15,9 х 4,4 см, находящейся на тыльной стороне материнской платы
Наличие одноключевого внутреннего разъема источника питания (с
главу 4)
Изменение местоположения CPU и модулей памяти на материнской пл
те. Теперь они не мешают картам расширения, их легко заменить; CPU!
модули памяти располагаются около вентилятора блока питания '
Перемещение разъемов контроллеров ввода/вывода, интегрированных
материнской плате, ближе к накопителям. Это означает, что длину вн
ренних кабелей данных можно уменьшить
Первые материнские платы АТХ были представлены корпорацией Intel
ной 1996 г. Эти платы имели названия Thor и Aurora для систем с С
Pentium и Pentium Pro соответственно. В настоящее время корпорация I
полностью перешла на производство материнских плат спецификации А
Ряд других поставщиков материнских плат, например ASUSTek, также н
дили выпуск материнских плат АТХ.
□
□
NLX
В начале 1997 г. корпорацией Intel был предложен стандарт NLX, реклам!
тирующий:
□ Новые физические и функциональные параметры блока питания
Требования к режимам охлаждения и условиям соединения отдельн
компонентов PC между собой
Систему крепления материнской платы
Разбиение платы на зоны, в пределах которых располагаются электр
ные компоненты, имеющие определенную высоту и служащие для ре
зации тех или иных функций
Стандарт NLX явился дальнейшим развитием стандарта АТХ. Согла
стандарту NLX в PC устанавливается так называемая ризер-карта С
card), напоминающая плату адаптера, вставляемую в материнскую пла
корпусе типа Slimline. Как и плата адаптера Slimline ризер-карта имеет ещ
дартные слоты PCI и ISA, в которые устанавливаются все необходимые *'
ты расширения. Основное отличие ризер-карты NLX от адаптера Sli
состоит в том, что материнская плата также устанавливается в специаль
слот, называемый NLX Riser Connector. Этот разъем содержит не то
информационную шину, но и шину питания. Таким образом, после ус
новки материнская плата автоматически оказывается подключенной к шя
питания.
Кроме того, на ризер-карте располагаются различные разъемы, которые,
нее располагались на материнской плате — IDE, FDD, USB, блока пита!
и др. (рис. 5.2).
CD-ROM
□
ШШШШШШПШШПШШШШШШМЖППИШШ
Optional 2x13
auxiliary connector
Рис. 5.2. Ризер-карта NLX
PCI Slot 1
2x10 ATX
Power
Connector
2x3
=мн»вйв
Primary IDE Connector
за
PCI Slot 2
Secondary IDE Connector
шпппшпппшпп^^
L—— ISA Slot 1 ——————
щ...
[шшппп
Audio Connector ISA Slot 2
Floppy Connector
1x27 RT angle
Front panel
header
iimiTi
О
USB
NLX Riser Connector
В соответствии с новым стандартом, ризер-карта
кросс-платой, через которую происходит коммутация
ного блока между собой, а также подача питания на
□
□
□
□
является фактически
всех модулей систем-
__________________________________________________ них. На материнской
плате NLX располагаются гнезда CPU, слоты для модулей памяти, Chipset,
микросхемы BIOS и кэш-памяти. Преимущества стандарта NLX заключают-
ся в следующем:
Гарантируется возможность замены материнской платы
Обеспечивается доступ к кабелям, картам расширения, модулям памяти
и др.
Существенно сокращена длина кабеля IDE и кабеля для подсоединения
дисковода
Обеспечивается возможность замены CPU
Предусмотрена возможность применения двухпроцессорных систем
Особо надо отметить принципиально новую конструкцию крепления мате-
ринской платы. Согласно стандарту NLX предлагается прикрепить к мате-
ринской плате специальные направляющие, которые и обеспечивают про-
стоту установки платы в корпусе системного блока. Окончательно плата
закРепляется в блоке с помощью специального зажима с эксцентриком. Та-
кая Конструкция позволяет просто и с минимальным усилием вставить пла-
в Разъем на ризер-карте и зафиксировать ее в этом положении. Материн-
ке платы NLX разных стандартных размеров имеют универсальное
уд°бное крепление с одной и той же ризер-картой.
®се ннешние разъемы (LPT, COM, Audio и др.) в соответствии с новым
андартом смещены к краю материнской платы. Данное технологическое
617
Аппаратные среде
47
46
решение обеспечивает необходимую гибкость при установке одной и то
материнской платы в разные корпуса как типа Desktop, так и Mini-Tower
Стандарт NLX практически превращает PC в устройство, состоящее все
двух элементов: материнской платы и корпуса со стандартными разъем
для связи с внешними устройствами.
Материнская плата обычно крепится двумя винтами, остающиеся отвер
предусмотрены для специальных стоек, которые фиксируют материн
плату в корпусе. В случае, когда вы самостоятельно устанавливаете или
няете материнскую плату, можете использовать эти стойки от старой
поскольку они продаются отдельно.
При установке материнской платы обратите внимание на то, чтобы он
имела контакта с дном и боковыми металлическими сторонами кор
Короткое замыкание может превратить материнскую плату в груду мета
лома, прежде чем процессор отработает хоть один такт. Винты, котор
плата крепится к корпусу, для безопасности должны быть проложены
лирующими шайбами.
П роизвод ител ьность
Общая производительность системы определяется не только так назы
тактовой частотой, т. е. скоростью, с которой работают элементы на
римской плате, но и количеством данных, обрабатываемых в единицу
мени.
В качестве примера представьте себе узкую проселочную дорогу и ши
автостраду. Конечно же, на автостраде наблюдается более интенсивное
жение. Однако и на ней случаются аварии или ремонт проезжей ч
вследствие которых она превращается в одноколейную дорогу. Еще о
критерием, препятствующим потоку движения, являются курсирующ
ней старые средства передвижения. Они запросто могут снизить -
"производительность процесса движения автотранспорта”.
В следующем разделе представлены важнейшие составные элементы,
рые находятся на материнской плате. Ограничимся рассмотрением пр"
пов действия, на основании которых вы сами на практике сможете ре|
что перед вами: "хромой ящик” или высокоскоростная модель. Вы уви’
что чаще всего недостаточно бросить мимолетный взгляд на показаний
товой частоты на корпусе, чтобы застыть в благоговейном восхищен!'
быстродействия PC. Иногда за этим, вопреки оснащению самой совре
ной техникой, скрывается “телега данных с темпом улитки”.
На рис. 5.3 схематически представлена материнская плата с элемен:
которые, вероятно, в том или ином виде находятся на материнской I]
вашего компьютера.
сопро-
цессор
Qua« О
(ХМPU)
про-
цессор
fl**1 о.н (банки рабочей памяти)
I .,г.
Slots
(слоты карт расширения)
контрол-
лер DMA
DMA
НСШПОПСШЯЗвввЕИвааееевввйаааа
-------Н--------Г ------------
------------------------------[ RQM-BIOS |
Cache (кэш-ламять)
питание
рис. 5.3- Основные компоненты материнской платы
Процессоры
Стержень материнской платы — процессор, точнее главный процессор
(Central Processing Unit, CPU). Подобные процессоры находятся не только в
PC — в принципе процессором оборудована каждая современная стиральная
машина или микроволновая печь. CPU регулирует, управляет и контролиру-
ет рабочий процесс. Однако материнскую плату составляет, естественно, не
“лько процессор. Он находится в постоянном взаимодействии с другими
элементами материнской платы до тех пор, пока PC включен.
Конечно же, процессоры отличаются друг от друга. В области PC имеется
признанный лидер на рынке — фирма Intel, которая является (и была)
Домашним” и “дворовым”-поставщиком CPU в IBM-совместимых PC. Из-
Вестны еще две фирмы: это AMD и Cyrix.
Процессоры, как и все электрические схемы, получили обозначение типов.
обозначение CPU начинается с 80, затем следуют две или три циф-
зываК0Т°РЫе При необходимости дополняются буквами или цифрами, ука-
Дающими тактовую частоту процессора.
Ред типом процессора чаще всего имеется сокращение, идентифицирую-
^«зготовителя. i80486DX-50 обозначает, например, процессор типа 80486,
МИк„0ВЛенный Фирмой Intel и работающий с тактовой скоростью 50 МГц.
jPocxeMbi фирмы Advanced Micro Devices обозначаются префиксом
а пР°йессоры Cyrix маркируются как СХ. При запуске PC эти буквы
Ы дпх°ТСЯ НЭ экРане монитора перед номером типа процессора. Процессо-
Ици2ТИХ изготовителей, установленные не как CPU, уже трудно иденти-
Ровать. Обозначение “80” перед именем процессора часто опускают.
Аппаратные средства
49
48
<Т
X10000
мощности CPU
бит
При этом под контекстом “386” понимают не только процессор 80386, н
все периферийные микросхемы, расположенные на материнской плате.
Производительность CPU характеризуется следующими основными naj
метрами: '
Степень интеграции
Внутренняя и внешняя разрядность обрабатываемых данных
Тактовая частота
Память, к которой может адресовываться CPU
перейти к рассмотрению перечисленных параметров, обраг
л;:; :;а небольшую диаграмму (рис. 5.4), на которой представлено ’
в этой области за последние 10—15 лет.
□
□
□
□
Прежде чем перейти к
внимание на i
витие ь____ ..
эд ,
4J0--
<00
330-
300-
130
200
130
100--'
30-
0
во®6
ВОТ®6
»0'
Рис. 5.4. Диаграмма развития i
А — внешняя разрядность данных.
В — внутренняя разрядность данных, бит
С — тактовая частота, МГц
D — степень интеграции, количество транзисторов
Степень интеграции
Степень интеграции микросхемы (чипа) показывает, сколько транзис
может в нем уместиться. Для процессора Pentium (80586) Intel — это
близительно 3 млн транзисторов на 3,5 см2.
Глава 5- Материнская плата_______________
Внутренняя разрядность данных
Существенной характеристикой процессора является количество бит, кото-
рое он может обрабатывать одновременно. Для примитивных арифметиче-
ских команд, выполняющихся внутри CPU, важно, сколько бит могут обра-
батываться одновременно: 16, 32 или 64.
Внешняя разрядность данных
Увеличение производительности системы вследствие увеличения количества
бит, обрабатываемых внутри процессора, ощущалось бы меньше, если бы
другие элементы материнской платы не могли справиться с таким обменом
данными с CPU.
По этой причине материнская плата с процессором 386SX (32-битная внут-
ренняя разрядность и 16-битная внешняя) может работать порой так же, как
и плата с процессором 386DX (32-битная разрядность, как внутренняя, так и
внешняя), а ведь материнская плата с процессором SX дешевле, чем с его
“коллегой” DX.
Тактовая частота
Возможно, вы спросите, какое значение на рис. 5.3 имеет датчик такта, т. е.
кварц (который, впрочем, имеется и в обычных часах). Конструктивные
элементы, расположенные на материнской плате, работают строго с указан-
ным тактом, чтобы координировать друг с другом отдельные шаги работы.
•Также в процессе работы CPU выполняет определенные операции (такие
как запись, чтение, обработка данных и т. д.) в точно отведенные единицы
времени, что необходимо для синхронизации процесса. Очевидно, что обра-
ботка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота CPU. Но при
этом следует обратить внимание и на другие чипы. Они должны продуциро-
вать в CPU данные с такой тактовой частотой, чтобы, как говорят, не зато-
пить его в потоке данных или не заставить ждать новой информации. На
Рис. 5.4 приведены типичные значения тактовой частоты CPU. Конечно,
имеются процессоры, которые могут работать с более высокой частотой.
°ДНако только заменой кварцевого генератора опасно заставлять работать
®С1° материнскую плату с более высокой тактовой частотой, потому что если
Даже CPU ц “выживет”, то этого, возможно, не выдержат другие составные
Дементы платы.
Адресация памяти
CP(j
тор на*одится в прямом контакте с оперативной памятью PC. Данные, ко-
дадье ,°бРабатывает CPU, должны временно располагаться в RAM и для
Неишей обработки снова могут быть востребованы из памяти.
50
Аппаратные средства^
гпаав 5. Материнская плата
51
Представьте оперативную память как маленький город, в котором кажд)
дом имеет отдельный адрес. При этом транспортный сервис может целе|
правленно отдавать и завозить письма, посылки и т. п. CPU определяет п
этом, какой район охвачен сервисом по обмену информацией. Для cj
8086/88 эта область адресации располагается максимум до 1 Мб. Ранее у|
пическая величина, нал которой сегодня можно только смеяться, но BceJ
в следующем разделе мы еще раз остановимся на этой границе в 1 Мб. ]
дует то, что процессор 80486 может обеспечить доступ уже к 4 Гб памяти
Реальный режим
Реальный режим (Real Mode) соответствует возможностям CPU 8086/81
позволяя адресовать не более 1 Мб памяти.
Чтобы поддержать совместимость с ранее разработанными программа
процессоры 286 и даже Pentium работают под управлением операциом
системы MS-DOS в реальном режиме и используют при этом, конечно*
минимальные возможности процессора. 1
Защищенный режим
Защищенный режим (Protected Mode) появился впервые в CPU 80286. В э
режиме CPU может адресовать до 16 Мб физической и до 1 Гб виртуалЬ
памяти. Если физическая память полностью загружена, то непоместивппй
данные располагаются на винчестере. Таким образом, CPU работает i
реальными, а с виртуальными адресами, которые управляются через сп<
альные таблицы для того, чтобы информацию можно было найти (или ci
записать). Эту память называют еще виртуальной памятью, потому что <
тически она не существует. ;
Кроме того, в защищенном режиме возможна поддержка мульти задач!
режима (Multitasking). При этом CPU может выполнять различные прог|
мы в выделенные кванты времени, выпадающие на каждую из прогр
(пользователю же кажется, что программы выполняются одновременной
Виртуальный режим
Впервые, начиная с процессора 386, CPU могут эмулировать работу-
скольких процессоров 8086 (максимум 256) и тем самым обеспечить мн
пользовательский режим таким образом, что на одном PC могут быть ®
щены одновременно даже различные операционные системы. Естестве!
увеличивается и возможное количество выполняемых приложений.
8086/8088 Л
Этот тип процессора применялся фирмой IBM в вычислительных сист
класса XT, при этом под XT следует понимать сокращение Extd
Technology. Этот “оригинальный PC” имел тактовую частоту 4,77 МГц и1
оборудован оперативной памятью 256 Кб. CPU 8088 и 8086 работают внутри
с 16-разрядными данными, однако, если процессор 8086 как передает так и
принимает 16 бит данных то CPU 8088 ограничен при передаче данных
с процессорами
8086/8088 являются V20 и УЗО фирмы NEC.
256K-BIOS
BIOS
KEYBOARD
г—ч г-п
П
п
S12K-B1OS
8087
8088
JCL
J8 J7
40riSa0«25
сок* color
Гга
га
га
га
га
га
га
Г*’"]
а
г-ц
а
POWER
BANK0
BANK1
BANK2
412256
(X 9)
412256
(х9)
4464
(X 4)
J4 J3
4184 | 0®
(X 2)
J6 J5
PT8O1QAF
PROTON
Л
Л - RESET
J2 - SPEAKER CONNECTOR
J3 - WITH BIOS (TURBO SWITCH)
J4 - WITH BIOS (KEYLOCK)
J5 - LEO (9.54 MHz)
J6 - LED (7.15 MHz)
J7 - LED (POWER)
Рис. 5.5. Схема материнской платы с CPU 8088
80286
В 1984 г. фирма IBM представила на рынок первый PC AT
Technology). Процессор 80286 обладал новым свойством - наряду с реаль-
ным режимом он мог также работать и в защищенном режиме, что явилось
основанием для распространения конкурирующих с DOS операционных
систем, таких как OS/2 и UNIX, и, конечно же, графической оболочки
Windows. По своим возможностям в этом режиме можно обращаться уже к
I о Мб физической памяти и даже к 1 Гб виртуальной.
Кроме того, процессор 80286 переносит существенно более высокую такго-
2^° частоту, чем его “меньший брат”. Оригинальный IBM АТ поставлялся с
^т°вой частотой 6 или 8 МГц. До “вымирания рода” материнских плат
“сердце” некоторых из них билось уже с частотой 20 МГц - по срав-
ню с хт значительное увеличение мощности компьютера.
53
52
Аппаратные средств
«твики.
Рис. 5.6. Оригинальный CPU i80386
Рис. 5.7. CPU AMD 80386 с частот
40 МГц
как минимум, производительного
определяется, прежде всего, произ
AC V* АНСЕО
МКЛО
0Х -40
ад-,»*
QnOQC
oUooo
Первый компьютер с CPU 386 пришел к нам не от фирмы IBM (рис. 5.(j
от ее соперника — фирмы Compaq. Процессор появился в 1986 г. И cerq|
вырос до общего стандарта (рис. 5.7).
A80384DX-25 IV
SX2L-8
11Ж».
Широкое применение PC требует,
пьютера, а его производительность
дельностью CPU.
Процессор 386DX (отметим, что наиболее распространенная частота
CPU — 33 МГц) в отличие от 16-разрядного CPU 286, является 32-разр
т. е. Он обеспечивает 32-разрядные операции ввола/вывода и 32-разр
адресацию. К сожалению, стандартизации для 32-разрядных перифери
устройств в настоящее время более чем не хватает.
Удвоение разрядности внутреннего адреса по сравнению с CPU 8086
печило адресацию физической памяти 4 Гб и виртуальной до 64 Гб.
CPU 386 также стартует в реальном режиме, чтобы сохранить совмести’
со своими предшественниками, с помощью соответствующих про
операционной системы или расширений он может переключит)
виртуальный режим и эмулировать таким образом несколько CPU 8081.
приложений Windows этот режим известен под названием Enhanced Mod
Увеличение мощности процессора оказывает, естественно, соответств
влияние на остальную периферию материнской платы. Это выражае
только в том, что элементы памяти должны функционировать быстрее,
бы обслужить увеличенный поток данных. Впервые на материнской '
386 находятся ранее не устанавливаемые элементы, например, так назг
мая кэш-память. Кэш-память состоит из элементов памяти, которые в '
чие от элементов оперативной памяти имеют существенно меньшее в
доступа. В этой памяти хранятся данные, которые CPU с высокой верой
„ я материнская плата
ргааа_^~~—
востребует в первую очередь. При фактическом требовании эта ин-
^омапия считывается не из медленной оперативной памяти, а из супербы-
ой кэш-памяти. Располагать ли данные в кэш-память или нет, решает
СТмент на материнской плате, называемый кэш-контроллером. Информа-
Э я о том, где возможно найти данные в кэш-памяти содержится в области,
называемой TagRAM (будет описан далее в этой главе).
“Младшего брата” процессора 80386DX зовут аналогично, только вместо DX
вводят обозначение SX (рис. 5.8). Эта разновидность CPU хотя и работает
внутри с 32 битами, но, к сожалению, внешне — лишь с 16 битами. Кроме
того, материнская плата 386SX имеет меньшую тактовую частоту, значение
которой лежит в диапазоне от 16 до 25 МГц. CPU 386SX практически всегда
прочно припаян к материнской плате, так что едва ли возможно осущест-
вить замену.
Несмотря на то, что имелось много предложений от различных фирм на со-
вместимые с CPU 80286 процессоры, только в 1991 г. Фирма Intel впервые
столкнулась с серьезной конкуренцией. Фирма AMD смогла предложить на
рынке совместимый CPU 80386, который, кроме того, работал с тактовой
частотой 40 МГц и при этом его производительность (а также цена) была
как у оригинального продукта Intel. Тем временем такие фирмы, как Chips
& Technologies, Texas Instruments и Cyrix приобрели лицензии на производ-
ство этих процессоров.
Рис. 5.8. CPU 386SX
Из практического опыта нам неизвестно, чтобы CPU этих производителей
создавали серьезные проблемы. Особенно можно полагаться на безупречное
Функционирование CPU AMD.
80486
Фирма Intel развивала и совершенствовала свой “боевой корабль ’ - про-
бор 80486, который, несмотря на долгую и непрерывную разработку Сги
54
Аппаратные средств
Pentium, до недавнего времени в мире PC де-факто являлся стандартом
высококлассных компьютеров. Типичная частота процессора 80486DX
ставляет 33 или 50 МГц.
Различие между процессорами 80386 и 80486 значительны. Преимущест:
быстродействии CPU 80486 определяется в первую очередь четырьмя фа1
рами: ;
□ CPU 80486 имеет расширенный набор из 6 команд
□ В микросхему интегрированы 8 Кб кэш-памяти, которая управляется
рез кэш-контроллер. Эта внутренняя кэш-память {Internal Cache) при
вместной работе с описанной выше внешней кэш-памятью (Ехь
Cache), значительно увеличивает быстродействие
□ Сопроцессор интегрирован прямо в CPU. Как известно, сопроцессор
полняет вычисления с плавающей точкой, более подробно его примем
описано далее в этой главе .
□ Реализована конвейеризация вычислений, т. е. Каждая последу^
команда начинает выполняться сразу же после прохождения первой5,
пени конвейера предыдущей командой
Под конвейером в данном случае понимается такой метод внутренней
работки команд, когда исполнение команды разбивается на несколько
пеней (Stages) и каждой ступени соответствует свой модуль в струю
CPU. По очередному тактовому импульсу каждая команда в драйвере I
двигается на следующую ступень, при этом выполненная команда пощ
конвейер, а новая поступает в него.
Конвейерную обработку можно сравнить с работой грузчиков, стояци
“цепочке” и передающих из рук в руки упаковки с продуктами. В 3
случае процесс погрузки (разгрузки) существенно ускоряется по сравнф
с тем, когда каждый грузчик бегает с отдельной упаковкой к мео|
складирования. _________________________________j
Хотя геометрические размеры процессора 80486 с сопроцессором боЦ
чем аналогичного процессора 386, CPU 80486 имеет более высокую
интеграции чипа (рис. 5.4). Несмотря на то, что CPU 486DX уже обррх|
сопроцессором, его можно дополнительно усилить сопроцессорам
описанным далее в этой главе.
80486SX
Как и CPU 80386, процессор 80486 имеет “младшего брата”, который, О
ко, взаимодействует с внешними устройствами с полной шириной ш
данных. Он называется 80486SX и обычно работает с тактовой частотО
20 до 33 МГц. Корпус CPU DX изготовлен полностью из керамики, a S:
искусственного материала. Однако имеется и более существенное разли
Г,^2^МаТеРИНСКаЯ ПЛаТа_____________________________________~
486SX отсутствует интегрированный сопроцессор, поэтому мы едва ли мо-
8 м его рекомендовать. Хорошо сконфигурированный компьютер с CPU
Тя/ФХ и тактовой частотой 40 МГц всегда работает быстрее, чем PC с CPU
486SX и тактовой частотой 20 МГц.
30486DX/2
С целью увеличения производительности фирма Intel спустя короткое время
выпустила следующую модель. Символы “/2” не означают, что соответст-
вующая тактовая частота делится на 2, а наоборот: микросхема 80486DX/2
оборудована собственным кварцем, который удваивает тактовую частоту
CPU.
Так как цоколевка обоих процессоров одинакова, можно легко заменить
80486DX с 25 МГц на 486DX/2 с 66 МГц. При такой замене нужно в первую
очередь обратить внимание на то, чтобы процессор имел необходимое охла-
ждение. Такие CPU имеют температуру на поверхности до 90’С. Поэтому
рекомендуется установить на процессор охлаждающий элемент.
80486DX/4
Как вы догадались, с помощью CPU 80486DX/4 можно увеличить тактовую
частоту в 4 раза. Процессоры, работающие с тактовой частотой 75 или 100
МГц, нуждаются в питании 3,45 В (в отличие от остального мира PC, кото-
рый работает с напряжением 5 В). CPU 80486DX/4 содержит 16 Кб внут-
ренней кэш-памяти (рис. 5.9).
Рис. 5.9. Процессор i80486DX/4 с
вой частотой 100 МГц
такто-
°следний процессор этого класса (CPU 80486DX4/100) корпорация Intel
Тех2,СИровала в марте 1994 г. В этом CPU нашли свое воплощение многие
8048firwM4eCKHe новации ^nte* тОГО времени. Было время, когда CPU
Intel Даже конкурировал с CPU Pentium, но в 1995 г. Корпорация
п°лностью прекратила производство всех CPU класса 80486, сосредо-
вшись на разработке и производстве CPU Pentium и Pentium Pro.
56
Аппаратные средства
80586 (Pentium)
Первый CPU 80586 был анонсирован корпорацией Intel 22 марта 1993
который разрабатывался под кодовым номером Р5 и должен был называть
80586, но фирма Intel снабдила его симпатичным собственным имен<
CPU Pentium представляет собой 32-разрядный процессор, построенный.
субмикронной технологии (рис. 5.10).
CPU Pentium первого поколения работали на тактовой частоте 60 и 66 М
Они были рассчитаны на напряжение питания +5 В и работали на чаете
материнской платы.
В марте 1994 г. Корпорация Intel начала выпуск CPU Pentium второго nol
ления под кодовым названием Р54С. Первые модели этих CPU работали
частотах 90 и 100 МГц. В настоящее время существуют CPU Pentium, ра
тающие на частотах 133, 150, 166 и 200 МГц. *
Напряжение питания CPU Pentium второго поколения составляет 3,3 I
ниже. Эти процессоры выпускаются в 296-контактном корпусе {Staggered.
Grid Array, SPGA), который не совместим с корпусом CPU первого пока
ния, имеющим 273-контактный корпус (Pin Grid Array, PGA). ]
В отличие от процессоров Pentium первого поколения, процессоры втор*
поколения используют умножение тактовой частоты, и процессор работ
быстрее, чем системная шина материнской платы (табл. 5.2). д
Таблица 5.2. Частота CPU Pentium и материнской плв'<
Тип CPU Коэффициент
Pentium 60 1
Pentium 66 1
Pentium 75 1,5
Частота системной шины
материнской платы, МГц
60
66
50
г Материнская плата
Таблица 5.2 (продолжение)
Тип CPU Коэффициент Частота системной шины материнской платы, МГц
Pentium 90 1,5 60
Pentium 100 1,5 66
Pentium 120 2 60
Pentium 133 2 66
Pentium 150 2,5 60
Pentium 166 2,5 66
Pentium 180 3 60
Pentium 200 3 66
В настоящее время увеличивать рабочую частоту материнской платы выше
66 МГц нерационально из-за ограниченных возможностей микросхем RAM
и локальной шины.
Главное отличие CPU Pentium третьего поколения от CPU Pentium второго
поколения заключается в том, что они производятся по CMOS-технологии,
при которой используется структура минимального размера 0,25 мкм
(табл. 5.3). Работают эти процессоры при других низких напряжениях пита-
ния 2,9 В и 2,5 В.
Таблица 5.3. Структура минимального размера CPU Pentium
Тип процессора
Структура минимального размера, мкм
Pentium 1 поколение
Pentium 2 поколение
Pentium 3 поколение
Pentium MMX
Pentium II
0,8
0,6; 0,35
0,25
0,35
0,35
установки CPU Pentium третьего поколения необходимо специальное
®ЗДо, которое в отличие от SPGA имеет не 320, а 321 вывод (Socket 7).
Этот*6 Т0Г0> Гнезд0 оборудовано модулем изменения напряжения (VRM).
СРП рМ°дуль легко заменяется, если возникает необходимость установить
Вь Pentium, рассчитанный на другое напряжение.
ем произв°дительность CPU Pentium достигается усовершенствовани-
арых и применением новых технологий:
Q Г,
0 сравнению с CPU 80486 в CPU Pentium получила дальнейшее разви-
ста КоНвейерйзация вычислений. Во-первых, увеличено до пяти количе-
0 ступеней конвейера; во-вторых, CPU Pentium имеют уже два кон-
58 Аппаратные средств^
вейера, поэтому он называется суперскалярным {superscalar) в отличи»
одноконвейерного {скалярного) CPU 80486. Таким образом могут обр|
тываться параллельно две команды
□ Новым средством CPU Pentium является предсказание переходов. ,
этого имеется специальный буфер адреса перехода {Branch Target Вц
ВТВ), который хранит данные о последних 256 переходах
□ В CPU Pentium интегрировано 16 Кб кэш-памяти, разделенных на 8
кэш-памяти команд и 8 Кб кэш-памяти данных. Благодаря подобн
разделению исключается наложение команд и данных ।
□ Процессор Pentium оборудован сопроцессором, дающим 3-, 4-кра^
выигрыш по скорости выполнения операций по сравнению с сопрщ
сором CPU 486. Если арифметическая операция деления в CPU 486 |
исходит примерно за 73 такта, то Pentium выполняет аналогичную oni
цию за 38 тактов ;
□ Адресная шина Pentium 32-битная, в то время как шина данных являй
64-битной |
Переход — это изменение последовательности выполнения команд в cq
ветствии с алгоритмом программного обеспечения. Согласно статист^
переходы встречаются в среднем через каждые шесть команд. Существа
безусловные переходы (типа GOTO), когда управление передается по 1
вому указанному адресу и условные (типа IF), когда изменяется ход |
полнения программы в зависимости от результатов сравнения. Услом
переходы снижают общую производительность CPU, т. к. в ожидай
этого перехода конвейер работает вхолостую. ]
Благодаря CPU Pentium фирма Intel успешно конкурирует с другими d
мами из “параллельного компьютерного мира” (например, Alpha И
25 января 1996 г. компании Advanced Micro Devices (AMD), <3
Corporation, IBM Microelectronics Division, SGS-Thomson анонсировали !
циально разработанную спецификацию для маркировки своих CPU 5|
поколения. Она названа Р-Rating v.10 и отражает тот факт, что произм
тельность эталонной системы по тесту Winstone 96 с этим CPU эквивая
на или даже выше, чем точно у такого же PC с CPU Intel Pentium. Неем
димость разработки подобной спецификации вызвана тем, что огром
различия в архитектуре CPU класса Pentium привели к тому, что его тм
вая частота уже не может служить в качестве основного параметра, хара|
ризующего производительность PC. |
Тест Winstone 96 разработан в исследовательской корпорации Ziff-l|
Corp. Результат по Winstone 96 отражает время выполнения некоторого
бор типичных операций в четырех категориях программного обеспечв!
куда входят пакеты для управления базами данных, типовые процесс^
электронные таблицы и настольные издательские системы. Эти 13 t
L
59
ммных пакетов наиболее часто используются в офисной работе (MS
Iirtve PageMaker, CorelDraw и др.). В качестве эталона для теста Winstone
Si выбран PC Dell Dimension c CPU i486SX-25 и RAM объемом 8 Мб, ре-
зультат которого принимается за 10 ед.
Пусть например, измерения по тесту Winstone 96 для CPU фирмы AMD
пали в результате 56,8 ед. Поскольку ближайшим наименьшим результатом
по производительности обладает Intel Pentium 100, то в соответствии с дан-
ной методикой процессор получит индекс PR 100.
Процессоры AMD К5
Во втором квартале 1996 г. компания AMD анонсировала CPU K5-PR75 и
K5-PR9O, ориентированные на рынок недорогих систем для дома и малого
офиса. Уже в этих первых моделях AMD была реализована более совершен-
ная архитектура, чем в процессорах Pentium (табл. 5.4).
Таблица 5.4. Основные характеристики процессоров AMD К5 и Pentium
Элемент архитектуры CPU AMD К5 Pentium
Суперскалярная архитектура (количество ступеней) 5 5
Количество конвейеров 4 2
Кэш-память первого уровня (команды+данные), Кб 16+8 8+8
Исполнение по предложению
Динамическое предсказание переходов + —
80-разрядный FPU + +
В июне 1996 г. на рынке появился CPU AMD K5-PR100, выполненный по
°,35 мкм технологии и содержащий 4,3 млн транзисторов, а несколько
позднее - AMD K5-PR133 (рис. 5.11).
AMD-K5™
_ PR133 Ж»*»*-* 'У
И
••«•««я
Рис. 5.11. Процессор AMD Кб
60 Аппаратные средств^
Конструктивно этот CPU выполнен в 256-штырьковом корпусе типа S₽
и так же, как и K5-PR75, K5-PR90, полностью совместим по вывода
CPU Pentium Р54С. Однако перед установкой подобного процессора в щ
до материнской платы необходимо посмотреть документацию на плат»
убедиться, что она поддерживает AMD К5.
Стоимость CPU AMD К5 примерно на 30% ниже аналогичных по прощ
дительности CPU Intel Pentium. Определенным недостатком примени
процессов AMD следует считать отсутствие их поддержки в материне
платах производства корпорации Intel.
Процессоры Cyrix 6x86
Компания Cyrix впервые в истории PC создала CPU, превосходящий по\
тегральной производительности процессор такого же класса, что и вьп
каемый корпорацией Intel, — это Cyrix 6x86 (рис. 5.12). Процессор С
6x86 одинаково стабильно работает как с 32-х, так и с 16-разрядными п
ложениями. Особенностью Cyrix 6x86 является объединенная кэш-па»
первого уровня (L1) для команд и данных, что было характерно для С
80486.
В табл. 5.5 приведены основные сравнительные характеристики CPU С
6x86 Intel Pentium и Intel Pentium Pro.
• Таблица 5.5. Основные характеристики CPU Cyrix 6x86 и Pentt
Элемент архитектуры CPU Cyrix 6x86 Intel Pentium Intel Pentium Pi
Набор инструкций х8б + + + :
Суперскалярная архитектура + + +
Суперконвейерная архитектура + + j
Предсказание переходов + + + I
Исполнение по предположению + + I
Размер кэш-памяти первого уровня, Кб 16 8+8 8+8
Сопроцессор + 4-
L
61
Материнская плата____
00086 (Pentium Pro)
<еВрале 1995 г. фирма Intel провела презентацию первых рабочих образ-
8 Ф микропроцессора следующего поколения 80686 (Р6), который также
иоВеТ собственное имя — Pentium Pro (рис. 5.13). В настоящее время чип на
бХ 5,5 млн транзисторов обеспечивает наивысший уровень производитель-
ности.
Рис. 5.13. Процессор
Pentium Pro
CPU Pentium Pro достигает сверхбыстродействия за счет совершенствования
старых, а также применения новых технологий:
О В отличие от CPU Pentium процессор Pentium Pro имеет не пять, а че-
тырнадцать ступеней при конвейерной обработке вычислений
° В отличие от CPU Pentium процессор Pentium Pro имеет не два, а три
конвейера
О В CPU Pentium Pro одновременно применяются статический и динами-
ческий методы предсказания переходов. Согласно данным корпорации
Intel эффективность предсказания ветвлений в CPU Pentium Pro достига-
90% (предельная вероятность правильного предсказания для CPU
Pentium не превышает 80%)
° Pentium Pro предусмотрены два буфера предвыборки, в которых
хранятся результаты, полученные после выполнения команд, следующих
Условным переходом еще до того, как будет вычислен исход ветвления
^горитма. Если какой-либо из переходов был предсказан неправильно,
Уферы предвыборки очищаются. Подобный метод называется испол-
Q НИем по предположению (Speculative execution)
наяН°й И3 важнейших характеристик CPU Pentium Pro является встроен-
кэщ-память второго уровня (L2). Встроенная в CPU и удаленная из
ТеРИнской платы, эта кэш-память может теперь работать на макси-
62
Аппаратные среде,
мальной частоте CPU и не зависеть от более низкого быстродейс
шины материнской платы (60 и 66 МГц)
□ Благодаря встроенной кэш-памяти второго уровня значительно улучи
работа многозадачных систем. CPU Pentium Pro поддерживает Ht
многозадачную структуру MPS 1.1. {Multi Processot Specification). В сис
Pentium Pro может работать одновременно до четырех CPU
Статистические методы предсказания переходов упрощены: они предпи
вают всегда выполнять или не выполнять определенные виды перехо;
При динамическом алгоритме предсказания переходов оценивается щ
дение команд перехода за предшествующий период.
С этой технологией процессор Pentium Pro может анализировать roj
больше блоков входящего программного потока, чем любой другой суг
вующий процессор для PC.
Процессор Pentium Pro питается от источника 2,9 В и работает на час
133, 150, 166, 200 МГц. Фирма Intel не собирается еще больше увелиш
тактовую частоту Pentium Pro, так как современная массово-производ
кэш-память не может работать на частотах более 200 МГц.
Однако если вы считаете, что он существенно превзойдет по произй
тельности Pentium, то будете разочарованы. Фирма Intel ясно опреда
назначение этого процессора как CPU не для массового потребителя, 4
тех, кто работает с мощными вычислительными средствами и приклады
программами высокого класса. Это означает, что CPU Pentium Pro не
выигрыша при выполнении подавляющего большинства существую
программ, содержащих 16-разрядный код и выполняющихся обычг
16-разрядной операционной среде, например, Windows 3.1. Ожидается,
быстродействие первых PC на базе CPU Pentium Pro будет на 40—60%
ше, чем PC на базе CPU Pentium, только при использовании 32-разря;
программ под управлением полностью 32-разрядной операционной сис1
типа Windows NT, OS/2 или UNIX. Что касается Windows 95, то новый
цессор будет выполнять 32-разрядные прикладные программы в этой он
ционной системе лишь на 20—30% быстрее, чем CPU Pentium.
В настоящее время, несмотря на появление CPU Pentium MMX, проце
Pentium Pro сохраняет позиции основного процессора для корпорати
PC.
Он характеризуется
не только самыми
высокими
технико
-экол
ческими показателями, но и значительно лучше приспособлен для рабо
Windows NT, которая, очевидно, станет главной операционной систем1
сфере бизнеса благодаря своей надежности.
Pentium MMX
Процессор Pentium MMX (Р55С) впервые был анонсирован корпора!
Intel 8 января 1997 г. Технология ММХ представляет собой наиболее с;
L
63
^^Матер^нская плата
«ное улучшение архитектуры процессоров Intel с момента появления в
1 CPU i80386.
я<угаЛл CPU Pentium MMX (рис. 5.14) имеет площадь 141 мм2 — на 50%
fcHibtue чем классический Pentium. Буферные схемы входных и выходных
пей микросхемы работают при напряжении 3,3 В, внутренняя схема — 2,8 В
насТОЛьных PC и 2,45 В для портативных моделей.
Рис. 5.14. Процессор Pentium MMX
Технология MMX ориентирована на решение задач мультимедиа, требую-
щих интенсивных вычислений над целыми числами. Подобные задачи ре-
шают игровые, коммуникационные, обучающие и др. программы, которые
используют графику, звуки, трехмерное изображение, мультипликацию и т. п.
Сущность технологии ММХ состоит в появлении в CPU Pentium виртуаль-
ного эквивалента 8 новых 64-разрядных регистров и 57 новых команд для
решения задач мультимедиа. Восемь новых регистров являются виртуальны-
ми потому, что физически эти регистры являются регистрами сопроцессора.
•Таким образом сохраняется совместимость с предыдущими поколениями
программ.
® сопроцессорах Pentium имеется восемь универсальных регистров по 80 бит
каждый для операций над числами с плавающей точкой. При описании
исла с плавающей точкой используются 64 бита для мантиссы и 16 бит для
кспоненты. Команды ММХ используют только 64-разрядную часть ман-
Ссы каждого из регистров сопроцессора (рис. 5.15).
Р5?<СТрЫ сопРоцессора могут содержать 8 упакованных байт, 4 упакованных
од’нРТДНЬ1Х слова’ два Упакованных 32-разрядных двойных слова или же
Кото ^"Разрядное слово. Таким образом, данные мультимедиа, разрядность
₽«х кРатна восьми, упаковываются в одно 64-разрядное слово, и над
производится некое общее действие.
Ми .Додика называется одиночной командой со множественными данны-
гипы ingle lnstruction Multiple Data, SIMD) и ориентирована на алгоритмы и
Данных, которые характерны для программного обеспечения мульти-
64
Аппаратные средству
медиа. Предположим, что программа управляет графикой в 8-разрядц^
представлении цвета, который чаше всего используется в играх, т. е. id
каждого пиксела кодируется 8 битами. MMX-команда может упаковать |
семь пикселов в один операнд и обработать их все одновременно. Обычн!
CPU обрабатывает пикселы последовательно. Приложения, работающие]
звуком, и коммуникационные программы в основном используют шести
дцатеричные типы данных, таким образом, одна команда ММХ может об|
ботать сразу четыре таких значения. Следует отметить, что для реализаш
этого алгоритма требуется специальное программное обеспечение, ориен’и
рованное на CPU MMX. 1
Рис. 5.15. Реализация регистров процессоров Pentium и Pentium ММХ
Наряду с поддержкой новых команд, в CPU Pentium ММХ внесено мнй
схемотехнических и архитектурных изменений, повышающих его произ|
дительность: .1
□ Вдвое увеличен размер кэш-памяти первого уровня (L1) — 16 Кб Я
данных и 16 Кб для команд j
□ Увеличена на один шаг длина конвейера, которая стала составлять 6 ci
пеней
□ Блок предсказаний переходов заимствован у CPU Pentium Pro
Материнская
плата 65
Вдвое увеличено количество буферов записи данных (4 вместо .2)
а Имеется возможность исполнения двух команд ММХ одновременно
0 улучшен механизм параллельной работы конвейеров
□ Процессор имеет встроенный тест (Self Test)
Благодаря этим изменениям удалось на 10—15% повысить производитель-
ность выполнения на PC даже обычных программ, которые не оптимизиро-
ваны для Pentium ММХ (таких как Microsoft Office, PageMaker и др.). К со-
жалению, в планы фирмы Microsoft не входит использование преимуществ
технологии ММХ в ее “народном пакете” Microsoft Office.
Следует назвать две большие категории пользователей, которые получают
заметную выгоду от применения систем ММХ: это, в первую очередь, люби-
тели современных компьютерных игр и просмотра видеофильмов на CD-
ROM, и вторая категория — профессионалы-дизайнеры, для которых важно
быстродействие PC при создании сложных оригинал-макетов в полноцвет-
ной (24-битной) палитре. Кстати, на рынке уже имеются ММХ-программы
редактирования графических изображений, такие как Adobe PhotoDeluxe,
Adobe Photshop, Adobe Premiere, CorelDraw и др. Среди популярных пакетов
и программ, которые не будут оптимизированы для ММХ в ближайшем бу-
дущем, можно упомянуть Corel Word Perfect Svite, Microsoft Office Profes-
sional и QuarkXPress.
Несмотря на свои достоинства, Pentium ММХ становится лидером на рынке
домашних компьютеров, ему вовсе не гарантирован успех в корпоративной
среде, где надежнее и полезнее всего использовать PC с CPU Pentium Pro,
который к тому же дешевле и лучше приспособлен для работы с Windows NT.
Для установки CPU Pentium ММХ необходима специальная материнская
плата, имеющая два раздельных напряжения питания для CPU, модифици-
рованное гнездо Socket 7, рассчитанное на дополнительный вывод из CPU
Pentium ММХ, а также специально разработанный BIOS. На материнских
платах должен быть установлен соответствующий Chipset, например, корпо-
4Mty выпУскает для CPU Pentium ММХ материнские платы с Chipset
Mmv В настоящее время на рынке представлены модели CPU Pentium
MX с тактовыми частотами 133, 150, 166 и 200 МГц. Корпорация Intel го-
дится к выпуску CPU Pentium ММХ с тактовой частотой 233 МГц.
т/
тил КуРиРУЮщие с корпорацией. Intel компании AMD и Cyrix также выпус-
(ри ,ММХ‘веРсии своих процессоров. Это Cyrix 6х86МХ и AMD Кб
СегС" 5’^)- В CPU AMD Кб включена поддержка технологии Intel ММХ.
2fin w'l3 CPU AMD Кб поставляется с тактовыми частотами 166, 200, 233 и
МГц.
"п^^Сно тестированию, проведенному в редакции журнала PC Magazine,
Регш» Водительность Кб 233 МГц настолько хороша, что сравнима с
РИцСк.т Рго 200 МГц”. CPU AMD Кб предназначен для установки в мате-
К ие платы, имеющее гнездо процессора типа Socket 7. Таким образом, в
66
Аппаратные средств
одни и те же материнские платы можно устанавливать как CPU пятого
коления — Pentium, Pentium MMX, AMD K5, Cyrix 6x86, так и CPU А
Кб. Кроме того, для установки AMD Кб также необходимо два напряже
питания (3,2 В и 2,9 В) и соответствующий BIOS.
Рис. 5.16. CPU AMD Кб
Архитектура CPU 6x68 MX основана на тактовой частоте процессора (
однако имеет ряд значительных улучшений. Процессор 6x68 MX оборуд<
кэш-памятью первого уровня емкостью 64 Кб. Он выполнен по супер
лярной структуре.
Pentium II J
Процессор Pentium II представляет собой модификацию CPU Pentium Й
поддержкой ММХ. Новый процессор содержит около 7,5 млн транзисто
на площади 203 мм2. Кристалл изготовлен по 0,35 мм технологии.
В отличие от CPU Pentium Pro, в процессор Pentium II не интегрироя
кэш-память второго уровня (L2). Эта память сконструирована на шине^
стко связанной с ядром и работающей на половинной тактовой частоте я
CPU. '
Конструктивно CPU Pentium II, в отличие от всех других процессоров, |
полагается в специальном картридже, называемом SEC-картриджем. С»
названием картридж обязан единственному контакту SEC (Single I
Contact), с помощью которого он устанавливается в специальный разъем!
теринской платы. Этот разъем подобен слотам для установки модулей па
ти. Картридж представляет собой прямоугольный футляр (рис. 5.17), вн5
которого располагается процессорная плата. На процессорной плате осу
ствлен поверхностный монтаж ядра CPU и кэш-памяти второго уровня.
Рис. 5.17. Процессор Pentium II
5 материнская плата
67
охлаждения процессорной платы в картридже имеется специальная теп-
'^тгводная пластина, к которой может быть присоединен радиатор (стан-
дартный или специализированный).
значительное повышение производительности PC с CPU Pentium II обеспе-
чивается следующими факторами:
а Использование двойной системной шины DIB (Dual Independent Bus).
Сущность DIB состоит в том, что CPU связан с кэш-памятью второго
уровня и основной системой памяти (RAM) двумя различными шинами.
это позволяет увеличить тактовую частоту системной шины материнской
платы с 66 МГц до 100 МГц
□ Использование отдельной шины для видеокарт согласно стандарту AGP
(Accere rated Graphics Port). Интерфейс AGP позволит основной массе PC
достичь нового уровня в области вывода трехмерных изображений и реа-
листичной графики
□ Увеличена тактовая частота процессора. CPU Pentium II выпускаются с
тактовой частотой 233 и 266 МГц для настольных PC и 300 МГц для ра-
бочих станций
Сравнительные характеристики процессоров семейства Pentium представле-
ны в табл. 5.6.
Таблица 5. б. Некоторые характеристики процессоров семейства Pentium
Элемент структуры CPU Pentium Pentium MMX Pentium Pro Pentium II
Суперскалярная архитектура (ко- личество ступеней) 5 6 14 14
Исполнение по предположению — — + +
‘ Кол-во конвейеров 2 2 3 3
Предсказание переходов + + +* +
Размер таблицы статистики пере- ходов 256 256 512 512
Декларируемая вероятность правиль- ог° предсказания переходов, % 75-80 75—80 90 90
Поддержка ММХ + +
размер кэш-памяти, Кб Част°та системной шины, МГц 8+8 8+8 8+8 16+16
66 66 66 66
Рина системной шины, бит 64 64 64 64
П|§С-ядро + f-
Мбит/^альная полоса пропускания, 528 528 528 528
68
Аппаратные
средств»
При выборе того или иного типа процессора исходите, прежде всего, из
дач, которые вы собираетесь решать с помощью PC (набивать текст, игр;
составлять программы и др.)- Для каждого типа задач необходимо испол
вать соответствующую конфигурацию PC и тип CPU. Нет особой необхо,
мости “стрелять из пушки по
“крутым” CPU Pentium П, чтобы
воробьям”: например,
играть в DOOM или
покупать
PC
готовить докумец
Word (это лишняя трата денег). При выборе CPU всегда помните закон,
торый еще в 1965 г. на основании анализа развития технологии CPU пр
положил Гордон Мур (один из основателей фирмы Intel): “Мощность С
удваивается каждые полтора года при сохранении стоимости”. Этот зак
выполняется до сих пор (во многом благодаря усилиям корпорации 1
(рис. 5.18).
Рис. 5.18. Закон Мура
Сопроцессов
Помимо обмена информацией с другими микросхемами на плате, глав)
предназначение CPU — считать, считать и считать. Если вы вспомните с
школьное время, то констатируете факт, что счет счету рознь. Основ»
арифметические операции, такие как сложение и вычитание, умножени
деление, приносят меньше забот, чем возведение в степень, вычисле!
тангенсов или операции с плавающей точкой.
Для выполнения арифметических операций с плавающей точкой имее
специальный арифметический процессор, называемый сопроцессор1
В отличие от CPU он не управляет системой, а ждет команд)' CPU на вып
69
-13!^^аТвРИНСКаЯ ПЛаТа
неяие арифметических вычислений и формирование результатов. Согласно
заявлениям фирмы Intel по сравнению с CPU арифметический сопроцессор
может уменьшить время выполнения арифметических операций, таких как
умножение и возведение в степень, на 80% и более. Скорость выполнения
сложения и вычитания, как правило, остается без изменения.
Сопроцессор является только обиходным названием для этого чипа. Полно-
стью он называется математическим сопроцессором или Numeric Processing
Unit (NPU) или Floating Point Processing Unit (FPU). 3 * S
Наличие сопроцессора на материнской плате не является обязательным, по-
этому на его месте может оказаться пустой разъем для дальнейшей установ-
ки сопроцессора. Исключением являются все CPU 486DX и выше — здесь
сопроцессор интегрирован прямо в CPU. Только 80486SX имеет отличия.
Этот CPU устроен так же, как и его коллега DX, но при этом сопроцессор
деактивизирован. Вы спросите, какой в этом смысл? Все просто. Все про-
цессоры после изготовления проходят жесткое тестирование и, если неис-
правен только NPU, процессор “переводят” в разряд SX.
Если вы устанавливаете на плате сопроцессор, то обычно должны с помо-
щью джамперов “уведомить” комплект чипов, что NPU в наличии, и теперь
он также может участвовать в обработке данных. Поскольку производители
материнских плат различаются, основное положение этих переключателей
не нормировано. На рис. 5.19 показано, как переключается такой джампер.
Рис. 5.19. Переключение джампера
очередь область применения сопроцессоров — научно-техни-
нервую очередь область применения сопроцессоров — научно-техни-
ческие приложения, связанные с выполнением большого количества ариф-
етических операций. Однако это не является ограничением использования.
*Чно NPU ускоряет работу любой программы ~ даже программы обра-
ти текстов, так как работа с текстовыми блоками и модулями требует
гра4>НЫХ вычислений- Также сопроцессор существенно ускоряет обработку
Фйческих изображений и выполнение программ CAD.
3йаюСе ЭТ° имеет смысл> если использовать приложения, которые распо-
TomvT имек,шийся сопроцессор. В противном случае NPU бездействует, по-
ли в ЧТ° самостоятельно не принимает решение о вступлении в работу. Ес-
(₽и *5 ПрогРаммиРУете» то обратите внимание на установки компилятора
70
Аппаратные средств^
Рис. 5.20. Опции выбора поддержки сопроцессора в компиляторе Turbo Pas
В то время когда сопроцессоры стоили больших денег, существовала
называемая эмуляция NPU, т. е. его программная имитация.
Хотя в CPU выше 80486DX NPU уже интегрирован, но все же можно Н!
свободную панель (socket) для установки NPU. Альтернативой сопроцесс
фирмы Intel является чип сопроцессора фирмы Weitek с обозначением 1
WTL4167. Он работает не только быстрее, но и точнее, чем оригиналь
NPU фирмы Intel.
Сопроцессор Weitek имеется также и для ряда процессоров 80386DX. С
ветствующая модель здесь называется WTL3167. По оценкам некот<
специалистов, производительность пары 180486—WTL4167 находится
уровне систем с RISC-процессорами. Выполнение простых операций с <
нарной точностью на сопроцессорах Weitek происходит менее чем за 200
тогда как сопроцессоры с классической параллельной архитектурой bi
няют подобные операции только за 1,5 мкс.
Если в вашем компьютере установлен NPU Weitek, вы должны указать el
CMOS Setup, в противном случае он будет неузнаваем. ’
Наиболее известными фирмами, поставляющими программное обеспече!
которое используют сопроцессоры Weitek, являются Metaware и Micro1
Наряду с Weitek имеются и другие изготовители сопроцессоров, на кото
вы можете обратить внимание из-за невысокой цены. Здесь нужно отме1
AMD, Cyrix, ПТ и VLSI.
Процессор и его “слуга-вычислитель” NPU должны полностью гармонь
вать друг с другом и быть согласованными. Как правило, тактовая частот
которой работают процессоры, должна быть одинакова. Лишь CPU 80286
жет работать совместно с NPU, имеющим более низкую частоту, чем С!
Какие NPU и CPU подходят друг к другу, вы сможете увидеть из табл. 5.Т
с материнская плата 71
Таблица S. 7. Совместимость процессоров и сопроцессоров
CPU NPU Тактовая частота NPU Панель
8088 8087 Как CPU или 2/3 CPU 40-штырьковый DIP-размер
80286 80287 Как CPU или 2/3 CPU 40-штырьковый DIP-размер
80386SX 80387SX Как CPU PLCC
80386DX 80386DX Как CPU PGA
80486SX 80486SX Как CPU ZIF
80486DX Weitek Как CPU PGA
DIP: Dual In Package
PLCC: Plastic Ledded Chip Carrier
PGA: Pin Grid Array
ZIF: Zero Insertion Force
Оперативная память
На новой материнской плате существует незаполненная область. Это
свободные DIP-, SIP-, SIMM- или DIMM-разъемы, зарезервированные за
оперативной памятью. Оперативную память также обозначают как RAM
(Random Access Memory). В этой области памяти информация может записы-
ваться и считываться.
Оперативная память — временная память, то есть данные хранятся в ней
только до выключения PC. Для долговременного хранения информации
. служат дискеты, винчестеры, CD-ROM и т. д.
Оперативную память можно рассматривать с двух позиций:
Q Организация на материнской плате: какие элементы памяти и для каких
. емкостей необходимы
а Адресация: как оперативная память устроена логически, какую роль иг-
рает операционная система и т. д.
® этом разделе остановимся, главным образом, на первом пункте. Остальное
Р смотрим более подробно в главе 19, в которой пойдет речь о настройке
личТеМЫ' В последующем будут представлены примеры конфигурации раз-
рИнНЬ1х материнских плат. В зависимости от модели конфигурации мате-
ПЛат МОГУТ немного различаться. Если различия существенны, это
специально оговорено.
бэнком™ памяти вссша организованы в так называемые банки (Banks). Под
CKyio м п°нимают один или несколько разъемов, объединенных в логиче-
тамц намяИЦУ ^ЙНК ВсеГда должен быть полностью укомплектован элемен-
я°?ХРаЗДеЛе речь идет 0 DIP~’ SIP“’ SIMM~ и DIMM-элементах, деталь-
°ъяснение которых приведено в главе 6.
72
Аппаратные средств
Материнская плата с процессором 8088
В материнских платах класса XT для построения оперативной памяти г
меняют так называемые DIP-элементы памяти (рис. 5.21). Сообразно тц
обозначения эти элементы имеют различное количество выводов (/>
также называемых ножками. '
Для DIP-элемента памяти не все равно, какой стороной устанавливать ei
разъем. Правда, перевертывание не ведет к повреждению, а лишь к нару
нию функционирования PC. На рис. 5.21 показано, как идентифицира
переднюю и заднюю стороны элемента памяти и разъема. Варианты заг
нения банков памяти приведены в табл. 5.8.
Рис. 5.21. Правильное положением
разъеме DIP-элементов памяти
При установке или извлечении таких DIP-элементов следует обратить i
мание на то, чтобы ножки не обломились и не погнулись. В последнем i
чае можно попробовать осторожно выправить ножку с помощью тбв
клещей.
Время доступа к элементам памяти на материнской плате класса XT лол
быть в интервале 100-120 нс. (Более подробно элементы памяти рассмо
ны в главе 6.)
Таблица 5.8. Варианты заполнения банков памяти на материнской п
с CPU,
Емкость, Кб Банк 0 Банк 1 Банк 2 Банк 3
256 9 х 41256 Свободен Свободен Свободен
512 9 х 41256 9 х 41256 Свободен Свободен 1
640 9 х 41256 9 х 41256 2 х 4464 + 1 х 4164 2 х 4464 + 1 х 41€
XT-плата, к сожалению, самостоятельно не распознает, сколько опера'
ной памяти на ней установлено. На этой плате находятся соответствую
джамперы или DlP-переключатели (табл. 5.9). В нашем примере мате{
ской платы, как во многих XT-платах, используются DIP-переключатели
область оперативной памяти здесь отвечают DIP-переключатели 3 и 4.
ким образом, почти всю XT-плату конфигурируют вручную. Пример Mi
ринской платы представлен на рис. 5.22.
73
„ к Материнская плата
Гла^~-—-----------------
Рис. 5.22. Пример материнской платы с CPU 8088
Таблица 5.9. Конфигурирование XT-платы с помощью DIP-переключателей
Положение переключателей Значение
1 OFF Нормальная тактовая частота 4,77 МГц
1 ON Повышенная тактовая частота
2 OFF Установлен сопроцессор 8087
2 ON Сопроцессор 8087 не установлен
3 0FF 4 ON Установлено 640 Кб
3ON 4 OFF Установлено 512 Кб
3 0Ff 4 OFF Установлено 256 Кб
son 6 ON Видеокарта не установлена
74
Аппаратные средсц
Таблица 5.0 (продоляц
Положение переключателей Значение
5 OFF 6 ON Цветная графическая карта в режиме 40 х 20 <
5 ON 6 OFF Цветная графическая карта в режиме 80 х 25
5 OFF 6 OFF Монохромная графическая карта (например, Негсц
7 ON 8 ON Первый привод установлен ’
7 OFF 8 ON Второй привод установлен
7 ON 8 OFF Третий привод установлен ’
7 OFF 8 OFF Четвертый привод установлен
Материнская плата с процессором 80286
В отличие от материнской платы с процессором 8088 (рис. 5.22) матеа
ская плата с CPU 286 обычно оборудована CMOS Setup, где регистрируй
размер памяти. Для очень старых плат SETUP еще поставлялся в видй
дельной программы. Однако могут встретиться версии материнских п|
для которых память необходимо конфигурировать вручную с помой
джамперов или DIP-переключателей. 1
Пример материнской платы на рис. 5.23 принадлежит уже к новым м<
лям, на которых имеются DIP-разъемы для элементов памяти 44256, 41
4464 и 4164, а также могут быть установлены элементы памяти емкод
1 Мб (411000). Варианты заполнения банков памяти на материнской п|
представлены в табл. 5.10. '
Таблица 5.10. Варианты заполнения банкоа памяти на материнской гщ
с CPU 801
Емкость Банк 0 Банк 1
512 Кб 4 х 44256 + 2 х 41256 Свободен
640 Кб 4 х 44256 + 2 х 41256 2 х 4464 + 2 х 41256 или 18 х 4164 •
1 Мб 4x44256 + 2x41256 4x44256 + 2 x41256 '
2 Мб 18 х 411000 Свободен
4 Мб 18 х 411000 18 х 411000
Если тактовая частота процессора составляет 12 МГц, то элементы пай
со временем доступа 100 нс функционируют нормально. Однако если та!
вая частота процессора 20 МГц, то следует уже применять микросхемы !
мяти со временем доступа 80 нс. I
1
МАЛО LAYOUT OF VLSI MOTHER BOARD
BANKO
4125в/1МВУТЕ
RAM SOCKET
Рис. 5.23. Пример материнской платы с CPU 80286
Материнская плата с процессором 80386
или 80486
Интересен следующий пример (рис. 5.24). Здесь можно беспрепятственно
смешивать DIP- и SIMM-модули, вследствие чего появляются дополнитель-
ные возможности. . .
Так как руководство, к сожалению, умалчивает о последовательности бан-
ков» приведенные на рис. 5.24 банки определены вручную с помощью
^ттПеров‘ Разъемы памяти при этом перечисляются от U1 до U4 (для
U4R г ’ °Т до U40 (для элементов памяти DIP 41256 и 411000) от U41 до
8 (для элементов памяти DIP 44256). Варианты заполнения банков памя-
На материнской плате представлены в табл. 5.11.
Таблица 5.11. Варианты заполнения банков памяти на материнской плате
с CPU 80386
~~^1Сть U1-U4 __________U5-U40_______________U41-U48
Sig |/й .. ..." ...... ..............................
Свободен 2х41256(U31, U40) 4 х 44256 (U41 -U44)
512 Kfi
Свободен 18 х 41256 (U23-U40) Свободен
76 Аппаратные средсц
Таблица 5.11 (продолжу
Емкость U1-U4 U5-U40 U41-U48 ]
512 Кб 2 х 256К (U3, U4) Свободен Свободен 1
1 Мб Свободен 4 х 41256(U13, U22, U31, U40) 4 х 44256 (U41 -у
1 Мб Свободен 36 х 41256 (U5 -U40) Свободен :
1 Мб 4 х 256К Свободен Свободен
2 Мб Свободен 18 х 411000 (U23 —U40) Свободен '
2 Мб 2 х 1М (U3, U4) Свободен Свободен
2 Мб 4х 256K(U1~U4) 4 х 41256 (U13, U22, U31, U40) 8 х 44256 (U41—|
2 Мб 4 х 256К (U1 — U4) 36 х 41256 (U5-U40) Свободен
4 Мб Свободен 26 х 411000 (U5-U40) Свободен >
4 Мб 4х 1М (U1-U4) Свободен Свободен
8 Мб 4 х 1М (U1 -U4) 36 х 411000 (U5-U40) Свободен t
77
s Материнская плата
видите, что хотя для комплектации памяти эта плата весьма гибкая, од-
„«я пользователя она не совсем удобна.
нак°
йМер конфигурации, изображенный на рис. 5.25, наверно, вам хорошо зна-
Здесь применяются лишь SIMM-модули. Правда на этой плате можно
устанавливать три типа модулей: 256 Кб, 1 Мб и 4 Мб. Более новые платы
^яют возможность применять так называемые PS/2 модули. Однако и здесь
Деется тонкий момент. Обычно банк состоит из двух (для плат до 32 Мб), а
иногда из 4 (для плат до 64 Мб) SIMM-модулей памяти. На рассматриваемой
плате разъемы, составляющие банк, лежат не прямо друг возле друга, а пере-
ставлены. При оснащении материнской платы элементами памяти следует
принимать во внимание эту тонкость.
78
Аппаратные средств
79
с материнская плата
-------------------
Для материнской платы, оборудованной CPU 80486 с тактовой частота!
33 МГц, следует применять элементы памяти со временем доступа 70
Более быстрые платы должны работать с модулями 60 нс. Варианты зад
нения банков памяти на материнской плате представлены в табл. 5.12. j
Таблица S. 12. Варианты заполнения банков памяти на материнской пл
cCPUj
Емкость, Мб Банк 0 Банк 1 Банк 2 Банк 3 1
1 4 х 256К Свободен Свободен Свободен ।
2 4 х 256К 4 х 256К Свободен Свободен d
4 4 х 1М Свободен Свободен Свободен J
6 4 х 256К 4 х 256К 4 х 1М Свободен I
8 4 х 1М 4 х 1М Свободен Свободен 1
10 4 х 256К 4 х 256К 4 х 1М 4 х 1М 1
12 4 х 1М 4 х 1М 4 х 1М Свободен |
16 4 х 1М 4 х 1М 4 х 1М 4 х 1М |
16 4 х 4М Свободен Свободен Свободен 1
18 4 х 256К 4 х 256К 4 х 4М Свободен ]
20 4 х 1М 4х4М Свободен Свободен 1
24 4 х 1М 4 х 1М 4 х 4М Свободен 1
32 4 х 4М 4 х 4М Свободен Свободен I
36 4 х 1М 4 х 4М 4 х 4М Свободен J
40 4 х 1М 4 х 1М 4 х 4М 4 х 4М j
48 4 х 4М 4 х 4М 4 х 4М Свободен |
64 4 х 4М 4 х 4М 4 х 4М 4х 4М ,
s
I
i»
bios
и
а
у
ft
й
lew
Putmrd
VT82C418
IR
(Burial
Wwid
Cwwwdor)
UMC86W
LGS
Primes ЗС
I тиш
I Connactor
USBi [со
usea
(ипы«*»*| ___
Swial But I
Сопгикйх) |
3
At-KB I
I (AT Keyboard)
LPT
POWER
to
о
se
я
s
a
s
а
S
3
м
a
s
3
5
Я
PI 1X3
M1 (Tag SRAM) [
CPU
Socket
MB
М3
SRAM
SRAM
TDX
Материнская плата с процессором Pentium
Материнские платы с CPU Pentium (рис. 5.26) имеют два существенный
линия в организации памяти от всех рассмотренных выше: У
□ На многих материнских платах появились специальные слоты для »
новки 168-контактных DIMM-модулей, выполненных на элсме!
SDRAM О
□ Преодолен рубеж 128 Мб для размера оперативной памяти. Теперь!
симальный размер оперативной памяти на материнской плате с coot
ствующим Chipset (например, Intel 430 Tritin 430НХ) может дости
512 Мб
*>Ис- 5.26. Пример материнской платы с CPU Pentium
вариант заполнения банков на материнской плате представлен в табл. 5.13.
ц0!?атите внимание, что банк 1 предназначен для 168-контактного DIMM-
Уля со временем доступа 10—12 нс.
Таблица 5.13. Варианты заполнения банков памяти материнской платы
с CPU Pentium
: .... .. _ ... ... ..... ../.... ....... _
Банк 0
Банк 1
4+4
Л^ть, Мб
' 8^^—--
8
80 Аппаратные средсп
Таблица 5.13 (продолжен
Емкость, Мб Банк 0 Банк 1
16 8 + 8
16 4 + 4 8 J
24 8 + 8
32 8 + 8
32 16 + 16
40 16 +16 8
48 16 + 16 16
64 16 + 16 32 f
64 32 + 32
72 32 + 32 8
80 32 + 32 16
96 32 + 32 32
128 32 + 32 64
Кэш-память
О функциях кэш-памяти будет подробно рассказано в главе 6. Кэш-nai
можно конфигурировать так же, как и “нормальную” оперативную пам!
помощью DIP-элементов. Правда, для кэш-памяти применяют не дш*
ческие, а статические модули (SRAM). Время доступа к ним в среднем
ло 20 нс; для “быстрых” материнских плат с CPU 80486 или Pentium
должны стоять чипы памяти со значениями не более 20 нс. Пример м
ринской платы с кэш-памятью приведен на рис. 5.27. 1
Существуют два чипа для кэш-памяти, которые, в основном, различа»
своей емкостью:
□ 8 Кбх8 бит (в последующем сокращенно 8К8)
□ 32 Кбх8 бит (в последующем сокращенно 32К.8)
В отличие от оперативной памяти, которая конфигурируется через С1
Setup, величину кэш-памяти следует устанавливать с помощью джй!
ров — пагубная реликвия времен XT. Эти установки (табл. 5.14) привод
в документации на материнскую плату. Обратите внимание, что места И
ти с Ml до М9 пронумерованы не последовательно друг за другом. *
Таблица S. 14. Варианты установки элементов кэш-ла
Емкость, Кб DataRAM TagRAM
64 8 х 8К8 (М1 - М8) 1 х 8К8 (М9) . i
128 4 х 32К8 (М1 -М4) 1 х 8К8 (М9)
256 8 х 32К8 (М1 - М8) 1 х 32К8 (М9)
б Материнская плата
Главам—-——---------
81
ма^ 5*27- Схема материнской платы, на которую можно установить
максимально 256 Кб кэш-памяти
а
ш-память состоит из трех основных элементов:
° Контроллер кэш-памяти
Q Кэш-память данных (DataRAM)
Кэш-память адресов (TagRAM)
представляет собой кэш-память, в которой располагаются данные,
М содеРжит информацию о местонахождении этих данных в кэш-
Ти- При необходимости получить данные процессор обращается перво-
82
Аппаратные средства
начально не к оперативной памяти (RAM), а к TagRAM. Если на основан]
анализа адресов данных CPU обнаружит, что требуемых ему данных
DataRAM нет, он обращается к более медленной оперативной памя1
(рис. 5.28).
TagRAM (SRAM)
DataRAM (SRAM)
Рис. 5.28. Элементы внешней кэш-памяти (L2)
Логическое распределение
оперативной памяти
Логическое распределение оперативной памяти определяется не толь
применяемой операционной системой, но и особенностями аппаратной р)
лизации IBM-совместимых PC. Знание строения RAM необходимо jj
программной оптимизации системы. Соответствующая информация при:
дена в главе 19. Оптимизация системы не всегда пропорциональна дене
ным вложениям в новейшие и быстрейшие программные продукты. Бла
даря простым уловкам и хитростям можно улучшить производительность
внутрисистемными методами.
Можно выделить пять важнейших логических областей оперативной памг
(рис. 5.29):
□ Стандартная оперативная память (Conventional Memory)
□ EMS-память (Expanded Memory Specification)
□ UMA (Upper Memory Area)
□ HMA (High Memory Area)
□ XMS (Extended Memory Specification)
Стандартная оперативная память
С уверенностью можно сказать, что с точки зрения аппаратной специфи:
ции стандартная память является наиважнейшей. Как правило,
лагается большая часть прикладных программ и данных.
в ней расп
^„^ва 5. Материнская плата
83
Рис. 5.29. Распределение памяти для PC АТ
В то время как внутри PC обычно все выражается в двоичной системе счис-
ления (0 или 1), для адресации памяти применяется шестнадцатеричная,
характеризующаяся наличием символа “h” после значения.
Шестнадцатеричная система счисления — это система с базой 16, в отли-
чие от десятичной системы с базой 10. К 10 цифрам от 0 до 9, используе-
мым в десятичной системе, добавляются еще и буквы от А до F. Значение
шестнадцатеричного F соответствует значению десятичного числа 15. В
Двоичной системе F (соответственна 15) выражается как 00001111. В шест-
надцатеричной системе байт (состоящий из 8 бит) всегда можно выразить
через два шестнадцатеричных числа. Чтобы числу F “не было одиноко” (не
перепутать его с буквой F), впереди него ставят еще ноль. Совершенно
Корректная запись десятичного числа 15 в шестнадцатеричной системе ~
Чтобы усложнить дело еще больше, адреса ячеек памяти обозначают
Не просто шестнадцатеричными цифрами, а составляют из двух конструк-
ции, разделенных двоеточием. Эти части адреса называются сегмент
(Номер шестнадцатибайтного блока памяти) и смещение (относительно на-
ДДа сегмента). Адрес lOOOh: 0112h дает, таким образом, эффективный ад-
саТдНдаРтная память начинается от адреса 0000:0000 и продолжается до адре-
00:0000. ^тог 11е1!ЫС0КИЙ верхний предел был установлен процессорами
и 8086. Эти процессоры имели 20-разрядную адресную шину и поэтому
84 Аппаратные средств
могли адресовать только 1 Мб памяти (2М:==1 048 576 байт). В пределах |
памяти выше уровня 640 Кб фирмой IBM были зарезервированы 384 Кб]
выполнения внутренних функций, на которых мы остановимся ниже. 1
пределение памяти для PC с CPU 386 и выше показано на рис. 5.30. 1
Рис. 5.30. Распределение памяти для PC с CPU 80386 и выше
Таблица векторов прерываний 1
Само название говорит, что речь идет о таблице (состоящей из 256 элей
тов по 4 байта), в которой находятся вектора прерываний — адреса сери
ных программ, входящих в состав операционной системы и BIOS. При Й
речь идет о таких базовых функциях, как отображение символа на экр|
монитора, организация доступа к дисководу или жесткому диску и т. п.1
так как существуют различные операционные системы и версии BIOS,
программы-прерывания могут располагаться в различных местах станда
ной оперативной памяти. В таблице прерываний указано их реальное 1
п0дожение. Таблица занимает 1024 байта (1 Кб) и начинается с адреса
J)00h:0000h.
Область данных BIOS
ВсЛед за таблицей прерываний расположена область данных BIOS объемом
байт. Здесь размещены, например, счетчик таймера, буфер клавиатуры и
другая внутренняя информация.
Операционная система
Далее в стандартной оперативной памяти расположена операционная сис-
тема. Конечно же, она загружается в RAM не полностью, а только частично
(ядро DOS). Часть ядра операционной системы — процессор команд, более
известный под именем COMMAND.COM. Ядро DOS не имеет постоянного
адреса памяти. Его местоположение и размер занимаемой им памяти зави-
сят от версии операционной системы. Впрочем, имеется возможность опти-
мизировать стандартную память, поместив ядро операционной системы в
другие области памяти.
Основная область памяти
Далее до адреса A000h:0000h все принадлежит только программам и данным.
Этот адрес известен как граница 640 Кб.
UMA
Вслед за первыми 640 Кб RAM становится “аппаратной”. Здесь находится
информация, которая служит для сопряжения прикладных программ с раз-
личными картами расширений, установленными в PC, а т. к. иногда карты
расширения, например, видеокарту, называют адаптером {Adapter), эту об-
ласть памяти коротко называют сегментом адаптера или, поскольку речь
идет об области памяти с более высокими адресами, UMA {Upper Memory
Ared). Эта верхняя память {Upper' Memory) располагается по адресам от
AOOOOh до FFFFFh (от 640 Кб до 1 Мб), ее размер составляет 384 Кб.
Рассматриваемая область памяти не однородна. В UMA размещается видео-
память и ROM BIOS, а также могут' находиться модули постоянной и опера-
тИвной памяти, конструктивно расположенные на картах расширения, под-
ученных к PC. Поэтому среди этих блоков некоторые являются
зарезервированными (пользователь не может их использовать), другие, на-
против, свободны. Свободные блоки называют UMB {Upper Memory Block),
к- они находятся в верхней памяти.
?л?асть памяти графической карты находится в пределах адресов от
00h:0000h до C000h:0000h и занимает 128 Кб. Конструктивно она распо-
агается на видеокарте, а логически помещена в адресное пространство
^Мяти PC.
86 Аппаратные средств
С видеопамятью работают сразу два компонента PC. Процессор помещу
нее данные, а монитор обращается к видеопамяти для вывода этих дан
на экран. Процессор обращается к видеопамяти только при необходим^
изменить выводимые данные, а монитор считывает данные из нее не)
рывно для отображения их на экране.
Современные видеокарты поставляются с видеопамятью от 0,5 до 4
В этой памяти хранится изображение. Соответствующая программа обра
ется к нему через “окно” размером 64 Кб, адрес которого приходите!
начало блока A000h:0000h или блока B000h:0000h. При этом програ
управляет значением в специальном индексном регистре, которое показ!
ет, какие 64 Кб видеопамяти отображаются в окне. Этот способ нескол
напоминает ситуацию с памятью EMS, о которой расскажем ниже.
Выше адреса C000h:0000h вплоть до C800h:0000h находится VGA В
(размером 32 Кб), где записаны основные функции для представления 1
бражений. Некоторые прикладные программы охотно обращаются к
VGA BIOS, потому что доступ к программам BIOS в области памяти сегм
та адаптера намного быстрее, чем к соответствующим программам, нах<
щимся в ROM BIOS видеокарты. 5
Выше адреса C800h:0000h все по-настоящему запутано. Здесь находятся,
сколько свободных блоков, которые могут быть использованы различи
образом. Большинство изготовителей плат пользуются этим и с целью уся
рения доступа располагают здесь информацию, например, SCSI-H<
адаптера или сетевой карты. При отсутствии таких карт вы можете испа
зовать эту память для операционной системы (ее можно туда помести,]
помощью драйвера EMM386.EXE, входящего в поставку DOS или Window
Кроме того, 64 Кб резервируются для страниц дополнительной (EMS) nai
ти, если она будет использоваться. Как это сделать, описано ниже. j
В последних 64 Кб сегмента адаптера выше адреса F000h:0000h располаЫ
ся ROM BIOS. Здесь, например, находится информация, внесенная в СМ
Setup, при конфигурировании PC. Предположительно, в вашем CMOS Se
имеется опция System BIOS Shadow RAM, которую желательно активизи
вать (об этом будет написано далее). (
EMS
Как уже упоминалось ранее, в верхней памяти имеются изрядные “дыр
которые представляют собой свободную память, самостоятельно не идеи
фицируемую системой. Пустуют, как правило, область расширения сисИ
ного ROM BIOS или часть области под дополнительные модули ROM. 1
пользовать эту память позволяет метод EMS {Expanded Memory Specificatic
появившийся прежде всего потому, что программы, использующие болы
количество памяти, не могут разместиться в оперативной памяти до 640 ,
Возможно, вы уже встречались с типичным сообщением на экране монитор
Insufficient Memory s
^£яа_5- Материнская плата___________________________________________Д/
утобы преодолеть этот барьер, фирмы Lotus, Intel и Microsoft (отсюда на-
звание LIM) создали стандарт, который основывается на так называемом
переключении банков (Bank Switchings), или блоков (страниц), памяти.
0 области UMB между видеобуфером и системным ROM BIOS выделяется
незанятое окно (page frame) размером 64 Кб, разделенное на 4 логические
границы по 16 Кб каждая. С помощью специального драйвера, например,
gyM386.EXE, строятся “отображения” до четырех произвольных физиче-
ских страниц в логические из дополнительной (Expanded) памяти, располо-
женной на специальной карте расширения. Поэтому эту память часто назы-
0ают отображаемой памятью. При необходимости обращения к данным,
расположенным в дополнительной памяти, с помощью драйвера выбирается
соответствующее ранее построенное “отображение” физических страниц в
логические.
Когда CPU обращается к области памяти, входящей в окно (адрес памяти
которого ниже 1 Мб), аппаратно происходит обращение к соответствующим
страницам дополнительной памяти на плате расширения. Таким образом,
посредством адресации, реализуемой драйвером EMS, можно обращаться к
8 Мб (стандарт LIM 3.2) или к 32 Мб (стандарт LIM 4.0) дополнительной
памяти, которая конструктивно расположена на отдельной карте расшире-
ния. На PC с процессорами 80386 и выше такая отдельная карта не нужна.
EMS здесь может эмулироваться с помощью соответствующих драйверов.
Для того чтобы использовать EMS-память, необходимо выполнение двух
условий:
□ Прикладные программы должны уметь обращаться к драйверу EMS-
памяти
□ Необходим специальный менеджер памяти (Expanded Memory Manager),
сокращенно EMM, который организует страницы и управляет ими. Ранее
для старых материнских плат соответствующий драйвер поставлялся на
отдельной дискете. В настоящее время этот драйвер входит в стандартные
поставки DOS и Windows, в этом случае он соответствует последнему
стандарту LIM и представляет собой файл EMM386.EXE. Этот драйвер
позволяет программно эмулировать дополнительную (Expanded) память в
расширенной (Extended) памяти. В CONFIG.SYS этот драйвер определя-
ется, как правило, следующим образом:
Device = C:\DOS\EMM386.EXE хххх
ИЛИ
Device = C:\Windows\EMM386.EXE хххх
где хххх — параметр, который определяет в килобайтах величину эмули-
руемой Expanded-памяти.
Командная строка
C:\DOS\EMM386.EXE 1024
Файла CONFIG.SYS резервирует 1 Мб дополнительной памяти, что можно
пРоверить, например, с помощью утилиты Syslnfo, входящей в пакет Norton
88
Аппаратные средству
Utilities, (рис. 5.31). Посмотреть распределение
команды МЕМ (рис. 5.32).
памяти можно с помо]
Su'-ilom Ini orm<
ilft Sustera Disks: Memory ftanrhaarks Hein
Expanded Mewory (EM>
Mt-mory lls.rje
lot.il IMS Memory:
Reserved By System:
НН оси tod:
Bvdi l.ible:
I (IS, к I
(IK ;
OK
1 os, к
ll.liullo 1’,1'H‘S
0 24
1 64 1
Size Meme
384K System
(l?4K ttonc
ГММ Version
I’.ige I rome
MdDpdbii!
I IM 4.0
noon
09
1ot.nl
H.uullt'S: 2S>
Raw P.iges: 64
Standard ISges: 64
| ;
i
Рис. 5.31. Информация о EMS-памяти, представленная с помощью
утилиты Syslnfo из пакета Norton Utilities
C:\NOmem Free a
Memory Type Total Used
Conventional Upper Reserved Extended (XMS) 640K 107K 384K 7 061K Э7К 107K 384K 7 061K 603K 0K 0K 0K
Total memory 8 192K 7 589K 603K
Total under 1 MB 747K 144K 603K
Largest executable Largest free upper MS-DOS is resident program size memory block in the high memory 60ЭК 0K area (617 056 bytes) (0 bytes) 4
Рис. 5.32. Распределение памяти PC, показанное
с помощью команды mem DOS
Эмулировать дополнительную память необходимо только в том случае, е«
выполняются соответствующие программы. Такие программы, как AutoC
или Windows, нуждаются скорее в памяти XMS, которая будет рассмотри
ниже.
Так как драйвер EMM386.EXE служит для идентификации и управлен
блоками верхней памяти (UMB), рекомендуется использовать его всег/
В CONFIG.SYS запишите следующую командную строку:
Device - C:\DOS\EMM386.EXE NoEms
Параметр NoEms обозначает, что в области памяти свыше 1 Мб для допол
тельной памяти не выделяется ни одного байта (что наиболее ценно
Windows).
L
я Материнская плата 89
цМА
вЫЙ блок величиной 64 Кб непосредственно выше границы 1 Мб опера-
1 в«ой памяти обозначают как НМД {High Memory Area). Своему существо-
т нИю эта область целиком обязана несколько “ущербной” эмуляции про-
есСора 8088 процессором 80286. Дело состоит в следующем. Вся
тандартная память, помимо того, что может быть представлена в виде 16
неперекрываемых блоков размером 64 Кб каждая (0—F), также может быть
представлена й в виде перекрываемых 64-Кб областей, называемых сегмен-
тами, которые, вообще говоря, могут начинаться через каждые 16 байт.
Максимальный полный адрес в виде сегмент смещение, по которому может
обратиться процессор 18088, — это FFFF:000Fh (20 адресных линий). Если
увеличить это значение хотя бы на единицу, то произойдет циклический
перенос (wrap around) и значение адреса станет 0000:0000. Для CPU 80286 и
выше в общем случае этого не случится, так как адресная шина этих про-
цессоров больше 20 разрядов, но адрес памяти при этом превысит границу
1 Мб. Чтобы исправить эту ошибку, фирма IBM предусматривает на мате-
ринских платах PC специальные аппаратные средства, “заставляющие” про-
цессор 80286 выполнять переход на низшие адреса, как это было при работе
процессора 8088. Однако такой переход может быть отменен чисто про-
граммным путем.
Таким образом, PC с CPU не ниже 80286 в реальном режиме может допол-
нительно адресовать память в пределах FFFF:0010-FFFF:FFFFh, то есть
практически целый сегмент размером 64 Кб минус 16 байт. Особенно важ-
ным для понимания является тот факт, что область НМЛ доступна, по сути,
- в реальном режиме работы процессора. Необходимую программную под-
держку выполняет специальный драйвер HIMEM.SYS, соответствующий
спецификации XMS, о которой речь пойдет ниже.
Если вы не совсем разобрались во всем вышеизложенном и вас мало инте-
ресует, какое управление.адресами обеспечивает доступ к НМЛ, запомните
только, что в файле CONFIG.SYS должна содержаться следующая строка:
Device = C:\DOS\HIMEM.SYS
XMS
последний тип памяти, но с помощью аппаратных средств едва ди
°Жно сделать что-то большее. XMS (extended Memory Specification) обозна-
оает всю память выше границы 1 Мб, включая также НМД. Правда, следует
тметить, что спецификация XMS дает возможность смишвоеменного досту-
пе К только одной программе DOS, например для^агрузки в НМА ее
3Идентной части. Информацию о XMS-памяти можно получить с помо-
1Ь1° утилиты Syslnfo (рис. 5.33).
90 Аппаратные средств
III I ...................... Su-.tem Information
( File System Disks Memory Benchmarks Help
Memory (XH;
Н.>п<11 (’
Мытого (!*;<»<)»
Inlal XHS Menioru
111 I o( . 11 •• 11
IkMilnble
KMS Version
Dr i Vi“f (?• 'M i \ i on
lli<ili Mi-mot и Пгт
IPO I i n.-
Ik'd I 1 < 11) I ‘' 11. Il |(l 1 O\ j
КЕШМВ JTSPSi №№
I пик
I). 00
Memory Block:-:
(loni I .il>l <:
A К
4 (Ж
5 /АК
ZOOK
None
OK
OK
1 К'4К
1
0
Рис. 5.33. Информация о XMS-памяти, представленная с помощью утилиты
Syslnfo из пакета Norton Utilities
Чтобы иметь доступ к этой памяти, необходим специальный драйвер, с!
мощью которого данные пересылаются из стандартной памяти в расши|
ную и обратно. Выполнение программ, размещенных в расширенной па
ти, не предусмотрено. Драйвер, реализующий XMS, переводит С Pt
защищенный режим, т. е. режим, в котором можно адресовать всю памят
Этот драйвер мы уже упомянули в предыдущем разделе. Он, Kai
EMM386.EXE, поставляется вместе с DOS и Windows и называв
HIMEM.SYS. Определяется в файле CONFIG.SYS с помощью команд
строки типа:
Device = C:\DOS\HIMEM.SYS
Дальнейшие детали по оптимизации оперативной памяти с помощью 4
лов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT описаны в главе 19.
Chipset I
Chipset ~ это набор микросхем, установленных на материнской плате л
обеспечения работы CPU по обмену данными с периферийными устрой!
вами. В настоящее время именно Chipset определяет как производите
ность, так и саму архитектуру материнской платы. Некоторые из эти
микросхем, выполняющих наиболее важные функции, часто называя
контроллерами. 1
Наиболее известные Chipset для материнских плат Pentium и Pentium Й
выпускаются фирмой Intel и имеют название Triton. Для материнских плат
процессором 80486 широкое распространение получил Chipset фирмы Ор!
Другие известные изготовители — это фирмы SIS, UMC, FOREX, проду|
ция которых прежде всего используется в недорогих материнских платах.
теринская плата 91
эТи Chipset имеют свои преимущества и недостатки. Их надежность, в
еовую очеРеДь, зависит от дополнительного аппаратного обеспечения и
Пперанионной системы. При работе Chipset фирм SIS и UMC порой возни-
°йК)Т проблемы, если установлена операционная система, отличная от MS-
nOS. Chipset FOREX иногда проявляют несовместимость с высокоскорост-
ными графическими картами.
Однозначную классификацию здесь провести нельзя. Хорошие Chipset,
прежде всего, отличаются возможностью более гибкого конфигурирования
через CMOS Setup. Это может стать для пользователей хорошим средством
оптимизации работы системы.
82С493
Этот элемент также называется системным контроллером, потому что он
служит для сопряжения CPU и сопроцессора. Кроме того, на него возложен
еще ряд задач, например, управление кэш-памятью. В Chipset фирмы SIS
эти задачи выполняет микросхема 85С401.
8082С392
Здесь идет речь о контроллере буфера данных (Data Buffer Controller). Он яв-
ляется контроллером буфера данных и адресов, а также источником такта
реального времени (Real Time Clock, RTC) и наряду с этим берет на себя
контроль за работой системной шины и контроллера клавиатуры. В Chipset
SIS соответствующие задачи выполняются микросхемой 85С402.
82С206
Этот важный элемент всегда можно узнать по его обозначению — С206.
Речь идет о контроллере периферии. Самая важная задача, возлагаемая на
него, — запоминать установки CMOS Setup. Но наряду с этим в него интег-
рированы два контроллера прерываний типа 8259 и два контроллера DMA
•(8237), часы реального времени типа МС146818 и множество другой логики
(рис. 5.34).
8042
Это контроллер клавиатуры, программа которого жестко “прошита” в памяти.
Chipset Triton 430хХ
Коротко остановимся на важнейших микросхемах Chipset Opti для материн-
их плат с CPU 80486 и Chipset Intel для материнских плат с CPU Pentium.
^°Давляющее большинство материнских плат с CPU Pentium, выпускаемых
ц'ййре, построены на базе Chipset Intel 430FX Triton (известный как Triton I).
Феврале 1996 г. корпорация Intel анонсировала еще два семейства наборов
94
Аппаратные средств^
82371SB
IDE/ISA Xcelerator,
Этот элемент называют контроллером PCI
потому
он служит мостом (PCI-to-ISA) для данных и управляющих сигналов, п<
сылаемых по шинам PCI и ISA. Кроме того, эта микросхема обеспечи]
работу шины Universal Serial Bus для внешней периферии и поддер
функции автоконфигурации Plug&Play. В этой микросхеме также интег
рованы все функции, обязательные для обеспечения задач ввода/вывода
систем, имеющих шину ISA: 7-канальный контроллер DMA, два kohtpoj
ра прерываний типа 8259, таймер, часы реального времени, декодер уп]
ляющих сигналов BIOS и контроллер клавиатуры.
В отличие от Triton 430НХ, Chipset Triton 430VX состоит из четырех ми:
схем:
□ Системный контроллер 82437VX
□ Два контроллера управления потоками данных 82438VX
□ Контроллер ввода/вывода и IDE-интерфейса
“Изюминкой” системного контроллера 82437VX является поддержка aj
тектуры UMA, позволяющей графическому адаптеру использовать для с:
нужд часть имеющейся на материнской плате оперативной памяти. К]
того, Chipset Triton VX (в отличие от Triton НХ) имеет возможность раб
с памятью SDRAM (см. главу 6). Однако Chipset Triton НХ имеет встр<
ную поддержку контроля четности и исправления ошибок.
Тестирование показало, что при использовании EDO RAM Triton НХ р<
тает быстрее, чем Triton VX, который лишь ненамного превосходит Ti
FX. Однако при использовании SDRAM Chipset Triton VX вне конкурен!
Таким образом, если вы приобретаете PC для дома и офиса, то в дан:
случае лучше использовать Chipset Triton 430VX, чем Triton 430НХ. Для <
веров и иных систем, где принципиально важна сохранность данных и
временное предупреждение об ошибках, следует приобрести PC с
ской платой с Chipset Triton 430НХ.
матер
Chipset Triton 430ТХ так же,
как и Triton
430НХ,
состоит из двух
микросх
системного контроллера 82439ТХ и контроллера PCI IDE/ISA Xcelei
(PIIX4).
Функциональное назначение этих
ренным выше микросхемам Chipse Triton 430НХ,
работу с CPU Pentium ММХ.
микросхем аналогично рассМ
но они ориентированы
Следует также отметить, что в Chipset Triton 430НХ и Triton 430ТХ
тельно повышена степень интеграции микросхем, и корпорация Intel на’
производить корпуса с матрицей круглых выводов BGA (Ball Grid Array)
таких микросхем (рис. 5.36). При этом экономится много
ской плате под дополнительные компоненты, такие как
места на матер
графический
троллер, микросхемы аудиоконтроллера, факс-модема и др.
к
^лояа5- Материнская плата
95
BGA
ооооооооооо
’„„ОООООООООО
’„ооооооооооо
’„ооооооооооо
°оо оооо
’„оо ооо оооо
„ о О о ООО 6 000
’ 0 о о ООО оооо
„ООО оооо
„„ООООООООООО
„000000000000
„000000000000
ООООООООООООО
рис* 5.36. Расположение контактов на микросхемах Chipset Triton 430НХ (а)
й Triton 430FX (б)
INTERRUPTS и IRQ
Мы охотно не стали бы обременять вас дальнейшими подробностями, одна-
ко описанные в этой главе Interrupts и Interrupt Requests {IRQ) встречаются
при любой конфигурации практически всех периферийных аппаратных
средств. Возможно, вы не желаете довольствоваться методом проб и оши-
бок, но хотите знать как, например, должен быть сконфигурирован модем,
для того чтобы не было проблем при работе.
В предыдущих главах речь уже шла о таблице векторов прерываний, но не
путайте их с аппаратными прерываниями, о которых далее пойдет речь. Это
программные прерывания, которые, в первую очередь, предоставляются
операционной системой.
В самом простом случае понятие Interrupt обозначает прерывание последней
выполняющейся программы. Принцип простой: CPU извещается через спе-
циальные линии (INT-линии), что один из элементов должен выполнить
какую-то “важную работу”, при этом речь может идти, например, о том, что
нажата клавиша клавиатуры. Реакция на эти действия должна быть быстрой,
и поэтому CPU прерывает работу выполняемого программного обеспечения,
отмечая место, в котором остановилось выполнение программы, и переклю-
чается на устройство, которое вызвало прерывание. Этот процесс управляет-
ся обоими контроллерами прерываний {Interrupt Controllers), которые уста-
новлены в указанном ранее контроллере периферии 82С206.
Начиная с компьютера, имеющего CPU 80286, стандартно для PC преду-
смотрено 16 линий прерываний, часть которых резервируются системой, а
Часть может быть предоставлена для дополнительного оборудования, необ-
ходимого пользователю. Стандартное распределение линий прерываний и
адресов портов ввода/вывода для основных компонентов PC приведено в
W 5.15 и 5.16.
96
Аппаратные средств!
Таблица 5.15. Стандартное распределение аппаратных прерыва
IRQ Назначение
0 Прерывание от таймера
1 Прерывание от клавиатуры
2 Связь со вторым контроллером прерывания (каскадное прерывание)
3 COM2, COM4
4 СОМ1.СОМЗ ’
5 LPT2
6 Контроллер дисковода '
7 LPT1
8 Текущее время
9 Свободен ।
10 Свободен
11 Свободен у
12 Свободен -г
13 Сопроцессор ,
14 Контроллер винчестера ,
15 Свободен
Таблица 5.16. Стандартное распределение адресов ввода/вьп
Диапазон адреса Назначение ,
00D-01F Первый контроллер DMA
02D - 03F Первый контроллер прерываний
040 - 05F Таймер
060 - 06F Контроллер клавиатуры
070 ~ 07F Текущее время
080 ~ 09F Регистр страниц DMA
ОАО - OBF Второй контроллер прерывания
0С0 -ODF Второй контроллер DMA
• 0F0 - OFF Сопроцессор
100- 1EF Свободен
1F0- 1F8 Контроллер винчестера
1F9- 1FF Свободен
200 - 20F Игровой порт (джойстик)
210-217 Свободен
. 5. Материнская плата 97
-— Таблица 5.16 (продолжение)
д^азон адреса Назначение
^20^-24F Свободен
250 - 277 Свободен
278-27F LPT2
280 -2EF Свободен
2F8 -2FF COM2
300 —31F Свободен
330-35F Свободен
360 -36F Сетевая карта
370 -377 Свободен
378 -37F LPT1
380 -38F SDLC 2 (синхронное управление передачей данных 2)
390 -39F Свободен
ЗАО -3AF SDLC 1 (синхронное управление передачей данных 1)
ЗВО -3BF Монохромная графическая карта, параллельный интерфейс (IBM PS/2)
ЗСО —3CF Графическая карта EGA
3D0 -3DF Графическая карта CGA
ЗЕО -3EF Свободен
3F0 —3F7 Контроллер дисковода
JF8-3FF СОМ1
Однако, к сожалению, на практике не все так однозначно. Стандартные ад-
реса портов и прерывания используются так, как было описано, не всеми
изготовителями аппаратного обеспечения.. К счастью, вы можете самостоя-
тельно сконфигурировать плату расширения так, что это не приведет к кон-
фликту между двумя прерываниями или даже адресами портов. Но такое
Разделение прерываний всегда зависит от имеющихся устройств. Может
/2^ИТься> что мышь, установленная в первый последовательный порт
з °М1), и модем, коммутированный в третий порт (COM3), будут исполь-
°Вать одинаковые прерывания, что приведет к абсолютному хаосу данных
я обоих устройств.
BIOS
э
иемент ROM BIOS часто называют просто BIOS. Аппаратно он представ-
blp Собой элемент памяти емкостью 64 Кб, установленный 28 ножками в
яВл ~разъем на материнский плате. Ведущими изготовителями ROM BIOS
як>тся фирмы AMI, Award и Phoenix. Функции, выполняемые системами
98 Аппаратные средств
BIOS, одинаковы и не зависят от фирмы-изготовителя. Типичный М
BIOS представлен на рис. 5.37. Конечно, возможны отличия способов^
стройки, а также меню систем BIOS. 1
ROM BIOS выполняет три основные функции:
□ Предоставляет операционной системе аппаратные драйверы и осуще
ляет сопряжение между материнской платой и остальными средств
PC; ROM BIOS должен соответствовать конкретной материнской пла!
□ Содержит тест проверки системы, так называемый POST (Power От
Test), который при включении PC проверяет все важнейшие компоне!
□ Содержит программу установки параметров BIOS и аппаратной конф:
рации PC CMOS Setup, а также некоторые возможные установки Chip
Обозначение ROM расшифровывается как Read Only Memory (память тол
для чтения, ПЗУ), то есть информация может только считываться, на
может быть записана. <
BIOS — сокращение от Basic Input Output System (базовая система вв(
вывода) содержит набор основных функций управления стандартай
внешними устройствами PC. Возможно, у вас возникнет вопрос, где xpai
ся значения, которые устанавливаются в CMOS Setup, если в ROM Й
невозможно записать новую информацию. 1
Изменения конфигурации (например, информация о новом винчестерем
писываются в специальную область памяти (и оттуда считываются RI
BIOS), называемую CMOS RAM. Эта область памяти (емкостью 100-|
байт) расположена в контроллере периферии 82С206. Для того чтобы зй
санные значения не были потеряны, контроллер обеспечивается питан!
аккумуляторной батареи. Таким образом, информация о конфигурации*
остается в памяти, даже если долго не включать компьютер.
Г^яа5- Материнская плата__________________________________________99_
аккумуляторная батарея чаще всего представляет собой цилиндрический
-убой корпус на материнской плате, она обеспечивает хранение установок
CI0OS Setup и работу системного таймера. Если вы заметили, что системное
время “убегает”, замените аккумуляторную батарею или установите внеш-
ний аккумулятор. Из-за дефектной или разрядившейся батарейки не только
нарУшИТСЯ правильный отсчет времени, но одновременно потеряется и ин-
фОрмапия CMOS RAM, которая содержит, например, параметры винчестера
и установки оптимальной конфигурации Chipset.
Скажем несколько слов о POST. Этот самостоятельный тест поможет вам
При идентификации ошибок, если вы установили в PC новую материнскую
плату и при этом что-то не функционирует. Для AMI BIOS это стандартизо-
ванные сообщения об ошибках и указания, выраженные в многократном
звуковом сигнале динамика. По числу “писков” можно быстро идентифи-
цировать источник ошибки. Естественно, динамик должен быть подключен
к системе. Перечень сообщений об ошибках и значений звуковых сигналов
приведен в главе 20, там же описана методика установки и извлечения мате-
ринской платы.
Для того чтобы установить время создания BIOS, можно набрать в команд-
ной строке DOS команду DEBUG. Эта команда загружает отладчик, кото-
рый, скорее всего, находится в директории C:\DOS\. В качестве приглаше-
ния к вводу команд программа DEBUG использует дефис (-). В строке
приглашения введите следующую команду:
-d f000:fff5 fffc
Компьютер выдаст примерно следующее:
-- 30 3§ 2F-30 38 2F 39 33 08/08/93
Последние цифры указывают дату создания BIOS для вашего PC. Чтобы
выйти из DEBUG в DOS, дайте команду Q.
Каждая система BIOS в адресной области FE00H—FFFD9H имеет опреде-
ленные подпрограммы, которые специально подобраны для используемой
материнской платы. По этой причине система BIOS PC не взаимозаменяема,
в
последнее время многие изготовители для хранения BIOS используют
Микросхемы EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory —
электрически стираемая программируемая постоянная память), относящаяся
к Микросхемам ПЗУ, которые можно стирать и перепрограммировать непо-
средственно в PC. Такой BIOS называют Flash-BIOS. Теперь производитель
ожет выпускать обновленные версии BIOS на дискете, а пользователь —
агРУЖать их в микросхему Flash ROM материнской платы.
Прерывание BIOS
осуществляет доступ к BIOS через программные прерывания. Каждое
йРеРЫвание дает доступ к соответствующей подпрограмме BIOS. Таблица
еКторов прерываний системы BIOS представлена в табл. 5.17.
100
Аппаратные средсп
Таблица 5.17. Таблица векторов прерываний системы Bl
Программное прерывание Функция Обозначение в BIOS
0 Деление на нуль D-EOI
1 Пошаговое прерывание D-EOI
2 NM1 (немаскируемое прерывание) NMI-INT
3 Точка останова D-EOI
4 Переполнение D-EOI
5 Печать экрана PRINT-SCREEN
6 Резерв D-EOI
7 Резерв D-EOI
8 Таймер (IRQ0, часы реального времени) TIMER-INT
9 Клавиатура (IRQ1) KB-INT
А Резерв (IRQ2) D-EOI
В СОМ 2 (IRQ3 последовательного порта) D-EOI
С СОМ 1 (IRQ4 последовательного порта) D-EOI
D Резерв (IRQ5) D-EOI
Е Прерывание дисковода (IRQ6) DISK-INT
F Прерывание принтера (IRQ7) D-EOI
10 Сервис видеоадаптера VIDEO-IO
11 Диагностика оборудования EQUIPMENT
12 Тестирование памяти MEMORY-SIZE- DETERMINE
13 Сервис НГМД/НЖМД DISKETTE-IO
14 Последовательная передача данных RS232-IO
15 Работа с кассетой CASSETTE-IO
16 Работа с клавиатурой KEYBOARD-IO
17 Работа с принтером PRINTER-IO
18 Обращение к ROM-BASIC (в IBM PC) F600:0000
19 Начальная загрузка ("теплый старт”, первичный загрузчик) BOOT-STRAP
1А Запрос времени суток TIME-OF-DAY
1В Прерывание клавиатуры DUMMY-RETURN
1С Прерывание реального времени DUMMY-RETURN
1D Инициализация видеопараметров VIDEO-FARMS
1Е Инициализация параметров дискеты DISK-BASE
1F Параметры для видео-ROM 0
101
Материнская плата
0апример, прерывание 12Н отвечает за тестирование памяти и может ис-
пользоваться для определения необходимого объема RAM.
Plug&Play
Современные микросхемы BIOS поддерживают так называемый стандарт
Plug&Play (“подключай и работай”). В BIOS, поддерживающих этот стан-
дарт, включено 13 дополнительных системных функций, используемых опе-
рационной системой PC.
Стандарт Plug&Play (рис. 5.38), разработанный корпорацией Intel, позволяет
системам и адаптерам Plug&Play автоматически настраивать друг друга.
Рис. 5.38. Реализация технологии Plug&Play
Все устройства PC (карты расширения, клавиатура, мышь и др.) используют
определенное адресное пространство, требуют для себя линии прерываний
(IRQ),.канал прямого доступа (DMA) и адреса ввода/вывода (I/O). По мере
увеличения количества устройств заметно усложняется задача грамотного
распределения ресурсов PC. Стандарт Plug&Play разработан для распознава-
ния и согласования всех изменений в конфигурации PC, и пользователю не
надо переустанавливать джамперы и вручную распределять ресурсы. В реа-
лизации стандарта Plug&Play принимают участие:
° Аппаратные средства
о BIOS
° Операционная система
Аппаратные средства
Аппаратные средства Plug&Play информируют BIOS и операционную систе-
У о необходимых им ресурсах и, в свою очередь, способны самонастраи-
аться на основании полученной информации.
Bios
в Bios возможности Plug&Play реализуются в процессе выполнения теста
Роверки системы (POST). BIOS распознает установленные аппаратные
102 Аппаратные средсп
103
средства, подключенные к материнской плате и адаптерам PC, анализи!
распределение ресурсов этих устройств, считывает информацию, соде$
щуюся в ROM подключенных устройств, настраивает адаптеры Plug&Play
Операционная система *
Операционная система Plug&Play берет на себя управление всеми внешн!
устройствами, загружая соответствующие драйверы. Кроме того, операцй
ная система сообщает о конфликтах устройств, которые не были устранс
BIOS. С помощью операционной системы можно настроить параме*
адаптеров вручную (с экрана монитора) или после изменения положе)
джамперов на картах расширения. Стандарт Plug&Play поддерживают one
ционные системы Windows 95, Windows NT и др. ]
CMOS Setup
К проведению изменений в CMOS Setup необходимо подходить с остор
ностью, потому что некоторые изменения могут привести к фатальному
ходу для PC, например, он больше не будет запускаться.
Прежде чем проводить изменения в CMOS Setup, запишите установлен!
или, что проще, распечатайте таблицы на принтере с помощью клав»
<PrintScreen>. Заставка CMOS Setup показана на рис. 5.39. В этом сл)
при необходимости можно вернуться к стандартным значениям. Впроч
CMOS Setup при выходе из него всегда позволяет отменить введенные
менения.
BIOS SETUP PROGRAM • AMI BIOS SETUP UTILITY
(C) 1992 American Megatrends Inc., all Rights Reserved
STANDARD CMOS SETUP
ADVANCED CMOS SETUP
ADVANCED CHIPSET SETUP
AUTOCONFIGURATION WITH BIOS DEFAULT
AUTOCONFIGURATION WITH POWER-ON DEFAULTS
CHANGE PASSWORD
AUTO DETECT HARDDISK
WRITE TO CMOS AND EXIT
DO NOT WRITE TO CMOS AND EXIT
Stsndart CMOS Setup for Changing Time,Date, Hard Disk Type, etc
ESC = EXIT = Select F2/F3 = Color F10 = Save & Exit ]
Рис. 5.39. Заставка CMOS Setup AMI BIOS I
Хотя имеется большое число различных типов и версий BIOS, отдельн!
установки CMOS Setup всегда присутствуют. Если в последующем обзоре i
МатеРинская плата
найдете опций конфигурации для вашего PC, не отчаивайтесь. Либо ваш
BioS старого типа, либо для Chipset вашей материнской платы не преду-
смотрены рассмотренные ниже установки. И если что-то установить с по-
СоЦ[ью Setup невозможно, то значит соответствующие опции CMOS Setup
^менять не надо.
ру тщетно будете разыскивать CMOS Setup в XT. Даже в ранних моделях
2^6 и 386 можно встретить очень скудные опции CMOS Setup, поскольку
расширенные установки предлагалось проводить, используя специальную
программу Setup, находящуюся на дискете, поставляемой с материнской
платой. Однако сегодня вы с трудом найдете PC, где программа конфигу-
рирования системы поставляется в такой форме.
CMOS является сокращенным названием полупроводника определенного
типа (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
Вход в CMOS Setup зависит от изготовителя BIOS и в 99% случаев опреде-
ляется комбинацией клавиш на клавиатуре. Обычно на экране монитора
при вызове CMOS Setup, появляется примерно следующее сообщение:
Press <DEL> if you want to run Setup
(для AMI BIOS) или
Press <CtrlxAltxEsc> if you want to run Setup
(для Award BIOS).
STANDARD CMOS SETUP
standard cmos setup отвечает за установки стандартных встроенных аппа-
ратных компонентов, определение оперативной памяти, а также установки
времени и даты.
ADVANCED CMOS SETUP
advanced cmos setup позволяет конфигурировать различные установки при
старте PC и, кроме того, располагать в верхней части стандартной памяти
втемную область ROM BIOS.
ADVANCED chipset setup
^dvanced chipset setup служит для установки опций Chipset, что может
та^*РИть или замедлить работу PC или вообще привести к нулевому резуль-
AUTOCONFIGURATION with bios default
^Toconfiguration with bios default возвращает Setup стандартные зна-
ния, которые жестко прошиты в ROM BIOS. Нередко в этом случае не-
104 Аппаратные средств
корректно идентифицируются винчестер и видеоадаптер. Обычно оп
выставляются таким образом, что начальным устройством загрузки PC J
ется дисковод. 1
AUTOCONFIGURATION WITH POWER-ON DEFAULTS 1
С ПОМОЩЬЮ ОПЦИИ AUTOCONFIGURATION WITH POWER-ON DEFAULTS ВОССТЯ
ливаются установки, которые имели место при последнем включении PC. |
CHANGE PASSWORD 1
С помощью пароля вы можете защитить CMOS Setup от нежелателм
доступа. Активизировать эту опцию не обязательно. Имейте в виду, чтя
роль можно снять, отключив аккумуляторную батарею (см. главу 18). К|
того, на некоторых материнских платах имеется специальный джампер!
ли вы установили новую плату и PC спрашивает пароль, попытайтесы
брать ключевое слово АМ1 (стандартный пароль AMI BIOS). J
AUTO DETECT HARD DISK |
Пункты опции auto detect hard disk служат для автоматического опш
вания BIOS винчестера и установки его параметров. |
В ранних версиях BIOS имеется опция hard disk utility, с помощью!
торой можно на низком уровне форматировать жесткий диск. Это довод
разрушительный процесс для IDE- и SCSI-карт, который рекомендуй
проводить только в крайнем случае. |
WRITE ТО CMOS AND EXIT 1
Этой опцией вы подтверждаете установленные значения (также измея
ные), выходите из режима Setup, и PC стартует заново, пытаясь запусти|
с новыми значениями. ]
DO NOT WRITE ТО CMOS AND EXIT J
Это противоположный случай. Все установки игнорируются, и PC старт*
установками, которые имели силу до внесения изменений. Если вы не д
рены, что все произведенные изменения безопасны для системы, то зад
чите Setup этой опцией (впрочем, тот же эффект имеет место и при нажя
клавиши <Esc>). , J
На рис. 5.40 приведена начальная заставка CMOS Setup, принадлежав
Award Bios. Даже без глубокого познания английского языка видно, что;
ции здесь более-менее идентичны.
Новой является опция power management setup. С помощью содержат^
в ней установок можно заставить PC через определенный промежуток I
мени перейти в режим stand By Mode, то есть погасить экран мониК
5. Материнская плата
105
активизировать винчестер и перейти на более низкую тактовую частоту
? азработка, перешедшая на настольные PC от notebook, для которых по-
обный режим может значительно увеличить время эксплуатации).
j-—' ROM ISA BIOS CMOS SETUP UTILITY AWARD SOFTWARE, INC.
' STANDARD CMOS SETUP BIOS FEATURES SETUP CHIPSET SETUP POWER MANAGEMENT SETUP load BIOS DEFAULT LOAD SETUP DEFAULTS SET CMOS PASSWORD SET POWER ON PASSWORD IDE HDD AUTO DETECTION SAVE & EXIT SETUP EXIT WITH SAVING
Esc: Quit : Se|ect Item F10: Save & Exit (Shift)F2: Change Color
Time, Date, Hard Disk Type ...
Рис. 5.40. Заставка CMOS Setup для AwardBIOS
Standard CMOS Setup
Опции для Standard CMOS Setup показаны на рис. 5.41.
BIOS SETUP PROGRAM - ADVANCED CMOS SETUP (C) 1993 American Megatrends Inc,, all Rights Reserved
Date (mn/date/year) : Mon, Dec 26 1995 Base memory size : 640 KB Time (hour/min/sec) 17:30-: 43/ Ext. memory size : 7168 KB
uayiiht saving Disabled Cyln Kara disk C: type : 47 1010 Hard disk 0: type : Not Installed Floppy drive A: : 1.44 MB, 31/2" Floppy drive B: 1.2 MB, 51/4" ₽rymary display: VGA or EGA Keyboard Installed Head WPCom LZone Sec Size 16 65535 1010 51 402 MB
Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat
: Jan, Feb . Dec yate : 01. 02. 03 31 1901, 1902 2099 fgp’*' “- .— - - 26 27 28 29 30 1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 1ft 19 20 21 22 23
Exit,j~»|<-_ - Select. PgUp/PgDn = Modify 24 25 26 27 28 29 30
0Ц- Е
• 5.41 Опции для Standard CMOS Setup
106
Аппаратные средств,
Date
Служит для установки системной даты, используемой операционной си<
мой и некоторыми приложениями. Если вы установите новую дат
Windows или командой DATE операционной системы, то новое значе
будет записано и в CMOS Setup.
Time
Служит для установки системного времени. Как и при установке даты,
чения здесь изменяются с помощью клавиш <PageUp> и <PageDown>
прямо набираются в виде числа. Так как сотые доли секунды трудно уст
вить, Setup о них и не спрашивает.
Hard disk C:type
Эта установка важна, потому что здесь регистрируются параметры для i
вого винчестера. Хотя предлагается список дисков и их параметров, обь
тип используемого диска не может быть выбран подобным образом, пот
что максимальная емкость предлагаемого диска 100 Мб. Поэтому еле
выбрать тип 47, который обозначен как user defined (определенный го
зователем), и самостоятельно произвести установки количества цилинд
головок и т. д. Для этого необходимо отыскать соответствующие значем
документации на винчестер или воспользоваться журналом по PC. Под]
нее об этих установках сказано в главе 7.
Hard disk D:type
В случае двух винчестеров в этой опции аналогичным способом вы дол:
определить параметры второго диска.
Не путайте Hard disk D: с логическим диском на первом винчестере, н
disk D: является физическим винчестером в системе. Если его нет, ус
новка должна находиться в положении Not installed.
Floppy drive A:
Floppy drive B:
Что верно для винчестера, справедливо и для дисководов. Так как BIOS
держит многочисленные функции для управления приводами, необход!
знать, о каком дисководе идет речь. Если здесь вы укажете неверное знг
ние, обращение к дисководу будет некорректное.
Primary display
Здесь регистрируется тип установленного графического адаптера. Вы сП]
сите, когда это имеет смысл? Прежде всего, в CAD-приложениях, где моЖ
использовать два монитора, но программ, которые могут работать с двухэ
ранным представлением данных, очень мало.
L
Материнская плата
107
keyboard
Здесь предоставляются два варианта: installed или Not installed. Однако
последняя установка не означает, что ввод будет осуществляться, например,
тоЛьК° с помощью мыши. Она указывает, что при выполнении POST кла-
виатур3 не будет тестироваться.
Base memory size Ext. memory size
При включении PC программа POST тестирует память, определяет ее раз-
мер и передает в CMOS Setup. Таким образом, вы можете быстро ориенти-
роваться, правильно ли PC определил свою память.
Advanced CMOS Setup
Пример расширенного CMOS Setup показан на рис. 5.42.
BIOS SETUP PROGRAM - ADVANCED CMOS SETUP
1992 American Megatrends Inc., all Rights Reserved
Typematic Rate Programming :
Typematic Pace Delay (msec'-
Typematic Rate (Char/sec) :
Above 1 MS Memory Test :
Memory Test Tick Sound
Memory paryty Error Check
Hit <Del> Message Display :
Hard Disk Type 4? RAM Area :
Wait for <F1> if Any Error :
System Boot Up Num Lock :
Weitek processor :
Floppy Drive Seek At Boot
System Boot Up Sequence :
System Boot Up CPU Speed :
External Cache Memory
Internal Cache Memory :
Turbo Switch Function ;
Password Checking Option :
Disabled
500
15
Disabled
Enabled
Enabled
Enabled
0:300
Enabled
On
On
Disabled
C: , A:
High
Enabled
Enabled
Enabled
Disabled
Video ROM Shadow C0C0.16K Enabled
Video ROM Shadow C400,16K :Enabled
Adaptor ROM Schadow C800,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow CC00,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow D000,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow D400,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow D800,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow DC00,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow E000,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow E400,16K:Enabled
Adaptor ROM Schadow E800,16K^Enabled
Adaptor ROM Schadow ECO 0, 16K .-Enabled
System ROM Schadow EC00, 64K:Enabled
Bootsector virus Protection .-Enabled
(Shift)F2: Change Color
pnc. 5.42. Расширенный CMOS Setup
Jypematic Rate Programming
fypematic Rate Delay
'ypematic Rate
^Ри Установке ОПЦИИ Typematic Rate Programming В состояние Enabled ВЫ
Решаете программам-приложениям изменять установленные параметры:
ца!^Я ~В миллисекУндах)’ в течение которого нужно удерживать клавишу
атой, пока не включится автоматическая имитация многократного нажа-
ав Эт°й клавиши (Typematic Rate Delay), и частоту, с которой происходит
°Матическое повторение нажатия клавиши (Typematic Rate). Аналогич-
1е опции имеются в Windows.
I
108 Аппаратные средств
Above 1 MB Memory Test J
Memory Test Tick Sound ]
Обе опции относятся к установкам для программы POST, которая проиД
память до 1 Мб. Поэтому опция Above 1 mb Memory Test должна бш
СОСТОЯНИИ Enabled. |
Хотите ли вы слышать характерное “тиканье” в динамике при тестером
памяти В процессе загрузки PC — дело вкуса (опция Memory Test Tick Зоя
Memory Parity Error Check 1
Опция, которую желательно установить в Enabled. При ее деактивия
PC не проводит контроль ошибок данных в памяти (Parity Bit). Впрочем
ошибку вы можете обнаружить в ходе выполнения программы, когда на
ране монитора возникнет сообщение 1
Memory Parity Error
Hit <Del> Message Display 1
Установка данной опции в состояние Enabled приводит к появлению на
ране монитора сообщения для входа в CMOS Setup: 1
Hit <Del>, If you want to run SETUP i
Hard Disk Type 47 RAM Area J
Если в Standard CMOS Setup выбран винчестер, соответствующий уста™
Type 4 7 (определенный пользователем), то следует установить в RAM н|
ходимые для него параметры. С помощью этой опции устанавливается!
рес, где хранятся параметры винчестера. Примите стандартную устанй
0:300. 1
Wait for <F1 > if any Error 1
При ошибке POST система останавливается и выдает на экран сообщен
что для дальнейшей работы необходимо нажать клавишу <F1>. Устаноя
эту опцию на Enabled, тогда при возникновении ошибки система оста
вится и даст возможность выявить причину неисправности. При неустаи
ленной опции вы не успели бы заметить сообщение на экране, которое!
обходимо основательно изучить, потому что больше помощи система моз
и не предоставить. '
System Boot Up Num Lock '
Эта опция соответствует нажатию клавиши <Num>. С ее помощью вы ort
деляете, должны ли быть активизированы или деактивизированы клавй
цифрового блока.
L
109
к Материнская плата
----------------
^eitek Processor
CPU 486 и имеет интегрированный сопроцессор, все же на материн-
й плате может находиться свободный разъем для сопроцессора Weitek
i67 Если он Установлен, значение опции должно быть Present. Правда,
4 готовители материнской платы знают, что большинство пользователей его
1,3 используют (дорогое удовольствие), и поэтому по умолчанию здесь уста-
новлено значение Absent.
Floppy Drive Seek at Boot
Если эта опция установлена как Enable, то при каждом запуске PC проверя-
ется, находится ли дискета в дисководе А:.
Цо обычно система загружается с винчестера. Поэтому при установке
Disabled вы бережете свой дисковод, потому что при каждом процессе по-
иска головка чтения/записи привода один раз перемещается вперед и назад.
System Boot Up Sequence
Здесь можно установить последовательность, в которой система будет за-
прашивать загрузочный носитель данных операционной системы, например,
сначала дисковод А:, а затем (если нет дискеты) винчестер С:. Рекомендует-
ся установить опцию как С:, А:, что предотвращает “нездоровую” загрузку
с дискеты.
В случае, если вы не можете загрузиться с жесткого диска или хотите загру-
зить систему с дискеты, то должны переустановить эту опцию и произвести
новый старт PC.
System Boot Up CPU Speed
А что здесь можно выбрать другое, если не High?
External Cache Memory
Internal Cache Memory
Вы знаете, что внутри процессора 80486 интегрирована кэш-память, так что
ОПЦИЯ Internal Cache Memory В любом случае должна СТОЯТЬ В Положении
Enabled. Если В PC установлена внешняя кэш-память, то опция External
Cache Memory также Должна быть активизирована (Enabled/
В обоих случаях установка Disabled резко снижает производительность сис-
^емы и предлагается собственно только для тестирования. Если программа
Оотоянно зависает, то ошибка может быть связана и с кэш-памятью.
Password Checking Option
!*Та опция задает режимы парольной зашиты. Disabled деактивизирует за-
Р°с пароля. При выборе опции setup пароль запрашивается только в слу-
5 Зак. 617
110 Аппаратные средств
чае, если пользователь хочет непосредственно войти в CMOS Setup. Д,
установке Always пароль запрашивается при каждом старте системы.
Video ROM Shadow
Adaptor ROM Shadow
System ROM Shadow ]
С помощью этих опций устанавливается, хотите ли вы переместить R
некоторых плат расширения (графический адаптер, сетевая карта и т. д
сегмент адаптера оперативной памяти. Конечно же, рекомендуется это .
лать. Хотя вы сознательно идете на потерю 64 Кб оперативной памяти,]
нако благодаря тому, что BIOS переносится в RAM, увеличивается скор
доступа к его функциям и система работает быстрее. Если карга не рас
лагает собственным BIOS (это вы можете почувствовать при “затенени
резервировать место в памяти не имеет смысла. “Затенение” имеет см
для таких карт, как звуковая, сетевая или SCSI, к ROM-информации к<
рых доступ в оперативной памяти всегда быстрее. i
При конфигурировании карт расширения вы должны определить их стам
вые адреса так, чтобы они не конфликтовали, то есть их интересы не паМ
секались в одной и той же области памяти. Я
Boot Sector Virus Protection и
Эта опция отслеживает попытки изменения загрузочного сектора жестй
диска по сравнению с предыдущим запуском системы, что является тип!
ным способом инсталляции и “размножения" вируса. Если проверка раз|
шена (Enabled), система выдает предупреждение. Это предупреждение ’
обязательно указывает на вирус. Так, при установке новой операционй
системы загрузочный сектор жесткого диска, конечно же, изменяется.
Advanced Chipset Setup |
Для Advanced Chipset Setup (рис. 5.43) рассмотрены только отдельные (л
ции, потому что Chipset разных производителей слишком различны Л
предоставления о них обобщенной информации. Для большинства опн|
можно получить помощь, нажав клавишу <F1>. 1
DRAM Speed Option 1
Если оперативная память оборудована элементами DRAM (см. главу 6), К|
торые “переносят” высокую скорость процессора (например, со временя
доступа 60 или 70 нс), следует поставить эту опцию в Fast, потому чт<^
противном случае система будет воспринимать чипы памяти как медлений
хотя они такими и не являются. я
„ я Материнская плата
ГАав^------—-----------
111
BIOS SETUP PROGRAM - ADVANCED CMOS SETUP
1992 American Megatrends Inc., all Rights Reserved
ALE Enable
si0E;»rd Reset Control
Keyhr Mode Byte Swa₽
Sa%vcie «art state
bXs Clark S6lectlcn
A\ory Bead "'alt State
<s,„ write wait State
Be”he Read wait State
«rue Wait State
И cacheable Block-1
«on-CaCheaMe Block-1
Jon-Cachcabie Block-2
J°"-Cacheable Block-2
racheahle RAM Address
cau‘c rcr.hc
Video ь—
No
Disabled
Disabled
Disabled
CLK/4
О W/S
О W/S
0 W/S
О W/S
Disabled
0 KB
Disabled
0 KB
16 MB
Yes
5 Range
glOS Area Cacheable
Esc: Exit it**:
F5: Old Values
Sei (Ctrl) Pu/Pd.-Modify Fl: Help F2/F3.- Color
F6: BIOS Setup Defaults F7: Power-On Defaults
Рис. 5.43. Advanced Chipset Setup
Memory Read/Write Wait State
При медленных чипах памяти информация не успевает регенерироваться.
Прежде чем это приведет к серьезным ошибкам, вы должны определить,
следует ли RAM работать с задержкой (Wait State), то есть делать ли паузу
после каждого такта, чтобы “перевести дух”. Конечно же, работа всей сис-
темы при этом замедляется.
С помощью опции Memory Read/Write Wait State, нужно Проверить, как
работает система со временем задержки 0. Будьте осторожны, поскольку это
может привести к зависанию системы или сбоям при выполнении приложе-
ний.
Cache Memory Read/Write Wait State
Подобным образом работает и кэш-память, правда нужно учитывать, что
°на оборудована более “шустрыми” элементами со временем доступа менее
20 нс.
bidden Refresh
Если эту опцию установить в Enabled, то PC будет регенерировать память
ез остановки CPU — довольно рискованное мероприятие.
Cacheable RAM Address Range
^Ta опция позволяет определить, сколько памяти RAM должно быть дос-
2?Но для механизма кэширования. Это значение, конечно же, зависит от
^ьема оперативной памяти вашего PC.
112 Аппаратные средс^
AT Bus Clock Selection j
Очень важная опция, потому что она определяет тактовую частоту, с J
рой должна функционировать системная шина. Тактовая частота систем
шины получается путем деления тактовой частоты CPU. Установка оя
1/2 clk при 40 МГц CPU означает, что такт шины 20 МГц. 1
Настройка тактовой частоты шины может быть особенно необходимой!
старых медленных карт расширения. Мы рекомендуем вам поэксперм
тировать с установкой различных значений тактовой частоты до тех 1
пока вы не найдете предельно высокую тактовую частоту, не приводящ!
“забастовке” PC и периферии. |
Шины I
CPU и Chipset едва ли можно было использовать, если бы информацй
циркулировала между отдельными элементами и устройствами. Проще'!
зать, что в распоряжении системы есть несколько линий, которые связьи
элементы между собой. Эти линии обмена данными называют шиной (Bia
Важнейшей характеристикой шины является так называемая разряди
шины (иногда говорят ширина шины), которая определяет количество |
ных, параллельно “проходящих” через нее (рис. 5.44). Здесь и в самом !
напрашивается прямое сравнение с автобусом (англ, bus — автобус, ши
Чем больше в автобусе посадочных мест, тем больше людей можно в I
перевезти. Эти линии по функциональному назначению делятся на три
тегории: 1
□ Шина данных ’
□ Адресная шина !
□ Шина управления
Рис. 5.44. Схематичеа
представление системн
шины на материнской пл!
113
, 5 Материнская плата
------------------
щИна данных
этой шине происходит обмен данными между CPU, картами расшире-
я установленными в слоты, и памятью. Особую роль при этом играет
11 к называемый DMA-контроллер (Direct Memory Access). Через DMA-
Т нтроллер происходит управление транспортировкой данных, минуя
CpU. Таким образом DMA-контроллер (располагаемый обычно в перифе-
ийном контроллере 82С206) осуществляет контроль за шиной и, можно
сказать, является водителем автобуса. Метод принципиально хорош, но, к
сожалению, скорость транспортировки данных в этом случае составляет
лйшь 2 Мб/с.
Разрядность шины данных: 8 бит, 16 бит, 32 бит, 64 бит.
Адресная шина
Данные, которые “мчатся в автобусе” (по шине) через материнскую плату,
должны, в конце концов, где-нибудь сделать промежуточную остановку.
Этой остановкой для данных являются отдельные ячейки памяти RAM. Как
вы помните, каждая ячейка памяти должна иметь свой адрес. Следователь-
но, объем памяти, к которой может адресоваться CPU, зависит от разряд-
ности адресной шины.
В двоичной системе счисления выражение для определения максимально
адресуемого объема памяти выглядит следующим образом:
Объем адресуемой памяти = 2П,
. где п — число линий в адресной шине.
Процессор 8088, например, имел в распоряжении 20 адресных линий и мог,
таким образом, адресовать память 1 Мб (220=1 048 576 байт=1024 Кб). По
сегодняшним меркам этого явно маловато. В PC с CPU 80286 адресная ши-
на была расширена до 24 . бит, а чипы современных процессоров 80386,
80486, Pentium и Pentium Pro имеют-уже 32-разрядную шину, которая может
адресовать к 4 Гб памяти.
^ина управления
Конечно же, недостаточно просто транспортировать данные через линии
Шины или временно их где-то располагать, если не ясно, кто может прини-
Мать данные и куда их необходимо переслать. Эту задачу управления берет
на себя шина контроллера, называемая шиной управления или системной
В
Качестве конечной станции системной шины можно рассматривать сло-
Расширения, которых в системе может быть от 5 до 8. Они служат для
тановки карт расширения, таких как графический адаптер, последова-
ЛьНые и параллельные интерфейсы, звуковые карты и т. д., и связыва-
114
Аппаратные средср
ния их с шиной. Конечно, внешний вид и строение слотов зависит от <
темной шины. Логично, что 32-разрядная системная шина внешне отл1
ется от 8-разрядной, вследствие наличия гораздо больших связей с “в]
ренним миром PC”.
Шина ISA ।
Шина ISA долгие годы является стандартом в области PC. Аббревиатура]
является сокращением от слов Industry Standart Architecture, что переводи,
как “Промышленная стандартная архитектура”. Само название шины ч
зывает на то, что речь идет о норме, принятой не только для домашних]
и для промышленных PC. |
8-разрядные шины
Родоначальником в семействе шин ISA была 8-разрядная шина (8 Bit |
Bus), которую еше сегодня можно встретить в PC ХТ-генерапии. -Й
Как известно, шина определяет производительность всей системы. При!
ресации 1 Мб памяти и 8-разрядной передаче данных с тактовой частей
4,77 МГц достаточно 62 линии, контакты которых можно найти на ело
расширения. !
В табл. 5.18 приведено расположение выводов 8-разрядного слота. Стор!
пайки обозначена слева, если вы стоите перед материнской платой и слс
указывают назад, сторона монтажа печатной платы — справа.
Таблица 5.18. Назначение ввода 8-битного ст
Вывод (сторона пайки) Сигнал Значение
В1 GND Земля
В2 RES DRV Сигнал Reset
ВЗ +5 V +5 В
В4 IRQ2 Запрос IRQ 2
В5 -5 V -5 В
В6 DRQ2 Запрос DMA 2
В7 - 12 V -12 В
В8 RES Зарезервировано
В9 + 12 V . +12 В
вю GND Земля
Вывод (сторона монтажа) Сигнал Значение Я
А1 I/O СН СК Контроль канаяИ ввода/вывода'И
А2 D7 Линия данных вВ
АЗ D6 Линия данных "Я
А4 D5 Линия данных 6Я
А5 D4 Линия данных Я
А6 D3D Линия данных
А7 D2 Линия данных 3-
А8 D1 Линия данных 2!
А9 DO Линия данных Г
А10 I/O CN RDY Контроль готовности канЭ ла ввода/вывод
а Материнская плата 115
---—.............
Таблица 5.18 (продолжение)
ВЫВОД /сторона паЙкиГ Сигнал Значение Вывод (сторона монтажа) Сигнал Значение
В11 MEMW Данные записы- ваются в память А11 AEN Address Enable, контроль за шиной при CPU и DMA-контрол- лере
В12 MEMR Данные считыва- ются из памяти А12 А19 Адресная линия 20
В13 IOW Данные записы- ваются в l/0-порт А13 А18 Адресная линия 19
В14 IOR Данные читаются из l/0-порта А14 А17 Адресная линия 18
В15 DACK3 DMA-Acknowledge (подтверждение) 3 А15 А16 Адресная линия 17
В16 DRQ3 Запрос DMA 3 А16 А15 Адресная линия 16
В17 DACK1 DMA-Acknowledge (подтверждение) 1 А17 А14 Адресная линия 15
В18 IRQ1 Запрос IRQ 1 А18 А13 Адресная линия 14
В19 REFRESH Регенерация па- мяти А19 А12 Адресная линия 13
В20 CLC Системный такт 4,77 МГц А20 А11 Адресная линия 12
В21 IRQ7 Запрос IRQ 7 А21 А10 Адресная линия 11
В22 IRQ6 Запрос IRQ 6 А22 А9 Адресная линия 10
В23 IRQ5 Запрос IRQ 5 А23 А8 Адресная линия 9
В24 IRQ4 Запрос IRQ 4 А24 А7 Адресная линия 8
В25 IRQ3 Запрос IRQ 3 А25 А6 Адресная линия 7
В26 DACK2 DMA-Acknowledge (подтверждение) 2 А26 А5 Адресная линия 6
В 27 Т/С Terminal Count, сигнализи-рует конец DMA-транс- формации А27 А4 Адресная линия 5
116
Аппаратные среде
Таблица 1 5.18 (продолжен
Вывод (сторона пайки) Сигнал Значение Вывод (сторона монтажа) Сигнал Значение )
В28 ALE Address Latch Enabled, рассты- ковка адрес/ данные А28 АЗ Адресная лиц 4
В29 + 5 V +5 В А29 А2 Адресная лиц 3
ВЗО OSC Частота тактового генератора (14,31818 МГц) АЗО А1 Адресная лиц 2
В31 GND Земля А31 АО Адресная лип 1
16-разрядная шина
Мы представили так детально распайку 8-разрядной шины, потому что
16-разрядной шины, обозначаемой иногда AT BUS, распайка аналогия
Если вы посмотрите на 16-разрядный слот, то увидите, что он состои”
двух частей, первая из которых в точности соответствует 8-разрядному cj
шины ISA. Второй разъем предназначен исключительно для дополнит
ных адресов ввода/вывода, линий прерываний и каналов DMA.
На этом основании короткие 8-разрядные карты можно устанавливав
16-разрядный слот, сделать это наоборот, конечно же, невозможно. Сл<
16- и 8-разрядной шины ISA показаны на рис. 5.45.
Рис. 5.45. Слоты 16-разрядной и 8-разрядной шины ISA
Материнская плата
117
однительиый слот предоставляет дополнительно 36 контактов. Табл. 5.19
называет распайку выводов 16-разрядной шины ISA. Обратите внимание
^изменения для контактов В4, В8, ВП и В12.
ИЗ
Передача байта данных по шине ISA происходит следующим образом: сна-
чаЛа на адресной шине выставляется адрес ячейки RAM или порта устрой-
ства ввода/вывода, куда следует передать байт, затем на линии данных вы-
является байт данных. Производится задержка тактами ожидания и
подается сигнал на передачу байта (строб записи). Причем неизвестно, ус-
педи записаться данные или нет. Поэтому тактовая частота шины ISA вы-
брана 8,33 МГц, чтобы даже самые медленные устройства гарантированно
могли произвести по шине обмен данными (командами).
Таблица 5.19. Назначение аыводоа 16-разрядного слота
Вывод (сторона пайки) Сигнал Значение Вывод (сторона монтажа) Сигнал Значение
В1 GND Земля А1 I/O сн СК Контроль кана- ла вво- да/вывода
В2 RES DRV Сигнал Reset А2 D7 Линия данных 8
вз +5 V +5 В АЗ D6 Линия данных 7
В4 IRQ9 Каскадирование второго контрол- лера прерываний А4 D5 Линия данных 6
_ В5 _ -5 V -5 В А5 D4 Линия данных 5
Вб DRQ2 Запрос DMA 2 А6 D3D Линия данных 4
В7 -12 V - 12 В А7 D2 Линия данных 3
В8 RES Коммуникация с памятью без вре- мени ожидания- А8 D1 Линия данных 2
В9 + 12 V + 12 В А9 DO Линия данных 1
В10 GND Земля А10 I/O СН RDY Контроль го- товности кана- ла вво- да/вывода
В11 SMEMW Данные записы- ваются в память (до 1 Мб, S обо- значает Small) А11 AEN Address Enable, контроль за шиной при CPU и DMA-конт- роллере
В12 SMEMR Данные считыва- ются из памяти (до 1 Мб, S обо- значает Small) А12 А19 Адресная линия 20
118 Аппаратные средстд^Я I „z, Материнская плата 119
ГЛ^^
Таблица 5.19 (продолжв(^Я Таблица 5.19 (продолжение)
Вывод Сигнал Значение Выаод Сигнал Значение ВЫВ°Д (сторона пайки) Сигнал Значение Вывод Сигнал Значение
(сторона (сторона (сторона
пайки) монтажа) монтажа)
В13 IOW Данные записы- А13 А18 Адоесная лш^И MEM CS Memory Chip С1 SBHE System Bus
В14 IOR ваются в l/0-порт Данные читаются 19 01 16 Select (выбор) High Enabled, сигнал для 16-
А14 А17 Адресная ли^И разрядных дан-
из l/0-порта 18 ных
В15 DACK3 DMA-Acknowledge (подтверждение) 3 А15 А16 Адресная ли^И 17 D2 I/O CS 16 I/O-карта c 8 бит/16 бит пере- С2 LA23 Адресная линия 24
В16 DRQ3 Запрос DMA 3 А16 А15 Адресная лиг^| НОСОМ
В17 DACK1 16 I D3 IRQ10 Запрос прерыва- СЗ LA22 Адресная линия
DMA-Acknowledge А17 А14 Адресная лиг^И ния 10 23
В18 (подтверждение) 1 Запрос прерыва- А18 А13 15 I D4 IRQ11 Запрос прерыва- С4 LA21 Адресная линия
IHQ I Адресная лки^М ния 11 22
НИЯ 1 14
В19 REFRESH Регенерация па- А19 А12 Адресная лий^Н I 05 IRQ12 Запрос прерыва- ния 12 С5 LA20 Адресная линия 21
мяти
В20 CLC Системный такт 4,77 МГц А20 А11 Адресная лин^Н 12 I D6 IRQ15 Запрос прерыва- ния 15 С6 LA19 Адресная линия 20
В21 IRQ7 Запрос прерыва- А21 А10 Адресная лиш^И 1 D7 IRQ14 Запрос прерыва- С7 LA18 Адресная линия
ния 7 М ния 14 19
В22 IRQ6 Запрос прерыва- А22 А9 Адресная лиж^И 1 D8 DACKO DMA-Acknowledge С8 LA17 Адресная линия
ния 6 10 Я (подтверждение) 0 18
В23 IRQ5 Запрос прерыва- А23 А8 Адресная лиН1^В I D9 DRQO Запрос DMA 0 С9 MEMR Чтение данных
ния 5 9 Я из памяти
В24 IRQ4 Запрос прерыва- А24 А7 Адресная лин^| I D10 DACK5 DMA-Acknowledge СЮ MEMW Запись данных
ния 4 8 М (подтверждение)5 в память
В25 IRQ3 Запрос прерыва- ния 3 А25 А6 Адресная лиЖ^Н 7 Ж 1 D11 DRQ5 Запрос DMA 5 С11 SD8 Линия данных 9
В26 DACK2 DMA-Acknowledge (подтверждение) 2 А26 А5 Адресная линйИ 6 я 1 D12 DACK6 DMA-Acknowledge (подт-вёрждение) 6 С12 SD9 Линия данных 10
В27 Т/С Terminal Count, А27 А4 Адоесная линМ^И 1 D13 DRQ6 Запрос DMA 6 С13 SD10 Линия данных
сигнализирует 5 Я 11
конец DMA-транс- формации 1 D14 DACK7 DMA-Acknowledge С14 SD11 Линия данных
(подтверждение) 7 12
В28 ALE Address Latch А28 АЗ Длпесная линЙМ I D15 SD12 Линия данных
Enabled, рассты- 4 ' Я DRQ7 Запрос DMA 7 С15
ковка адрес/ 13
данные 1 016 + 5 V +5 В С16 SD13 Линия данных
В29 + 5 V +5 В А29 А2 Адресная линИ^И 14
ВЗО OSC з I 017 MASTER Сигнал Busmaster С17 SD14 Линия данных
Такт осциллятора АЗО А1 Адресная линив 15
В31 GND (14,31818 МГц) Земля АО 2 . 1 D18 GND Земля С18 SD15 Линия данных
А31 Адресная линй*м 1 я 1 16
120
Аппаратные среда
Основная проблема шины ISA состоит в том, что при оптимальной такт<
частоте процессоров 80386 и 80486 эта шина является как бы “горлыф
бутылки” (boutleneck — узкое место), потому что данные не могут пец
ваться по шине так же быстро, как их обрабатывает CPU. Поэтому прей
сор вынужден простаивать (цикл ожидания), что и явилось причиной ф
ления шин других систем.
Шина MCA
Торможение системы из-за низкой тактовой частоты шины привело к п
лению так называемой шины Microchannel (микроканал). Эта ц
(рис. 5.46) была разработана фирмой IBM в 1987 г. и установлена на koi
ютере IBM класса PS/2.
.« • ; 4HU wyi щи- tifH Hitt
k. + 1 MJ ii
5 • • ’ и:и iibl Uni Hill Hilt iHij яш i'nn
Рис. 5.46. SIMM-модуль для материнской платы с шиной MCA
Отличительной чертой производительности этой шины явилось то, что Л
работала с частотой 10 МГц и была 32-разрядная, и поэтому скорость пел
дачи данных достигла 20 Мб/с. Л
Все карты расширения имеют свою кодировку, с помощью которой сам
стоятельно распознаются и конфигурируются. Для пользователя это очя
удобно, потому что для конфигурации больше не требуется использов!
DIP-переключатели и джамперы, так как все коммутируется программно!
соответствии с этим MCA Chipset состоит из элементов, отличных от ПЛ
меняемых с шиной ISA. 1
Однако архитектура Microchannel не нашла широкого распространен
Причины здесь очевидны. Повышение производительности сопряжено ]
100% несовместимостью с шиной ISA. Если пользователь переходил на Я
пользование шины MCA, он должен был приобрести не только новую мая
ринскую плату, но одновременно еще и самостоятельные карты расшил
ния, которые по расположению контактов совершенно отличны от ISA.
Шина EISA
Необходимость повышения производительности наряду с обеспечением с1
вместимости привела к дальнейшему развитию шины ISA. •
^1^а5_Материнская плата__________________________________________________________
й д руководством ведущих изготовителей аппаратного обеспечения, таких
к Epson, Hewllet-Packard, NEC, Compaq и Wyse, появилась расширенная
^fjctended) версия шины ISA, сокращенно EISA (рис. 5.47).
Рис. 5.47. Слоты материнской платы EISA
Хотелось бы отметить следующие достоинства шины EISA:
□ Слот EISA полностью совместим со слотом ISA. Это достигается благо-
даря “двухэтажной” конструкции слота. На “первом этаже” расположены
контакты, которые уже известны ISA, в то время как на “втором этаже”
находятся выводы EISA. По этой причине в слоты шины EISA можно ус-
танавливать карты ISA. Использование таких карт в системе EISA хотя
принесет меньше пользы, потому что старые карты работают медленнее,
но зато на первых порах нет необходимости заново приобретать все кар-
ты
а Шина EISA является подлинно 32-разрядной шиной. Это означает, что
все 32 линии данных CPU можно также найти на слоте, что делает воз-
можным использование соответствующих карт (сетевых, графических,
Жесткого диска), которые больше не тормозятся шиной ISA. Хотя шина
Работает с частотой 8,33 МГц, в соединении с 32-разрядной передачей
Данных это дает максимальную скорость передачи данных до
° Как и для шины MCA, конфигурация карт расширения происходит не
аппаратно с помощью DIP-переключателей и джамперов, а программно
° Шина EISA предоставляет большие преимущества при использовании
кэш-памяти
122
Аппаратные с ре дсп
Так как расположение контактов слота ISA полностью совместимо с р;
ложением контактов слота EISA, получается, что “первый этаж” ра;
остался без изменения. Для предотвращения контакта разъема ISA с koi
тами “второго этажа” слота EISA установлена заглушка (рис. 5.48). К
EISA в данном месте имеют прорезь.
Рис. 5.48. Конструкция контакта слота EISA
Локальная шина VESA
Для связи CPU с быстрыми периферийными устройствами были разраЯ
ны локальные шины VESA, PCI и др. j
Локальная шина VESA {Local Bus, VLB} разработана Ассоциацией станд
тов видеоэлектроники {Video Electronics Standart Assotiation — VESA), ос
ванной в начале 80-х годов (рис. 5.49).
Необходимость создания VLB была вызвана тем, что процесс передачи
деоданных по шине ISA происходит слишком медленно.
Рис. 5.49. Материнская плата со слотом локальной шины VESA
5- Материнская плата
123
кальная шина VESA представляет собой не новое устройство на материн-
^°ой плате, а скорее расширение шины ISA для обмена видеоданными. Об-
Сец информацией осуществляется под управлением контроллеров, располо-
Мецных на специальной карте, устанавливаемой в слот VLB. Эта карта
«обходит” системную шину и связана напрямую с CPU. Таким образом,
ггоеодолевается “теснота” 16-разрядной шины, потому что карта VLB обес-
печивает 32-разрядную передачу данных. Кроме того, карта VLB работает
,,же не на тактовой частоте шины ISA (8 МГц), а с частотой процессора.
Однако слот VLB не обходится без 16-разрядного слота, через который кон-
тролируются уже известные сигналы адресов и управления, в то время как
расширение локальной шины имеет значение для транспортировки данных.
Согласно спецификации VESA тактовая частота локальной шины не должна
превышать 40 МГц. Для большинства материнских плат, имеющих процес-
сор с тактовой частотой 50 МГц, больших проблем обычно не возникает,
причем, как правило, эти материнские платы оборудованы двумя слотами
специальной конструкции, являющихся расширением слотов ISA. При на-
личии у вас подобной материнской платы изучите соответствующую доку-
ментацию на нее или поинтересуйтесь у изготовителя вопросом совмести-
мости карты VLB с тактовой частотой более чем 40 МГц и другими картами.
Имеются соответствующие контроллеры VLB и для винчестера (как IDE,
так и SCSI). Контроллер винчестера локальной шины
рис. 5.50.
VESA показан на
I
₽Ис- 5.50. Контроллер винчестера локальной шины VESA
ИЛина PCI
Едва карта VLB успела закрепиться на рынке, как появилась уже новая
Чстемная шина: шина PCI (Peripheral Component Interconnect). Она была из-
ловлена фирмой Intel, проводившей разработки шины для своего нового
кокопроизводительного процессора Pentium. Шина PCI, в отличие от
^А и VLB, представляет собой не дальнейшее, а совершенно новое разви-
ТИе шины.
Аппаратные средст
124
Основополагающим принципом шины PCI является применение так н
ваемых мостов {Bridges), которые осуществляют связь между шиной Р(
Ж
другими системами шин (например, PCI to ISA Bridge). Важной особен^
стью шины PCI является реализация так называемых принципов Bus-Mi
и Bus-Slave. Например, карта PCI-Master может как считывать данные!
оперативной памяти, так и записывать их без обращения к CPU. Карта
PCI-Slave (например, графическая карта PCI) может только получать
ные. 1
В настоящее время в связи с применением CPU Pentium шина PCI ст;
стандартом де-факто среди шин общего назначения. Поэтому останови!
на ней несколько подробнее. J
В чем же секрет победного шествия шины PCI в мире PC?
рова5. Материнская плата 125
0 система PCI использует принцип временного мультиплексирования, то
есть когда передача данных и адресов происходит по общим линиям
а Важным свойством шины PCI является то, что она приспособлена для
распознавания аппаратных средств и анализа конфигурации системы в
соответствии с технологией Plug&Play, разработанной корпорацией Intel
Следует заметить, что шина PCI, первоначально разрабатываемая как ло-
кальная, стала основной. Шина ISA в этом “тандеме” (рис. 5.51) является
дополнительной и эмулируется с помощью специального моста ISA {ISA
Bridge System I/O). Микросхема этого моста включает набор устройств для
полной поддержки стандарта ISA (два контроллера DMA, контроллер кла-
виатуры, таймер, два контроллера прерываний и др.).
□ В шине PCI используется совершенно отличный от шины ISA сщЛ
передачи данных. Этот способ, называемый “способом рукопожатия
заключается в том, что в системе определяется два устройства: передо
щее {Initiator) и приемное {Target). Когда передающее устройство гоЛ
к передаче, оно выставляет данные на линии данных и сопровождает®
соответствующим сигналом {Indicator Ready), при этом приемное устр®
ство записывает данные в свои регистры и подает сигнал Target
подтверждая запись данных и готовность к приему следующих. УстаноЯ
всех сигналов, а также запись/чтение данных производится строго в Л
ответствии с тактовым импульсам шины, частота которых равна 33 Ml
(сигналу CLK) 1
□ Основное преимущество PCI-технологии заключается в относителы®
независимости отдельных компонентов системы. В соответствии с к<Я
цепцией PCI передачей пакета данных управляет не CPU, а мост, вкМ
ченный между ним и шиной PCI {Host Bridge Cashe/DRAM ControlM
Процессор может продолжать работу и тогда, когда происходит запяВ
данных в RAM (или их считывание). То же происходит при обмене дЯ
ными между двумя любыми компонентами системы Я
□ Шина PCI 1.0 — 32-разрядная, PCI 2.0 — 64-разрядная, таким образ®
полоса пропускания шины составляет I
МГц х (32 бит:8)=132 Мб/с для PCI 1.0 I
МГц х (64 бит:8)=2б4 Мб/с для PCI 2.0 1
□ Поскольку шина CPU и шина расширения PCI соединены с помощи
главного моста {Host-Bridge), то последняя может работать с CPU ая|
дующих поколений 3
□ В соответствии со спецификацией PCI 2.0 ширина шины увеличена до Я
разрядов, слоты PCI имеют дополнительные контакты и выводы, на КЯ
торые подается напряжение 3,3 В. Большинство современных микросхем
PC работают при таком напряжении. Примером могут служить CPU
и Pentium корпорации Intel i
Шина процессора
управление
шиной процессора
Кэш-память
(L2)
Управление
кэш-памятью
Главный
мост
(Host Bridge
Cashe/DRAM
Controllers)
Управление
шиной PCI
Data Path
Controller
Write Buffer
Память
Шина расширения PCI
Сетевая карта
Видеокарта
Мост
PCI/ISA
(ISA Bridge
System I/O)
Контроллер
SCSI •
Шина ISA
Устройства
ISA
~
5-51. Архитектура шины PCI
. Устройства PCI
126 Аппаратные средства!
Как только первые материнские платы с шиной PCI появились на рын|
фирмы-изготовители приступили к производству соответствующих
расширения. Уже сейчас имеются производительные карты видеоадаптер
(C&S, Miro, Spea, Elsa), контроллеры винчестеров (прежде всего с чип(
NCR), а также сетевые карты. ;
Шина PCI закрепилась и в “параллельном” компьютерном мире. Фирм
DEC и Apple заявили, что будут использовать шины PCI в своих компы
терах. 1
В табл. 5.20 приведено назначение выводов слота PCI. |
Таблица 5.20. Назначение выводов слота
Вывод Сигнал (сторона пайки) Сигнал (сторона монтажа) Вывод Сигнал (сторона пайки) Сигнал j (сторона I монтажа) j
1 TRST# -12 V 48 GND AD10 |
2 + 12 V тек 49 AD09 GND I
3 TMS GND 50 GND/5 V GND/5 V 1
4 TDI TDO 51 GND/5 V GND/5 V J
5 +5V +5 V 52 C/BE0 AD08 J
6 INTA# +5 V 53 +3,3 V AD07 I
7 INTC# INTB# 54 AD06 +3,3 V J
8 + 5 V INTD# 55 AD04 AD05 1
9 Зарезерви- ровано PRSNT1# 56 GND AD03 J
10 + 5 V Зарезерви- ровано 57 AD02 GND j
11 Зарезерви- ровано PRSNT2 58 AD00 AD01 1
12 GND/3,3 V GND/3,3 V 59 +5 V +5 V "3
13 GND/3,3 V GND/3,3 V 60 REQ64# ack64# ;
14 Зарезерви- ровано Зарезерви- ровано 61 +5 V +5 V -si
15 RST# GND 62 +5 V +5 V
16 +5 V CLK 63 GND Зарезерви-| ровано
17 GNT# GND 64 C/BE7# GND
18 GND REQ# 65 C/BE5# C/BE6#
19 Зарезерви- ровано +5 V 66 +5 V C/BE4#
20 AD30 AD31 67 PAR64 GND
21 +3,3 V AD29 68 AD62 A63
глава 5- Материнская плата 72Z
Таблица 5.: 20 (продолжение)
Вывод Сигнал (сторона пайки) Сигнал (сторона монтажа) Вывод Сигнал (сторона пайки) Сигнал (сторона монтажа)
Ъ AD28 GND 69 GND А61
23 AD26 AD27 70 AD60 +5 V
24 GND AD25 71 AD58 AD59
25 AD24 +3,3 V 72 GND AD57
26 IDSEL C/BE3# 73 AD56 GND
27 +3,3 V AD23 74 AD54 AD55
28 AD22 GND 75 +5 V AD53
29 AD20 AD21 76 AD52 GND
30 GND AD19 IT AD50 AD51
31 AD18 +3,3 V 78 GND AD49
32 AD16 AD17 79 AD48 GND
33 3,3 V C/BE2#80 80 АЙ46 AD47
34 FRAME# GND 81 GND AD45
35 GND IRDY# 82 AD44 GND
36 TRDY# 3,3 V 83 AD42 AD43
37 GND DEVSEL# 84 +5 V AD41
38 STOP# GND 85 AD40 GND
39 +3,3 V LOCK# 86 AD38 AD39
40 SDONE PERR# 87 GND AD37
41 SBO# +3,3 V 88 AD36 +5 V
42 GND SERR# 89 AD34 AD35
43 PAR . +3,3 V 90. GND AD33
44 AD15 C/BE1 91 AD32 GND
45 +3,3 V AD14 92 Зарезерви- ровано Зарезерви- ровано
46 AD13 GND 93 GND Зарезерви- ровано
47 AD11 AD12 94 Зарезерви- ровано GND
^ина USB
^Чна USB {Universal Serial Bus) — это универсальная последовательная ши-
U ’ предназначенная для подключения периферийных устройств (рис. 5.52).
Се периферийные устройства (клавиатура^ мышь, джойстик, принтер и др.)
129
128 Аппаратные средстве
должны иметь одинаковые разъемы и подсоединяться к PC через отделы;
выносной блок,, именуемый USB-хаб (концентратор). Согласно станда
USB-хаб позволит подключить к PC до 127 внешних периферийных j
ройств.
Шина USB поддерживает технологию Plug&Play. Она позволяет не загро;
ждать слоты материнской платы дополнительными картами ввода/выв<
На новых материнских платах имеется специальный разъем для подклад
ния хаба USB.
Скорость обмена информацией по шине USB составляет 12 Мбит/с.
Для использования шины USB разработаны специальные драйверы для а
рационных систем Windows 95, Windows NT и OS/2 Waip.
Рис. 5.52. Шина USB
Материнская плата____________
^г'ыоСТ (Multimedia Bridge) для связи основной шины PCI с внутренним
механизмом обработки видеоданных и графическим контроллером (видео-
картой) (рис. 5.53).
Стандарт AGP
Несмотря на все преимущества шины РС1, ее возможностей становитсяj
достаточно в условиях растущей нагрузки на систему. Причина заключа!
в комбинации графики и видео, с которой приходится иметь дело нов
поколению графических микросхем. Только управление пользователь©
графическим интерфейсом забирает половину полосы пропускания ШИ
оставляя всего 40—50 Мб/с для других операций. Очевидно, что одной
ны PCI для графики и видео недостаточно, и в пределах графической 1
системы требуется вторичная шина. 4
Были разработаны специальные шины VAFC (Vesa Advanced Fet
Connector) co скоростью передачи данных около 20 Мб/с и VMC (Vesa
Channel) — 16 Мб/с. Однако ни одна из спецификации не получила ип
кого распространения.
В настоящее время разработан стандарт AGP {Accelerated Graphics /
предполагающий вторую магистраль шины PCI, и специальный мультй
Архитектура UMA
Принципиально новое решение вопросов управления видео и графическими
изображениями реализовано в архитектуре памяти UMA {Unified Memory
Architecture), позволяющей видеокарте использовать для своих нужд часть
Установленной на материнской плате памяти (RAM).
® архитектуре UMA система способна выделять именно то количество ди-
намической оперативной памяти, которое требуется для буфера кадра. При
загРузке BIOS отводит специальный блок RAM для использования в качест-
ве буфера кадра видео или графического изображения. Обычно размер бу-
^еРа кадра меняется динамически в зависимости от выбранного разрешения
°йитора и глубины представления цвета.
Стандарт IEEE 1394
1394 — это стандарт на высокоскоростную локальную последователь-
Ч^° Шину, который был разработан на основе технологии FireWire фирмами
L
130
Аппаратные
средств
Apple и Texas Instruments.
(SCSI-3).
Он является частью
нового стандарта Serial
S
Локальная
скоростью
последовательная шина IEEE
1394
способна
100, 200 и 400 Мбит/с (12,5, 25 и 50 Мб/с),
передавать
данны
рыми типами файлов — до 1 Гбит/с.
Такая
высокая
а при работе с
нек
скорость
достигаете
счет передачи информации в пакетном режиме. Кроме того, локальная
Fire Wire поддерживает стандартный обмен информацией по схеме “
подтверждение”, как и шина PCI.
ш
Шина использует простой 6-проводный кабель, состоящий из двух раз.
ных пар линий, предназначенных для передачи тактовых импульсов и
формации, а также двух линий питания. Как и USB, IEEE 1394 полно<
поддерживает технологию Plug&Play, включая возможность горячего :
ключения (установка и извлечение компонентов без отключения пщ
системы). По структуре шина IEEE 1394 не так сложна, как паралле.
шина SCSI, и устройства, подключаемые к ней,
могут потреблять ток до
Шина IEEE 1394 по сравнению с Ultra-Wide SCSI производительнее, де]
ле и проще.
Шина IEEE 1394 построена по разветвляющейся топологии и позволяет
пользовать до 63 узлов в цепочке. К каждому узлу можно подсоединит
16 устройств. Если этого недостаточно, то можно дополнительно под»
чить до 1023 шинных перемычек, которые могут соединять более 6400С
лов. Кроме того, шина IEEE 1394 обеспечивает одновременную работу
скольких устройств с разными скоростями передачи данных, точно так
как и SCSI.
Подключаться к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 смогут практ
ски все устройства, имеющие возможность работать со SCSI. Сюда вх
все виды дисковых накопителей, включая жесткие, оптические, CD-RO
новые цифровые видеодиски DVD, цифровые видеокамеры, устройся
записью на магнитную ленту и многие другие высокоскоростные nepi
рийные устройства. Такие возможности делают шину FireWire одной из
мых перспективных для технологий объединения компьютера с был
электроникой.
Даже сейчас микросхемы, разработанные специально для шины Fire1
уже предлагаются производителями. В скором времени ожидается появл<
адаптеров PCI, позволяющих добавить поддержку IEEE 1394 в сущест)
щие компьютеры.
Windows
Компания Microsoft заявила, что во все будущие версии
бавляться драйверы для портов IEEE 1394, а компании, разрабатыва,
BIOS, будут включать поддержку самозагружаемых устройств.
Глава 6
Элементы памяти
Элементы памяти составляют основу внутреннего функционирования любой
вычислительной, системы, так как с их помощью данные хранятся и могут
быть вновь прочитаны при дальнейшей обработке.
Элементы памяти присутствуют в каждом конструктивном модуле PC, но в
этой главе мы, в первую очередь, остановимся на тех элементах оперативной
памяти, которые определяют быстродействие всей системы и без которых
невозможна эффективная работа PC. При желании изменить (скорее всего,
увеличить) оперативную память PC эти элементы можно сравнительно про-
сто заменить или установить дополнительные.
Чтобы CPU мог выполнять программы, они должны быть загружены в
оперативную рабочую память (здесь под рабочей памятью мы понимаем
Память, доступную для программ пользователя). CPU имеет непосредст-
венный доступ к данным, находящимся в оперативной памяти (Random
Access Memory, RAM — память с произвольным доступом), с другой же —
‘периферийной”, или внешней, памятью (гибкими и жесткими дисками)
процессор работает через буфер, являющийся разновидностью оперативной
памяти, недоступной пользователю. Только после того, как программное
обеспечение будет считано в RAM с внешнего носителя данных, возможна
Дальнейшая работа системы в целом. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
перативная память, или как еще называют ее техническую реализацию —
°Перативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), представляет собой
самую быструю запоминающую среду компьютера. Принципиально имеет
ачение то, что информация может быть как записана в нее, так и считана.
Оперативная память имеет свои достоинства и недостатки:
Q Благодаря малому времени доступа к памяти скорость обработки данных
существенно возрастает. Если бы информация считывалась (соответст-
венно записывалась) только с внешних носителей, то пользователь про-
водил бы в ожидании завершения выполнения той или иной операции
Много времени
132
Аппаратные средства.
□ Недостатком оперативной памяти является то, что она является врем
ной памятью. При отключении питания оперативная память полное,
“очищается”, и все данные, не записанные на внешний носитель, бу
навсегда потеряны
Особенности элементов памяти
Перед RAM поставлена задача по требованию CPU предоставлять нео
димую информацию. Это означает, что данные в любой момент дол;
быть доступны для обработки. Выше было указано, что элементы опера
ной памяти являются “временными” запоминающими устройствами,
связано не только с подачей питания.
Оперативная память принадлежит к категории динамической памяти,
ее содержимое во время эксплуатации должно “освежаться” через оп]
ленные интервалы времени.
Запоминающим элементом динамической памяти является конденс!
который может находиться в заряженном или разряженном состоянии. ;
конденсатор заряжен, то в ячейку записана логическая 1. Если конденс
разряжен, то в ячейку записан логический 0. В идеальном конденсатор
ряд может сохраняться неопределенно долго. В реальном конденсатору
шествует ток утечки, поэтому записанная в динамическую память инфо]
ция со временем будет утрачена, так как конденсаторы запоминаю
элементов полностью разрядятся.
Чтобы наглядно пояснить этот процесс, представим элемент памяти
ведро с водой, которое может быть либо пустым (состояние - 0, соотве
венно Out) или полным (состояние = 1, соответственно In). К сожалени
этом ведре имеются маленькие дырки, такие, что вода (информация) bi
кала бы по капле, если бы “водоносу” (специальной логической схеме
было поручено компенсировать убыток воды (данных) так, чтобы уровен
(данные) оставался неизменным. Этот процесс называется регенерацией
мяти (Refresh). Деятельность “водоноса” имеет огромное значение, и п<
му ему никто не должен мешать. Переходя к компьютерной терминол»
это означает, что CPU имеет доступ к необходимым данным в RAM тс
в циклы, свободные от “освежения”.
Единственным способом регенерации хранимой в памяти информацш
ляется выполнение операции записи или чтения данных из памяти,
информация заносится в динамическую память, а затем в течение нес1
ких миллисекунд остается невостребованной, она будет утрачена, так
конденсаторы запоминающих элементов полностью разрядятся.
Регенерация памяти происходит при выполнении каждой операции чт
или записи данных в оперативную память. При выполнении любой
граммы нельзя гарантировать, что произойдет обращение ко всем яче1
памяти. Поэтому имеется специальная схема (“водонос”),
которая через
133
Элементы памяти
„еделенные промежутки времени (например, каждые 2 мс) будет осуществ-
даТЬ доступ (для считывания) ко всем строкам памяти. В эти моменты CPU
находится в состоянии ожидания. За один цикл схема осуществляет регене-
рацию всех строк динамической памяти.
Оперативная память вчера и сегодня
На заре компьютерного века применялись элементы памяти на кольцевых
магнитных сердечниках или на цилиндрических магнитных доменах. Так
было до тех пор, пока объем памяти был невелик и для размещения ее эле-
ментов не требовалось большого пространства. Только тогда, когда возникла
потребность в RAM большего объема, удовлетворить которую было невоз-
можно с помощью обычных модулей, для реализации элементов памяти
прибегли к интегральным технологиям.
Каждый элемент оперативной памяти представляет собой систему элек-
тронных ключей и конденсатор, хранящий информацию в виде заряда. Этот
конденсатор не идеальный, его емкость не слишком велика, а вследствие
того, что он сформирован в полупроводниковом переходе, расположенном в
толще кристалла кремния, появляются еще и дополнительные сопротивле-
ния, через которые заряд стекает с конденсатора (одновременно искажая
информацию и в соседних ячейках). Наличие заряда на конденсаторе соот-
ветствует логической единице. Время устойчивого хранения информации в
ячейке элемента оперативной памяти составляет обычно несколько милли-
секунд. После этого информацию необходимо перезаписать. Такая процеду-
ра перезаписи и получила название регенерации памяти (Refresh).
Рассмотренный технологический процесс базируется на использовании по-
левых транзисторов, причем каждый из этих транзисторов может хранить
единицу информации (бит). Благодаря развитию в микроэлектронике высо-
коточных технологий в ограниченном объеме полупроводникового кристал-
ла Удалось разместить огромное количество полевых транзисторов.
Принцип работы
Принцип работы динамической памяти заключается в следующем. Обычно
лчейки памяти конфигурируются в матрицу строк и столбцов и полный ад-
яцейки данных (1 бита информации) делится на два компонента — адрес
/Роки (row address') и адрес столбца (column address). Для передачи на мик-
осхему памяти адреса строки служит сигнал RAS (Row Address Strobe), а для
^Реса столбца — сигнал CAS (Column Address Strobe).
процессе обращения к микросхеме динамической памяти для записи и
тывания информации на ее адресные входы подается вначале — код ад-
са строки и одновременно с ним (или с задержкой) сигнал RAS, затем с
^рачительной задержкой, код адреса столбца, сопровождаемый сигналом
Время доступа к блоку RAM определяется в первую очередь временем
, ейИя (разряд конденсатора) и регенерации (заряд конденсатора).
Аппаратные средства
134
Рассмотрим подробнее, как работает динамическая память. При обращен^
к памяти (независимо от того, чтение это или запись) на входы памяти п<
дан адрес строки и сигнал RAS. Это значит, что каждая шина столбца с
единяется с ячейкой памяти выбранной строки (рис. 6.1). Поскольку и
формация хранится в виде заряда конденсатора, то для того чтобы счи
записанную в ячейке информацию, необходимо устройство с высоким в»
ным сопротивлением, ограничивающим ток разряда конденсатора, чт
избежать тока утечки. Таким устройством является считывающий усили
подключенный к каждой общей шине столбца динамической памяти,
формация считывается со всей строки запоминающих элементов
менно и помещается в регистр.
Ячейка
памяти
перезапись/
запись _____
перезапись/
запись ____
Строка О
Строка 1
Строка 2
Строка N
е
а
£
в
Адрес
одной
Сигнал
строки (
перезапись/
запись _____
Ввод
данных (DI)
Сигнал записи
(WR)
перезапись/
запись _____
Считывающий
усилитель
Считывающий
усилитель
Считывающий
усилитель
I
Считывающий
усилитель
ZZXZZZ
Регистр строки [
Дешифратор адреса столбца
| Вывод данных (DO)
Рис. 6.1. Структурная схема динамической памяти
Сигнал выбор»
столбца (CAS)
Как уже отмечалось выше, с незначительной задержкой после сигнала
на входы динамической памяти подается адрес столбца и сигнал CAS.
чтении в соответствии с адресом столбца данные выбираются из реги
строки и подаются на выход динамической памяти.
г^два 6- Элементы памяти 135
0ри считывании информации из запоминающих ячеек считывающие усили-
ли разрушают ее, поэтому для сохранения информации необходима ее пе-
резапись: выходы регистра строки снова соединяются с общими шинами
столбцов памяти, чтобы перезаписать считанную из строки информацию.
Если запоминающая ячейка имела заряд, то она снова будет заряжена еще
до завершения цикла чтения. На ячейки, которые не имели заряда, напря-
жение не подается.
Если выполняется цикл записи в память, то подается сигнал WR (Write) и
цнформания поступает на общую шину столбца не из регистра, а с инфор-
мационного входа памяти через коммутатор, определенный адресом столбца.
Таким образом, прохождение данных при записи определяется комбинацией
сигналов адреса столбца и строки и разрешения записи данных в память.
При записи данные из регистра строки на выход (DO) не поступают.
Адреса
Важнейшим критерием работы оперативной памяти является размещение
информации в совершенно определенных ее областях. Для этого каждый
элемент памяти имеет свой адрес, благодаря чему данные без конфликтов
располагаются в памяти и могут записываться, считываться вновь и переда-
ваться для дальнейшей обработки.
Время доступа
Другим важным отличием элементов оперативной памяти от прочих запо-
минающих устройств является время доступа, характеризующееся интерва-
лом времени, в течение которого информация записывается в память или
считывается из нее. Время доступа для внешних носителей данных, таких
как гибкий или жесткий диски, выражается в миллисекундах, а для элемен-
тов памяти оно измеряется наносекундами.
D - - -
° принципе на материнскую плату можно устанавливать элементы памяти
Различных изготовителей с различным временем доступа. Однако старайтесь
вбегать неоднородного смешения элементов памяти. Время доступа не
должно ни в коем случае различаться более чем на 10 нс. В противном слу-
е система в процессе своей работы может столкнуться с серьезными про-
емами. Опыт подсказывает, что всегда в одном банке необходимо исполь-
Вать элементы памяти одного и того же производителя.
^ait State
НоРмального функционирования системы между CPU и элементами
Лев™ Не должно наступать большое временное рассогласование, обуслов-
эГиЧое различным быстродействием этих компонентов. Именно в связи с
tbi в PC на базе CPU 80486 или Pentium должны устанавливаться элемен-
Вамяти со временем доступа 70 нс и менее.
136
Аппаратные средств.
Медленные элементы могут привести к зависанию системы. Для реше
этой проблемы, исходя из параметров Chipset материнской платы, в Cft
Setup производят ручную или автоматическую установку параметра Wait {
(цикл ожидания), с помощью которого устраняется рассогласование ме
быстродействием элементов памяти и тактовой частотой процессора. Этот
раметр указывает, сколько тактов должен пропустить процессор между д
операциями доступа к шине или к памяти. Дополнительные циклы ожщ
могут существенно замедлить работу PC в целом. Так три дополнительных
ла ожидания (значение параметра Wait State равно 3) применительно к О!
ции доступа к памяти могут привести к потере почти 30% быстродействия.
Как правило, CMOS Setup предоставляет пользователю возможность :
ную установить значение параметра Wait State. Об этих возможностях
фигурации рассказывается в главах 19 и 20, где речь идет о внутрисисте
оптимизации оперативной памяти.
Организация памяти
В РС каждый элемент памяти определяется своим адресом. Элементы па
объединяются в корпусе микросхемы, которые размещаются на специал
небольших печатных платах. Эти платы вставляются в специально предн
ченные для них слоты на материнской плате, называемые банками (Bt
Организация банков отличается для разных плат. Для функциониров
оперативной памяти банк всегда должен быть полностью заполнен элем'
ми памяти! Неполное заполнение банка ведет к тому, что система не зап;
ется, потому что при включении РС происходит тестирование памяти.
Сообщение об ошибках, обнаруженных в элементах памяти, передается
теринской платой путем подачи акустического сигнала.
Пакетный режим
В микросхемах, совместимых с архитектурой Intel, начиная с CPU &
для доступа к памяти реализован так называемый пакетный режим (I
Он заключается в том, что при необходимости чтения одного слова
вместе с ним считает еще три, расположенные рядом. Время перес:
обычно измеряют в тактах и записывают, например, следующим обр
7-3-3-3. Эта запись означает, что если на первую пересылку данных из ,
потребовать 7 тактов работы CPU, то на каждую последующую — толь
Идеальный случай — это 2-1-1-1, однако такой вариант в настоящее в
реализуется только для кэш-памяти второго уровня.
Чередование памяти
Одним из способов повышения быстродействия динамической памяти )
ется метод управления памятью с чередованием адресов (Interleaving tn
который базируется на том, что адреса логически связанных байтов
р^ваб. Элементы'памяти 137
вСего располагаются в памяти друг за другом. Как уже отмечалось, после
аВершения доступа к микросхеме динамической памяти требуется кратко-
ременная пауза, чтобы она подготовилась к следующему этапу записи или
сЧйтывания. Чтобы избежать таких пауз, введена система чередования памя-
т. е. помещение следующих друг за другом ячеек памяти в различные
банки, из которых CPU должен считывать данные попеременно. Пока в од-
ном из чипов памяти происходит регенерация данных, CPU может без про-
медления считывать следующий байт из другого банка.
разбиение памяти на страницы
Циклы ожидания (fParY State) замедляют работу РС. Одним из способов по-
вышения быстродействия памяти является метод разбиения памяти на стра-
ницы (Pacing mode).
Этот метод базируется на том факте (уже упоминавшемся при описании чередо-
вания памяти), что каждый поступающий в CPU байт находится вблизи от бай-
та, уже считанного из памяти и логически связанного с ним. Следовательно,
повторения сигнала RAS можно избежать, если адреса строк выбираемых ячеек
памяти лежат в пределах одной страницы, то есть адрес строк неизменен.
Память делится на страницы размером от 512 байт до нескольких килобайт.
Затем микросхема распределения памяти позволяет обращаться к памяти
внутри страницы без введения состояния ожидания.
Типы памяти
В-зависимости от материнской платы используются различные типы эле-
ментов памяти. Описанные в следующем разделе DRAM устанавливались
обычно на платы с процессором 80286, на карты расширения памяти и час-
тично на старые материнские платы класса 386SX.
Старые платы с процессором- 80386 в качестве оперативной памяти обычно
используют описанные далее SIP-модули, а иногда и смесь из элементов
Шм и SIP.
g
современных материнских платах с процессорами 80486 и Pentium
элементы памяти DRAM больше не устанавливаются. Здесь используются
ММ-модули, так как по своей организации и конструкции они являются
иболее эффективным средством обеспечения RAM для программных про-
ектов, требующих для своей работы все большие и большие объемы памя-
• Кроме того, они достаточно надежны и занимают мало места.
°НАМ
О в наименовании этого элемента говорит о том, что он динамиче-
и (Dynamic). Однако это ни в коем случае не означает, что этот тип RAM
138
Аппаратные средства
особенно динамичен и запоминаемые данные постепенно “улетучиваютс
В принципе, обозначение для этого элемента памяти не совсем коррект
потому что любой применяемый сегодня тип элемента памяти, за исклю
нием наименований SRAM и NVRAM, относится к динамической Ю
Однако на компьютерном сленге обозначение DRAM закрепилось, пре
всего, за элементами памяти (рис. 6.2), которые описываются в настоя!
разделе.
Рис. 6.2. Элементы памяти DRAM и ра;
Микросхемы DRAM маркируются цифровым кодом, например, 4164 и 4
В данном случае эти цифры означают, что элементы памяти 4164 и ;
могут запоминать 64 Кбит и являются первыми и до настоящего вре&
используемыми микросхемами DRAM. Почти одновременно в 1987 г. 6
изготовлены два новых типа DRAM, которые были обозначены как 414i
41256. Эти элементы в состоянии запоминать вчетверо большее количе
данных при увеличении их размера всего на 10% (за счет появления до1
нительных выводов микросхемы). В 1989 г. компания Siemens изгото1
первый чип, емкость которого составила 1 Мбит, что превысило емю
чипа 41256 в четыре раза. t
Говоря об этом типе RAM, подразумевается микросхема с так называв,
DIP-корпусом, при этом DIP обозначает Dual In-line Package (корпус с д
рядным расположением выводов). Этот термин относится к корпусам п:
ти, у которых выводы (Pins) расположены по бокам (напоминают жука),
изображено на рис. 6.3. Сам кристалл, на котором размещены ячейки п<
ти, существенно меньше, чем корпус. Данная конструкция корпуса обув
лена такими требованиями, как удобство печатного монтажа и устан<
микросхемы в панельки на материнской плате, а также соблюдение те!
ратурного режима работы элементов.
Рис. 6.3. Внешний вид корпуса типа DIP
Важнейшими параметрами микросхем DRAM являются емкость и орган
ция памяти. Элементы DRAM в виде отдельных микросхем обычно уст
ливались на старых материнских платах. В настоящее время эти микр
мы используются в качестве составных элементов модулей памяти, '
как SIP-, ZIP- и SIMM-модули. В табл. 6.1 приведены параметры наи<
распространенных микросхем DRAM.
fnuea 6- Элементы памяти__________________________________________139
Таблица 6.1. Параметры микросхем DRAM
5диФР°вая маркировка Изготовитель Оригинальное обозначение Емкость Корпус
*41256 — — 256 х 1 бит 16 DIP
44256(514256) Texas Instr. TMS44C256 256 х 4 бит 18 DIP
Toshiba
Mitsubishi M5M44256BP
Samsung KM44C256AP »
Motorola MCM514256AP
Hyundai 51C4256S
Micron MT4C4256
Mostek MK44256P
411000 (511000) — — 1 М х 1 бит 18 DIP
514400 — — 1 М х 4 бит 20 DIP
44100 (51400) — 4 М х 1 бит 20 DIP
44400 — 4 М х 4 бит 20 DIP
Информация о микросхеме в ее обозначении состоит, как правило, из не-
скольких полей. Первое поле содержит информацию о производителе и
типе отбраковки при изготовлении микросхемы, следующее характеризует
емкость,- а дальнейшее — материал, из которого изготовлен корпус, и вре-
мя доступа.
Например, для микросхем фирмы Mostek первые две буквы МК являются
обозначением фирмы, МКВ означает, что данная микросхема фирмы Mostek
отбракована согласно военному стандарту (MIL STD-833), a MKI — что
микросхема прошла отбраковку в соответствии с промышленным диапазо-
ном температур. Цифра 4 говорит о том, что микросхема является элементом
НАМ. Следующая за ней цифра обозначает количество информационных
Разрядов; 1 - один разряд, 4 - четыре разряда. Группа цифр, следующая да-
е, обозначает количество информационных разрядов в килобитах (64 — 64
са ?Т’ 256 ~ 256 Кбит, 1000 — 1 Мбит). Далее буквой указывается тип корпу-
'НапРимер, Р — пластмассовый, хотя тип может быть и не указан). Через
зНдИс Указывается время доступа в наносекундах. Таким образом, по обо-
Mbi м"1*0 МКВ44256-70 можно легко определить, что это микросхема фир-
KocTMOStek’ пР0ШеД1иая отбраковку согласно военному стандарту, имеет ем-
МИкЬ разРяда по 256 Кбит каждый и время доступа 70 нс. Маркировка
Иец,?°5хем памяти ДРУГИХ производителей может не соответствовать приве-
дейс°к в табл- 6.1, однако обозначения, характеризующие емкость и быстро-
''"•'-JgHe, как правило, одинаковы у всех производителей микросхем DRAM.
140
Аппаратные среде
FPM DRAM
Микросхемы DRAM, реализующие страничный режим, называют
DRAM (Fast Page Mode Dram). Этот тип памяти появился в последних 14
лях PC с CPU 80486 и получил очень широкое распространение. Время
тупа процессора к памяти при использовании микросхем FPM DRAM
кращается на 50% по сравнению с обычными DRAM.
EDO RAM
В PC с CPU Pentium широко применяется память типа EDO DRAM —
мять с расширенным выводом данных (Extended Data Output). За счет
чия дополнительных регистров для хранения данных увеличивается ।
данных, выводимых из памяти в единицу времени. Это происходит бл<
ря тому, что в этих дополнительных регистрах данные могут удержи]
даже в течение следующего запроса к микросхеме, поэтому следующий
обращения CPU к RAM может начинаться до того, как закончится п
дущий. Модули EDO RAM работают на 10—15% быстрее, чем FPM D
Особенно заметно преимущество EDO RAM над DRAM в пакетном ре;
По цене микросхемы EDO RAM и FPM DRAM различаются незначите
BEDO DRAM
Микросхемы BEDO DRAM (Burst EDO) являются разновидностью
RAM. В BEDO RAM выборка четырех операндов, требуемых для пере
происходит автоматически. Здесь добавлен специальный счетчик слов.
Экспериментально получено, что на частоте CPU 66 МГц параметры п
ного режима для FPM составляют 7-3-3-3, для EDO — 7-2~2-2, для ВЕ1
7-1-1-1.
В PC с CPU 80486 типы памяти EDO и BEDO, как правило, не подд<
ваются.
CDRAM, EDRAM
CPU, работающий на частоте 100 МГц, выполняет одну или более onepai;
каждые 10 нс. Микросхемы EDO RAM и FPM DRAM имеют время обрат
60 нс. CDRAM (Cache DRAM) и DRAM (Enhanced DRAM) основаны на
грации небольшого количества ячеек быстрой памяти SRAM (см. далее) о
менем доступа 10—15 нс. Например, на одном кристалле могут находиться
DRAM и 16 Кб SRAM. Интегрированные элементы SRAM в данном <
можно рассматривать, как “кэш, встроенный в памяти». Использование го
ного типа памяти позволяет повысить быстродействие памяти.
SDRAM
Sychronous DRAM — это новая технология микросхем динамической г
ти. Основное отличие данного типа памяти от остальных заключается в
141
^ряб- Элементы памяти
т0 все операции в микросхемах памяти синхронизированы с тактовой час-
той CPU, т. е. память и CPU работают синхронно. Это достигается пе-
мзованием внутренней трехступенчатой конвейерной архитектурой мик-
росхемы памяти и чередованием адресов.
^ехцодогия SDRAM позволяет сократить время, затрачиваемое на выполне-
ние команд и передачу данных, за счет исключения циклов ожидания. Со-
временные микросхемы SDRAM могут работать на тактовых частотах CPU
^6 75, 83, 100 и 125 МГц. Подобные микросхемы были разработаны фирма-
ми Samsung и NEC. В настоящее время память SDRAM поддерживают ма-
теринские платы Intel 82430VX, Intel 82430НХ и Intel 82430ТХ.
RDRAM
Одной из наиболее быстродействующих является память RDRAM (Rambus
DRAM), разработанная американской компанией Rambust и выпускаемая в
настоящее время такими компаниями, как NEC, Toshiba и Fujitsu. Память
RDRAM является 9-разрядной, тактируется частотой 250 МГц и достигает
пиковой скорости передачи данных 500 Мб/сек. Стоимость подобного типа
памяти еще достаточно высока.
В табл. 6.2 представлены некоторые характеристики различных типов эле-
ментов памяти.
В главе 10 вы найдете информацию об элементах видеопамяти.
Таблица 6.2. Некоторые характеристики различных типов памяти
Тип памяти Частота шины, МГц Максимальная пропускная способность, Мб/с
FPM DRAM 25-33 80
EDO DRAM 40-50 105
SDRAM 66-100 166-253
RDRAM 250 '500
Slp-модули
^Икросхемы DRAM довольно легко и просто устанавливать в PC, однако они
Имают много места. С целью уменьшения размеров компонентов PC, в том
и элементов оперативной памяти, был разработан ряд конструктивных
Щений, приведших к тому, что каждый элемент памяти больше не устанав-
В 0ТдельнУю панель, а совместимые элементы DRAM объединены в
С®11 Модуль, выполненный на небольшой печатной плате.
т
§Мт°Л°ГИЯ’ Ревизующая такую конструкцию элементов памяти, называется
Г (Surface Mounting Technology), дословно переводимая как технология по-
-617
142
Аппаратные средст,
верхностного монтажа. Благодаря ей совместимые элементы DRAM был;
тановлены на одной плате, что, в первую очередь, означало экономию Mei
В качестве реализации технологии SMT можно назвать так называемые
модули с однорядным расположением выводов {Single In-line Package,
SI P-модули представляют собой небольшую плату с установленными на
совместимыми чипами DRAM (рис. 6.4). Такая плата имеет 30 вы)
размеры ее в длину около 8 см и в высоту около 1,7 см.
Рис. 6.4. SIP-модули со временем доступа 70 нс
SIP-модули устанавливаются в соответствующие разъемы на материн
плате. Однако при установке и извлечении таких модулей тонкие н<
выводов часто обламываются, и контакт между ножкой и разъемом не)
жен. Это привело к дальнейшему развитию модулей памяти — появл<
SIMM-модулей.
SIMM-модули
Когда речь идет о SIMM-модуле, имеют в виду плату, которая по е
размерам примерно соответствует SIP-модулю. Разница, прежде всего
стоит в конструкции контактов. В отличие от SIP-модуля выводы
SIMM-модуля заменены так называемыми контактами типа PAD (вй
Эти контакты выполнены печатным способом и находятся на одном ;
платы. Именно этим краем SIMM-модули устанавливаются в специал
слоты на материнской плате (рис. 6.5). Благодаря такой констру
SIMM-модулей существенно повышается надежность электрического
такта в разъеме и механическая прочность модуля в целом, тем боле!
все контакты изготовлены из высококачественного материала и позолоч
Рис. 6.5. SIMM-модули со временем доступа 70 нс
c/^S-
6. Элементы памяти
143
Отказы в работе оперативной памяти чаще всего происходят не из-за по-
ведения SIMM-модулей, а скорее из-за некачественной обработки кон-
тактов разъемов на материнской плате.
Кроме того, удобная конструкция SIMM-модулей позволяет пользователям
самостоятельно менять и добавлять элементы памяти, не опасаясь повредить
0Ы0ОДЫ.
SlMM-модули являются стандартом в современных вычислительных систе-
мах. SIMM-модули, оснащенные DRAM 41256, сегодня применяются отно-
сительно редко. Чаще SIMM-модули оборудованы микросхемами памяти
обшей емкостью 8, 16 и 32 Мб. Сравнительно недавно на рынке появились
SlMM-модули, имеющие емкость 120 Мб и выше.
В РС с CPU 80386 и ранних моделях с CPU 80486 использовались
30-контактные SIMM-модули памяти (DRAM) и число слотов на материнской
плате колебалось от 4 до 8. В настоящее время найти в продаже подобные моду-
ли весьма не просто. В более поздних моделях PC с CPU 80486 и Pentium стали
использоваться 72-контактные SIMM-модули памяти (FPM DRAM).
DIMM-модули
В последнее время на многих современных МП появились слоты для
168-контактных модулей памяти DIMM (Dual In-line Memory Module). Моду-
ли DIMM обладают внутренней архитектурой, схожей с 72-контактными
SIMM-модулями, но благодаря более широкой шине обеспечивают повы-
шенную производительность подсистемы “CPU-RAM“.
Для правильного позиционирования DIMM-модулей при установке в слоты
на матер’инской плате в их конструкции предусмотрены два ключа (рис. 6.6):
□ Первый ключ расположен между контактами 10 и 11, и служит для опре-
деления типа памяти модуля (FPM DRAM или SDRAM)
а Второй ключ расположен между контактами 40 и 41, и служит для опре-
деления напряжения питания модуля (5.В или 3,3 В)
144
Аппаратные средств
SRAM
Элементы SRAM в общем и целом идентичны элементам памяти DRAM
исключением того, что они не имеют “дыр в ведре”, т. е. не нуждают
регенерации памяти (Refresh).
Буква S в названии обозначает Static (статический). Если бы SRAM уста]
ливалась в качестве оперативной памяти, это дало бы, конечно, увеличг
быстродействия PC. Однако и существенно изменилась бы его стоим<
поскольку стоимость микросхем SRAM значительно выше стоим
DRAM и прямо пропорциональна быстродействию. Время доступа к DI
составляет от 60 до 100 нс, а время доступа к SRAM — от 10 до 15 нс.
этому элементы SRAM устанавливают только для выполнения специал!
задач, важнейшими из которых можно назвать применение в качестве i
памяти и памяти для параметров BIOS.
Как и DRAM, элементы SRAM также в некотором роде являются “вре]
ной” памятью. Для того чтобы данные оставатись неизменными, дол
быть обеспечено гарантированное питание от аккумулятора. При этом
требляемый элементами SRAM ток настолько мал, что содержимое nai
(при наличии аккумулятора) остается неизменным около двух лет, даже
ли система за это время ни разу не включалась.
Установка SRAM в качестве кэш-памяти рассмотрена датее.
NVRAM
NVRAM используют для долговременного хранения данных, которые
при каких обстоятельствах не должны быть утеряны. Буквы NV в и;
обозначают Non Volatile, т. е. “не временная”. Элементы NVRAM не ну
ются в обеспечении электропитанием и сохраняют свое содержимое в •
ние длительного времени.
ZIPRAM и другие типы элементов памя
Наряду с описанными выше типами элементов памяти имеются еще и ,
гие компоненты разных изготовителей, которые устанавливаются, как
вило, в системы нестандартной конфигурации. В случае ZIPRAM речь
об обычных микросхемах DRAM, имеющих корпус типа ZIP. Ко,
элементов ZIPRAM (Zigzag In-line Package, ZIP) сконструирован таким о
зом, что выводы микросхемы расположены в один ряд в шахматном пор
с одной стороны корпуса. Микросхемы ZIPRAM устанавливаются в сп
альные панельки на материнской плате. Преимущество конструкции
элементов памяти заключается в более эффективном использовании
странства внутри корпуса PC, по сравнению с обычными элемен'
DRAM. Вследствие этого ZIPRAM (рис. 6.7) устанавливались в основ»
^ава 6. Элементы памяти 145
компьютеры типа laptop и notebook. Однако в настоящее время в качестве
цементов памяти преимущественно используются SIP- или SIMM-модули,
которые дают еще большую экономию пространства внутри PC.
0аряду с ZIPRAM имеются еще и другие типы элементов памяти, которые
уличаются от описанных выше типов, в первую очередь, своей конструк-
цией. По своему функциональному назначению они почти все аналогичны
pRAM или SRAM. Блоки памяти, или платы памяти, такие как RAM-PAC
цди RAM-Cartridges, редко устанавливают в качестве оперативной памяти. В
основном они используются для расширения памяти периферийных уст-
ройств PC (принтер и плоттер) или в компьютерах типа laptop или notebook.
В этой книге эти элементы памяти не рассматриваются. Отметим лишь спе-
цифический способ их построения и несовместимость с другими элемента-
ми памяти.
рис. 6.7, Плата ZIPRAM
Кэщ -память
Кэщ-память {cache — убежище, склад) имеет большое значение для быстро-
действия материнской платы и винчестера. Физически кэш-память обычно
е°стоит из элементов SRAM с малым временем доступа и имеет объем от 64
512 Кб.
Сртг
Зи с тактовой частотой, например, 33 МГц, имеет рабочий цикл прибли-
зительно 33 нс. А современные модули RAM имеют время доступа от 60 нс
. Ю0 нс. Следовательно, процессор вынужден простаивать 2—3 цикла в
6иИдании, пока информация из соответствующих элементов памяти поя-
ся на системной шине. Такая ситуация обычно ведет к существенному
ЯХению производительности системы, что, естественно, крайне нежела-
Льно. Для согласования работы сравнительно медленных устройств, таких
146
Аппаратные средсп
как DRAM, а также для уменьшения времени вынужденного простоя
цессора в системе создается отдельная область сверхоперативной па»
выполненная на микросхемах SRAM со временем доступа 15—20 нс.
Обмен данными между процессором и оперативной рабочей, а также В]
ней памятью осуществляется через кэш-память, т. е. данные, например
оперативной памяти сначала считываются в кэш-память и только из
считываются процессором. Такой способ обмена данными имеет то
имущество, что при повторном обращении к памяти уже нет необходим
считывать информацию из медленной оперативной рабочей памяти, и
предоставляется в распоряжение CPU без задержки. Координацию пс
этих данных осуществляет кэш-контроллер, который сообщает CPU,
ются ли еще в кэш-памяти необходимые данные или нет.
Внешняя кэш-память CPU
Впервые внешняя кэш-память появилась на материнской плате с проц
ром 80386. Емкость ее для процессоров этого класса должна составл
среднем 128 Кб. Для процессоров 486DX объем кэш-памяти должен
256 Кб, реже — 512 Кб.
Своеобразие SRAM определяется отсутствием регенерации, так что 1
доступа к данным кэш-памяти определяется, в основном, тактовой час
процессора. Благодаря малому времени доступа к элементам SRAM
метр Wait State, как правило, не используется или равен нулю, что прИ1
к значительному увеличению быстродействия системы в целом.
Внутренняя кэш-память CPU
Помимо описанной выше внешней кэш-памяти для повышения произ!
тельности систем на базе процессоров 80486 и Pentium в состав этих
цессоров включают еще внутреннюю кэш-память емкостью 8 или 16
Это так называемая кэш-память первого уровня. Ее назначение — соглас
ние скорости работы процессора и внешней кэш-памяти. Внешняя ;
память, соответственно, называется кэш-памятью второго уровня.
Кэш-память винчестера
Принцип кэширования обмена данными применяется также и при
нии/записи данных с винчестера. В данном случае кэш-память винче!
обеспечивает синхронизацию времени доступа к данным на диске (нескс
миллисекунд) с быстродействием шины данных. В процессе кэширов
диска данные записываются в собственную кэш-память, элементы кот
размещены на самом винчестере, так что при повторном обращении к
уже нет необходимости в механическом считывании этих данных. Emi
кэш-памяти в данном случае обычно составляет 128 или 256 Кб.
гп^ва^б. Элементы памяти 147
путайте аппаратное кэширование диска с программным, которое только
эмулирует принцип кэширования. Конечно же, такие программы как Smart
prive (из MS-DOS или Windows) или PC-Cache (из утилит PC Tools) повы-
шают производительность вычислительной системы. Об этих программах
цитирования речь пойдет в главе 19.
Карты расширения памяти
Карты расширения памяти едва ли устанавливаются сегодня. Они были ти-
пичным явлением для компьютеров класса АТ 286. Первые IBM PC класса
XT выпускались с оперативной рабочей памятью объемом 256 Кб. Только
CPU 80286 впервые смог адресовать более 1 Мб. Сегодня такой объем опе-
ративной памяти кажется смешным.
Так как РС с процессором 80286 рассчитывался на работу с RAM объемом
до 1 Мб, материнские платы для такого класса РС не были оборудованы
дополнительными банками памяти. Только с развитием прикладных про-
грамм, требующих большого объема памяти, появились так называемые
карты расширения памяти (рис. 6.8). Карта расширения является ничем
иным, как платой с многочисленными разъемами, в которые устанавлива-
ются обычные элементы DRAM. При этом карта подключается к обычной
системной шине компьютера. Управление дополнительной памятью осуще-
ствляется специальной программой, поставляемой вместе с картой, в соот-
ветствии с определенным стандартом. Этот стандарт называется L1M. На-
звание LIM произошло от первых букв имен его производителей — Lotus,
Intel, Microsoft.
^Cjt
Ти BbI все же вынуждены использовать карты расширения памяти, обра-
Те внимание на две особенности:
148
Аппаратные средств
□ Карта должна быть оборудована элементами памяти общей емкостью
до 4 Мб
□ Для работы карты расширения необходим соответствующий драйвер,
торый осуществляет управление адресацией дополнительной памя
Без него вы можете оборудовать карту памятью любого объема, но
этом сможете использовать только 1 Мб. Современный стандарт
расширения памяти называется LIM-EMS 4.0
Глава 7
устройства
хранения данных
Очевидно, что помимо оперативной памяти необходимо оснащать компьютер
еше и другими устройствами памяти, рассчитанными на долговременное хра-
нение данных. К ним относятся дискеты, винчестеры, CD-ROM и др. Укажем
важнейшие достоинства и недостатки таких запоминающих устройств.
Время доступа к информации для этих запоминающих устройств составляет
миллисекунды, а для элементов оперативной памяти — наносекунды.
При правильной эксплуатации накопителей данные, которые на них разме-
щены, будут доступны в течение длительного времени и возможен обмен
данными между компьютерами.
В этой главе мы рассмотрим важнейшие запоминающие устройства и соот-
ветствующие носители информации, которые действительно необходимы
системе для ее нормального функционирования. (Перфокарты, например,
все-таки не очень подходящий носитель информации для компьютера.)
Все приводы PC не могут самостоятельно управлять обменом данных. В ка-
честве посредника между приводом и PC используется специальный кон-
троллер. Обработка данных при чтении или записи выполняется в специ-
альных электронных схемах, поэтому используемые при этом средства
больше относятся к контроллеру, чем собственно к приводу.
Необходимые важнейшие сведения, относящиеся к приводу, такие как ме-
тоды обработки, подключение привода, распайка кабелей и т. д., приведены
в соответствующих таблицах в главе 8.
Если у вас возникли проблемы при установке новых или дополнительных
приводов, то ознакомьтесь с информацией главы 20.
Дисководы
Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются старейшими периферийными
СтРойствами PC (рис. 7.1). В качестве носителя информации в них приме-
яЮтся дискеты (Floppy) диаметрами 3,5" и размерами 5,25". Дисководы для
150
Аппаратные средству,
дискет 3,5" функционируют по тем же принципам, что и их старши!
большие по размерам “братья” — 5,25" FDD.
Информация на дискете запоминается путем изменения ее намагниченй
сти. Изменение поля ориентирует магнитные частицы дискеты в направд
нии север—юг или юг—север. Так представляются логические состоя»
“1” или “0”. ]
Рис. 7.1. Конструкция дисководов
Принцип действия
Конструктивно FDD состоит из большого числа механических элемент
малого числа электронных, поэтому для надежной работы дисковода в
чительной степени необходима устойчивая работа механики привода. В,
ководе имеются четыре основных элемента:
□ Рабочий двигатель
□ Рабочие головки
□ Шаговые двигатели
□ Управляющая электроника
Рабочий двигатель
Двигатель включается только тогда, когда в дисковод вставлена дискета и
движка дисковода защелкнута (для 5,25" FDD). Двигатель обеспечивает
/лаВ£
7. Устройства хранения данных
151
сТОянную скорость вращения дискеты: для 3,5" FDD — 300 об/мин, для 5,25"
ррр — 360 об/мин. Для запуска двигателю необходимо в среднем 400 мс.
рабочие головки
идя записи и чтения данных дисковод оснащается двумя комбинированны-
ми головками (для чтения и записи каждая), которые располагаются над
рабочей поверхностью дискеты. Так как обычно дискеты являются двусто-
ронними, то есть имеют две рабочие поверхности, то одна головка предна-
значена для верхней, а другая для нижней поверхности дискеты.
Шаговые двигатели
Движение и позиционирование головок выполняется при помощи двух
двигателей. Они издают характерный звук (“крякают”) уже при включении
PC. Это шаговые двигатели перемещают головки для проверки работоспо-
собности привода при их позиционировании.
Управляющая электроника
Электронные схемы дисковода чаще всего размещаются с его нижней сто-
роны. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, то есть
отвечают за преобразование информации, которую считывают или записы-
вают головки. Чтобы не нарушалась постоянная скорость вращения приво-
да, он всегда должен работать только в горизонтальном или вертикальном
положении.
В табл. 7.1 Кратко указаны наиболее важные сведения о дисководах (данные
приведены для FDD Fujitsu 25хх).
Таблица 7.1. Технические характеристики дисководов
Параметры Тип дисковода1
3,5" DD 3,5" HD 5,25" DD 5,25" HD
Ширина, мм 101,6 101,6 146 146
Высота2, мм 25,4 25,4 41 41
Длина, мм 150 150 203 203
^Форматирован- ия емкость, Мб 1 2 1 2
Форматированная емкость, Кб 720 720 360 360
1440 1200
Скорость враще- Ни« , об/мин 300 300 300 360
рлотность доро- шт/дюйм 135 135 48 96
152
Аппаратные средсп
Таблица 7.1. (продолу
Параметры Тип дисковода1
3,5" DD 3,5" HD 5,25" DD 5,25" HD
Количество до- рожек на рабочей поверхности 80 80 40 80
Скорость обмена данными, Кб/с 250 500 250 500
Время позицио- нирования голов- ки, мс 94 94 67 91
Время позицио- нирования голов- ки между сосед- ними дорож- ками5, мс 6 3 4 3
Время доступа, мс 175 100 250 200
Время безотказ- ной наработки, час 10 000 12 000 12 000 12 000
1 HD u DD обозначают соответственно High Density u Double Density (высокая пм
ность и двойная плотность; более подробно об этом рассказано в последующих разда
данной главы). 1
Рабочая высота дисководов 3,5" для PC типа laptop и notebook, составляет 19,5 мм. ’
3 Скорость вращения: rpm = rotations per minute (количество оборотов в минуту). |
4 Плотность дорожек: tpi—tracks per inch (количество дорожек на дюйм). \
5 Время позиционирования между дорожками для всех моделей FDD фирмы NEC cocm
ляет 3 мс.
Самым настоящим врагом для дисководов является пыль. В отличие от вй
Нестеров, у которых рабочая поверхность диска герметично закрыта, у FE
имеется, по крайней мере, одно отверстие, через которое внутрь могут п{
никать пыль и другие предметы — это щель, куда вставляются дискеты. Д
рабочих головок (которые не защищены) толстый слой пыли мешает точй
му позиционированию, что может привести к классическому сообщению!
ошибке: ,
Not ready reading drive A:
Abort, Retry, Fail? ;
Советы по уходу и очистке дисководов приведены в главе 21. )
Подключение кабелей
На всех дисководах есть два разъема для подключения к PC (рис. 7.2, 7J
Первый из них (информационный) предназначен для подключен
34-жильным плоским кабелем к контроллеру. Другой разъем (питающй
153
^зва 7. Устройства хранения данных
едназначен для подключения кабеля питания дисковода. Современным
«сководам необходимо напряжение питания +5 В, однако по кабелю, под-
учаемому к блоку питания, дополнительно подается еще и напряжение
+12 В (оно необходимо для питания привода винчестера). Вы не сможете
^правильно подключить питание ни к 3,5", ни к 5,25" FDD. Оба штекера
йМеют соответствующие направляющие, которые предотвращают ошибочное
подключение. В табл. 7.2 приведено назначение контактов кабеля питания.
Таблица 7.2. Назначение контактов кабеля питания дисковода
контакт Напряжение Цвет провода
1 +5 В Красный
2 Корпус Черный
3 Корпус Черный
4 +12 В Желтый
Рис. 7.2. Питающий и информационный разъемы 5,25" FDD
Рис. 7.3. Питающий и информационный разъемы 3,5" FDD
При подключении информационного кабеля возможны ошибки. Различны не
только разъемы, как видно на рис. 7.2 и 7.3, но и сам кабель может быть под-
ключен различными способами, но только один из них является правильным.
Корректное подключение-Дисководов важно не только для обеспечения их
Функционирования, но также для определения приоритета! На рис. 7.4 изо-
бражен кабель подключения двух дисководов при конфигурации, когда дис-
ководом А: является 3,5" FDD, а дисководом В: — 5,25" FDD.
цветная маркированная жила=Р1п 1
7.4. Подключение двух FDD
154
Аппаратные средсп
Информация о правильном подключении для других возможных конф]
раций дисководов приведена в главах 8 и 20. Однако уже сейчас обра’
внимание на два основных правила при подключении кабелей:
□ Дисковод А: связывается с тем разъемом, который находится в конце
беля (FDD1)
□ Если ключ на разъеме отсутствует, найдите контакт 1 на разъеме диско:
и подсоедините кабель таким образом, чтобы к этому контакту подклю
ся провод, маркированный цветной окраской (это провод номер 1)
На плате FDD, как правило, находятся несколько джамперов, переключс
ем которых задается приоритет дисководов. Приоритет обозначается сю
лами DSO, DS1, DS2, DS3 {Driver Select). Наличие четырех возможных в<
антов приоритетов объясняется тем, что контроллер может упраа
максимум четырьмя дисководами, хотя обычно в большинстве РС испол
ется только два (чего вполне достаточно).
При первоначальном подключении дисководов не изменяйте состояние ;
джамперов. Приоритет задается коммутацией 34-жильного информащ|
него кабеля. И только в случае отсутствия такого кабеля или при подклк
нии дисковода экзотического типа следует поэкспериментировать с джа&
рами Driver Select.
Другое положение джамперов задает, например, что 3,5" HD FDD устаг
лен как 3,5” DD FDD, что достаточно необычно. Установка 3,5” FDD в
может быть затруднена, если в корпусе не оборудовано соответствую
место. В этом случае, используя специальную переходную раму (Moui
Frame Kit), можно установить дисковод 3,5" на место, предназначенное
установки дисковода 5,25" (рис. 7.5).
Рис. 7.5. Установка дисковода 3,5" с помощью переходной рамы размером 5,:
7- Устройства хранения данных
155
Специальные дисководы
комбинированные дисководы
Существуют так называемые комбинированные дисководы, объединяющие в
одном корпусе FDD 5,25" и 3,5" и идентичные по своим размерам обычному
дисководу 5,25" (рис. 7.6). Такое решение в первую очередь предлагается для
корпусов РС типа Slimline (под прорезь 5,25"), тем более, что это дешевле,
чем приобретать два отдельных дисковода. Недостатком является лишь то,
что у большинства подобных дисководов приоритет не может быть установ-
лен произвольным образом — обычно жестко конфигурируются FDD 5,25"
как А: и FDD 3,5" как В:.
Рис. 7.6. Два привода в одном корпусе,
комбинированный дисковод
Дисковод 2,88 Мб
В процессе совершенствования запоминающих устройств и носителей ин-
формации большой емкости был разработан новый стандарт для дискет
размером 3,5" емкостью 2,88 Мб. Дискеты емкостью 2,88 Мб называются
ED-дискетами {Extra High Density). Следует иметь в виду, что:
□ Обычные HD-дисководы не могут работать с ED-дискетами с требуемой
Для них точностью позиционирования головок
° BIOS PC должен поддерживать подобный дисковод. Более старые версии
BIOS этого сделать не могут. В разделе Standart CMOS Setup при уста-
новке PC вы можете в пункте Floppy Drive проверить, в состоянии ли
компьютер работать с этой дискетой
Все выше сказанное существенно ограничивает широкое распространение
таких дисков в РС. Дискеты, в основном, используются для обмена данны-
и Между РС, и то, что записано на них на одном компьютере, должно быть
прочитано на другом.
^’гпНпе-дисководы 3,5”
дисководы имеют уменьшенную высоту (19,5 мм) по сравнению с
0 1ЧнЫми 3,5" FDD (25,4 мм). Подобные дисководы выглядят элегантно,
НаКо для установки их в стандартный корпус необходимы соответствую-
щие Конструктивные элементы.
156
Аппаратные средсп
Малая высота делает их удобными для установки в малогабаритные корт
прежде всего, в notebook. Однако при их подключении могут возникнуть j
блемы. Зачастую стандартные питающие и информационные кабели не по,
дят для компактных FDD. В этом случае используются специальные пере:
ные устройства. При подключении таких дисководов обязательно пользу^
техническим руководством по распайке кабеля и разъемов. Экспериментир
ние чаще всего приводит к плачевным результатам, так как подача напряже]
+5 В на другой контакт вызывает выход дисковода из строя.
Дискеты
В качестве носителя информации приводов служит дискета {Floppy Disk,^
кращенно Floppy). На заре компьютерной эры применялись дискеты фо|
та 8". В настоящее время существует только два формата дискет: более
ние дискеты размером 5,25" и дискеты 3,5" (рис. 7.7).
Рис. 7.7. Форматы дискет в сравнении
Конструкция дискет одинакова для всех форматов. Внутри футляра находа
пластмассовый диск с нанесенным на него магнитным слоем. В проц<
форматирования эта среда подготавливается для запоминания информация
логически разбивается на дорожки и сектора. На всех дискетах имеется вы}
для защиты их от случайной записи. После установки дискеты в дисковод.,
головок чтения/записи доступна лишь небольшая ее часть, ограниченная i
резом для чтения/записи (рис. 7.8). Размеры этого выреза варьируются в за
симости от размера дискеты. Поскольку пластмассовый диск постоянно В
щается внутри футляра, то головки просматривают всю область диске
Головка привода при этом находится (в отличие от винчестера) в постоят
механическом контакте с поверхностью носителя информации.
Независимо от того, о какой дискете идет речь, возможность длительн
хранения информации зависит от бережного отношения к ней. След
иметь в виду следующие правила обращения с дискетами:
□ Дискеты нельзя переламывать, гнуть или подвергать механическим
грузкам
□ Нельзя касаться пальцами рабочей поверхности дискеты
^ава 7. Устройства хранения данных
157
Для пометок
Вырез
защиты
от записи
Отверстие
усилительное
кельи0
Вырез для
записи/
считывания
Рис. 7.8. Дискета 5,25"
□ Дискеты никогда нельзя подвергать воздействию магнитных полей. Маг-
нитные поля приводят к нарушению намагниченной структуры на диске-
те. При этом неизбежна потеря хранимой информации. Длительное пре-
бывание дискеты возле силовой сети или монитора PC также приводит к
потере данных
□ Храпите дискеты в специальных упаковках. После работы (речь идет о
дискетах 5,25") их следует всегда возвращать в бумажные конверты
□ Дискеты необходимо использовать только при температурах от +10° до
+53° С
□ Изатекайте дискеты из дисковода только после того, как погаснет инди-
катор его работы на передней панели FDD. В противном случае вы мо-
жете повредить рабочую поверхность дискеты или головку чтения/записи
Дискеты 5,25"
Такая дискета состоит из круглого пластмассового диска диаметром 13,3 см.
Этот диск находится в футляре размером 13,4x14,4 см, оболочка которого с
внутренней стороны покрыта фетром с целью защиты магнитного слоя от
пыли и механического давления.
Во всяком случае, даже нажима шариковой ручки достаточно, чтобы прода-
®ить защитный слой и повредить поверхность дискеты, поэтому подписы-
вайте дискеты только карандашом или фломастером со слабым нажимом.
п
середине диска находится отверстие, края которого укреплены пластмас-
с°й, создавая таким образом своеобразное усилительное кольцо. Это отвер-
^тИе необходимо для того, чтобы центрировать диск и надежно удерживать
Го в механизме привода.
Кроме того, на диске находится овальный вырез для чтения/записи. Через
° отвеРстие рабочая головка касается поверхности дискеты. Если взять
скеТу за ЭТу незащищенную область, то там могут остаться отпечатки
ЭДьцев, что неизбежно приведет к потере данных и повреждению носителя,
большое отверстие справа от усилительного кольца предназначено для по-
С|<а индексного отверстия. Если его не видно, то просто повращайте вручную
158
Аппаратные средств)
диск за отверстие для зажима. В определенном положении индексное отв
стие станет видно. Для привода оно служит признаком идентификации пр
жения дискеты, а точнее, где после форматирования дискеты начинаются .
рожки. Такие дискеты называются softsectored. Дискеты с жестко записанны
секторами (для использования на РС под управлением DOS они не годят
имеют большое число таких индексных отверстий, так как логическое разб
ние этих дискет выполняется аппаратно. Для определения начала дород
положение индексного отверстия тестируется при помощи фотодатчика.
Прямоугольный вырез на краю дискеты предназначен для защиты от за1
си. Если заклеить этот вырез небольшой наклейкой (в большинстве случ
подойдет полоска липкой ленты), то станет невозможным записывать д
ные на эту дискету или изменять их. Аналогичный принцип применяете)
в аудиокассетах. С помощью контактного датчика дисковод анализирует,)
личие такой защиты от записи и в соответствии с этим определяет, моз|
ли записывать информацию на дискету. )
Защита от записи исключительно эффективна против вирусов, которые ц
пространяются, как правило, при обмене дискетами между РС. Чужие д)
кеты перед их использованием всегда проверяйте на наличие вирусов!
В настоящее время используются два типа дискет 5,25". Они различаю;
объемом информации, который можно на них записать. Дискеты DD к
2D {Double Sided или Double Density) вмещают максимум 360 Кб инфор]
ции. Дискеты HD {High Density) могут разместить вчетверо больше инф
мации. На одну HD-дискету можно записать 1,2 Мб данных. В табл. 7.3^
держится краткий обзор сведений о дискетах 5,25". j
Чисто внешне сложно найти различия между обоими типами дискет, ж
производители часто делают соответствующие надписи. Однако у дискет |
иногда отсутствует усилительное кольцо. i
Таблица 7.3. Основные параметры дискет 5j
Тип дискет Емкость Количество дорожек Количество секторов Плотность, шт/дюйм Соответ») вующие > дисковод)
SS/SD (Single Sided/Single Density) 180 Кб 40 9 48 SD, DD, Н! FDD 1
DS/DD (Double Sided/Double Density) 360 Кб 40 9 48 DD, HD F£|
DS/HD (Double Sided/High Density) 1,2 Мб 80 15 96 HD FDD )
Термины дорожка, сектор и плотность рассмотрены далее в этой главе.
Устройства хранения данных
159
дискеты 3,5"
“Братия” дискет размером 5,25" имеет два больших недостатка:
а Дискеты могут быть легко повреждены, что приводит к потере информа-
ции
□ Небольшая емкость, прежде всего для дискет DD (360 Кб)
Оба эти недостатка привели к развитию нового поколения дискет, которые
внешне отличаются более прочным корпусом.
Дискеты 3,5" имеют жесткий футляр. Хотя они тоже могут ломаться, все же для
этого необходимо приложить значительное усилие. Надежная защита данных от
механического воздействия здесь уже реализуется с самого начала (рис. 7.9). Об-
ласть, с которой контактирует головка чтения/записи, всегда защищена метал-
лической заслонкой до тех пор, пока дискета не вставлена в дисковод. И только
внутри FDD эта заслонка автоматически отодвигается в сторону.
Дискета меньше и удобнее, чем 5,25" FDD. (Она хорошо помещается в на-
грудном кармане рубашки.) Меньше и, прежде всего, легче соответствую-
щий дисковод. Он даже подходит для установки в компьютеры типа laptop и
notebook.
Рис. 7.9. Дискета 3,5"
Дискеты бывают двух типов и отличаются емкостью, однако различие между
Ними можно заметить сразу же. У дискет HD в правом верхнем углу на кор-
пусе имеется отверстие, которого у дискет DD вообще не бывает.
Несмотря на меньшие размеры на 3,5" FDD можно разместить значительно
°льще информации, чем на дискетах 5,25". Благодаря улучшению качества
^ТеРиала носителя, информация может располагаться более плотно. Защи-
Записи механическая и не требует наличия клейкой ленты. По положе-
ю механической задвижки в окне для защиты привод определяет, защи-
па ли дискета от записи или нет. Принцип работы дискеты 3,5" такой же,
к и дискеты 5.25". Параметры дискет 3,5" приведены в табл. 7.4.
ят.СКетЬ1 емкостью 720 Кб и соответствующие дисководы встречаются, веро-
°> только в уже старых моделях laptop. Современные компьютеры обыч-
160
Аппаратные средств^
но оснащены дисководами HD. На проблемах, связанных с дисково;
2,88 Мб, мы уже останавливались ранее.
Таблица 7.4. Параметры диске-
Тип дискет Емкость Количество дорожек Количество секторов Плотность, шт/дюйм Соответс вующие ' ДИСКОВОД
DS/DD (Double Sided/ Double Density) 720 Кб 80 9 135 DD, HD, EI FDD
DS/HD ((Double Sided/High Density) 1,44 Мб 80 18 135 HD, ED ЕЙ
DS/ED 2,88 Мб 80 36 135 ED FDD
(Double
Sided/Extra
HighDensity)
Логическая структура дискет
Дисководы служат для считывания и записи информации, содержащейся
дискетах. Они механически и электрически управляют соответствующ!
конструктивными элементами. Для записи и чтения информации необхо
мо разбиение дискеты на определенные участки — создать логичес!
структуру. Это выполняется путем форматирования с помощью специа
ной команды, например, для DOS — команда Format.
Таким образом, дискета разбивается на дорожки (Tracks} и сектора (Sectc
На рис. 7.10 показано это разбиение: сектора — как бы куски торта, а
рожки — сплошные концентрические кольца.
а
Рис. 7.10. Логическое разбиение
дискеты на дорожки и сектора :
Количество байт, которое может быть записано в сектор, произвольно. J
DOS эта величина составляет 512. Другие операционные системы устан
ливают свои размеры секторов.
Емкость дискеты вычисляется при помощи формулы, которая. впроЧ
легко может быть преобразована и для винчестеров:
Число сторон * Дорожек на стороне * Секторов на дорожке * Байт
в сектореt= Емкость всей дискеты.
7. Устройства хранения данных
161
дискеты 3,5" HD формула примет вид:
2 х 80 х 18 х 512 = 1474560 байт
Однако дискеты не предоставляют свой теоретический объем полностью в
цаШе распоряжение. Операционная система с целью манипулирования
данными должна резервировать определенные области. Нулевая дорожка
лулевой стороны первого сектора — это так называемый Boot-сектор
(загрузочный). В этом месте загрузочной (системной) дискеты, содержащей
к01ипоненты операционной системы, находится программа для загрузки
системы. Таблица размещения файлов FAT (File Allocation Table) помещает-
ся Два Раза подряд (с копией) и требует также определенное количество
секторов. Эта таблица необходима для того, чтобы система могла узнать,
какая информация располагается на дискете и в каких областях она нахо-
дится. Таким образом, FAT содержит как бы опись дискеты. В FAT отме-
чается: каждое изменение состояния данных дискеты.
На вопросах создания логической структуры носителей информации мы ос-
тановимся еще раз при рассмотрении винчестеров.
стандартными винчестерами Seagate
время уже выпускаются винчестеры
удивляться крайне быстрым темпам
Винчестеры
Первый винчестер, также называемый накопителем на жестких дисках (Hard
Disk Drive, HDD), установленный в PC, имел “колоссальную” емкость 10 Мб,
а еще недавно PC были оснащены
ST225 емкостью 21 Мб. В настоящее
емкостью более 9 Гб. Можно только
- развития этих аппаратных средств.
HDD имеют чуть ли не магическое свойство: несмотря на емкость этого но-
сителя данных, через два-три месяца эксплуатации объем свободной памяти
на нем составит всего только 5—10%. При этом новые программные продук-
ты предъявляют все более высокие требования к объему памяти на диске.
Например, Windows 95 для своего размещения на винчестере требует при-
мерно 35 Мб свободной памяти. В начале 90-х годов применение программ
с Подобными “габаритами” едва ли было возможно.
Х°тя, исходя из опыта, время эксплуатации винчестеров составляет более
«яти лет, развитие программных и аппаратных средств в этой области все
е побуждает пользователя заменять HDD, как правило, через 2 года.
Для Долговременного хранения больших объемов информации широко ис-
ЗДьзуются другие носители, такие как CD-ROM, магнитооптические диски
«Т. п.
принцип работы
Ич сРавнению с дискетами, описанными в предыдущем разделе, винчестеры
Меют два важнейших достоинства и один незначительный недостаток:
162
Аппаратные средср
□ Емкость винчестеров едва ли можно сравнивать с емкостью дискет. Я
для того чтобы сохранить данные объемом 420 Мб, потребуется околоЯ
дискет 3, 5" HD Я
□ Время доступа для винчестеров на порядок меньше, чем для прив<Я
дискет Я
□ Винчестеры предназначены для стационарной установки в PC. О6&М
они извлекаются из корпуса PC только при замене '-’Я
Габариты современных винчестеров вряд ли могут в дальнейшем еще б(Я
ше уменьшиться, хотя в этом отношении прослеживается следующая ,*Л
денция. Размеры жестких дисков уменьшаются при их увеличивающая
емкости. Физические размеры винчестеров стандартизированы параметтЯ
называемым форм-фактор (form-factor). Так например, все HDD с фоН
фактором 3,5" имеют стандартные размеры корпуса 41,6x101x146 мм. ВЯ
стоящее время существует всего несколько стандартных значений ф<Я
фактора. Я
Сейчас практически во всех настольных (Desktop) PC применяются НВЯ
форм-фактором 3,5". Основная причина этого перехода: накопители ра$Я
ром 3,5" по сравнению с накопителями 5,25" позволяют при меньших заЯ
тах добиться большей частоты вращения диска, меньшего времени дос|Я
и, соответственно, более высокой скорости передачи данных. ДискЯ
форм-фактором 5,25" в настоящее время используются довольно редко, Я
скольку такой винчестер полной высоты занимает место двух FDD 5,Я
сложенных друг на друга. Когда говорят о HDD с форм-фактором 5,25"Я
чаще всего подразумевают HDD емкостью, измеряемой в гигабайтах, к<Я
рые устанавливаются в качестве запоминающих устройств в сетевых фаиН
вых серверах. 5,25" HDD половинной высоты долгое время были станЯ
том. Обычно в этом случае речь идет о MFM, RLL, ESDI или SCSI НЯ
Сокращения соответствуют также и типу контроллера накопителя. 1
Накопители с форм-фактором 3,5" (рис. 7.11) имеют несколько стан#
ных значений высоты (толщины): 2,6", 1", 3/4", 0,5". HDD половинной,
соты (2,6") встречаются относительно редко, в компьютере обычно нахо/
ся диск 3,5" типа Slimline (1" по высоте), размеры которого приме
соответствуют габаритам 3,5" FDD. f
Если в корпусе отсутствует специальный бокс для накопителя 3,5", то?
установки винчестера на место дисковода 5,25" необходимы крепеж!
уголки или рамы.
Винчестеры имеют собственный резонанс. Они должны быть прочно и 1
бильно укреплены в корпусе PC. У накопителей, которые укреплены вй!
ми только с одной стороны, наблюдается быстрое разбалтывание конец:
ции.
HDD 2,5" обычно применяются для PC типа notebook. Размеры винчест^
(с точностью до 0,1 мм для различных модификаций) приведены в табл. Я
163
Рис. 7.11. Установленный HDD размером 3,5"
Таблица 7.5. Характеристики винчестеров
Тип Ширина, мм Высота, мм Длина, мм Вес, кг
5,25" 146,1 82,55 203 3,5
5,25" 146,1 41,4 203 1,7-1,9
3,5” 101,6 41,4 146 0,75-1
3,5" Slimline 101,6 25,4 146 0,5
2,5" Super-Slimline 70,1 19,05 101,9 0,2
В отличие от других компонентов PC винчестеры ни в коем случае нельзя
Разбирать!
Конструкция
р
° Принципе жесткие диски подобны дискетам. В них информация также
вписывается на магнитный слой диска. Однако этот диск, в отличие от
Дискет, сделан из жесткого материала, чаще всего алюминия (отсюда и на-
звание Hard disk). В корпусе из прессованного алюминия объединены такие
ементы винчестера, как управляющий двигатель, носитель информации
Диски), головки чтения/записи и электроника (рис. 7.12).
количество дисков
ли дискета физически состоит из одного диска, то винчестер состоит из
скольких одинаковых дисков, расположенных друг под другом. От коли-
ства дисков в этой “стопке” зависит общий объем памяти HDD.
Аппаратные средства)
рпава 7. Устройства хранения данных
165
164
Рис. 7.12. Основные узлы накопителя на жестком диске
Головки
Головки чтения/записи соответствуют рабочим головкам дисковода. Для к
дого диска имеется пара таких головок, которые приводятся в движение и
зиционируются шаговым двигателем. Все головки расположены “греби
Позиционирование одной головки обязательно вызывает аналогичное и
мещение и всех остальных, поэтому, когда речь идет о логической струю
винчестера, обычно говорят о цилиндрах (Cylinder), а не о дорожках.
Скорость вращения |
Рабочий двигатель приводит пакет дисков во вращение, скорость которой
зависимости от модели находится в пределах 3000—3600 об/мин, а это оя
чает, что головки движутся с относительной скоростью 60—80 кмд
(скорость вращения дисков некоторых современных винчестеров состаад
7200 об/мин). Жесткий диск вращается непрерывно даже тогда, когда к|
му не происходит обращения, поэтому винчестер должен быть устаноя
только вертикально или горизонтально. Могут ли жесткие диски рабо|
“вниз головой”, зависит от конкретной модели и должно быть описай
документации. В сомнительных случаях старайтесь избегать подобного!
ложения. Винчестеры всегда должны надежно устанавливаться в корпуса
и не располагаться под косым углом. 1
На рис. 7.13 показана конструкция винчестеров и головок. В отличий
дисководов FDD, где головки имеют непосредственный контакт с нос»
лем информации, у винчестеров головки чтения/записи парят на воздуй!
подушке, которая между диском и головкой занимает промежуток прим^
0,00005—0,0001 мм. Мнение, что внутри корпуса дисковода создается si
ум, является ошибочным, так как там, где есть вакуум, конечно же, не мо
^ет быть воздушных подушек.
Рис. 7.13. Винчестер со снятым кожухом
Повреждение поверхности диска
Вследствие большой скорости вращения диска и малого расстояния, на ко-
тором расположена головка от диска, частицы грязи представляют собой
потенциальную угрозу разрушения материала носителя. Для сравнения: че-
ловеческий волос примерно в 5—10 раз толще, чем воздушная подушка под
толовкой, частичка табачного дыма больше в два раза. Для головки чте-
Пйя/записи встреча с такими частицами сравнима с сильным ударом. Такая
коллизия может привести к отклонению головки от своей “орбиты , каса-
нию и повреждению поверхности диска.
Чтобы не допускать этого, ни в коем случае не разбирайте винчестер. Это
Мо*ет быть сделано только в абсолютно свободном от пыли помещении,
к°торое обычно бывает только в фирменных лабораториях по изготовлению
Четких дисков.
Тем же последствиям (повреждение головкой поверхности диска —
"^dcrash) также может привести тряска или перемещение винчестера во вре-
I
766
Аппаратные средсим
мя процесса чтения/записи. Поэтому внимательно следите за тем, чтобы й
вод был укреплен стабильно и установлен со всем необходимым крепежо*!
Автопарковка j
Износ механики автопарковки почти невозможен. Однако если вы
включаете и выключаете компьютер, то можете рассчитывать на сокраци
срока службы винчестера. При “холодном” старте вы всегда должны |
дать остановки дисков и только после этого снова включать PC. I
Современные диски имеют функцию автоматической парковки. То естй
включении и выключении PC головки устанавливаются по мере необм
мости на определенный, чаще всего последний, цилиндр. Эта парков™
позиция обозначается Landing Zone или сокращенно L-Zone. Зя
В дисках более ранних выпусков нужно устанавливать головки в парко,
ную позицию при помощи специальных утилит. При этом в качестве па|
вочной позиции автоматически определяется последний цилиндр. При|
ковке головки автоматически блокируются, и их дальнейшая ра
невозможна. При последующей загрузке головки снова разблокируются!
Фильтр I
Внутри корпуса винчестера находится воздушная щель, которая снабд
микрофильтром для того, чтобы защитить материал дисков от пыли и i
тип грязи. Отдельные поры этого фильтра настолько малы, что не доля
ют проникновения внутрь корпуса даже частиц пыли. Через эту воздуш
щель выравнивается давление воздуха между дисководом и окружая
средой. Другой фильтр удаляет частицы, образующиеся в результате рая
механических частей диска.
Охлаждение J
Второй причиной сокращения срока службы дисков является высокая |
пература среды. Как уже говорилось в других главах, для электрониад
также для отдельных механических частей высокие температуры чрезвыя
но вредны. Никогда не устанавливайте PC вблизи горячих объектов и др!
источников тепла. Следует заботиться о том, чтобы с целью охлаждена
компьютеру всегда был открыт доступ свежего воздуха. Для компьюч
который установлен в стеллаже и для которого не гарантирован оптиКЯ
ный режим воздушного охлаждения естественным путем, необходимо ов
лечить такой режим за счет периодического выключения компьютера. ]
Так как теплый воздух имеет меньшую плотность, чем холодный, то 1
душная подушка под головками уменьшается. При разгоне или торможе!
диска воздушная подушка будет образовываться не так быстро, чтобы я
лечить защиту головок и поверхности дисков. Изготовители гарантии
безотказную работу винчестеров в диапазоне температур от 0’ до +5(У|
Нормальной можно считать температуру около +20° С. >
hr
L
еа 1' УстР°йства хранения данных
167
Маленькие и плотно закрытые корпуса PC (с ограниченными по этой при-
не 0°змо>кнос'гями охлаждения) при высокой температуре окружающего
ро3духа следует охлаждать с помощью дополнительного вентилятора.
Типы винчестеров
Винчестеры, в первую очередь, подразделяются по виду и способу располо-
жения хранимой на них информации. Однако разделение по такому при-
знаку не является исчерпывающим.
Низкоуровневое форматирование
Подобно дискетам жесткий диск делится на дорожки и сектора (рис. 7.14).
В связи с тем, что HDD имеет несколько дисков, расположенных друг под
другом, то разбиение каждого диска идентично. Поэтому в HDD чаще гово-
рят о цилиндрах, чем о дорожках.
Число дисков, головок и дорожек винчестера устанавливается изготовителем
исходя из свойств и качества дисков. Изменить эти характеристики нельзя.
Количество секторов на диске зависит от метода записи. Качество зависит
От носителя: чем лучше материал диска, тем плотнее могут быть записаны
На нем данные. В одном секторе находится ровно 512 байт (в DOS). Зная
ЭтУ величину, всегда можно рассчитать общий объем памяти HDD. Формула
поясняет это:
Общий объем (байт) = CxHxSx512 (байт),
Где
С
— Количество цилиндров;
— количество головок;
<?
~~ Количество секторов.
> ск'й1К0 Эта °®щая емкость в значительной степени ограничивается логиче-
роп СТруктУР°й дисков (см. далее). Здесь требуется (как и для дискет) неко-
| Рая дисковая память, необходимая для управления размещением данных
168
Аппаратные
на блоке. Для дисков объемом 200 Мб это различие между емкостью не
брутто может составлять 3 Мб.
Описанное выше разбиение называется низкоуровневым (Low i
форматированием. Такое форматирование нижнего уровня чаще всего вь
няет изготовитель. Для этого необходимы специальные программные сре
(например, Speed Store или Disk Manager) или некоторые команды DOS.
По причинам, которые будут описаны ниже, диски работают не с их
ными физическими параметрами, а с виртуальными, предлагающим!
рассматривать их как диск, например, с 733 цилиндрами, 7 головками
секторами. Если отформатировать такой винчестер на нижнем уровц
эти данные, в которых HDD
ния, определенно потеряются,
для дальнейшей эксплуатации.
нуждается для
обеспечения
функциони
В этом случае весь HDD будет непри:
В практической деятельности устанавливается следующая классифи
при обозначении приводов жестких дисков:
□ MFM
□ RLL
□ ESDI
□ IDE
□ SCSI
Что обозначают эти сокращения и какие методы обработки информа!
ними связаны, вы узнаете далее из этой главы.
Так как винчестер всегда соединен с контроллером (в некоторых moj
его также называют Host-adanmepow), то рассмотрим механизм и спо
подключения HDD. Именно этот контроллер выполняет прием, переда
обработку сигналов от HDD.
Нестандартные конфигурации, например, установка винчестера SCSI hi
с винчестером IDE, рассмотрены в главе 20.
MFM
MFM-винчестеры сегодня уже не устанавливаются в PC. Они исполЫ
лись в качестве стандарта для PC типа XT и АТ 286. Самыми известный
них являются два винчестера фирмы Seagate: ST225 объемом 21,4 Мб №
менем обращения 65 мс и ST251 (42,8 Мб, 28 мс). В обоих случаях речь,
о винчестерах 5,25" половинной высоты (2,6"). Если вы найдете в ка
нибудь компьютере эти весьма прочные диски, то сможете убедиться,
они обеспечивают работу в течение 3—5 лет. Для винчестера произво;
фирмы Seagate предусматривается время работы в течение 100 000 часов:
По истечении этого времени у некоторых винчестеров возникают npo6j
с рабочим двигателем. Если ваш винчестер вышел из строя и вы хотите
читать содержащуюся на нем информацию, попытайтесь сделать следуй
Посмотрите на дисковод с обратной стороны, найдите примерно в сере
Устройства хранения данных
169
ечатной платы вал, на котором располагаются диски. Теперь повращайте
еГо вручную и посмотрите, раскручиваются ли при этом диски. Либо при
^юченном PC аккуратно отсоедините и затем подсоедините снова разъем
питания. Дело в том, что бывают случаи, когда вал привода заклинивает из-
за высыхания смазки, попадания грязи на трущиеся части или общего их
взноса. Основная цель этих операций — попытаться снять заклинивание
вада привода, на котором крепятся диски, вручную или с помощью импуль-
са тока, чтобы хотя бы временно “оживить” винчестер для считывания с
него необходимой информации. В результате этих действий вам может по-
ве3ти, вы “приведете винчестер в чувства” и прочитаете необходимые дан-
ные- Однако настоятельно рекомендуется в ближайшее же время решить
вопрос о приобретении нового винчестера.
Подобные эксперименты никогда нельзя проводить с рабочим винчестером!
Описанные выше действия можно проводить только в случае описанной
выше неисправности.
Часто в связи с предполагаемым сроком службы дисковода упоминается по-
нятие MTBF ( Time Between Failures). Оно означает среднее время эксплуата-
ции, в течение которого может наступить первый сбой. Например, для HDD
Fujitsu типа М2622 — М2624 значение MTBF устанавливается более 20 000
часов, и на продукцию дается соответствующая гарантия до трех лет.
RLL
Вряд ли в PC вы сейчас встретите RLL-винчестеры. Причем методы записи,
обозначаемые как RLL, напротив, в настоящее время используются почти
во всех типах винчестеров. Точнее говоря, в этом случае речь идет о ARLL-
метода.ху принцип работы которых будет пояснен далее.
RLL-винчестером мы обозначаем здесь HDD, которые работают с RLL-
контроллером. Чисто внешне и по соединению кабелей вы не сможете от-
личить RLL- от MFM-винчестера. В контроллере вы также можете не уви-
№ть заметных различий.
Различные изготовители аппаратуры в качестве отличительного признака
Привыкли ставить для обозначения такого типа жесткого диска букву R.
фименяемым RLL-винчестером был, например, Seagate ST238R. Большин-
Ство производителей помечают RLL-винчестеры, Возможно, это делается
в°тому, что между MFM- и RLL-винчестерами практически нет конструк-
е-ДНь,х различий либо имеются лишь несущественные. Так например,
225 и ST238R обозначают одно и то же. Только метод записи, то есть вид
^способ, которым кодируется информация и, собственно, записывается на
ситель, обеспечивает увеличение емкости на 50%.
^Ч-винчестеры сложно идентифицировать по способу подключения, по-
°Льку они, как и MFM- и RLL-винчестеры, подключаются 34-жильным
Являющим и 20-жильным информационным кабелями.
170
Аппаратные средств!
Вы можете не знать, какого типа винчестер установлен в вашем PC J
найти эти кабели. Однако все же, когда речь идет о ESDI-винчестера!
достаточной уверенностью можно сказать, что обычно они бывают пом
высоты и находятся в корпусе 5,25". ESDI-винчестеры в отличие от Mpj
RLL работают с числом секторов на дорожку до 53 и принадлежат к пер|
винчестерам, которые достигли емкости 100 Мб и выше. Поэтому o6jm
их применения, в первую очередь, распространилась на сетевые сервед
высокоскоростные устройства (по тогдашним меркам). ESDI-винчеся
фирм Seagate и Fujitsu идентифицируются по наличию литеры Е послеЯ
мера типа. 1
L
Записать в CMOS Setup его параметры J
Разбить винчестер на разделы |
Отформатировать его |
основу работы IDE-винчестеров положен метод под названием Zonej
АТ-BUS (IDE) |
Обозначение AT-Bus не совсем корректно. Винчестеры этого типа додя
обозначаться как IDE-винчестеры, где IDE является сокращением /«/ея|
Drive Electronics. Это название указывает на то, что управляющая электрЯ
ка расположена не в контроллере, а в винчестере. Преимущество прояви
ся, прежде всего, при приеме и передаче информации, то есть в таком
честере оптимально согласованы прием и передача сигналов. J
Эти винчестеры легко идентифицировать. Они связаны с контроллся
40-жильным плоским кабелем (такой кабель не используется для других |
риферийных устройств). d
IDE HDD нет необходимости форматировать на нижнем уровне. Низкоуй!
невое форматирование переписывает важнейшую информацию о диске!
худшем случае может сделать IDE HDD неработоспособным. Когда вы ш
обретете винчестер такого типа, то он уже подготовлен и остается только:
□
□
□
В
Recording, о котором сказано далее.
Другая важнейшая информация: IDE HDD обрабатывают данные совме^И
с системной шиной, поэтому работа обоих этих устройств должна быть
ординирована. Это возможно только тогда, когда частота тактового сиП^И
системной шины не превышает скорости HDD, т. е. винчестер долженяИ
тать или записывать данные так же быстро, как они поступают к неМ^И
процессора системы. ‘ЯН
IDE HDD работают с тактовой частотой 10 МГц и выше. Эта частотами
совпадает с тактовой частотой CPU и всегда составляет только ее часть,
тановите этот такт в Standard CMOS Setup опцией Bus Clock Frequency. КяН
там указан параметр, например, 1/2 CLK, то это означает, что для РС с тН
товой частотой 33 МГц системная шина работает с частотой 16,5 МИ
В этом случае для IDE HDD гарантируется необходимая пауза для чИ
]
171
^аВа 7. Устройства хранения данных
ця/записи данных- Обычно с такой установкой процессор может работать
н с одним, а с несколькими HDD. Задавайте это значение так, чтобы не
подучить частоту, меньшую 10 МГц.
^камперов на их платах следующим образом: первый
это сделать, описано в главе 20.
При установке двух IDE HDD они должны конфигурироваться с помощью
--------------------------- ----------... „к------ ..—..ч винчестер
(загрузочный) должен быть установлен как Master, а второй — как Slave. Как
SCSI
SCSI-винчестеры имеют самую высокую скорость обмена данными. Но их
достоинством является не столько скорость обмена информацией, сколько
вся SCSI-система как таковая. SCSI Host-адаптер может управлять не только
винчестером, но и всеми периферийными устройствами, которые подклю-
чены к нему и поддерживают протокол SCSI. Это могут быть приводы CD-
ROM, сканеры, стримеры и т. п. В этом случае каждому периферийному
устройству присваивается логический номер (LU — Logical Unit) для иден-
тификации его Host-адаптером и установления связи с ними.
У SCSI Host-адаптера, к которому подключается SCSI HDD, есть своя сис-
тема BIOS, поэтому обращения к BIOS PC не происходит. В связи с этим
он конфигурируется в CMOS-Setup PC как Not Installed. SCSI-диски можно
узнать по кабелю данных, идущему от винчестера к контроллеру. Это
50-жильный плоский кабель. SCSI-винчестеры производства фирмы Seagate
имеют после номера модели литеру Н, a SCSI-винчестеры производства
фирм Western Digital, Fujitsu, Quantum или Maxtor имеют после номера мо-
дели литеру S.
То же, что и для IDE-винчестеров, справедливо и для SCSI: ни в коем слу-
чае нельзя выполнять низкоуровневое форматирование, поскольку при этом
теряется информация о важнейших эксплуатационных параметрах, необхо-
димых для обеспечения работоспособности винчестера.
Емкость
сновным критерием для пользователя должна быть емкость винчестера, то
есть какой максимальный объем данных может быть записан на носитель.
Начала нужно выяснить, какими программами будет оснащаться РС. Пом-
ете также о том, что такие данные, как имена файлов и каталогов, зани-
а10т объем памяти, который может достигать нескольких мегабайт.
^аа ли можно сказать, какой емкости винчестера достаточно для РС типо-
конфигурации — каждая последующая версия программного продукта
Нимает на ВИНЧеСтере существенно больше места, чем предыдущая. Сего-
i Вс МИнимальная емкость винчестера составляет 600—800 Мб. Практически
сти ^^-производители прекратили выпуск винчестеров меньшей емко-
t У ' Ежегодно плотность записи (и соответственно емкость) винчестеров
I ничивается примерно на 60% при ежеквартальном снижении стоимости
172_____________________________________________Аппаратные средсп
хранения 1 Мб информации на 12%. Сейчас уже можно приобрести ви
стеры емкостью до 9,1 Гб.
Большинство фирм-производителей считают, что 1 Мб равен не 1024х]
байт, а 1000000 байт, 1 Гб равен не 1024x1024x1024, а 1000000000 байт. »]
этому если вы купили винчестер емкостью, например, 405 Мб (по д<
ментации), то File Manager в Windows укажет, что его емкость составу
всего лишь 386 Мб.
Быстродействие 1
Время доступа не является мерой всех вещей. Гораздо более важным гм
метром, характеризующим работу винчестера, является скорость перед
данных (часто про этот параметр забывают). Однако время доступа ~ б|
наглядная характеристика для первой оценки быстродействия винчестера
Среднее время доступа 1
При обращении к большим массивам данных головки должны позиция
роваться на диске гораздо чаще, чем при обращении к небольшим масси|
или данным, которые последовательно расположены на диске. Так что ф
тическая производительность определяется средним временем дост^
(Average Seek Time) к различным объектам на диске.
Время, необходимое HDD для поиска любой информации на диске, из
ряется миллисекундами. У медленных дисков это значение составляет ц
мерно 20 мс. Сегодня HDD со временем доступа 15—20 мс уже являй
стандартом. Винчестеры, которые могут обеспечить доступ менее чем4
15 мс, уже могут считаться хорошими. Для лучших IDE и SCSI HDD !
значение меньше 10 мс. ®
Важнейшим показателем, характеризующим механизм перемещения га
вок, является время, которое необходимо винчестеру, чтобы перемеси
всю гребенку с головками от одного цилиндра к следующему. Эту велич|
называют временем позиционирования головки на дорожке (Track to
Seek). Оно также измеряется в миллисекундах, при этом для хороших И
честеров значение этого параметра менее 3 мс. |
Максимальное время доступа (Maximum Seek Time) измеряется как инте$
времени, который необходим гребенке с головками, чтобы однократно^
реместиться по всей поверхности диска (с первой дорожки на последнюю
Скорость передачи данных
Скорость передачи данных предлагается в качестве второго параметра ;
оценки производительности винчестера. Время доступа характеризует то
ко скорость позиционирования головки, а то, как быстро эта информа!
считывается, зависит от таких характеристик винчестера, как количеС
173
' и 7 Устройства хранения данных
; ------------ — --------------
„ в секторе, количество секторов на дорожку и, наконец, от скорости
^цения дисков.
-я перечисленные параметры, можно определить максимальную скорость
ередачи данных (Maximum Data Transfer Rate, MDTR) по следующей формуле:
MDTR=SRTx512xRPM/60(байт/с)
где
SRT - количество секторов на дорожке;
RPM - частота вращения дисков, об/мин.
В табл- 7.6 приведем параметры наиболее распространенных винчестеров, в
р)М числе скорость передачи данных и время доступа.
Таблица 7.6. Параметры наиболее распространенных винчестеров
Модель HDD Шина Емкость, Мб Скорость вра- щения, об/мин Скорость пе- редачи, Кб/с Время дос тупа, мс
Seagate ST251 MFM 42,8 3600 625 28
Fujitsu М2246Е AT 136 3600 1250 25
Seagate ST3145A AT 125 3811 2386 14.18
NEC D 3755 AT 105 3456 1500 25
Maxtor 7245A AT 234 3551 2131 13,22
Seagate ST3145A" AT 125 3811 2386 14,18
WO AC1210 AT 202 3314 2734 9,78
Conner CP30100 SCSI 116 3460 1105 19
Rantum pro7OOS SCSI 668 • ' 4500, 3450 10,35
^agate ST1195N SCSI 2040 7200 5760 5.18
Quantum, ^ebali TM128O AT 1280 4500 2311 0,2
Rantum, .^ball TM AT 3200 4500 3019 9,4
^ш-память винчестера
^Сь под кэш-памятью подразумевается не буфер оперативной памяти PC
] винчестера, организованный программным путем, а фактическое нали-
:6|7
175
Аппаратные сред
Рис. 7.15. Размещение секторов при
Interleave-факторах 1 и 3
174
чие ячеек памяти на его контроллере. Эта кэш-память может сущесп
влиять на скорость работы винчестера, так как она в состоянии х
данные, прочитанные с упреждением, которые с высокой долей верояп
понадобятся процессору. Мы уже знаем этот принцип по кэш-памяти,'
навливаемой на материнскую плату.
Вряд ли в настоящее время есть винчестеры, которые появляются на ।
без кэш-памяти. Типичная ее величина составляет 64 Кб, но также б*
винчестеры с кэш-памятью объемом 256, 512 или даже 1024 Кб.
Interleave
В современных винчестерах параметр Interleave, или как его еще наз
Interleave-фактор (рис. 7.15), не играет заметной роли, так как нет ней
димости выполнять форматирование низкого уровня. Единственн~"*
можно сказать, — для ускорения работы винчестера значение парг
Interleave должно быть отличным от значения 1:1 (для тех винчестере
это имеет смысл).
Однако изучение этого параметра дает возможность весьма точно onj
принцип действия винчестера. Как уже было сказано, жесткие диски, *
дискеты, разделяются на сектора и дорожки. Сектора имеют сквоз“’л
мерацию начиная с I. Их число зависит от интерфейса, используемоп
связи с винчестером. Обычно на дорожке содержится 17 секторов. Им'
жесткие диски, которые работают .........
26 и 36 секторами на дорожку.
с
13
Interleave
14
Interleave
1:3
При вращении диска
при вращи.ип диска головка полностью считывает 512-байтный сект
посылает данные в контроллер, откуда они передаются процессору.
7 устройства хранения данных
---------------------------
е^енем диск вращается дальше, предлагая головке следующий сектор, а
роллер все eute занят обменом данными с процессором. Поэтому для
чтобы прочитать следующий сектор, головка должна ожидать полного
0бОрота Лиска-
писки более ранних выпусков организованы так, что сектора располагаются
е последовательно, а в другом порядке, который определяется Interleave-
(Ьдктором. При этом при позиционировании головки контроллер имеет дос-
рочно времени для передачи информации без лишнего оборота диска.
Современные контроллеры работают по другому принципу. Чтобы органи-
зовать непрерывное чтение секторов, они считывают данные из большого
количества секторов (так сказать с подозрением на их необходимость) и за-
поминают прочитанные данные в буфере, откуда впоследствии они могут
быть извлечены. Преимущество такого способа заключается в том, что кон-
троллер помещается в дисковод, т. е. механика и электроника сочетаются
оптимальным образом.
Изменение Interleave-фактора возможно только специальными программ-
ными средствами и, как следствие, приводит к полной потере данных, так
как изменяется логическое разбиение диска.
Zone Bit Recording
Когда мы рассматривали различные модели разметки дисков, то, возможно,
вы заметили, что дорожка, расположенная ближе к центру диска, короче
дорожки, расположенной ближе к краю диска. Вследствие этого плотность
на внутренних дорожках выше, чем на внешних, и полезная емкость винче-
стера используется неэффективно (рис. 7.16).
Для компенсации различной плотности записи используют метод зонно-
секционной записи (Zone Bit Recording). Суть метода заключается в том, что
®се рабочее пространство магнитного диска делится на зоны: 8 и более.
В самой младшей зоне, т. е; на дорожке, которая расположена дальше всех
Центра диска, содержится большее количество секторов (обычно 120—96).
Центру диска количество секторов уменьшается, достигая в самой стар-
ей зоне 64—56. В результате чего, поскольку диск вращается с неизменной
скоростью, от внешних зон поступает значительно больший объем инфор-
Ш1И, чем от внутренних. Неравномерность поступления данных компен-
РУется путем увеличения скорости работы канала считывания/преобра-
ания данных и использования специальных перестраиваемых фильтров
частотной коррекции по зонам, а также путем применения производи-
ьНых однокристальных микроконтроллеров.
Легкие диски, работающие таким образом, нельзя объявлять в CMOS
e UP с их фактическими параметрами (Native Mode). Для этих дисков есть
называемая Translation Mode. Ее установка означает, что значение,
Данное в CMOS Setup, пересчитывается контроллером в параметры соот-
ствующих цилиндров и секторов.
176
Аппаратные сред.
Рис. 7.16. “Разбазаривание”
из-за одинакового количества и|
мации на различных дорожках
Параметры винчестеров в CMOS Setup
При конфигурировании винчестера нужно корректно установить его пар
ры в CMOS Setup. Типовые параметры AMI BIOS приведены в табл. 7.7j<
Таблица 7. 7. Типовые параметры винчестера в CMOS Setup А
Cyln Heads WPCom LZone Sec^l
Disk С: Туре 47 Disk D: Туре 1023 Not Installed (Не установлен) 15 0 0 43 1
С некоторыми из этих параметров вы уже знакомы: цилиндры (Cyln), гЯ
ки (Heads) и сектора (Sectors). Их значения определяют объем (Size) лид
могут устанавливаться пользователем. Параметр Size недоступен для р9
тирования в CMOS Setup, и его значение зависит от установленных зд
ний вышеуказанных параметров. Эти параметры нужны для того, чтобд
общить РС, какие жесткие диски установлены. Д
Как уже упоминалось, IDE HDD, отформатированный с помощью МД
Zone Bit Recording, работает с параметрами, занесенными в CMOS, ад
реальными (Native Mode). Значения этих параметров содержатся на q
винчестере и присваиваются диску при его форматировании на щ|
уровне. При новом форматировании эта информация теряется. t
Так как возможны различные комбинации головок, цилиндров и секи
для IDE-дисков имеется несколько режимов Translation Mode. Прич
могут появиться различия в емкости, иногда достигающие 5—10 Мб,Н
рые чисто теоретически имеются в распоряжении, но фактически тй
пользуются. Для винчестера емкостью меньше 100 Мб такая “потеря” в
ственна. Проверьте документацию HDD на предмет наличия несксв
режимов Translation Mode и выберите параметры, которые обеспечиваю
мую большую емкость накопителя.
CMOS Setup современных BIOS содержат опцию, называемую
тическое определение типа винчестера”. Чаще всего BIOS определяет
диска как 47 (Users — пользовательский). Отсюда можно узнать пара»
винчестера. После того как параметры диска изменены в CMOS Setup, 1
ходимо заново разбить диск на разделы и отформатировать его! Помните
при этом все данные на диске теряются, поэтому переустановка парам!
HDD имеет смысл, когда новый диск еще не заполнен информацией. 1
7. Устройства хранения данных
177
. с0)калению, мы не можем поместить в этом разделе список параметров
сеХ винчестеров. Во-первых, развитие идет такими быстрыми темпами, что,
0 вероятно, вашего нового диска в этом списке не будет, и, во-вторых,
^личные современные журналы по компьютерной тематике предлагают
Рачительно больше информации по данной теме, чем можно было бы дать
ограниченном объеме этой книги.
SCSI-диски
<;С81-Диски в CMOS Setup объявляются как Not Installed. Для управления
SCSI HDD предназначен отдельный BIOS SCSI-адаптера.
L-Zone
Параметр L-Zone (Landing Zone — дословно зона мягкой посадки) опреде-
ляет номер цилиндра (чаще всего последнего на диске), на котором парку-
ется головка чтения/записи при выключении РС. Этим устраняются воз-
можные повреждения головки и самого диска. Установка данного параметра
необходима винчестерам, не имеющим функции автопарковки. Для IDE-
или SCSI-диска можно задать данный параметр, указав на номер последнего
цилиндра.
WPCom
Параметр WPCom означает компенсацию при записи (Write Precompensation).
Необходимость подобной компенсации объясняется механической конст-
рукцией диска: чем ближе к оси вращения находится головка чте-
ния/записи, тем меньше скорость вращения диска относительно головки. В
результате чего время доступа к ряду цилиндров увеличивается на несколько
наносекунд. Параметром WPCom устанавливается номер цилиндра, начиная
с которого включается компенсация этого времени.
При инсталляции винчестера параметр WPCom может быть пропущен, по-
скольку для современных дисков значение этого параметра уже установлено
пР°изводителем. По умолчанию он имеет значение 65535.
Логическая структура жесткого диска
После установки нового диска и объявления его в CMOS Setup сам накопи-
ь вам еще не доступен. РС знает, какие жесткие диски установлены, но
операционной системы они пока еще отсутствуют. Для того чтобы опе-
Нцт°Нная система “видела” диск и загружалась с него, необходимо выпол-
ь следующие три операции:
Q Пазб,
и г
; ск°г
Чо
'ить диск на разделы
^Форматировать разделы
--^пировать операционную систему на диск, чтобы диск стал загрузочным
-о опишем эти три операции.
178
Аппаратные сред
Разбиение на разделы
Винчестер может быть разделен на несколько (не более четырех) неза
мых частей, называемых разделами. Каждый раздел может быть вь;
какой-либо операционной системе (например, DOS, Xenix, OS/2),
состоянии работать с одним или одновременно с двумя разделами, р
чают три типа разделов:
□ Первичный раздел DOS
□ Расширенный раздел DOS
□ Раздел не-DOS
На винчестере может быть сформирован один первичный раздел DOS§
расширенный раздел DOS и несколько разделов не-DOS (рис. 7.17).’
можно было работать в среде DOS, наличие первичного раздела DOS'
тельно. В нем создается единственный логический диск (обычно с имене
Расширенный раздел DOS является необязательным. Такой раздел
быть разбит на один или несколько логических дисков, которым назна
различные имена и которые допускается использовать под управлением j
Таким образом, с точки зрения пользователя винчестер в среде DOS
ставляет собой совокупность логических дисков. Только в первичном р|
ле DOS логический диск может быть сделан системным (загрузочным);^
ПЕРВИЧНЫЙ
РАЗДЕП DOS
РАСШИРЕННЫЙ
РАЗДЕЛ DOS
РАЗДЕЛЫ
HE-DOS
4.
К
Рис. 7.17. Логическая структура винчестера
Поддержка описанной конфигурации винчестера играла важную роль £
сиях DOS, предшествующих 4.0, так как они не обеспечивали работу '
гическими дисками размером более 32 Мб. В современных версиях
емкость каждого логического диска может достигать 2 Гб, поэтому
ровать несколько логических дисков оказывается нецелесообразным.
7 Устройства хранения данных 7 79
---------------------------------------------------------------
,(аКо если рассматривать PC коллективного пользования, то имеет смысл
здать на винчестере два логических диска: системный для хранения всех
с°оГраммных продуктов и пользовательский для временного хранения поль-
ЯР^льских файлов.
разбиение на разделы выполняется командой DOS FDISK. Для этого необ-
Сдцмо загрузить DOS с системой дискеты и ввести команду FDISK
(естественно’ на дискете должна быть программа FDISK.EXE.
Командой FDISK осуществляется описанное выше конфигурирование вин-
честера, то есть его разбивка на разделы и формирование в разделах логиче-
ских дисков. Реализующая эту команду программа работает в интерактив-
ной режиме и выполняет следующие функции:
I. Создание первичного раздела DOS и логического диска на нем. Создание
расширенного раздела DOS.
2 формирование логических дисков в расширенном разделе DOS.
3. Установка или смена активного раздела, то есть раздела, с логического
диска которого будет осуществляться загрузка операционной системы
после включения питания PC, нажатия кнопки Reset или клавиш
<Ctrl>+<Alt>+<Del>.
Удаление логических дисков и разделов DOS, а также некоторых типов
разделов не-DOS, что обеспечивает возможность реконфигурирования
винчестера.
Отображение информации о конфигурации (разбивка на разделы и логи-
ческие диски) винчестера.
Конфигурирование другого винчестера, если таковой в PC имеется.
Формирование единственного логического диска в первичном разделе DOS
осуществляется автоматически при создании раздела.
После конфигурирования винчестера подготовка его к работе в составе PC
обязательно должна быть завершена высокоуровневым форматированием
•оех логических дисков с использованием команды FORMAT (см. далее).
1аким образом, для того чтобы подготовить винчестер к работе, необходимо
Желать следующее:
11 Создать первичный раздел DOS с логическим диском на нем
& Создать расширенный раздел DOS
Сформировать логические диски в расширенном разделе DOS
Остановить признак активности первичного раздела DOS
°Рое и третье действия могут не выполняться, если для работы достаточно
еть единственный логический диск. Четвертое действие также не всегда
^Ходимо, поскольку при соблюдении определенных условий признак
'вности для первичного раздела DOS устанавливается автоматически.
Пользование утилиты FDISK при установке в PC нового винчестера рас-
°трено в главе 20.
180
Аппаратные ере.
Форматирование
Форматирование винчестера подобно форматированию дискеты. Пр
нужно иметь в виду следующее:
□ Как и при разбиении на разделы, в процессе форматирования все,
на винчестере теряются
□ При переформатировании винчестера рекомендуется сохранить >
димые данные на другом носителе. Однако процесс, который мож
нуть назад предварительно сохраненные или сжатые данные (с по,
утилиты RESTORE или других), не дает гарантии 100%, что эти j
будут восстановлены полностью и без ошибок. В любом случае
новление данных является хлопотным делом, а для винчестеров, :
всего, долговременным процессом
Форматирование выполняется следующей командой DOS:
FORMAT С:
Если винчестер разбит на разделы, то, естественно, нужно формат»
каждый раздел отдельно!
Создание системного диска
Чтобы перенести на винчестер операционную систему, нужно отформ
вать диск командой:
FORMAT С: /3
или после обычного форматирования, загрузив систему с дискеты, ск
вать системные файлы на диск командой:
SYS С:
При этом с дискеты на винчестер переносятся три важнейших
(IO.SYS, MSDOS.SYS и COMMAND.COM), которые нужны для зг
системы, а в Boot-сектор записывается программа начальной загрузки;
Приводы CD-ROM
CD (Compact Disk — компакт-диск), пришедшие из области аудиоапп
ры, были модифицированы для применения в PC и в настоящее вре*
уверенно вошли.в стандартную комплектацию современных компьютв]
Не обманитесь! Установка привода CD-ROM в компьютер еще не оз»
что можно без ограничений работать с мультимедиа.
К мультимедиа относится гораздо больше, чем только круглый блес
диск (CD-ROM). Необходимы звуковая карта, быстродействующий Ц
сор, акустическая система (speaker), соответствующее программное о
чение и т. п.
Сосредотачиваясь на мультимедиа, часто забывают, что CD являете#
красным средством для хранения программных дистрибутивов (5о
181
t 7 Устройстве хранения данных
ровв^-------------------------
mbutions). CD является достаточно мощным и, прежде всего, компактным
Отелем. Если взять соотношение между емкостью носителя и его стои-
^ость», то в этом отношении CD всегда лучше винчестера.
v вех аппаратных средств на рынке зависит от имеющихся программ и поч-
дСе крупные разработчики перешли на использование CD-ROM (Compact
^nisk Memory). Вряд ли программы, записанные на магнитных но-
,.теЛях информации, не будут поставляться и в альтернативном варианте на
CD-ROM.
Принцип действия
Прежде чем рассмотреть работу приводов CD-ROM, приведем небольшой
список их достоинств и недостатков:
□ По сравнению с винчестерами CD значительно надежнее в транспортировке
□ CD-ROM имеет огромную емкость. Объем данных, располагаемых на
CD, достигает 500—700 Мб
□ CD-ROM практически не изнашивается (при соответствующей эксплуа-
тации)
□ Основной недостаток относится к методам обработки информации.
CD-ROM является накопителем, предназначенным только для чтения дан-
ных — носитель не позволяет записывать информацию на него
Приводы CD-ROM работают не так, как все описанные выше электромаг-
нитные носители информации. При записи компакт-диск обрабатывается
лазерным лучом (без механического контакта), выжигающим тот участок,
который хранит логическую единицу, и оставляет нетронутым тот участок,
который -хранит логический нуль. В результате чего на поверхности CD об-
разуются маленькие углубления, — так называемые питы (Pits).
Первые приводы CD-ROM применялись как внешние устройства. Совре-
менные же модели почти всех производителей выполняются как внутренние
компоненты и имеют размеры дисковода 5,25" (рис. 7.18).
Рис. 7.18. Внешний и внут-
ренний приводы CD-ROM
182
Аппаратные сре.
Приводы CD-ROM обычно управляются через IDE-сопряжение,
интерфейс или звуковую карту. Эти приводы не надо объявлять в CMOS
В целях обеспечения совместимости CD-ROM ведущими производи
цифровых компакт-дисков (Philips и Sony) был разработан с
ISO9660, определяющий методы хранения информации на CD-ROM
тупа к ней. В соответствии с этим стандартом базовый формат кс
диска схож с форматом дискеты. Как вам уже известно, системная ।
любой дискеты не только идентифицирует сам Floppy-диск, но и
информацию о том, как он организован по директориям, поддиректо
файлам. Инициирующая дорожка данных CD-ROM начинается со с
ной области, необходимой для синхронизации между приводом и д
Далее расположена системная область, содержащая данные об орган
диска, а также адрес таблицы содержимого тома, с помощью которб
можен непосредственный доступ к данным, — так называемая табли
держимого тома (Volume Table of Contents, VTOC).
Основным отличием структуры каталога CD-ROM от структуры ка
дискеты (или структуры каталога DOS) является то, что на CD в сист
области записаны адреса файлов, что позволяет осуществлять прямое,'
ционирование. Следовательно, для доступа к данным, хранимым на
ROM, необходимо преобразование форматов. Для этих целей ф1
Microsoft был выпущен специальный драйвер (MSCDEX.EXE).
Таким образом, для использования приводов CD-ROM в системе им
два драйвера, информация о которых содержится в системных 4
AUTOEXEC.BAT и CONFIG.SYS. Первый драйвер - это MSDEX.EX)
ставляемый в качестве стандартного для подобных систем в составе DC
Второй драйвер специализированный и поставляется вместе с конкр<
приводом CD-ROM. Подробности программной установки CD привел
главе 20.
Рис. 7.19. Установка компакт-диска в привод CD-ROM
Для того чтобы привод CD-ROM можно было использовать для проел
вания еще и аудио компакт-дисков, необходима звуковая карта. В завис
183
I ^'^Устройстаа хранения данных
оТ модели привода для подключения звуковой карты необходим двух-
001 четырехжильный кабель.
йЛИ установки диска в привод положите его в выдвижной контейнер
Д®1который после легкого нажатия приводится в движение и въезжает
корпуе пРивоДа (Рис- 7.19). При установке приводов CD-ROM нужно
В мнить, что привод работает только в горизонтальном или в вертикальном
П°ложении. Ни в коем случае, а это вы должны уже знать по опыту работы
нельзя размещать привод CD-ROM под косым углом.
Эксплуатационные характеристики
Выбор привода CD-ROM зависит от того, какие задачи предполагается ре-
шать с его помощью. А именно, какие требования предъявляются со сторо-
ны этих задач к характеристикам привода. Условно можно выделить сле-
дующие основные группы задач:
□ Установка и обновление программного обеспечения
□ Поиск информации в базах данных, архивах, справочниках, энциклопе-
диях и т. д.
□ Запуск и работа с программными продуктами
□ Запуск и работа с игровыми, развлекательными и образовательными
программами
□ Просмотр видеофильмов, видеоклипов и фотоизображений
□ Использование привода в качестве разделяемого ресурса локальной ком-
пьютерной сети
□ Прослушивание музыкальных CD
Применительно к перечисленным задачам можно рассматривать характери-
стики конкретного привода CD-ROM и оценивать его пригодность для их
решения. К основным характеристикам приводов CD-ROM относятся сле-
дующие:
° Скорость передачи данных {Data Transfer Rate, DTR)
13 Среднее время доступа (Access Time, AT)
° Объем буферной памяти (Buffer Memory)
Коэффициент ошибок (Error Rate)
° Средняя наработка на отказ (Mean Time. Between Failure, MTBF)
° Тип интерфейса
° Перечень поддерживаемых форматов CD
Q рг
параметры трактов воспроизведения
Конструкция привода
Комплект поставки программного обеспечения
рассмотрим более подробно перечисленные характеристики.
184
Аппаратные средств
Стандарты CD Я
Прежде чем рассматривать различные разновидности форматов СР-йдИ
остановимся на одной особенности, о которой вы, наверное, уже сльппД
Для большинства CD-ROM вся хранимая на них информация заноситсЯ
один технологический цикл, или сеанс {single session). Указатель того Д
хранится информация, содержится во VTOC. Сравнительно недавно прям
лась технология, позволяющая дописывать информацию на специалы®
многосеансовые CD {multi session CD). При этом в начале дописываемо^
блока также содержится VTOC. Обычный привод CD-ROM сможет пр®,
честь, к сожалению, только первую запись, поскольку не поддерживает
вые форматы multi session. Такие многосеансовые записи определены.^
форматах Kodak Photo-CD и CD-ROM-ХА. Для чтения CD, -записанных j
соответствии с этими форматами, необходимы совместимые с ними прщ&
ды. Эти приводы должны "уметь” считывать несколько таблиц VTOC, р*.
полагаемых на дисках multi session.
Photo-CD
Photo-CD появились осенью 1992 i. Эго направление начала развивай,
фирма Kodak с целые решения проблемы хранения на CD обычных фото-
графий, которые могут быть отображены с высоким качест вом. Информация
об изображении подготавливалась путем сканирования фото! рафий с высо-
ким разрешением. Затем с помощью специальных алоритмов сжималась!
переносилась на CD-ROM. При помощи соо1ветствхютеи> читающего уст-
ройства можно просматривать картинки с высокой скоростью на монитор
PC и использовать их для дальнейшей обработки. . ?
Чтобы обычный привод CD-ROM мог прочитать информацию с дискал
формате Photo-CD, необходим специальный драйвер.
CD-ROM-ХА <
Дальнейшим развитием обычных приводов CD-ROM является привод /П^
ХА (eXtended Architecture). Стандарт CD-ROM-ХА разработан фирмами Phil®
Sony и Microsoft для получения такой дополнительной возможности, как д
редование {interleaving). Стандарт ХА предусматривает возможность созДМИ
специального идентификатора, указывающего тип хранимых данных: граф®
текст или звук. Графические данные могут включать в себя стандартные Л|
фические изображения, анимацию или видеоизображения реального врем®
Более того, эти блоки могут чередоваться, т. е., например, за видеофраг»®
том может следовать музыкальное (звуковое) сопровождение, затем сдеДд
щий видеофрагмент и т. д. Устройство последовательно считывает эти бД(Ж
сохраняет их в буфере, а затем посылает на компьютер для синхронизалИ
таким образом, данные считываются с диска фрагментами, а затем синхро®
зируются, в нашем случае, для одновременного отображения. -Н
Отметим, что формат CD-ROM-ХА также поддерживает диски multi sessi<f|
дд 7- Устройства хранения данных
185
ISO 9660
gTo наиболее распространенный в мире стандарт на логическую организа-
Ю записанных на CD-ROM данных. Согласно ISO 9660 все пространство
^MiiaKi-диска состоит из трех частей:
3 Область входа (Lead hi), в которой находится оглавление ( Volume Table О/
Contents, VTOC), адреса всех записей, число дорожек и суммарное время
записи
д Облапь программ, в которой находится собственно записанная инфор-
мация. Физически занимает место в виде кольца шириной 33 мм
□ Обдашь выхода (Lead Ош), в которой расположена специальная метка,
означающая конец записи
Стандар! ISO 9660 не решил всех проблем, связанных с совмеш имош ыо. До
принятя стандарта High Siena ошавался открытым вопрос о к>м. какло
еще bciiomoi тельную информацию, облетающую поиск данных пипсы
вать на шсь. и способы форма!ироыишя блоков данных
High Sierra
Стаи;ы|Д ш; шап ио пашанию отеля на osepe Тахо (Калифорния;. : ле пре :
ставите.|ммц ведущих фирм-прои jbo.hi ।e.ieii приводов и диско;. ( 1) ROM
1985 1 .. ’о принят coi.кипение о елннтве интерпрш.тип и грлк;плк;-и
реализации шапларта ISO 9660. В ре jy.ibiaie была приняи сиепифякаии'.:
HSG (Ihdi Sierra Group), которая носила рекомендательный характер. Дан-
ная спецификация определяла ([тайловую структуру CD. Она <акже ное.г.
жила (х повой ,ыя принятого несколько позже международною енннары
ISO 9бы! для цифровых CD. Благодаря лому стало возможным чтение дан-
ных с тсков. записанных в формате ISO 9660. на всех чривс.-ых. чю. в
свою очередь, привело к массовому тиражированию прсчрамм на CD. Кро-
ме того, появление этого стандарта позволило создать комизм-диски. ори-
ентированные на различные.операционные сишемы: DOS. UNIX и г. т
CD.|
мпакт-диски типа CD-I (Compact Disk-Interactive) разрабатывались для
“*иР°кого потребительского рынка с целью записи на них музыки, видео,
Р, различного рода энциклопедий и т. д. Этот тип дисков определен как
Ндартный для записи мультимедиа-информации. Устройства для проиг-
в11заНия ™ дисков могут быть подключены к обычному бытовому теле-
дан°РУ’ а сам диск позволяет сохранять 90 минут “живого” видео с текстом.
вЧе Ь'МИ’ стереозвуком, графикой и анимацией. Компакт-диск CD-I со-
ТаТьСТим односторонне с CD-DA, то есть аудио компакт-диски можно чи-
ДИс (Пр°игрывать) на дисководах для CD-1. Воспроизведение на PC видео с
ы а CD-I возможно только в случае применения аппаратного либо про-
бного декодера MPEG.
186
Аппаратные средсм
CD-E/CD-R I
Стандарт CD-E {Compact Disk-Eraseable), называемый также CD-R (Сд|
Disk-Rewritable), является стандартом многократной записи на CD. 1
CD-Е позволяет хранить данные более 10 лет, выдерживает около 1
циклов обращений и 1000-кратную перезапись. Диск CD-Е имеет £
низкий уровень оптического отражения, чем стандартные CD, а при|
имеют пятикратное увеличение скорости чтения и записи. Стандарт Я
совместим с CD-ROM и CD-R. Другими словами, новыми приводамиЯ
будут читаться существующие диски.
Технология CD-Е основана на изменении фазы отраженного луча /и
при чтении диска. Эти диски не могут быть перезаписаны современИ
приводами CD-R. Кроме того, они могут не читаться многими сущеся
щими приводами CD-ROM по причине того, что коэффициент отрази
CD-R значительно ниже серебряных CD-ROM и CD-R. Для чтения ди
CD-R привод обязательно должен иметь качественную схему автомая
ской регулировки усиления. J
Диски CD-Е используют файловую систему с однократной записью ]
UDF, которая может не восприниматься (диски читаться не будут) п<Я
которыми операционными системами даже в случае совместимости а|
ратных средств. Я
Стандарт DVD J
Достижения в области оптической записи и обработки сигналов способа
вали началу работ ряда фирм над следующим поколением оптическом
сителя информации. Основная цель, которая преследовалась, состояла
щественном увеличении производительности и емкости носителя нари
возможностью воспроизведения полноэкранного высококачественного Я
рового видео с одной стороны диска. Это явилось предпосылкой, поло!
шей начало разработки нового формата DVD, ставшего позднее стандя
записи данных на компакт-диск. |
Так же, как обычный CD, компакт-диск формата DVD имеет диаметр 121
(4,75") и толщину 1,2 мм. Новые дисководы DVD в состоянии проигрывал
существующие в настоящее время звуковые CD. Использование в DVD
ствующего форм-фактора CD позволило уменьшить количество возмоЦ
изменений в конструкции проигрывателей DVD и дисководов DVD-ROM^
Емкость компакт-диска DVD в 7 раз больше емкости CD: 4,7 Гб на слот
сравнению с 650 Мб для CD. Кроме того, DVD является двухслойным 01
сторонним диском общей емкостью 8,5 Гб. По сути каждый компакт-^
DVD состоит из двух дисков толщиной 0,6 мм, плотно соединенных ДЯ
другом. J
Уровень изображения, хранимого в формате DVD, очень близок к ур#
профессиональных студийных видеозаписей. Качество звука при запИ®
формате DVD также им не уступает. Высокое качество звучания обестй
187
„7 Устройства хранения данных
—------------------------
етсЯ 16-, 20- или 24-разрядной линейной импульсно-кодовой модуляцией
Частотой дискретизации 48 или 96 кГц, которая обеспечивает запись звука
СцоЯ°се частот Д° 22 или 44 кГц соответственно. На передачу звука в фор-
6 те DVD от общего потока информации остается всего 384 Кб/с, что со-
^аВдяет около 64 Кб/с на 1 канал при пятиканальной системе передачи,
поэтому максимальная частота считывания, составляющая 24 бита/96 кГц
«вменяется лишь для звукозаписи, то есть в тех случаях, когда изображе-
ние играет второстепенную роль.
После принятия соглашения о применении единого стандарта DVD появи-
лись новые проблемы, связанные с интересами разных киностудий. Они
потребовали дополнительных гарантий того, что кинофильмы, предназна-
ченные для одного рынка, будут недоступны для других. В результате весь
]лир был поделен на шесть зон, в которых будут применяться различные
региональные коды и диски. Проигрыватели CD будут предназначены для
их использования лишь в конкретном регионе, a CD могут быть использо-
ваны в нескольких, а в отдельных случаях и во всех регионах. На рис. 7.20
приведены пиктограммы DVD-дисков, показывающие для каких зон
(регионов) предназначен данный диск.
Рис. 7.20. Пиктограммы DVD-дисков для
определения зоны их предназначения
Такое искусственное деление мира послужит еще одним источником непри-
ятностей для конечных пользователей. Так, однажды кто-то выяснит, что
аппаратура, приобретенная им, например, в США (зона 1) или в странах
бывшего СССР (зона 5), не сможет воспроизвести DVD-диск, предназна-
ченный для стран Европы..
Системные ресурсы приводов CD-ROM
Как и другим периферийным устройствам, CD-ROM необходимо присвоить
Соответствующие базовые адреса и прерывания IRQ, чтобы процессор и
еРационная система могли к ним обращаться. Здесь список установок
их параметров не приводится, так как в зависимости от модели возможны
^личные конфигурации.
системы прерываний важно, чтобы для привода использовались сво-
ДНые IRQ с номером выше 7 (звуковая карта чаще всего связана с IRQ 7).
овые адреса чаще всего расположены в области от 300h до 340h. Если
ТоИв°Д Должен работать с каналом DMA, то следует обратить внимание на
С’Чтобы он не. конфликтовал с другими устройствами. Как правило, для
Используют канал DMA 1.
188
Аппаратные сре<
Правила эксплуатации CD
Компакт-диск представляет собой металлизированный пластмассовь
диаметром НО мм и толщиной 1,2 мм. На верхнюю сторону наноси'
тоотражающий алюминиевый слой, который
покрыт
защитным
предотвращения повреждений. Подобно долгоиграющим пластинк
отличие от жестких дисков) питы располагаются не на концентричес:
ружностях, а идут по спирали. Причем эта спираль начинается от
носителя. Ширина питов составляет 0,6 мкм, а расстояние между до
ми — 1,6 мкм. Этим и обеспечивается огромная емкость этого носит<
формации.
Хотя CD-ROM являются достаточно надежными и крепкими, при
плуатации необходимо соблюдать следующие рекомендации:
□ Никогда не держите CD открытым, а укладывайте его в специалы
щитный футляр
□ Не касайтесь поверхности диска пальцами, берите его за края
Хотя у приводов CD-ROM есть механизм корректировки ошибок, на
чае повреждений поверхности, которые на аудиодисках приво
“выпадению” нескольких миллисекунд звука, для информационных,
делают дефектным весь CD. Кроме того, механизмы коррекции ошй
всегда справляются со своими функциями.
Чтобы предотвратить скопление пыли внутри привода, уделяйте вщ
тому, чтобы сам привод был по возможности лучше экранировав d
никновения в него частиц пыли и дыма. )
CD-WORM
CD-WORM (Write once-Read many) дают возможность однократной 3
информации на CD (что вы никогда не сможете сделать с обычным
пакт-диском). Такие CD, в основном, применяются там, где одно:
должны запоминаться большие объемы данных и потом уже не измег
например, для целей архивации. Однако подобные диски могут быть
таны не на всяком приводе CD-ROM.
Устройства записи CD-WORM, или CD-ROM-Recorder, “прожигают’
тые диски CD-ROM, нанося на них до 650 Мб данных (74 минуты зву
цифрового аудио). После этого CD-ROM можно использовать в J
стандартном приводе CD-ROM для PC, Mac, Photo CD или цифрово:
део. Специальное программное обеспечение записи позволяет соз;
комбинированные диски, способные работать как на РС, так и на koi
терах Macintosh.
Всего два-три года назад CD-ROM-Recorder стоил около 5000 USD.
стоимости ВЯ
же наметился прорыв в этой области. Преодолев барьер
USD, CD-ROM-Recorder становится сопоставим по цене с лазерным
тером.
189
^дда 7. Устройства хранения данных
г помощью CD-ROM-Recorder можно создавать собственные фото- и ау-
нодискн, делать резервные копии винчестера, тиражировать записи учеб-
\[Х КУРСОВ’ мультимедиа-энциклопедий и многое другое. По заявлениям
Аирм-производителей гарантированный срок хранения информации на
таких компакт-дисках составляет 100 лет.
Сменные жесткие диски
Уже давно желанием многих пользователей является возможность размеще-
ния больших объемов данных на малогабаритных носителях. Дискеты дол-
гое время были именно такой “медленной средой” для хранения информа-
ции. Однако при работе с графикой становится заметно, что для
размещения файлов на дискетах необходимо столько же времени, сколько
понадобилось для их создания. Сменный жесткий диск (рис. 7.21) поможет
решить эту проблему. Этот носитель обычно используется для двух целей:
□ Периодическое сохранение данных на внешнем носителе
□ Обмен информацией. Сменные жесткие диски являются надежным, бы-
стрым и комфортабельным средством обмена информацией
Рис. 7.21. Сменный жесткий диск
У сменного винчестера переносным является не только носитель информа-
ции, но и весь дисковод, который вынимается из своих направляющих в
корпусе РС.
Когда говорят о таких сменных дисках, речь чаще всего идет о IDE-дисках,
которые вставляются в специально предусмотренное для этих целей место в
Корпусе компьютера. Для извлечения дисковода на передней панели имеет-
ся специальная ручка. С обратной его стороны находится адаптер, который
обычно обеспечивает силовое питание и связь для приема/передачи данных,
“ы не рекомендуем этот тип сменного диска для частого обмена информа-
цией по двум причинам:
а Данные жесткие диски достаточно надежны, но только если они прочно
Установлены в корпусе, т. к. они совсем не готовы к восприятию внеш-
190
Аппаратные средств
них весьма значительных воздействий, зачастую возникающих при =
транспортировке \
□
Второе соображение является результатом практической работы.
вынимаете один винчестер и вставляете другой, то, естественно, каж;
раз должны записать соответствующие параметры в CMOS Setup (в с
чае, если речь не идет о дисках с идентичными параметрами). Еще сл<
нее обстоит дело, если вы передаете винчестер вашему коллеге, а он,;
жет быть, никогда не слышал о CMOS Setup
Отсюда можно сделать вывод: сменные жесткие диски главным обра
следует использовать только для целей архивирования данных.
Лидером на рынке в области сменных жестких дисков является фи]
Syquest. В процессе своей деятельности она провела многочисленные исс
дования, изготовила конструкции, которые, однако, не получили широк
распространения из-за своей низкой надежности (рис. 7.22). Серьезв
конкурентом в этой области является фирма SyDOS, которая является
черней фирмой Syquest (рис. 7.23).
Рис. 7.22. Сменный диско!
Syquest с картриджем для вь
ренней установки
Рис. 7.23. Внешний привод фирмы SyDOS
191
fpaBa УстР°йства хранения данных
Область применения
Поивод Syquest и соответствующие носители сначала не использовались в
бдасти РС. В классических сферах применения компьютеров Apple в каче-
стве настольной издательской системы {Desktop Publishing, DTP) и для обра-
ботки изображений возникают огромные объемы информации, которые
должны быть переданы многочисленным отдельным специалистам, таким
как дизайнеры, фотографы, специалисты по компьютерной верстке, типо-
графские работники и т. д. Компьютеры Apple в качестве плат сопряжения с
внешними устройствами используют SCSI-адаптеры. Поэтому для внедре-
ния SCSI-адаптеров в мир РС необходимы только соответствующие драйве-
ры для связи операционной системы РС с соответствующими периферий-
ными устройствами, что является не очень сложной проблемой. Из мира
Apple, где приводы Syquest обычно были сделаны как внешние устройства
(нарушая красивый дизайн компьютера Apple), сменные жесткие диски пе-
решли в мир РС, заняв при этом отдельное место в корпусе компьютера.
Сферу применения жестких сменных дисков Syquest в области РС сейчас
еще нельзя ясно определить, потому что не только в области DTP имеются
соответствующие большие информационные массивы, которые должны
быть оперативно переданы для дальнейшей обработки.
Емкость
Фирма Syquest изготавливает различные приводы и соответствующие носи-
тели. Привод типа “Зубр” (Urtyp), обозначенный как SQ555, был способен
записывать и считывать 44 Мб информации.
-Впоследствии этот привод уже был способен обрабатывать удвоенный объем
Данных. Однако у него есть и существенный недостаток: этот привод более
ранних выпусков может только читать Syquest-диски емкостью 44 Мб, но за-
писывать на них не может.
Проблема была решена с- помощью привода SQ511х, но у него есть еще од-
но преимущество: РС распознают наличие картриджа в приводе, т. е. когда
Не установлен носитель информации в привод, не производится многочис-
ленных запросов так, как это происходит, когда вы обращаетесь к дисково-
ду, например, А:, не вставив в него дискету.
Описанные приводы Syquest существуют как внутренние (иногда и как
внешние) устройства размером 5,25", но фирма изготовила еще две модели.
то SQ3105 размером 3,5" и емкостью 105 Мб, а также SQ2542 размером 2,5"
и емкостью 42 Мб. Новейшие модели были представлены в 1994 г., в них
Использовались сменные диски емкостью 270 Мб.
Подключение
Обычно привод Syquest устанавливается как SCSI-устройство. Каждое уст-
ройство Syquest имеет программу установки (небольшие приводы получают
192
Аппаратные средства
также и IDE-версию), которая очень проста в эксплуатации и делает 1
ключение устройства к системе легкой операцией.
Если вы хотите дополнить PC сменными жесткими дисками, на котй
уже имеется SCSI-периферия, то мы рекомендуем устанавливать устройСй
поддерживающее протокол SCSI. *
Эксплуатационные характеристики
По своему устройству и принципу действия сменные жесткие диски, ко!
но же, не могут состязаться в быстродействии и емкости с винчестер!
Однако для хранения и транспортирования больших объемов данных
являются лучшей альтернативой. В табл. 7.8 приведены характеристики ^
водов Syquest. 1
Таблица 7. В. Характеристики приводов Sye
Характеристика Привод SQ5110х Привод DOSMarlin105M
Размер 5,25" 3'5' J
Емкость 44/88 Мб 105 Мб J
Интерфейс SCSI IDE Ч
Скорость вращения 3220 об/мин
Скорость передачи данных 925 Кб/с 1400 Кб/с М
Время доступа 20 мс •1
Носитель информации
Сам носитель находится в герметично закрытом корпусе, который защиЩ
его от проникновения частиц пыли и дыма (рис. 7.24), но поскольку пол1
стью исключить загрязнение невозможно, то в лих накопителях увелй'
вают расстояние между поверхностью диска и головкой чтения/записи (’
уменьшает общую емкость).
1
Рис. 7.24. Сменный
Syquest
глава.
7. Устройства хранения данных
193
Сам сменный диск {Removable Cartridge) имеет, как и другие носители, за-
щнту от записи. Различие между носителями емкостью 44 и 88 Мб можно
определить по цвету устройства защиты от записи: у дисков SQ400 (44 Мб)
оно имеет красный цвет, а у дисков SQ800 — желтый.
Jaz и Zip
В ходе исследований по развитию технологий сменных носителей многие
фирмы искали решение, которое отвечало бы всем требованиям пользовате-
лей как по производительности и объему накопителя, так и по его стоимости.
В результате, отказавшись от использования в новом устройстве принципов
магнитооптики и основываясь на огромном опыте разработки мобильных
дисковых накопителей, компания iOmega предложила рынку приводы Jaz и
Zip (рис. 7.25, 7.26). Появление этих устройств значительно изменило ситуа-
цию на рынке накопителей со сменными жесткими дисками.
Благодаря хорошему соотношению цена/производительность, оба привода
превосходят по своим характеристикам все существующие сегодня на рынке
накопители со сменными носителями.
Рис. 7.25. Внешний накопитель Jaz компании iOmega
194
Аппаратные средсп
Эти устройства базируются на традиционной технологии магнитных hoi
лей, но с более совершенной системой позиционирования головок
ния/записи и надежной механикой привода. В приводе Jaz в качестве г
теля используется жесткая дисковая пластина, а в Zip — гибкий диск
многом сходный с обычными пластинами флоппи-дисков. Емкость ]
триджа Zip составляет 100 Мб, а картриджей Jaz — 540 и 1070 Мб.
Подключение
Накопители Jaz, как и накопители Zip, бывают двух видов — внутренщ
внешние. Внутренний привод устанавливается в один из отсеков для у
новки дисководов. В комплект такого устройства входит адаптер S<
Внешний привод Zip подключается непосредственно к параллельному п<
принтера РС. Установка сводится к подсоединению одного кабеля и вы:
единственной DOS-программы с одной 3" дискеты. И это практически
Пользователи, для которых любое новое устройство в конфигурации РО
ляется источником конфликтов и проблем, будут озадачены: подключен
между компьютером и принтером привод Zip не вызывает конфликтов
обще. Более того, конфликтов не возникает даже при одновременной paf
целой цепочки устройств: принтера, накопителя Zip и листового скан
подключенных к единственному параллельному порту.
Привод Jaz является таким же SCSI-устройством, как Syquest или магн»
оптическое. В комплект привода Jaz входит адаптер SCSI. Подключе
привода Jaz к РС не вызывает затруднений. Если вы имеете опыт подк,
чения устройств SCSI, то привод Jaz будет готов к работе из DOS и Wind
через пять минут, в противном случае можно целый час разбираться с 1
никающими то и дело конфликтами устройств, зависаниями и поразится:
невнятной диагностикой ошибок.
Область применения
Привод Jaz планируется как мобильная альтернатива обычного жестк<
диска, a Zip — как накопитель на гибких дисках эпохи мультимедиа. С п|
вода Zip нельзя произвести загрузку компьютера, но его можно исполу
вать для:
□ Переноса файлов достаточно большого объема (например, отсканирой
ные изображения, сверстанные рекламные буклеты и брошюры, игр
Вес накопителя Zip составляет всего 450 г, а габаритные размерь^
3,7x13,6x18,0 см
□ Хранения резервных копий файлов, записанных на винчестер л*
□ Работы с закрытой информацией, так как в самом устройстве предусм
рена функция введения пароля
i
Устройства хранения данных 195
а Хранения сервисных программ для диагностики ошибок и обслуживания
РС
U Переноса информации с РС на компьютеры Apple Macintosh
По скоростям доступа и передачи данных накопитель Jaz может обогнать и
некоторые винчестеры. Поэтому такое устройство можно использовать не
только для хранения и переноса больших объемов информации, но и для
установки программного обеспечения.
g отличие от винчестера, подключение которого к разным компьютерам
вызывает проблемы, а между различными платформами и вовсе невозможно
(без потери данных), картриджи Jaz можно переносить с РС на Apple Ma-
cintosh. При этом остается доступной вся информация и структура файловой
системы, так как MacOS считает картриджи Jaz дискетами. Обратная опера-
ция (прочесть Мас-форматированный картридж на РС) не всегда возможна.
Впрочем, это и не обязательно, поскольку в качестве универсального сред-
ства переноса можно использовать диск, форматированный под РС. То же
справедливо и для привода Zip. В табл. 7.9 представлены основные характе-
ристики накопителей Jaz и Zip.
Таблица 7.9. Характеристики накопителей Jaz и Zip фирмы iOmega
Характеристика Jaz Zip
Емкость носителя, Мб 1070 и 540 100
Среднее время доступа, мс 12 29
Средняя скорость обмена, Мб/с 5,51
. Пиковая скорость обмена, Мб/с 10
Скорость вращения, об/мин 5400 3000
Максимальное время формати- рования с учетом проверки по- верхности, мин 30
Минимальное время формати- рования, С 10 *
Размер буфера (чтение/запись), Кб 256
Интерфейс Fast SCSI-1! ЕСР/ЕРР (внешн.)
Сетевой адаптер МТВР, час 5 В/12 В 250 000 SCSI (внутри.) 5 В/12 В
ЗащИТа Программная (возможна защита паролем) Программная (возможна защита паролем)
Драйверы операционных систем DOS, Windows, MacOS, OS/2, Windows 95 DOS, Windows, MacOS, OS/2, Windows 95 1
196
Аппаратные среде]
Стример
Стример, как и сменный жесткий диск, можно приобрести в виде ВН'
него или внешнего устройства. В качестве носителя информации испо)
ется магнитная лента, которая похожа на ленту в обычной аудиокассете.
При использовании лент различных производителей следует быть вц
тельным, потому что на практике не каждое устройство может запись
или считывать любую кассету, причем это не зависит от того, идет ли pi
немаркированном картридже или картридже е маркой фирмы.
Область применения
Стримеры, в основном, используются для архивации и резервного ког
вания больших объемов данных на компактные носители (рис. 7.27). Н
татком является малая скорость передачи информации. Она значите
ниже, чем у винчестеров и сменных жестких дисков, поэтому стри
нельзя рекомендовать для использования в других целях, кроме резер|
копирования информации. Если вы постоянно выполняете такое копи;
ние на стример, то можете делать это автоматически с использованием
циальных программ.
Рис. 7.27. Внутренний стример с установленным картриджем
Емкость
Имеются различные модели, причем устройства размера 3,5" почти пол
стью вытеснили устройства размером
ется и длиной носителя. У стримера
5,25". Емкость, конечно же, опред<
емкость
может достигать
значении
40 Мб до 4 Гб. При этом применяются различные методы сжатия данных.
7. Устройства хранения данных
197
стандарты
0 качестве стандарта для стримера выбран стандарт QIC (Quarter Ineb
Cartridge Drive Standard). Только благодаря этому стандарту стало возможным
^сТанавливать различные ленты на различные приводы и достигать про-
i-раммной совместимости при работе с ними.
рерсия QIC 80, например, за основу берет мини-картридж 0,25" емкостью
80, 120 или 446 Мб. Единицей измерения плотности записи является вели-
чина bpi (bits per inch — бит на дюйм). Стандартом QIC 80 значение этого
дараметра устанавливается равным 14700 bpi, что соответствует записи 28
дорожек. Относительно скорости движения ленты и передачи данных QIC
80 определяет следующие характеристики: при скорости движения ленты
864 мм/с передача данных должна происходить со скоростью 500 Кбит/с.
Подключение
Хорошую скорость передачи данных гарантирует только тот стример, кото-
рый подключен через SCSI-интерфейс. Дешевая аппаратура, не имеющая
дополнительных карт, такая как ленточный привод во Fioppy-контроллере
или подключенный к параллельному адаптеру, чаще всего приводит к тому,
что при записи на стример из-за пауз можно выпить не только одну чашку
кофе, по и гораздо больше.
Программы
Без соответствующего программного обеспечения вы не сможете использо-
вать свой стример. И так как программы, поставляемые со стримером
(прежде всего у дешевой аппаратуры), работают чаще плохо, чем хорошо, то
ищите в Backup-опциях служебных утилит почти всех изготовителей пункт
меню для работы со стримером. Можно использовать пакеты утилит PC
Tools Pro или Norton Utilities. Эти программные продукты предлагают сред-
ства для работы со стримером, которые поддерживают стандарт QIC.
ОАТ-стример
В общем-то не предусмотренная для этого техника также может быть использо-
^на для резервного копирования. DAT-Recorder (Digital Audio Tape Recorder) мо-
W быть вам знаком из области звуковой техники как цифровой магнитофон.
предназначен для цифровой записи на магнитную ленту. DAT-стример уже
Имеется для PC в качестве временного периферийного устройства.
Магнитооптические накопители
Описываемые в этом разделе накопители уже получили достаточно широкое
Распространение, но не настолько широкое, как хотелось бы, из-за сортно-
*Пения цена/производительность.
198 Аппаратные средств
Floptical 1
Floptical — это (как можно легко определить из английского названия)^
ставное слово, образованное от слов Floppy-диск и Optical-диск. Прим!
работы такого привода ясен из названия. Floptical имеет размер 3,5” и
быть прочитан или записан на внешнем или внутреннем дисководе (й
7.28). Емкость таких накопителей достигла к настоящему времени значй
21 Мб. При оптическом чтении дорожек запись осуществляется обычщ|
магнитными средствами, как у дискет. |
Я
*4
*1
'1
Рис. 7.28. МО-диск и привод
4
Накопители Floptical не могут пробить себе “место под солнцем” по дву!
причинам:
□ Из-за предварительного оптического форматирования эти диски почт®
пять раз дороже, чем дискеты HD 1
□ Из-за низкой скорости вращения диска (720 об/мин) данные считываю!
ся со скоростью примерно 100 Кб/с 1
Кроме того, альтернативные сменные накопители по соотношению щ
на/емкость все еще значительно лучше. Интересен тот факт, что некоторн
модели могут читать и записывать обычные дискеты 3,5" DD и HD. Загруз*
операционной системы с подобных приводов чаще всего невозможна.
Магнитооптические дисководы ।
МО-привод {Magneto-Optical — магнитооптический) представляет собой Hi
копитель информации, в основу которого, как уже ясно из названия, поле
жен магнитный носитель с оптическим (лазерным) управлением. Магните
оптическая технология зародилась в лабораториях IBM в начале 70-х годо!
7. Устройства хранения данных
199
Первые промышленные образцы создала фирма Sony. На рынке магнитооп-
йческие диски и накопители появились в середине 80-х годов. Сначала они
fle произвели большого впечатления вследствие своей дороговизны и слож-
ности, но по мере развития технологии и понижения цен отношение к ним
изменилось.
Ближайшими родственниками МО-устройств являются рассмотренные вы-
ше floptical-накопители, которые одновременно используют магнитный и
оптический механизмы.
Запись и чтение магнитооптических дисков
Принципиальное устройство всех видов магнитооптических дисков одина-
ково. Наибольшее различие состоит в том, что некоторые диски имеют две
рабочие поверхности, а некоторые — одну. Принципиальное строение одно-
стороннего магнитооптического диска показано на рис. 7.29.
Диэлектрические слои
Подложка
Рис. 7.29. Строение магнитооптического диска
Защитный слой
Поверхность магнитооптического диска покрыта сплавом, свойства которого
меняются как под воздействием тепла, так и под воздействием магнитного
поля. Если нагреть диск сверх некоторой температуры, то становится воз-
можным изменение магнитной поляризации посредством небольшого маг-
нитного поля. На этом основаны технологии чтения и записи магнитоопти-
ческих дисков.
При записи лазерный луч нагревает участок диска, куда должна быть про-
изведена запись, до так называемой “точки Кюри” (у большинства приме-
няемых сплавов это состояние наступает при температуре около 200°).
в точке Кюри резко падает магнитная проницаемость, и изменение маг-
нитного состояния частиц может быть произведено относительно неболь-
шим по величине магнитным полем. Поле переводит все битовые ячейки в
°ДИнаковое состояние. При этом стирается вся информация, имевшаяся
На диске (рис. 7.30).
Затем направление магнитного поля меняется на противоположное, а лазер
вКлючается в те моменты, когда нужно изменить ориентацию частиц в би-
товой ячейке (значение бита). Потом сплав охлаждается, и частицы его за-
бывают в новом положении.
200
магнитное поле
•о оооооо
Чтение
Односторонние 3,5"
Двусторонние 5,25"
2,5" диски MD Data, разработанные фирмой Sony
12" диски фирмы Maxell
Форматы магнитооптических дисков
Существуют следующие форматы магнитооптических дисков:
□
Лазерный пуч
Стирание Запись
Рис. 7.30. Запись и чтение информации
При чтении применяют лазерный луч низкой мощности (примерно
мощности записывающего луча). Отраженный свет попадает на свето
вительный элемент, который определяет направление поляризации. В
симости от этого направления светочувствительный элемент посылает
ичную единицу или двоичный ноль контроллеру МО-дисковода.
□
□
□
3" магнитооптические диски внешне похожи на дискеты 3,5". Однако 3,5
оптический диск раза в два потолще. Стандартные емкости односторош
дисков 3" в настоящее время составляют 128, 230 и 640 Мб. Накопители,
этих дисков совместимы сверху вниз, то есть 128-мегабайтные диски Moi
считывать на накопителях для 230-мегабайтных. ‘
н
У 5" магнитооптических дисков обе стороны являются рабочими. Эти ДИ:
имеют стандартную емкость 600 и 650 Мб, а также 1,2 и 1,3 Гб (диски ДЧ
ной плотности). Все эти диски совместимы сверху вниз. Выпускаются та!
диски емкостью 1,7 и 2 Гб (разработка фирмы Hitachi), только частично'
вместимые со своими предшественниками — разработанные для них нй
пители могут читать диски более низкой емкости, но не могут писать
них. Следующее поколение 5" дисков емкостью 2,6 Гб будет полностью j
вместимо с предыдущими форматами.
2,5" диски Mini Disk Data (MD Data) фирмы Sony созданы по специфика^
ям, разработанным для мини-аудиодисков, и имеют емкость 140 Мб.
Фирма Sony рассчитывает, что именно 2,5" диски будут иметь применен^
портативных компьютерах, так как накопители для них также компактно
потребляют достаточно мало энергии. л
7. Устройства хранения данных
201
фирма Maxell выпускает 12" диски однократной записи емкостью 3,5
.односторонние диски) и 7 Гб (двусторонние). Плотности записи у этих
исков — 33200 bpi (bit per inch — бит на дюйм), а плотность дорожек —
17000 tpi (track, per inch — трек на дюйм). Накопители для них производит
Ацрма Hitachi. Эти гигантские по емкости диски применяются в системах
архивации. Емкость магнитооптических библиотек на таких дисках может
достигать терабайта (I Тб-1000 Гб).
Таблица 7.10. Характеристики магнитных носителей
Основные характеристики Дискеты Floptical- диски 3" МО диски 5" МО диски
Емкость, Мб 1.4 20,8 128/230 600/2000
Количество сторон 2 2 1 2/2
Количество физи- ческих дорожек 80 753 10000/11500 18751/22800
Количество логи- ческих дорожек -/17940 54906/58260
Емкость сектора, байт 512 512/512 512/1024
Плотность записи, BPI 17434 23980 24400/29300 16000/19000
Плотность доро- жек, TPI 135 1245 16000/18400 24000/45000
Секторов на до- рожке 36 25/25 31 /17 (на логиче- ской)
Количество зон 1/10 1/1
Ширина дорожки. Мкм 1,6/1,39
Длина волны лазе- ра, нм 780/780
Циклов стирания- записи, млн 10/10 10/1
Циклов чтения, МЛрд 1/1 1000/100
Среднее время Доступа, мс 65 65 30/60
внешнее магнит- ^Joeiт°ле, эрстед 300 200-400 200-600
Структура диска
| ^°Рожки с информацией образуют единую спираль, разделенную на секто- Рьг. Диски малой емкости, т. е. 3” (128 Мб), и 5" (емкостью 600 и 650 М5),— |с°3даны по технологии CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая
202
Аппаратные средств
скорость). Каждая дорожка этих дисков разбита на одинаковое колич<
секторов одной и той же емкости. Так как внешние дорожки длиннее ]
ренних и, следовательно, могли бы хранить больше информации, то м
места теряется впустую.
Для увеличения емкости диска применяется разбиение его на зоны по
нологии ZCAV (Zoned Constant Angular Velocity — зонная постоянная угл
скорость).
Магнитооптические дисководы и библиоте!
Как и другие подобные устройства, магнитооптические накопители бьп
встроенными (внутренними) и внешними (рис. 7.31), причем те и др
требуют для подключения свободного разъема в компьютере. Все сущ
вующие накопители имеют интерфейс SCSI или SCSI-2.
Кроме обычных дисководов большое распространение получают так н1
ваемые оптические библиотеки с автоматической сменой дисков, емк<
которых может составлять до сотен гигабайт и даже нескольких тераб
Типичное время смены диска — несколько секунд, а время доступа и с
рость обмена данными — такие же, как у обычных дисководов.
Рис. 7.31. Внешний вид МО-дисковода
Глава 8
Контроллеры
8
Накопители данных, рассмотренные в предыдущей главе, предназначены для
чтения и записи информации на носитель. Обмен данными между накопите-
лями, процессором и оперативной памятью осуществляется по шине данных с
помощью специального устройства сопряжения. Это устройство управляет
потоком данных, контролирует выполнение операций чтения/записи и син-
хронизирует работу накопителей с тактовой частотой шины данных. Необхо-
димость применения устройства сопряжения обусловлена тем, что практиче-
ски все накопители данных, за небольшим исключением, не в состоянии
самостоятельно поддерживать процесс обмена информацией. Такое устройст-
во сопряжения называется контроллером (Controller).
Тип контроллера должен соответствовать типу носителя, обменом данными
с которым он управляет. Так SCSI HDD необходим контроллер, поддержи-
вающий-протокол SCSI, дисководу — контроллер FDD и т. д.
Обратите внимание на то, что в современных PC один контроллер может
обслуживать несколько носителей различного типа. Это хорошо тем, что не
нужно занимать драгоценные слоты шины картами отдельных контролле-
ров, которые без проблем, могут быть размещены на плате одного много-
функционального контроллера.
Контроллер дисковода
ь
° современных PC едва ли еще устанавливается отдельный контроллер, ко-
торый управляет обменом данными с дисководом. Обычно используется
Комбинированный контроллер — Comb-Controller, за исключением компью-
теров класса XT. Этот контроллер управляет как дисководами, так и винче-
стерами (рис. 8.1). Кроме того, на плате контроллера размещаются еще и
Разъемы параллельного и последовательного интерфейсов. Часто комбини-
рованный контроллер называют мультикартой.
дисководы 3,5" и 5,25" подключаются к контроллеру 34-жильным плоским
Кабелем. Этот кабель можно узнать не только по его 34 проводникам, но и
204
Аппаратные средств
по наличию шести перекрученных жил, расположенных между разы
для подключения к дисководам (рис. 8.2). По этим жилам передаются
налы выбора накопителя и включения двигателя привода.
•ГЛ
гш
:ШП
и
цветная маркированная жила=Рю 1
Рис. 8.1. Комбинированный контроллер для FDD, HDD, двух последовательн!
одного параллельного интерфейсов
к контроллеру
Подключение Подключение
к FDD1 к FDD2
Рис. 8.2. 34-жильный кабель для подключения дисководов
Hi
Перекручивание жил кабеля необходимо для присвоения разных номеи
приводам дисководов (А: или В:) в случае, когда PC оборудован двумя
ководами. Я
В отличие от большинства винчестеров, где определение первого (сбЯ
ветственно, второго) винчестера устанавливается с помощью джамперов я
посредственно на плате привода, для дисководов необходимо произвел
следующие два действия: *1
□ Последовательность подключения разъемов кабеля к дисководам одч
значно указывает, какой дисковод является диском А:, а какой — В:
переключайте на дисководе джамперы Drive Select, которые указывай^
последовательность обозначения приводов (такие джамперы на больши|
стве дисководов обозначены как DSO, DS1 и т. д.)
Контроллеры
205
Помимо определенной последовательности подключения дисководов
^обходимо сообщить системе или, скорее, BIOS о типе FDD и его обо-
значении как диска. Для этого необходимо в CMOS Setup установить со-
ответствующие параметры. Точные указания по данному вопросу приве-
дены в главах 5 и 19
ПреЖДе
чем подключать кабели к дисководу, проверьте следующее:
0 Один из крайних проводов 34-жильного плоского кабеля, как правило,
маркирован (обычно красным цветом). Эта жила является линией номер
1. Соответственно противоположная жила является линией номер 34
0 Проверьте правильность подключения кабеля к разъему контроллера. Хо-
тя это и не вызывает фатальных последствий, но ведет к тому, что FDD
не будет опознаваться. Ориентируйтесь по указанной выше красной жиле
плоского кабеля. Найдите на разъеме контроллера (вилке) вывод, обозна-
ченный цифрой 1. Подключите кабель так, чтобы маркированная жила
плоского кабеля подходила к этому выводу
□ При подключении второго дисковода (3,5" или 5,25") обратите внимание
на разъемы этих дисководов. Они не идентичны. Разъем FDD 3,5" пред-
ставляет собой вилку с двухрядным расположением выводов 2x17. а разъ-
ем FDD 5,25" — вилку типа PAD с залуженными выводами
□ Обратите внимание на то, чтобы плоский кабель был также оборудован
разъемами различного типа. Разъем, которым кабель подключается к
FDD 5,25", присутствует в любом случае. Если кабель не имеет разъема
для подключения к FDD 3,5", побеспокойтесь о соответствующем адап-
тере (рис. 8.3) или новом кабеле. Проще обстоит дело с подключением
четырехжильного кабеля питания
Для FDD 3,5" существует опасность неверного подключения к нему разъ-
ема плоского кабеля. Нужно сориентироваться, где на разъеме контрол-
ера располагается контакт, обозначенный 1, и подключить кабель так,
Чтобы красная маркированная жила подходила к этому контакту. К сожа-
лению, не всегда первый контакт разъема дисковода маркируется цифрой
1 (что было бы так просто...). Но иногда на разъеме плоского кабеля для
617
206
Аппаратные средства Рс
подключения к FDD 3,5" находится ключ, устраняющий неправильное
подключение
□ Перед извлечением FDD 3,5" запомните, где находится контакт 1 разъема
дисковода, поскольку краткая инструкция по подключению (если таковая
приводится) располагается на обратной стороне FDD. После установки
дисковода эта сторона не видна
□ Для FDD 5,25" все проще: найдите на разъеме PAD засечку, которая
служит направляющей для разъема на плоском кабеле. Неправильное
подключение возможно здесь только при помощи грубой силы
В следующем примере будем считать, что дисковод А: — это FDD 3,5", а
дисковод В: — FDD 5,25". Правильное подключение кабеля приведено на
рис. 8.4.
Дисковод А: Дисковод В:
3.5" 5.25"
Рис. 8.4. Установка FDD 3,5" как дисковода А: и FDD 5,25" как дисковода В:
Если вы хотите сделать дисковод А: дисководом В: (или наоборот), смотрите
на рис. 8.5.
к контроллеру
Дисковод А:
5.25"
Рис. 8.5. Установка FDD 3,5" как дисковода В: и FDD 5,25" как дисковода А:
[дПШШ1ИПЯ1
Дисковод В:
3.5 "
Глава 8. Контроллеры 207
Перекручивание 6 жил кабеля является интересным техническим решением
проблемы идентификации дисководов. В табл. 8.1 вы можете увидеть, поче-
му достаточно перекрутить с 10 по 16 жилы, чтобы идентифицировать дис-
ковод: речь идет о четырех сигнальных линиях. Кроме того, из табл. 8.1
видно, что если отсоединить линию 28, контроллер не будет больше прове-
рять, защищена ли дискета от записи или нет.
Таблица 8.1. Назначение контактов 34-штырькового разъема
контроллера дисководов
Контакт Категория Сигнал Назначение
2 Вход High/normal density Высокая/нормативная плотность (записи)
4 Вход Unused Спецификация изготовителя
6 Вход Unused Спецификация изготовителя
8 Выход Index Идентификация индексного от- верстия
10 Вход Motor Enable 0 Двигатель дисковода А: включен
12 Вход Drive Select 1 Активизация привода В:
14 Вход Drive Select 0 Активизация привода А:
16 Вход Motor Enable 1 Двигатель дисковода В: включен
18 Вход Direction Select Указание направления для го- ловки
20 Вход Step Импульс для движения головки
22 Вход Write Data Запись данных
24 Вход Write Gate Сигнал для перезаписи данных
26 Выход Track 00 Головка стоит на нулевой до- рожке
28 Выход Write Protect Наличие защиты диска от записи
30 Выход Read Data Чтение данных
32 Вход Side Select Доступ на первую или вторую сторону
34 Выход Drive Status Готовность привода
MFM-контроллер
Вряд ли можно найти в современном РС MFM-контроллер (Modified
Frequency Modulation), впрочем, как и отдельный контроллер дисковода.
В Настоящее время такие контроллеры больше не производятся (рис. 8,6).
>ис. 8.6. Типичный комбинированный MFM-контроллер
КТ-контроллер
Иногда еще можно обнаружить в PC типа XT отдельный контроллер винче-
:тера. К нему может быть подключен только один винчестер. Кроме того,
СГ-контроллер не в состоянии распознать и установить параметры диска
количество секторов, емкость и др.). Соответствующие установки произво-
[ятся на этом контроллере жесткого диска с помощью джамперов, положе-
зия которых, кроме того, не стандартизированы. В качестве примера в табл. "
1.2 представлена информация по конфигурированию 8-разрядного ХТ-
сонтроллера HDD фирмы Western Digital, который, по меньшей мере, слу-
кит прототипом для большинства других безымянных контроллеров. X
Начальные установки таких контроллеров обычно соответствуют четвертой ж
строке таблицы. Они даны для “стандартного XT-диска” ST 225 Seagate. W
Таблица 8.2. Пример конфигурирования XT-контроллера HDD я»
фирмы Western Digital 'Д
Первый винчестер Второй винчестер Установленный тип диска Ж
JP17 JP18 JP19 JP20 Емкость, Мб Головки Цилиндры ак
Замкнут Замкнут Замкнут Замкнут 21 4 612 <8
Разомкнут Замкнут Разомкнут Замкнут 10 4 306 «в
Замкнут Разомкнут Замкнут Разомкнут 10 2 615 '»
Разомкнут Разомкнут Разомкнут Разомкнут 21 4 615
L
Гпава 8. Контроллеры 209
АТ-контроллер
Обычно PC класса АТ 286 оборудован комбинированным контроллером,
который может управлять двумя дисководами и двумя винчестерами MFM.
Такой контроллер оборудован так называемым интерфейсом ST 506/412. Это
обозначение соответствует одноименным названиям винчестеров (5, 10 Мб
емкости), которые были изготовлены фирмой Seagate в начале 80-х годов и
применялись в компьютерах IBM. Отличительная особенность этих интер-
фейсов состоит в том, что они работают с “неинтеллектуальными” дисками.
Винчестер самостоятельно указывает, с какой скоростью он может вращать-
ся, как он перемещает свои головки и т. д., но совсем не указывает на мето-
ды размещения информации на диске и управления ею.
Все необходимые сигналы управления винчестером поступают от контрол-
лера. Внешне это можно определить по монтажным кабелям: MFM HDD
соединен с контроллером двумя кабелями. 34-жильный кабель передает
диску соответствующие сигналы управления, в то время как данные переда-
ются по 20-жильному кабелю данных. При установке двух винчестеров ис-
пользуется один кабель управления и два кабеля данных, которые подклю-
чаются каждый к своему отдельному диску (рис. 8.7).
Если при использовании конфигурации, представленной на рис. 8.7, второй
винчестер работает некорректно, то возможны следующие причины ошибок:
□ Один или несколько кабелей подключены к контроллеру неправильно. В
этом случае обратитесь к предыдущему разделу, в котором описано зна-
чение маркированной жилы кабеля
□ Ошибочное сопротивление терминатора на втором винчестере. По наше-
му опыту, эти терминаторы не обязательно имеются на плате диска, но
это все же может явиться потенциальным источником конфликта
RLL-контроллер
Для RLL-контроллера действуют в основном те же принципы, что и для
MFM-контроллера. Здесь также встречаются как отдельный XT-контроллер,
так и комбинированный контроллер для управления FDD и HDD. Винче-
стер RLL также подключается аналогично. Каждый винчестер нуждается в
кабелях управления и данных. Для соединения контроллера и жесткого дис-
ка действует та же схема, представленная на рис. 8.7.
Преимущества метода RLL по сравнению с MFM заключается в том, что
данные кодируются с троекратной плотностью, в результате чего емкость
диска повышается примерно на 50%, тем более что количество секторов на
дорожке увеличено с 17 до 26. При одинаковом строении механических уз-
лов RLL HDD Seagate ST238R имеет объем 38 Мб, a MFM HDD Seagate
ST225 — 21 Мб. Благодаря одинаковому типу кабелей можно подсоединить
винчестер MFM к контроллеру RLL. В 80% случаев подключенный -'аким
>10
Аппаратные средства PC
MFM- / RLL- / ESDI-контроллер
'абель управления Кабель данных Кабель данных
‘ HDD1 и HDD2 HDD1 HDD2
HDD2
Рис. 8.7. Соединение двух винчестеров MFM/RLL/ESDI
Глава 8. Контроллеры 211
образом MFM HDD работает без проблем. Скорость передачи данных по
сравнению с методом MFM также существенно возросла. Ее значение мо-
жет достигать 900 Кб/с (7,5 Мбит/с).
В наше время, когда емкость винчестера достигла величины 2 Гб и более,
такая альтернатива, конечно же, не интересна. Но если вы еще имеете в
распоряжении старый РС, винчестер MFM (а пользователи компьютеров
класса XT имеют еще старый Seagate ST225) и RLL-контроллер, то можете
использовать эту вычислительную систему в качестве промежуточной памя-
ти, устройства для модема или сервера принтера.
ESDI-контроллер
Для удовлетворения все возрастающих потребностей в больших объемах па-
мяти и скорости обмена данными был разработан новый метод, который
получил название ESDI (Enhanced Small Device Interface).
Емкость винчестеров ESDI уже на ранней стадии своего развития превыша-
ла 100 Мб. Приводы ESDI имеют двойную высоту, что является основным
отличительным признаком винчестеров этого типа. Однако ESDI-контрол-
лер по внешнему виду вряд ли можно отличить от MFM- или RLL-контрол-
леров. ESDI-контроллер, так же как и MFM- или RLL-контроллеры, под-
ключается к винчестеру 34-жильным кабелем управления и 20-жильным ка-
белем данных. В остальном же метод ESDI не совместим с RLL и MFM.
t
ESDI-контроллер имеет следующие отличительные особенности:
□ Электронные схемы управления преобразованием и чтением/записью
данных на магнитные диски располагаются не на ESDI-контроллере, а
непосредственно на печатной плате винчестера ESDI. Таким образом, по
кабелю данных, подключенному к винчестеру, данные передаются уже в
цифровом виде, что, конечно же, повышает скорость их передачи
□ Скорость передачи данных составляет от 625 до 1875 Кб/с (от 5 до
15 Мбит/с), обычно она равна 1250 Кб/с
□ Поддерживает секционирование диска от 32 до 36 секторов на дорожку, в
отдельных случаях от 52 до 54 секторов
□ Оборудован отдельным BIOS (располагается в верхней памяти (DMA)
чаще всего в области с адресами выше C800h:0000h). В CMOS Setup вин-
честер объявляется как не установленный (Not Installed)
□ Использует улучшенную систему контроля и распознавания ошибок, ко-
торая, например, автоматически распознает дефектные дорожки
□ В качестве метода регистрации данных применяется модификация RLL
метода — ARLL (Advanced Run Length Limited). Фактор Interleave равен 1:1
(см. главу 7)
212
Аппаратные средства PC
I DE-контроллер
IDE-контроллер (Integrated Disk Electronic) также называют AT-BUS-конт-
эоллером. Однако это название слишком преувеличивает его роль, ведь
контроллер в основном берет на себя функции сопряжения диска с шиной.
На плате IDE-контроллера в большинстве случаев интегрирован контроллер
FDD, а также располагаются параллельные и/или последовательные интер-
фейсы и игровой порт (рис. 8.8). На современных материнских платах IDE^
контроллер (а также интерфейсы и порты) интегрирован непосредственно в
Chipset, а не располагается на отдельной карте.
Рис. 8.8. Комбинированный контроллер IDE
В этом случае настраивать или конфигурировать управление винчестером не
надо. У современных IDE-контроллеров существует возможность активизи-
ровать (соответственно деактивизировать) контроллер FDD, а иногда и
HDD. Это удобно, если вы установили в PC SCSI-винчестер. При этом
комбинированный контроллер можно использовать исключительно как кон-
троллер FDD и портов ввода/вывода, а для управления SCSI-диском приме-
нять отдельный SCSI-контроллер.
Скорость передачи данных для IDE-контроллеров составляет от 1500 до
2000 Кб/с (от 12 до 15 Мбит/с). Но даже при такой скорости передачи дан-
ных IDE-контроллер может все-таки тормозить работу системы, если его
быстродействие будет ниже пропускной способности системной или локаль-
ной шины высокоскоростной материнской платы. Данная ситуация являет-
ся типичной в случае использования дешевых контроллеров. Расширение
параллельных, последовательных и игровых портов будет рассмотрено в главе 9.
Глава 8. Контроллеры 213
IDE-контроллер подключается к винчестеру 40-жильным кабелем и этим
отличается от всех других типов контроллеров.
Неправильное подключение разъема кабеля обычно не ведет к повреждению
сопрягаемых компонентов. В этом случае жесткий диск просто не инициа-
лизируется. В редких отдельных случаях (например, при подключении к
винчестеру Seagate ST9051A) неверное подсоединение может привести к вы-
ходу контроллера из строя. При подключении кабеля к плате контроллера
лучше проверить, подходит ли цветная маркированная жила на контакт 1
разъема. При подключении же к винчестеру ключи на разъеме кабеля и со-
ответствующем разъеме жесткого диска обычно делают невозможным оши-
бочное сочленение. На разъеме контроллера такой ключ отсутствует.
Подключение второго винчестера к IDE-контроллеру намного проще, чем к
контроллерам, описанным выше. Оба жестких диска подключаются к кон-
троллеру 40-жильным кабелем параллельно друг другу.
Помните о том, что подключения второго винчестера к контроллеру не дос-
таточно для его идентификации и корректного обращения к нему! Дополни-
тельный диск должен быть сконфигурирован соответствующим образом.
Это осуществляется с помощью соответствующих установок в CMOS Setup
и джамперов, расположенных на плате винчестера. Более подробно об уста-
новках Master/Slave написано в главах 7 и 20, где приведены примеры уста-
новки второго винчестера.
При покупке PC с IDE HDD и IDE-контроллером проверьте, имеет ли
40-жильный кабель данных два разъема, чтобы впоследствии можно было под-
ключить второй винчестер и, кроме того, достаточна ли длина этого кабеля.
Принцип действия винчестера IDE был подробно изложен в предыдущей
главе. В табл. 8.3 приведено назначение контактов разъема контроллера же-
сткого диска.
Таблица 8.3. Назначение контактов разъема IDE-контроллера
Контакт Категория Сигнал Назначение
1 Выход -Reset Сброс
2 - GND Корпус
3 Вход/выход HD7 Линия данных 7
4 Вход/выход HD8 Линия данных 8
5 Вход/выход HD6 Линия данных 6
6 Вход/выход HD9 Линия данных 9
7 Вход/выход HD5 Линия данных 5
8 Вход/выход HD1O Линия данных 10
9 Вход/выход HD4 Линия двнных 4
>14
Аппаратные средства PC
Таблица 8.3 (продолжение)
Контакт Категория Сигнал Назначение
10 Вход/выход HD11 Линия данных 11
11 Вход/выход HD3 Линия данных 3
12 Вход/выход DH12 Линия данных 1 2
13 Вход/выход HD2 Линия данных 2
14 Вход/выход HD13 Линия данных 1 3
15 Вход/выход HD1 Линия данных 1
16 Вход/выход HD14 Линия данных 14
17 Вход/выход HD0 Линия данных 0
18 Вход/выход HD15 Линия данных 15
19 - GND Корпус
20 - KEY Ключ разъема (отсутствует)
21 - Reserved Зарезервирован
22 - GND Корпус
23 Выход -IOW Строб записи
24 - GND Корпус
25 Выход -IOR Строб чтения
26 - GND Корпус
27 Вход IOCHRDY Готовность канала ввода/вывода
28 Выход ALE Строб адреса
29 - Reserved Зарезервирован
30 - GND Корпус
31 Вход IRQ 14 Запрос на прерывание
32 Вход -НЮ16 Признак обращения к 16-разрядному порту
33 Выход HA1 Линия адреса 1
34 Вход/выход Reserved Зарезервирован
35 Выход HAO Линия адреса 0
36 Выход HA2 Линия адреса 2
37 Выход -CSO Выбор диска 1
38 Выход -CS1 Выбор диска 2
39 Вход/выход -ACTIV Подтверждение выбора диска
40 — GND Корпус
Глава 8. Контроллеры 215
Интерфейс IDE не может удовлетворять всем современных требованиям,
так как:
□ Поддерживает только два винчестера
□ Обеспечивает скорость обмена с диском 2—3 Мб/с
□ Емкость диска IDE не может превышать 504 Мб
Почему только 504 Мб? Как было отмечено выше, емкость винчестера оп-
ределяется произведением количества цилиндров (С), количества головок
(Н), количества секторов (S) и емкости одного сектора (512 байт), т. е.
CxHxSx512.
Ограничение емкости винчестеров с интерфейсом IDE является результатом
совместного использования стандарта IDE и программного интерфейса
BIOS (Intl3). Дело в том, что интерфейсы IDE и Intl3 используют различ-
ное количество бит (разрядов) для задания количества головок, цилиндров и
секторов, поэтому, для того чтобы IDE и BIOS могли работать вместе, из
двух максимальных значений приходится брать меньше.
Таким образом: CxHxSx512= 1024x16x63x512=528 482 304 байт ® 504 Мб
В настоящее время разработаны два новых интерфейса винчестера: Fast IDE
и Enhanced IDE, которые позволяют обойти ограничение в 504 Мб.
E-IDE-контроллер
Увеличение тактовой частоты процессоров и размеров используемых про-
грамм автоматически требует и повышения скорости передачи данных. Од-
нако пр“и использовании HDD с интерфейсом IDE максимальная скорость
передачи данных для моделей последних разработок в среде DOS составляет
3—5,5 Мб/с (IDE на локальной шине). При использовании программных
комплексов автоматизированного проектирования и приложений Windows
для удовлетворительной работы этого явно недостаточно. Кроме того, ем-
кость IDE HDD ограничена значением 504 Мб.
Относительная простота устройств с интерфейсом IDE и указанные выше
ограничения побудили ведущих производителей в 1993 г. начать усовершен-
ствование IDE-интерфейса, называемого еще АТА, что привело к разработ-
ке интерфейса E-IDE (Enhanced-IDE), или АТА-2. Первая версия E-IDE
была предложена Western Digital и была положена в основу стандартизиро-
ванного интерфейса E-IDE, утвержденного ANSI (Американским нацио-
нальным институтом стандартов). Существует два способа преодоления
ограничения емкости винчестера.
Первый способ заключается в пересчете реальных значений адресов CHS
(цилиндр-головка-сектор) в фиктивные, удовлетворяющие ограничениям
BIOS (табл. 8.4). Контроллер IDE и BIOS используют в этом случае разные
способы для адресации данных на диске. Например, если диск содержит
_________________________________________Аппаратные средства РС
1500 цилиндров и имеет 16 головок, то в результате пересчета BIOS будет
зоспринимать его как устройство с 750 цилиндрами и 32 головками.
Таблица 8.4. Характеристики HDD в BIOS и стандарте IDE
Характеристики IDE (АТА) BIOS
жесткого диска Разрядность Количество Разрядность Количество
Цилиндров 16 65536 10 1024
Головок 4 16 6 255
Секторов 8 225 6 63
Гехнология E-IDE использует другой метод, называемый, логической адре-
сацией блоков (Logical Block Address, LBA), Для поддержки LBA необходим
соответствующий BIOS, поддерживающий интерфейс E-IDE. В этом случае
зсе секторы номеруются подряд, начиная с сектора (0,0,1), которому при-
сваивается логический адрес 0, т. е. адрес CHS преобразуется в 28-битовое
тело, используемое для нумерации секторов. Поскольку размер каждого
сектора равен 512 байт, то в соответствии с данными, представленными в
габл. 8.3, максимальная емкость винчестера может составлять
2xHxS=65536xl6x225x512=137 109 байт=128 Мб
Повышение скорости передачи данных
Для передачи данных между винчестером и памятью РС используется два
основных режима:
□ Режим программного ввода/вывода (Programmed Input/Output, PIO)
□ Режим прямого доступа в память (Direct Memory Access, DMA)
Режим PIO
В режиме РЮ каждый байт информации с жесткого диска сначала считыва-
ется CPU и только потом записывается в RAM. В зависимости от длитель-
ности цикла считывания и количества секторов, передаваемых за одно об-
ращение к диску, различают режимы РЮО (РЮ Mode 0), РЮ1, РЮ2, РЮЗ,
PIO4. Характеристики режимов РЮ приведены в табл. 8.5.
Например, в режиме РЮО за одно прерывание обычно передается содержи-
мое одного сектора диска (512 байт), а в режиме РЮ4 — 16 (или больше), за
'чет чего достигается большая скорость передачи данных.
Глава 8. Контроллеры
217
Таблица 8.5. Характеристики режимов РЮ
Режим РЮ Длительность цикла чтение/запись, нс Скорость передачи данных, Мб/с Стандарт
Mode 0 600 3,3 IDE
Mode 1 330 5,2 IDE
Mode 2 240 8,3 IDE
Mode 3 180 11,1 E-IDE
Mode 4 120 16,6 E-IDE
Для работы в режимах РЮ Mode 3 и РЮ Mode 4 необходимо, чтобы карта
контроллера IDE была установлена в слот VLB или PCI. В настоящее время
контроллер IDE (E-IDE) в большинстве случаев интегрируется прямо на ма-
теринскую плату. На плате существуют два разъема для подключения кабеля
данных винчестера. Первый разъем, обозначаемый на плате как IDE1, под-
ключен к шине PCI, а второй, IDE2, — к шине ISA, поэтому он может под-
держивать только работу режимов РЮ Mode 0, Mode 1 и Mode 2.
Режим DMA
В режиме DMA процессор лишь дает команду DMA-контроллеру и после
этого не участвует в передаче данных.
Контроллеры DMA в PC с шиной ISA обладают низким быстродействием. С
развитием технологии локальных шин в спецификации PCI был разработан
вариант обмена данными с использованием DMA, обеспечивающим ско-
рость передачи 8,33 и 6,67 Мб/с: DMA (тип F). В соответствии с возможно-
стями Chipset была предложена спецификация DMA Mode 1 с длительно-
стью цикла чтения/записи при обращении к диску равной 150 нс,
обеспечивающая скорость обмена до 13 Мб/с. Режимы РЮ в контроллерах
IDE получили более широкое распространение по сравнению с режимами
DMA.
В новых устройствах с E-IDE предусмотрен режим экономии электроэнер-
гии, что соответствует требованиям программы Environmental Protection
Agensy’s Energy Star (Агентство защиты окружающей среды и сохранения
энергии). Как вы, наверное, знаете, этот режим имеется во многих накопи-
телях последних разработок, однако в интерфейсе E-IDE он является стан-
дартным и все накопители обязаны обеспечивать его поддержку. Данная
возможность E-IDE обеспечивает остановку двигателя HDD при отсутствии
обращений к винчестеру в течение временного интервала, определяемого
пользователем системы.
Кроме того, для E-IDE появилась возможность увеличить емкость винчесте-
ра. Это достигается реализацией режима LBA (Logical Block Address), в ко-
тором информация из формата C/H/S транслируется в 28-разрядный логи-
ческий адрес, т. е. каждый диск винчестера может иметь большую емкость.
218
Аппаратные средства PC
Спецификация интерфейса E-IDE позволяет подключать к одному контрол-
леру до четырех устройств, причем не только винчестеры, но и приводы
CD-ROM или стримеры, поддерживающие протокол обмена данными
ATAPI (расширение протокола АТА). Для этих целей применяется специ-
альный драйвер.
Все винчестеры, выпускаемые с интерфейсом E-IDE, обеспечивают работу в'
режиме стандартного IDE-интерфейса, и наоборот, компьютеры, оснащен-
ные E-IDE, могут работать с обычными винчестерами IDE.
SCSI-контроллер
Интерфейс SCSI {Small Computer System Interface) предусматривает подклю-
чение к одному адаптеру до семи устройств, в том числе приводов CD-
ROM, и обеспечивает скорость передачи данных до 20 Мб/с. SCSI является
наиболее универсальным и эффективным интерфейсом. Однако его аппа-
ратная реализация значительно дороже по сравнению с интерфейсами IDE.
Интерфейс SCSI имеет явные преимущества при работе с видео, а также
при использовании привода CD-ROM в составе многозадачной операцион-
ной среды или в качестве сетевого накопителя.
SCSI представляет собой системную шину, способную обеспечить работу до
восьми устройств. Одно из них, называемое Host-адаптером, является свя-
зующим звеном между шиной SCSI и системной шиной компьютера. Сама
шина взаимодействует не непосредственно с устройствами, а со встроенны-
ми в них контроллерами.
В настоящее время известно несколько стандартов на интерфейс SCSI. Пер-
вый стандарт SCSI появился в 1986 г., стандарт SCSI-II был опубликован в
1994 г. и совсем недавно был принят стандарт SCSI-Ill.
Стандарт SCSI-II утвердил систему команд CCS {Common Command Set), со-
стоящую из 18 базовых команд. Кроме того, были определены дополнитель-
ные команды для организации доступа к различным накопителям: CD-ROM
стримеру и другим периферийным устройствам. В качестве рекомендатель-
ных были определены параметры быстродействующих вариантов интерфей-
са Fast SCSI-II и его 16-разрядной версии Wide SCSI-II. Нововведением
стал метод упорядочивания команд {Queuing). Согласно этому методу пери-
ферийное устройство может принять сразу несколько команд и выполнять
их в том порядке, который сочтет наиболее эффективным. Данная возмож-
ность чрезвычайно важна при работе с многозадачной операционной систе-
мой, когда на шину SCSI может быть выдано несколько запросов. В реко-
мендательную часть стандарта вошло описание быстрых синхронных
режимов обмена данными.
Для подключения к шине SCSI используются специальные кабели. Стан-
дартный 50-жильный 8-разрядный кабель называется кабелем типа А.
В стандарте SCSI-II был предусмотрен специальный 68-жильный кабель
Гпава 8. Контроллеры
219
типа В, предназначенный для использования совместно с кабелем типа А
для организации расширения шины. Кабель типа В не получил широкого
распространения и был вытеснен 68-жильным кабелем типа Р. Кабель типа
р обеспечивает полный набор функций 16-разрядной шины.
Стандарт SCSI-Ш предусматривает реализацию последовательного канала
передачи данных {Serial SCSI) со скоростью 100 Мб/с. При этом SCSI-
устройства соединяются тонким 6-жильным кабелем. SCSI-Ill обеспечивает
так называемый режим Fast-20 или Ultra-SCSI, при котором скорость обме-
на данными по стандартной 8-разрядной шине SCSI составляет 20 Мб/с, а
по 16-разрядной — 40 Мб/с. В первом случае используется кабель типа А, а
во втором — типа Р.
Достижимые скорости передачи данных для интерфейса SCSI и других ра-
нее рассмотренных приведены на рис. 8.9.
Мбайт/с
Рис. 8.9. Сравнительная производительность интерфейсов винчестеров
Реальным соперником SCSI может стать последовательная шина IEEE 1394
{High Performance Serial Bus), чаще называемая FireWire. Этот стандарт под-
держивает до 63 устройств с непосредственным подключением и обеспечи-
вает скорость до 400 Кбит/с (50 Мб/с), т. е. более высокую, чем Ultra SCSI,
причем и эта скорость не предельна с технологической точки зрения. По-
тенциально FireWire может также стать соперником внутренней шины PCI.
Существует еще два сильных конкурента SCSI: FC-AL {Fiber Channel
Arbirated Loop) и SSA {Serial Storage Architecture). Они обеспечивают длину
шины, например FC-AL, до 10 км при скорости обмена 200 Мб/с и выше,
обеспечивают защиту от сбоев и другие свойства, необходимые в очень
больших модулях хранения информации.
При покупке SCSI-контроллера обратите внимание на возможность внеш-
него подключения (рис. 8.10). Только при такой конфигурации подключе-
220
Аппаратные средства PC
ние внешних устройств возможно без проблем. В процессе производства
отдельных компонентов фирма Adaptec (которая в области SCSI играет роль
“головного всадника”) разработала соответствующие программные драйве-
ры. Эти драйверы ASPI {Advanced SCSI Programming Interface) поддерживают
не только различные периферийные устройства, но также другие операци-
онные системы, такие как OS/2, UNIX, Novell и т. д.
Рис. 8.10. SCSI-контроллер АНА-154х
В то время как в стандарте SCSI-1 за передачу информации отвечали во-
семь линий данных, в стандарте SCSI-1! таких линий 16. В любом случае
при приобретении SCSI-устройств нужно поинтересоваться об их совмес-
тимости.
“Интеллектуальные” SCSI-контроллеры отличаются большим числом воз-
можных установок. На контроллере фирмы Adaptec можно устанавливать:
идентификатор SCSI, номер прерывания, канал DMA и т. д. В случае со-
мнений принимайте стандартные установки. В документации, поставляемой
с хорошими SCSI-контроллерами, имеется отдельная глава, посвященная
устранению возможных конфликтов {Troubleshooting), возникающих при ус-
тановке этих карт в PC. В этом случае есть хорошая возможность попробо-
вать свои силы в переключении джамперов. Запоминайте исходное состоя-
ние каждый раз перед установкой джампера в новое положение или при
другом изменении конфигурации.
В главе 18 приведен перечень ошибок, наиболее часто встречающихся при
работе с SCSI-устройствами.
Глава 8. Контроллеры 221
В табл. 8.6 показано назначение контактов разъема контроллера Adaptec
152х. Помните о том, что другие изготовители, например, Future Domain,
используют иное расположение контактов. Но это не означает, что отдель-
ные SCSI-устройства работают только со специальными контроллерами.
Например, у вас могут возникнуть проблемы при использовании винчесте-
ра, отформатированного с помощью контроллера SCSI фирмы Seagate. При
этом необходимо заново отформатировать его с помощью контроллера фир-
мы Adaptec.
Таблица 8.6. Назначение контактов разъема контроллера Adaptec 152х
Контакт Сигнал Назначение
26 -DB(0) Линия данных 0
27 -DB(1) Линия данных 1
28 -DB(2) Линия данных 2
29 -DB(3) Линия данных 3
30 -DB(4) Линия данных 4
31 -DB(5) Линия данных 5
32 -DB(6) Линия данных 6
33 -DB(7) Линия данных 7
34 -DB(P) Бит контроля четности шины данных
35 , GND Корпус
36 GND Корпус
37 GND Корпус
38 Term Power Питание
39 GND Корпус
40 GND Корпус
41 -ATN Внимание. (Сигнал формируется для указания на _ возникшие сбои при обмене данными)
42 GND Корпус
43 -BSY Шина занята
44 -ACK Подтверждение приема данных в режиме обмена с квитированием
45 -RST Сброс
46 -MSG Сообщение
47 -SEL Выбор
48 -C/D Команда/данные
49 -REQ Запрос данных в режиме обмена с квитированием
50 -I/O Ввод/вывод
Примечание: Контакты с 1 по 25 замкнуты на корпус, контакт 13 не используется.
Глава 9
Интерфейсы
Важнейшие устройства ввода и вывода, такие как клавиатура, мышь, мони-
тор и принтер, принадлежат к стандартной комплектации системы, и их ис-
пользование является само собой разумеющимся.
Все периферийные устройства ввода должны коммутироваться с РС таким
эбразом, чтобы данные, вводимые пользователем, могли не только коррект-
но поступать в компьютер, но и в дальнейшем эффективно обрабатываться.
Информация, поступающая на монитор, принтер или другие периферийные
устройства, должна быть предварительно обработана таким образом, чтобы
соответствовать спецификации конкретных устройств вывода.
Единственное, что вы должны знать из теоретических основ для понима-
ния принципа коммуникации внутри компьютерной системы, — это то,
что для обработки в РС вся информация кодируется. Компьютер работает с
двоичными кодами. Это означает, что он “понимает” только два логиче-
ских состояния: “0” — состояние низкого уровня и, соответственно, “1” —
состояние высокого уровня. Оба эти состояния представляют собой мини-
мальное число, с которым работает компьютер: бит (bit — сокращение от
Binary Digit). 8 бит называют байтом (Byte). Несколько байтов образуют
слово. Число байтов, составляющих слово, зависит от разрядности процес-
сора^
Под интерфейсом (Interface — сопряжение) понимают совокупность различ-
ных характеристик какого-либо периферийного устройства РС, определяю-
щих организацию обмена информацией между ним и центральным процес-
сором. Это электрические и временные параметры, набор управляющих
сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности под-
ключения. При этом обмен данными между компонентами РС возможен
только в случае совместимости их интерфейсов. Принцип IBM-
совместимости подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных ком-
понентов РС, что, в свою очередь, определяет гибкость системы в целом,
т. е. возможность по мере необходимости изменять конфигурацию системы
и подключать различные периферийные устройства. В случае несовмести-
Гпава 9. Интерфейсы
223
мости интерфейсов (например, интерфейс системной шины и интерфейс
винчестера) используют контроллеры. Кроме того, гибкость и унификация
системы достигается за счет введения промежуточных стандартных интер-
фейсов, таких как интерфейсы последовательной и параллельной передачи
данных, являющиеся необходимыми для работы наиболее важных перифе-
рийных устройств ввода и вывода. Именно таким интерфейсам и посвящена
данная глава.
Обычно разъемы интерфейсов для подключения внешних устройств распо-
ложены на обратной стороне корпуса РС. Характеристики важнейших из
них представлены в табл. 9.1 (последовательность их в каждом компьютере
может быть произвольной в зависимости от порядка расположения плат).
Таблица 9.1. Характеристики разъемов интерфейсов для подключения
внешних устройств
Разъем (коли- чество контактов) Располо- жение кон- тактов (ко- личество рядов) Конструк- тивные особен- ности разъема Интерфейс Вход устройства
9 2 Гнездо Видео TTL-монитор (CGA, EGA, Hercules)
15 3 Г нездо Видео VGA/Multisync- монитор
25 2 Г нездо Параллельный (LPT) Принтер
9 2 Вилка Последовательный (СОМ) Мышь, модем и др.
25 2 Вилка Последовательный (СОМ) Мышь, модем и др.
15 2 Г нездо Игровой порт Джойстик
9 По кругу ’ Гнездо Шина Мышь систем- ной шины (Busmouse)
6 По кругу Г нездо П осл едовател ьн ы й Мышь PS/2
5 По кругу Г нездо Клавиатура Клавиатура
8 По кругу Г нездо Карта сканера Ручной сканер
50 2 Г нездо SCSI Внешнее SCSI- устройство
37 2 Вилка Шина Внешний FDD
15 2 Гнездо Звуковая карта Midi, джойстик
Штекерный соединитель (стерео) Трехконтакт- ный соеди- нитель Гнездо Звуковая карта Акустические системы, мик- рофон, линей- ный вход/выход
24
Аппаратные средства PC
1араллельная передача данных
[араллельная и последовательная передача данных хотя и служат одной це-
обмену данными и связи между периферией (устройствами вво-
а/вывода) и модулем обработки данных (материнской платой), но исполь-
/ют различные методы и принципы обмена информацией.
1ринцип действия
араллельная связь означает, что биты пересылаются и передаются не один
а другим, а все восемь бит (или байт) одновременно (параллельно) или,
эчнее, друг возле друга. Такие параллельные связи имеют место не только
ри одноименных интерфейсах, но и внутри общей системы PC, например,
шине. При этом здесь принципиальным становится понятие разрядности
[ИНЫ.
[ринцип параллельной передачи данных становится очевидным, если по-
мотреть на кабель, который подсоединен к разъему параллельного интер-
1ейса, например, на кабель принтера. Если сравнить этот кабель с кабелем
ыши (последовательным), то заметно, что он толще. Дело в том, что ка-
ель для параллельной передачи данных должен, как минимум, содержать
эсемь проводов, каждый из которых предназначен для транспортирования
дного бита.
[араллельные интерфейсы разрабатывает фирма Centronics, специализи-
ующаяся на производстве матричных принтеров. Поэтому параллельный
нтерфейс часто называют интерфейсом принтера или Centronics (рис. 9.1).
Обозначение Centronics вообще-то не совсем корректно, поскольку
!5-контактный разъем (вилка) типа Sub-D кабеля принтера, которым тот
юдключается к разъемам параллельного интерфейса, называют Amphenol-
tacker. Amphenol — имя крупнейшей американской фирмы, производящей
>азъемы (не путайте с АМР). А собственно разъем Centronics находится на
[ругом конце кабеля принтера и представляет собой 36-контактный разъем
вилка) типа PAD.
Рис. 9.1. Разъем Centronics и 25-кон-
тактный Sub-D кабеля принтера
Гпава 9. Интерфейсы
225
В отличие от последовательной передачи данных параллельная передача,
как правило, однонаправленная, то есть данные передаются только в одном
направлении. Некоторые новые принтеры могут конфигурироваться и
управляться с помощью программного обеспечения. Для связи им требуется
двунаправленный кабель принтера. Для обмена данными между двумя PC
через параллельный интерфейс с помощью такой программы, как Laplink,
необходим специальный кабель.
Распределение сигналов
При минимальной конфигурации для реализации параллельного интерфейса
было бы достаточно 11 проводов: один провод массы (корпус), два так на-
зываемых провода подтверждения (Handshake) и восемь проводов для пере-
дачи данных. На практике же имеет место параллельный интерфейс, назна-
чение контактов разъема которого приведено в табл. 9.2. Поскольку
параллельный интерфейс часто отождествляют с разъемом кабеля принтера,
мы приводим также назначение выводов соответствующего 36-контактного
разъема Centronics.
Таблица 9.2. Назначение контактов разъемов кабеля Centronics
25-контакт- ный разъем 36-контакт- ный разъем Обозначение сигнала Вход/ выход Назначение
1 1 STROBE Выход Готовность данных
2 2 DO (DataO) Выход 1 бит данных
3 3 D1 (Datal) Выход 2 бит данных
4 4 D2 (Data2) Выход 3 бит данных
5 5 D3 (Data3) Выход 4 бит данных
6 6 D4 (Data4) Выход 5 бит данных
7 7 D5 (Data5) Выход 6 бит данных
8 8 D6 (Data6) Выход 7 бит данных
9 9 D7 (Data7) Выход 8 бит данных
10 10 ACK (Acknowledge) Вход Подтверждение прие- ма данных
11 11 BUSY Вход Принтер не готов к приему (занят)
12 12 PE (Paper End) Вход . Конец бумаги
13 13 SLOT (Select) Вход Контроль состояния принтера
14 14 AF (Auto Feed) Выход Автоматический пере- вод строки (LF) прсле перевода каретки (CR)
15 32 ERROR Вход Ошибка
26
Аппаратные средства PC
Таблица 9.2 (продолжение)
25-контакт- ный разъем 36-контакт- ный разъем Обозначение сигнала Вход/ выход Назначение
16 31 INIT (Initialize Выход Инициализация прин-
Printer) тера
17 36 SLOT IN Выход Принтер в состоянии
(Select In) On-line
18 33 GND (Ground) Корпус
19 19 GND (Ground) Корпус
20 20 GND (Ground) Корпус
21 21 GND (Ground) Корпус
22 22 GND (Ground) Корпус
23 23 GND (Ground) Корпус
24 24 GND (Ground) Корпус
25 25 GND (Ground) Корпус
15 GND/NC (Ground/No Connect) Корпус/свободный
16 GND/NC (Ground/No Connect) Корпус/свободный
17 GND (Ground) Корпус для монтажной платы принтера
18 +5V DC (External +5 V) Вход + 5В
26 GND (Ground) Корпус
27 GND (Ground) Корпус
28 GND (Ground) Корпус
29 GND (Ground) Корпус
30 GND (Ground) Корпус
34 NC (No Connect) Корпус
35 +5 V DC/NC (External +5V/No Connect) +5 В/свободный
Данные (линии 2—9 и 18—25)
Восемь линий данных передают восемь битов информации. Для каждой ли-
нии данных имеется отдельный проводник заземления (18-25).
Глава 9. Интерфейсы 227
Подтверждение (линии 1,10,11)
При передаче данных обе стороны должны сообщать друг другу информа-
цию о своем состоянии. Это осуществляется путем передачи по определен-
ной линии сигнала низкого или высокого уровня (напряжения О В или 5 В).
Сигнал STROBE сообщает принтеру о том, что РС установил байт данных
на линии данных и принтер может печатать символ.
Сигнал BUSY сообщает РС, что принтер занят обработкой данных, которые
накопились в его буфере. После обработки байта данных принтер сообщает,
что обработка прошла корректно и он готов к приему новой информации.
Контроль принтера (линии 12—17)
Эти линии предназначены для передачи контрольных сигналов о состоянии
принтера и конфликтах в его работе, например об ошибках при передаче
данных.
Paper End
По линии 12 передается сообщение РС о том, что в принтере нет бумаги.
Интерфейс реагирует на это, как на срыв передачи данных, и сигнализирует
об этом по другим линиям (Select и Error). В противном случае принтер пе-
чатал бы без бумаги прямо по валику, что могло бы привести к серьезному
повреждению головки принтера.
Select (^Select Input
По линии 13 интерфейсу сообщается, в каком из состояний находится
принтер: в состоянии On-line (готов) или Off-line (выключен или не готов).
Если вам неизвестны эти понятия, то объяснение им дано в главе 13. Уро-
вень сигнала на линии 13 можно изменять вручную с помощью соответст-
вующих переключателей на панели управления принтера. Сигнал Select
Input, передаваемый по линии 17 или 36, устанавливает принтер в режим
готовности к работе, например, после устранения какой-либо ошибки в его
работе.
Error
Все ошибки, возникающие во время передачи данных, сообщаются по ли-
нии 15 или 32. Состояние линии ERROR влияет на состояние других линий
и может остановить процесс печати.
Часто проявляющаяся ошибка при работе принтера — это так называемая
ошибка времени выполнения {Time Out). Если принтер долгое время занят
“изнурительной” работой с данными и не может сообщить сигналом BUSY
о том, что он больше не в состоянии принимать данные, то спустя некото-
рое время фиксируется ошибка Time Out. Регистрация этой ошибки влияет
на все линии. При отсутствии сигнала об ошибке Time Out происходила бы
непрерывная передача данных на принтер до тех пор, пока бесконечный
цикл не привел бы к зависанию всей системы.
28
Аппаратные средства PC
[ри инициализации (линия Init — 16 или 31) принтер переходит в свое ис-
эдное состояние. Для матричного принтера это означает, что его печатаю-
1ая головка возвращается в исходное состояние. Кроме того, очищается
уфер принтера, т. е. данные, обрабатываемые принтером, выгружаются из
го памяти.
1о линии Auto Feed (автоматический перевод строки, линия 14) предается
игнал, указывающий принтеру, как обрабатывать новую строку при посту-
дении команды возврата каретки.
1роще всего эту функцию можно пояснить на примере работы матричного
|ринтера. Команда возврата каретки Carriage Return (CR) возвращает печа-
ающую головку принтера в исходную позицию у левого края валика прин-
ера. Если бы строка не была переведена, то при поступлении новых симво-
лов принтер печатал бы их в этой же строке. На бумаге этот результат
ыглядит как большое количество строк, нагроможденных одна на другую.
I многих принтеров состояния этой линии переключаются соответствую-
цими Dip-переключателями или кнопкой на панели управления принтера,
"ораздо удобнее, когда установленное программное обеспечение берет на
:ебя координацию команд Carriage Return (CR) и Line Feed (LF).
Применение параллельных интерфейсов
Лараллельный интерфейс в приложениях обычно коротко обозначают LPT
ми PRN. Последнее сокращение для принтеров эквивалентно LPT1.
LPT — это сокращение от Line Printer. Первый подключенный принтер обо-
шачается как LPT1, а второй — как LPT2.
BIOS PC поддерживает до 3 параллельных интерфейсов, которые на прак-
тике редко кому требуются.
Стандарт IBM определяет три параллельных порта ввода/вывода, которые
предусмотрены в BIOS PC и во всех версиях DOS. В адресном пространстве
компьютера резервируются базовые адреса этих портов: 3BCh, 378h и 278h.
Первый адрес обычно используется, если порт принтера находится, напри-
мер, на карте графического адаптера Hercules или EGA. Для мультикарты
(Multi I/O) или материнской платы стандартные адреса портов ввода/вывода
и номеров прерываний (линий IRQ) параллельных интерфейсов представ-
лены в табл. 9.3. При необходимости базовый адрес можно переназначить
программным способом либо при помощи DIP-переключателей (пере-
мычек).
Таблица 9.3. Стандартные параметры параллельных интерфейсов
Порт Адрес IRQ
LPT1 378h 7
LPT2 278h 5
Глава 9. Интерфейсы 229
В IBM -совместимых компьютерах за параллельными портами закреплены
специальные логические имена, поддерживаемые системой: LPT1, LPT2,
LPT3. Эти логические имена не обязательно должны совпадать с указанны-
ми выше адресами портов ввода/вывода. При загрузке система анализирует
наличие параллельных портов по каждому из трех базовых адресов. Поиск
всегда выполняется в следующем порядке: 03BCh, 0378h и затем 0278h. Пер-
вому найденному параллельному порту присваивается имя LPT1, второму —
LPT2, третьему — LPT3. В результате реализации такой схемы назначения
имен можно быть уверенным в том, что в системе всегда будет порт LPT1
(PRN) независимо от присвоенного ему адреса порта ввода/вывода, при ус-
ловии, что компьютер оборудован хотя бы одним адаптером параллельного
порта. Существует несколько типов параллельных портов:
□ Стандартный
□ ЕРР
□ ЕСР
Стандартный параллельный порт
Стандартный параллельный порт предназначен только для односторонней
передачи информации от PC к принтеру, что является результатом электри-
ческой конструкции порта. Он обеспечивает максимальную скорость пере-
дачи данных от 120 до 200 Кб/с.
Порт ЕРР
Фирмы Intel, Xircon, Zenith и ряд других, заинтересованных в улучшении
характеристик параллельного порта, совместно разработали спецификацию
улучшенного параллельного порта ЕРР {Enhanced Parallel Port).
Порт ЕРР является двунаправленным, то есть обеспечивает параллельную
передачу 8 бит данных в. обоих направлениях. Это избавляет центральный
процессор PC от необходимости выполнения медленных инструкций типа
IN и OUT, позволяя программе заниматься непосредственно пересылкой
данных. Порт ЕРР передает и принимает данные почти в шесть раз быстрее
стандартного параллельного порта. Этому также способствует то, что порт
ЕРР имеет буфер, сохраняющий передаваемые и принимаемые символы до
того момента, когда принтер будет готов их принять.
Специальный режим позволяет порту ЕРР передавать блоки данных непо-
средственно из RAM PC в принтер и обратно, минуя процессор. Такое пре-
имущество реализуется за счет использования такого ценного ресурса ком-
пьютера, как канал прямого доступа к памяти (DMA).
Порт ЕРР полностью совместим со стандартным портом. Для использова-
ния его специфических функций требуется только специальное программ-
ное обеспечение. При использовании надлежащего программного обеспечен
к.
0 Аппаратные средства PC
fa порт EPP может передавать и принимать данные со скоростью до
Мбит/с.
одобно интерфейсу SCSI порт ЕРР позволяет подключать в цепочку до
. периферийных устройств.
орт ЕСР
альнейшим развитием порта ЕРР явился порт с расширенными функция-
и ЕСР (Extended Capability Port). Порт ЕСР обеспечивает еще большую ско-
>сть передачи по сравнению с портом ЕРР. Как и в ЕРР, в ЕСР сохранен
>т же режим обмена данными через канал прямого доступа к памяти. Так-
е реализован режим работы, позволяющий снизить загрузку центрального
эоцессора при передаче данных через порт. Порт ЕСР позволяет подклю-
1ть до 128 периферийных устройств.
дной из наиболее важных функций, впервые реализованной в ЕСР, явля-
-ся сжатие данных. Это позволяет резко повысить реальную скорость пере-
ши. Данная функция не является обязательной, поэтому порты, перифе-
тйные устройства и программы могут ее и не поддерживать. Однако
яигрыш от сжатия данных можно получить только тогда, когда режим
эмпрессии поддерживается как портом ЕСР, так и принтером. Только в
гом случае может быть реализована функция сжатия данных. Если обоюд-
ой поддержки не будет, компьютер будет обмениваться данными с принте-
эм без сжатия.
дя сжатия данных используется метод RLE (Run Length Encoding), согласно
второму длинная последовательность одинаковых символов передается
:его лишь двумя байтами: один байт определяет повторяющийся символ, а
горой — число повторений. При этом стандарт ЕСР допускает сжатие и
аспаковку данных как программно (путем применения драйвера), так и
ппаратно (схемой порта).
величение скорости передачи данных с помощью порта ЕСР существенно
еньшает время печати принтеров.
[ля того чтобы воспользоваться преимуществами функциональных возмож-
остей портов ЕСР и ЕРР, необходим компьютер, который оборудован пор-
ом, соответствующим одному из этих стандартов. Тип порта обычно зада-
тся системной BIOS персонального компьютера. Для этого вам необходимо
нести соответствующие изменения в CMOS Setup, где для установки типа
юрта предусмотрены опции АТ, PS/2 и ЕСР. Режим АТ предназначен для
тандартного параллельного порта.
Предупреждение
На некоторых материнских платах к параллельному порту в режиме ЕСР не уда-
ется подключить наряду с принтером другие периферийные устройства (листовые
сканеры, Zip-накопители и др.). Для того чтобы эти устройства работали, вам,
возможно, придется переключиться в режим АТ.
Глава 9. Интерфейсы 231
Стандарт IEEE 1284
В настоящее время стандарты портов ЕРР и ЕСР были включены в стандарт
Американского института инженеров по электротехнике и электронике
IEEE 1284. Многие современные лазерные принтеры используют этот стан-
дарт.
Стандарт IEEE 1284 определяет четыре режима работы: полубайтовый
(nibble), байтовый, ЕРР и ЕСР. Это достигается за счет выполнения требо-
ваний совместимости с ранее разработанными и уже широко распростра-
ненными спецификациями. Заметим, что все они поддерживают двунаправ-
ленную передачу данных.
Дополнительно к функциям уже рассмотренных портов стандарт IEEE 1284
позволяет принтеру послать сигнал при аварии. Всякий раз при возникно-
вении ошибки параллельный порт посылает сигнал прерывания IRQ. Следу-
ет заметить, что сигнал ошибки стандартного параллельного порта (контакт
15 разъема DB-25) не использовался для прерывания процессора и мог быть
обнаружен, если только сама программа предусматривала контроль этого
сигнала.
В большинстве случаев к параллельному интерфейсу подключается принтер.
Однако имеются еще и другие периферийные устройства, управление кото-
рыми осуществляется через этот интерфейс. Иногда это внешние дисково-
ды, но чаще внешние стримеры. При этом возможна передача данных с
максимальной скоростью 1 Мб/с. Также параллельные интерфейсы исполь-
зуются для Обмена информацией между двумя PC.
Последовательная передача данных
Для последовательных интерфейсов выбор подключаемых устройств значи-
тельно шире, поэтому большинство PC одновременно оборудовано двумя
интерфейсными разъемами для последовательной передачи данных
(рис. 9.2). Обычно они различаются-по внешнему виду. Разъемы последова-
тельного интерфейса на PC представляют собой 9-контактный (вилка)
Sub-D и 25-контактный (вилка) Sub-D, назначение контактов которых при-
ведено в табл. 9.4.
Таблица 9.4. Назначение контактов разъемов последовательного
интерфейса
Контакт разъема DB9 Контакт разъема DB25 Обозначение сигнала Вход/ выход Наименование
1 8 DCD (Data Carrier Detect) Вход Обнаружение несущей
2 3 RXD (Recive Data) Вход Принимаемые данные
3 2 TXD (Transmit Data) Выход Передаваемые данные
32
Аппаратные средства PC
Таблица 9.4 (продолжение)
Контакт разъема DB9 Контакт разъема DB25 Обозначение сигнала Вход/ выход Наименование
4 20 DTR (Data Terminal Ready) Выход Готовность оконечно- го устройства
5 7 GND (Ground) Корпус Сигнальная земля
6 6 DSR (Data Set Ready) Вход Готовность модема
7 4 RTS (Request To Send) Выход Запрос передачи
8 5 CTS (Clear To Send) Вход Сброс для передачи
9 22 Rl (Ring Indicator) Вход Индикатор звонка
Рис. 9.2. Внешний вид мультикарты с IDE-контроллером (здесь же показаны
разъемы для подключения FDD, разъемы игрового порта, порта принтера и двух
последовательных портов) ,
В качестве стандартного обозначения для последовательного интерфейса
чаще всего используют RS-232.
Главный элемент последовательного интерфейса — микросхема 8250 для
старых и 16450 UART {Universal Asynchron Receiver Transmitter) для новых
плат контроллеров. Контроллер на базе чипа 8250 обеспечивает максималь-
ную скорость передачи данных 9600 бод, а чип 16450 — 115200 бод.
Принцип действия
В отличие от параллельной передачи данных, последовательная связь осу-
ществляется побитно. Отдельные биты пересылаются (или принимаются)
Глава 9. Интерфейсы
233
последовательно друг за другом, при этом возможен обмен данными в двух
направлениях. Уровень напряжения последовательного интерфейса изменя-
ется в пределах от —12 В до +12 В. Благодаря этому относительно высокому
значению напряжения повышается помехоустойчивость, и данные могут
передаваться без потерь по кабелю длиной 50 м и более.
В асинхронном режиме, который используют РС (передаваемая команда
состоит из стартового бита, 8 бит данных и одного стоп-бита), прием и пе-
редача данных осуществляются с одинаковой тактовой частотой.
Для связи через последовательный интерфейс в принципе было бы доста-
точно трех проводов: провод приема, передачи и корпус. Однако на практи-
ке это часто не так, как показывает табл. 9.4.
Конфигурация
Последовательный интерфейс связывает два устройства. Для того чтобы
“собеседники” при обмене данными не перебивали друг друга, они должны
иметь единый протокол приема/передачи, которым определяется последова-
тельность обмена данными.
Скорость передачи данных
Номинальная скорость передачи — это скорость передачи данных, определяе-
мая количеством элементов двоичной информации, передаваемых за 1 се-
кунду.
Эффективная (реальная) скорость — это скорость передачи данных без учета
служебной информации (что уменьшает эффективную скорость по сравне-
нию с номинальной) и с учетом сжатия данных (что повышает эффектив-
ную скорость).
Скорость передачи измеряется в бодах, названных так в честь французского
ученого Жана Мориса Эмиля Бодо. Иногда вместо бод употребляют обозна-
чение bps (bit per second), или бит/с. Однако это немного разные вещи. Ве-
личина в бодах указывает количество передаваемых битов с учетом служеб-
ных битов (стартовые биты, стоп-биты и биты контроля четности). А
величина, указанная в bps, подразумевает эффективную скорость передачи
самих данных. Типичные значения скорости передачи данных через после-
довательный интерфейс для РС и периферийных устройств, таких как мо-
демы, составляют 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 бод и выше.
Обратите внимание на то, что при передаче данных, например между двумя
модемами, один из которых является высокоскоростным модемом со скоро-
стью 19200 бод, а другой в состоянии обеспечить обмен данными лишь со
скоростью 2400 бод, компьютеры все равно будут общаться со скоростью
2400 бод.
234
Аппаратные средства PC
Стартовый бит, стоп-бит, биты данных
Данные при последовательной передаче разделяются служебными посылка-
ми, такими как стартовый бит (Start bit) и стоп-бит (Stop bit). Эти биты ука-
зывают на начало и конец передачи последовательности бит данных {Data
bits). Данный метод передачи позволяет осуществить синхронизацию между
приемной и передающей сторонами, а также выровнять скорость обмена
данными.
Бит контроля четности
Для идентификации и распознавания ошибок при последовательной пере-
даче в состав посылки дополнительно включают бит контроля четности
{Parity bit). Существует несколько различных вариантов использования бита
контроля четности:
□ Бит контроля четности не посылается {No Parity)
□ Бит контроля четности четный {Even Parity)
□ Бит контроля четности нечетный {Odd Parity)
Значение бита контроля четности определяется бинарной суммой всех пере-
даваемых битов данных. Пример определения бита контроля четности на-
глядно иллюстрируется в табл. 9.5.
Таблица 9.5. Пример определения бита контроля четности
Данные (текстовый символ) Бинарный код (ASCII) Контрольная сумма Состояние бита контроля четности (режим Even) Состояние бита контроля четности (режим Odd)
q 01110001 4 0 1
Q 01010001 3 1 0
Для установления связи между двумя последовательными интерфейсами
предварительно необходимо сконфигурировать их соответствующим обра-
зом, т. е. указать, как будет осуществляться обмен данными: скорость обме-
на, формат данных, контроль четности и т. п.
Аппаратное конфигурирование интерфейса путем соответствующей установ-
ки джамперов или переключателей типа DIP считается очень неудобным.
Поскольку при необходимости изменить настройки последовательного пор-
та, чтобы получить доступ к различным переключателям на карте контрол-
лера, приходится вскрывать корпус PC.
Наиболее простым и удобным является конфигурирование последователь-
ного интерфейса программным способом. Здесь идет речь, прежде всего, о
среде Windows, предоставляющей такую возможность. Синтаксис команды
операционной системы, выполняющей программное конфигурирование по-
следовательного интерфейса:
Глава 9. Интерфейсы 235
MODE ССМх: скорость_в__бодах, вид_четности, число_бит_данных,
число__стоп_бит, повторение
На практике параметры указывают только в краткой формулировке. Напри-
мер, запись 8Е1 обозначает протокол обмена данными с числом бит 8, бит
контроля четности четный и один стоп-бит. Запись 7N2 указывает на 7 бит
данных, без контроля четности и два стоп-бита.
Распределение сигналов
Назначение контактов разъема последовательного интерфейса приведено в
табл. 9.4. В PC в качестве разъемов последовательного интерфейса приме-
няются две модификации: 9-контактный и 25-контактный разъемы, обозна-
чаемые как DB9 и DB25 соответственно. В связи с этим обратите внимание
на нумерацию контактов в табл. 9.4 этих разъемов.
Рассмотрим подробнее назначение сигналов последовательного интерфейса.
Приведенный здесь технический материал поможет разобраться с назначе-
нием индикаторов состояния на модеме и правильно настроить коммуника-
ционные программы:
□ Сигнал DCD используется в модемах для сообщения компьютеру и ком-
муникационной программе об установлении связи модем-модем. Когда
локальный модем связывается с удаленным модемом и получает в ответ
хороший сигнал несущей, он формирует положительный сигнал DCD
□ Сигнал RXD представляет собой данные, переданные удаленным PC и
полученные компьютером/модемом
□ Сигнал TXD представляет собой данные, передаваемые компьюте-
ром/модемом. Отметим наличие двух линий данных, одна из которых
предназначена для передачи, а другая для приема. Следовательно, при
наличии соответствующей коммуникационной программы два последова-
тельных устройства могут передавать данные одновременно
□ Сигнал DTR (положительный) сообщает удаленному PC о готовности
компьютера/модема к приему данных. Дополнительным для этого сигна-
ла является сигнал DSR. Чтобы два устройства могли взаимодействовать,
оба эти сигнала должны быть высокого уровня, сообщая о наличии уст-
ройств и их готовности к обмену данными
□ Линия GND является сигнальной землей, т. е. второй линией, необходи-
мой для передачи и приема сигналов
□ Сигнал DSR наряду с сигналом DTR сообщает PC о включении (режим
On-line) и готовности к обмену данными с удаленным компьютером/
модемом (сигнал положительный)
□ Сигнал RTS является одним из двух сигналов (второй — CTS), благодаря
которым осуществляется обмен данными между двумя соединенными ком-
пьютерами/модемами. Это сигналы готовности к приему данных. Сигнал
RTS формирует локальный модем, а сигнал CTS — удаленный модем
236
Аппаратные средства PC
□ Сигнал CTS дополняет пару сигналов RTS/CTS. В случае отсутствия на
соответствующих линиях сигналов RTS и CTS положительной полярно-
сти практически во всех системах связи передача данных по последова-
тельному каналу невозможна. Однако имеются исключения. Чаще всего
встречается подключение последовательного оконечного устройства к
удаленному компьютеру. При таком способе подключения линии
RTS/CTS можно как использовать, так и не использовать. Обычно для
того, чтобы сэкономить количество проводников в соединительном кабе-
ле, эти линии коммутируют соответствующим образом непосредственно
на локальном разъеме интерфейса. Например, можно соединить контак-
ты 4 и 7, а также 8 и 6 внутри на 9-контактном разъеме DB9 последова-
тельного порта PC. После этого остается только соединить контакт 3
(передаваемые данные) на разъеме PC с контактом 3 (принимаемые дан-
ные) на принтере или другом устройстве, оборудованном разъемом Dff25^
соединить контакт 5 на PC с контактом 7 на удаленном устройстве, а
также соединить контакт 6 (квитирующий проводник) на PC с конгактим
19 разъема принтера или другого устройства. В результате получается одно-
направленный кабель PC-принтер, состоящий всего из трех проводников
□ Сигналом RI локальный модем сообщает компьютеру (коммуникацион-
ной программе), к которому он подключен, о поступлении телефонного
вызова, т. е. о предстоящем сеансе связи
Монтаж кабельной проводки оконечного устройства, в нашем случае — PC,
для передачи данных не всегда прост. Следует использовать кабель, прила-
гаемый к периферийному устройству.
Если вы хотите связать через последовательный интерфейс два PC, то долж-
ны использовать так называемый кабель Null-Modem, потому что в процес-
се связи не принимает участие специальное оборудование передачи данных,
например модем. В этом случае вам нужно самостоятельно изготовить такой
кабель. Возможные схемы соединения двух PC через разъемы DB9 приведе-
ны на рис. 9.3.
Рис. 9.3. Соединение двух PC через
кабель Null-Modem
Глава 9. Интерфейсы 237
Прерывания и адреса
СОМ-порты могут быть сконфигурированы различным образом. BIOS PC
поддерживает до 4 последовательных интерфейсов. С конфигурацией двух,
как правило, проблем не бывает, тем более что стандартные установки на
плате интерфейса обычно соответствуют оптимальным. Проблемы могут
возникнуть при конфигурировании портов COM3 и COM4, поскольку для
них необходимо указать непересекающиеся с другими устройствами адреса
и номера линий прерывания.
При переустановке с помощью джамперов на плате контроллера адреса
и/или номера IRQ, в каждом случае не забывайте записывать первоначаль-
ные установки. При покупке обратите внимание на то, чтобы в документа-
ции на карту расширения были описаны соответствующие возможности
конфигурирования. Если вы позднее будете вставлять дополнительную кар-
ту, которая требует переустановки адреса портов, эта документация вам
очень поможет!
Стандартные значения адресов и IRQ для COM-портов приведены в
табл. 9.6.
Таблица 9.6. Стандартные значения адресов IRQ для СОМ-портов
Порт Базовый адрес Линия прерывания
СОМ1 3F8h IRQ4
COM2 2F8h IRQ3
COM3 ЗЕ8П IRQ4
COM4 2Е8П IRQ3
9 Зак. 617
Глава 10
Видеокарты
10
Монитор является устройством для визуального отображения информации.
Сигналы, которые получает монитор (числа, символы, графическую инфор-
мацию и сигналы синхронизации), формируются видеокартой. Таким обра-
зом, монитор и видеокарта представляют собой своеобразный тандем, кото-
рый для оптимальной работы должен быть настроен соответствующим
образом.
Этот принцип вам уже знаком но винчестерам и их контроллерам. В целях
обеспечения эффективной работы оба компонента должны оптимальным
образом подходить друг к другу. Однако у этой “упряжки” (видеокарты и
монитора) более широкий диапазон совместимости: хорошая VGA-карта
может поддерживать режимы монитора, не способного обрабатывать VGA-
сигналы.
В настоящее время насчитывается более 30 модификаций различных типов
видеокарт, различающихся конструкцией, параметрами и стандартами. Есте-
ственно, описать все многообразие этих типов в ограниченном объеме дан-
ной книги не представляется возможным. В связи с этим решено классифи-
цировать видеокарты по принятым стандартам. Возможно, при таком
разделении будут рассмотрены стандарты, которые больше не играют значи-
тельной роли в РС и морально устарели, но о них стоит упомянуть для пол-
ноты картины.
Большинство разделов завершается таблицами, содержащими важнейшие
характеристики и параметры описанных стандартов. Таблицы наглядно
показывают, что устаревшие стандарты все же имеют определенные досто-
инства.
Стандарт MDA
Видеокарты стандарта MDA (Monochrome Display Adapter) использовались в
первых РС в начале 80-х годов. Эти карты разработаны фирмой IBM.
Глава 10. Видеокарты 239
MDA-карты среди карт других стандартов выделяются двумя признаками,
которые явились причиной быстрой их замены картами других типов:
□ Как уже ясно из названия, эти карты предназначены для формирования
и передачи на монитор только монохромного сигнала, т. е. монитор при
этом может отображать только два цвета. В зависимости от цвета свече-
ния люминофора кинескопа используются следующие сочетания цветов:
зеленый/черный (наиболее благоприятное сочетание для глаз человека)
или белый/черный. При наличии такой карты невозможно отображение
градаций цвета, мерцающих символов или символов с подчеркиванием
□ Они не поддерживают графический режим, т. е. позволяют отображать на
мониторе только текстовую информацию. Это означает, что MDA-карты
оперируют только отдельными знакоместами символов (как матрицей
пикселов) и не в состоянии осуществлять управление положением каж-
дого отдельного пиксела на экране монитора. Изображение знаков фор-
мируется путем включения (засвечивания) или выключения (гашения)
отдельных пикселов матрицы
Существует два режима функционирования монитора: текстовый и графи-
ческий. Эти режимы также соответствуют режимам работы видеокарты.
В книге они будут обозначаться сокращениями AN (alphanumepic) и АРА
(all points adressable) соответственно. В текстовом режиме экран представля-
ет собой набор строк и столбцов, причем каждое отдельное знакоместо яв-
ляется матрицей пикселов. Пиксел (Picture Element) — это минимальный
отображаемый элемент растра экрана монитора.
На рис.-10.1 показано представление китайского иероглифа в матрице 9x16.
В текстовом режиме такое представление знаков невозможно, поскольку
каждому символу на экране соответствует одно знакоместо с заранее задан-
ными последовательностью и количеством засвеченных пикселов.
Рис. 10.1. Представление китайского иероглифа “jing"
в матрице 9x16
240
Аппаратные средства PC
В графическом режиме можно управлять каждым отдельным пикселом эк-
рана, что впервые позволило отобразить геометрические фигуры, напри-
мер, круг и эллипс.
Количество горизонтальных и вертикальных линий экрана, которое спосо-
бен отобразить монитор, называют разрешением экрана (Resolution). Чем
больше пикселов имеется на экране, тем выше разрешающая способность.
Более высокое разрешение позволяет отображать большое количество ин-
формации на меньшей площади экрана монитора. Однако это не всегда
означает улучшение качества изображения. Отображаемые символы и зна-
ки информативны до тех пор, пока плотность отображения информации и
разрешение монитора позволяют идентифицировать отдельные структуры
этих данных. __________________________
Но все же карта MDA своим единственно возможным разрешением
80 столбцов на 25 строк установила стандарт, которому последовали и более
поздние разработки (табл. 10.1). 80 столбцов и 25 строк образуется из об-
щего числа 720x350 пикселов. Следовательно, для отображения отдельного
знака имеется матрица 9x14 пикселов (720/80 = 9 пикселов и 350/25 = 14 пик-
селов). При этом уже возможно отображение хорошо читаемых символов
(рис. 10.2).
Рис. 10.2. Схема представления символа “А”
в текстовом режиме в матрице 9x16
Разрешение этой карты вполне достаточно для чисто символьных примене-
ний, таких как обработка текста и таблиц. Все же при оценке этих карт сле-
дует принимать во внимание, что в начальной стадии развития PC програм-
мы, ориентированные на графику, не имели доминирующего положения,
так как для этого было явно недостаточно возможностей компьютеров того
Глава 10. Видеокарты 241
времени, не говоря уже о том, что подобные программы просто отсутствова-
ли (в противоположность нынешним, работающим, прежде всего, в среде
Windows).
Сегодня подобную карту можно встретить в лучшем случае в магазине ан-
тиквариата, поэтому более подробное описание карты стандарта MDA не
приводится.
Таблица 10.1. Характеристики видеокарт стандарта MDA
Разрешение Количество цветов (режим) Объем видео- памяти Количество контактов разъема
Текстовый режим/ Размер матрицы Графический режим
80x25/14x9 Невозможен Монохромный 64 бит — 128 Кб 9
Стандарт CGA
Спустя некоторое время после появления MDA-карт фирмой IBM была из-
готовлена первая CGA-карта (Color Graphics Adapter). Целью разработки этой
карты было устранение двух упомянутых выше недостатков стандарта MDA.
CGA-карта должна формировать и передавать на монитор цветное изобра-
жение и поддерживать графический режим. CGA-карта базируется на ви-
деоконтроллере фирмы Motorola МС6845.
В текстовом режиме CGА-карта функционирует в стандарте MDA и под-
держивает 80 колонок и 25 строк (табл. 10.2). В графическом режиме эта
карта поддерживает разрешение 640 пикселов по горизонтали и 200 по вер-
тикали. Легко можно подсчитать размер матрицы текстового режима, разде-
лив 200 пикселов по вертикали на 25 строк и 640 пикселов по горизонтали
на 80 столбцов. В этом случае по вертикали и по горизонтали она содержит
по 8 пикселов.
Если сравнить CGA-матрицу с матрицей MDA, то легко можно убедиться,
что символы, посылаемые на монитор CGA-картой, грубые и бесформен-
ные. В графическом режиме возможны два разрешения:
□ 640x200 пикселов и двухцветное изображение
□ 320x200 пикселов — более грубое разрешение, которое компенсируется
цветовой гаммой из 4-х цветов (из 16-цветной палитры)
Если вы работали с CGA-картой, то заметили, что такое разрешение не-
удобно для глаз. Поэтому мы не рекомендуем использовать CGA-карты.
242
Аппаратные средства PC
Таблица 10.2. Характеристики видеокарт стандарта CGA
Разрешение Количество Объем Назначение
Текстовый режим/ Графи- цветов видео- контактов
Размер матрицы ческий режим (режим) памяти разъема
80x25/8x8 640x200 320x200 2 128 Кб 1 Корпус 4 2 Корпус 3 Красный 4 Зеленый 5 Синий 6 Интенсивность 7 Спецификация изготовителя 8 Строчный синхросигнал 9 Кадровый синхросигнал
Стандарт HGC
Стандарт HGC (Hercules Graphics Card) является дальнейшим развитием
стандарта MDA. Часто видеокарты этого стандарта называют картами
Hercules. Впервые эта карта была представлена фирмой Hercules в 1982 г. и
примерно до 1988 г. являлась стандартом графических карт для PC (рис. 10.3).
Видео
Принтер
Рис 10.3. Внешний вид Hercules-карты ВТ830
Высокое разрешение и цветовая гамма CGA-карт применялись только для
игровых программ, а для серьезных программ обработки изображений,
работая с которыми пользователь просиживает у экрана часами, эти карты
Глава 10. Видеокарты 243
были явно непригодны. Дальнейшее развитие монохромных карт с высоким
разрешением (а именно таковой является Hercules-карта) обусловлено тем,
что во время MDA- и CGA-карт на PC в первую очередь решались задачи,
ориентированные на обработку текстовой информации. Две классические
области использования PC — обработка текстов и таблиц. Программы для
обработки изображений, большей частью ориентированные на графику, на-
пример, системы автоматизированного проектирования (САПР, или CAD) и
т. п., в то время выполнялись на других более мощных специализированных
компьютерах, так как возможности PC были довольно ограничены и не со
ответствовали высоким требованиям таких задач. Для PC и развития про-
граммного обеспечения графические карты играют значительную роль.
Hercules-карта по своему разрешению подобна карте MDA (табл. 10.3). Она
способна поддерживать разрешение 720x348 пикселов. Соответственно оди-
накова и матрица в текстовом режиме, она составляет 9x14 пикселов и
обеспечивает удобное для глаз считывание информации с экрана. В качестве
видеоконтроллера используется уже известная по другим картам микросхема
МС6845.
Таблица 10.3. Характеристики видеокарт стандарта HGC
Разрешение Количество цветов (режим) Объем видео- памяти Назначение контактов разъема
Текстовый режим/ Размер матрицы Графи- ческий режим
80x25/9x14 720x348 Монохромный 128 Кб 1 Корпус 2 Корпус 3 Свободный 4 Свободный 5 Свободный 6 Интенсивность 7 Видео 8 Строчный синхросигнал 9 Кадровый синхросигнал
Первые Hercules-карты были в длину около 30 см и имели около 100 от-
дельных корпусов микросхем на своей плате. Карты, производимые позд-
нее, объединяли все элементы в одном чипе, таком как, например, микро-
схема контроллера TD3O88. Обычно на такой карте находится еще и
Параллельный порт для подключения принтера.
V Hercules-карты оригинально распределена видеопамять. Из стандартных
128 Кб, реализованных чаще всего в одной микросхеме памяти 4164 или в
244
Аппаратные средства Рс
двух 4464, половина объема (64 Кб) используется в качестве буфера, где мо-
жет храниться информация о двух изображениях на экране, каждое из кото-
рых занимает 32 Кб. Обычно первое изображение (экран) располагается по
адресам B000-B7FF, а второе — по адресам B800-BFFF. В текстовом режиме
для представления в этой памяти кодов символов и их атрибутов достаточно
4 Кб. В отличие от MDA Hercules-карта способна запоминать символы с
различными атрибутами:
□ Подчеркивание
□ Мигание
□ Инверсия
□ Яркость
Стандарт EGA
Сокращение EGA является аббревиатурой английского термина Enhanced
Graphics Adapter и говорит о том, что речь идет уже о дальнейшем развитии
видеостандартов в данной области. EGA является первой картой, которая
комбинирует разрешение и представление цветов (табл. 10.4). EGA предла-
гает 16 цветов из 64-цветной палитры. Эти 16 цветов являются стандартны-
ми и определены в других цветовых картах. Стандартные цвета образуются
путем смешения трех основных цветов (красного, зеленого и синего) и ин-
тенсивности в определенных соотношениях.
Однако в качестве стандарта EGA-карты смогли просуществовать недолго,
так как вскоре началось победное шествие карт стандарта VGA.
Таблица 10.4. Стандартные цвета карт EGA
Интенсив- ность Красный Зеленый Синий Цвет
0 0 0 0 Black (черный)
0 0 0 1 Blue (голубой)
0 0 1 1 Green (зеленый)
0 0 1 0 Cyan (циан)
0 1 0 0 Red (красный)
0 1 0 1 Magenta (пурпурный)
0 1 1 0 Brown (коричневый)
0 1 1 1 Light gray (серый светлый, белый)
1 0 0 0 Dark gray (серый темный)
1 0 0 1 Light blue (голубой светлый)
1 0 1 0 Ligh green (зеленый светлый)
1 0 1 1 Ligh cyan (циан светлый)
Глава 10. Видеокарты
245
Таблица 10.4 (продолжение)
Интенсив- ность Красный Зеленый Синий Цвет
1 1 0 0 Ligh red, pink (красный светлый, розовый)
1 1 0 1 Ligh magenta (пурпурный свет- . лый)
1 1 1 0 Yellow (желтый)
1 1 1 1 White (bright) (белый, яркий)
Типичная EGA-карта имеет разрешение 640x350 пикселов, что создает на
экране монитора символьную матрицу размером 8x14 точек. Благодаря ор-
ганизации экрана при использовании матрицы 8x8 пикселов, в текстовом
режиме можно получить 44 строки. В таком режиме символы располагаются
в почти квадратном растре, что хотя и ухудшает качество восприятия визу-
альной информации, но обеспечивает более высокую плотность ее отобра-
жения на экране. Особенно это важно при использовании программ обра-
ботки таблиц.
Многие EGA-карты в состоянии эмулировать более ранние графические
стандарты. Почти все EGA-карты мо1ут работать в режимах MDA, CGA и
HGC (табл. 10.5). Выбор режима практически всегда осуществляется путем
соответствукэших переключений джамперов на плате и установки соответст-
вующего программного обеспечения, обычно поставляемого вместе с кар-
той. Полный обзор вариантов установки джамперов с целью выбора того
или иного графического режима так же бессмысленен, как и обзор всех сис-
темных программ. Во-первых, каждый изготовитель EGA-карт предлагает
свои варианты конфигурирования с помощью джамперов. Во-вторых, драй-
веры, поставляемые вместе с картами, подходят только к “своим” картам.
Таблица 10.5. Характеристики видеокарт стандарта EGA
Разрешение Количество цветов (режим) Объем видео- памяти Назначение контактов разъема
Текстовый режим/ Размер матрицы Графи- ческий режим
80x25/9x14, 8x14 640x350 Макс. 16 128 бит- 1 Корпус
512 Кб 2 Контрольный красный
320x200 3 Красный
640x400 4 Зеленый -
640x480 5 Синий
246
Аппаратные средства PC
Таблица 10.5 (продолжение)
Разрешение Текстовый режим/ Грвфи - Размер матрицы ческий режим Количество Объем Назначение цветов видео- контактов (режим) памяти разъема
720x350 6 Контрольный
зеленый/интен-
сивность
7 Контрольный
синий/видео
8 Строчный
синхросигнал
9 Кадровый
синхросигнал
Стандарт VGA
В настоящее время VGA-карта является стандартом в области PC. Вряд ли
сейчас можно купить компьютер, который не был бы оснащен такой кар-
той. Существует большое разнообразие видеокарт стандарта VGA. Стандарт
VGA является базовым для таких стандартов, как Super VGA и HiRes, на его
основе разработаны карты-ускорители, например, карты VLB.
Первые VGA-карты были представлены фирмой IBM в 1987 г. Сокращение
VGA является аббревиатурой английского термина Video Graphics Array.
Фирма IBM разработала этот стандарт для PS/2 — новой модели PC. Пер-
вые VGA-карты были 8-разрядными, однако сейчас в основном выпускают-
ся 32- и 64-разрядные карты.
На всех VGA-картах имеется специальный разъем, так называемый Feature
Connector, который на этих картах встречается в двух исполнениях: в виде
штекера или в виде разъема типа PAD. Этот 26-контактный разъем обеспе-
чивает полную совместимость с оригинальным разъемом PS/2, но в основ-
ном он используется для подключения дополнительных карт обработки
сигналов изображения. Назначение выводов разъема Feature Connector при-
ведено в табл. 10.6.
Таблица 10.6. Назначение выводов разъема Feature Connector (VESA)
№ контакта Сигнал № контакта Сигнал
Z1 Корпус Y1 Линия данных 0
Z2 Корпус Y2 Линия данных 1
Z3 Корпус Y3 Линия данных 2
Глава 10. Видеокарты
247
Таблица 10.6 (продолжение)
№ контакта Сигнал № контакта Сигнал
Z4 Специальный Y4 Линия данных 3
Z5 Специальный Y5 Линия данных 4
Z6 Специальный Y6 Линия данных 5
Z7 Свободен Y7 Линия данных 6
Z8 Корпус Y8 Линия данных 7
Z9 Корпус Y9 Тактовый сигнал
Z10 Корпус Y10 Сигнал гашения
Z1 1 Корпус Y1 1 Строчный синхросигнал
Z12 Свободен Y12 Кадровый синхросигнал
Z13 Нет вывода (служит для управления) Y13 Корпус
VGA-карты совместимы снизу-вверх, то есть они способны эмулировать все
созданные ранее стандарты от МВАдо EGA.
Стандартная VGA-карта обеспечивает разрешение 640x480 пикселов с 16 цве-
тами. Однако это неполные данные. На самом деле VGA-карта может под-
держивать 256 цветовых оттенков, но это уже зависит от имеющегося объема
видеопамяти.
Объем видеопамяти 8-разрядной VGA-карты обычно составляет 256 Кб и
реализован с помощью восьми микросхем 4464 или в двух 44256, 16-
разрядная VGA-карта должна оснащаться объемом памяти не менее 512 Кб.
Super VGA
Для большинства применений разрешение стандарта VGA вполне достаточ-
но. Однако программы, ориентированные-на графику, работают значительно
лучше и быстрее (бывают случаи, когда они даже не инсталлируются, если
установленное разрешение или видеокарта не соответствуют их возможно-
стям), если информационная плотность экрана выше. Для этого необходимо
повышать разрешение. Таким образом, стандарт VGA развился в так назы-
ваемый стандарт Super VGA (SVGA). Стандартное разрешение этого режима
составляет 800x600 пикселов.
Отметим закономерность: при объеме видеопамяти 256 Кб и SVGA-раз-
решении можно обеспечить только 16 цветов; 512 Кб видеопамяти дают
возможность отобразить уже 256 цветовых оттенков при том же разреше-
нии. Карты, имеющие 1 Мб памяти, а это сейчас уже стало обычным явле-
нием, позволяют при этом же разрешении достичь отображения 32768,
65536 (HiColor) или даже 16,7 млн (TrueColor) цветовых оттенков.
248
Аппаратные средства рс
HiRes VGA
Стандарт HiRes VGA (High Resolution — высокое разрешение) был также раз-
работан фирмой IBM. В режиме 8514/А можно повысить разрешение до
1024x768 пикселов. Имеет ли смысл такое разрешение или нет, зависит от
многих факторов, которые будут пояснены ниже.
Обычно при разрешении 1024x768 пикселов ограничена цветовая гамма.
Способность монитора или видеокарты поддерживать высокое разрешение
существенно влияет на их стоимость, особенно, если речь идет о режимах
HiColor или TrueColor. Обычно для стандарта HiRes характерна поддержка
16 или 256 цветов.
Карты-ускорители
Здесь также идет речь о VGA-картах. Основное отличие карт-ускорителей от
стандартных VGA-карт заключается в том, что они оснащены специальным
чипом (контроллером).
Рассмотрим главную причину, побудившую к разработке ускоряющих ви-
деокарт. При использовании графических приложений по всем проводни-
кам системы шин РС циркулируют огромные объемы данных. Процессор
занят не только обработкой этих данных, но еще и выполнением графиче-
ских команд для формирования изображения, поэтому графическая карта
превращается в своеобразный тормоз всей системы.
В картах-ускорителях имеется отдельный процессор (или графический кон-
троллер), который разгружает центральный процессор РС и параллельно ему
выполняет графические команды. Шина VESA для этой цели имеет 68 ли-
ний и определяет, какие сигналы должны обрабатываться встроенным про-
цессором на графической карте. Графическим процессором выполняются
такие функции, как создание и прорисовка геометрических фигур, заполне-
ние их определенным цветом или штриховкой, сдвиги и копирование фраг-
ментов экрана.
Поскольку такие адаптеры применяются в первую очередь для приложений,
ориентированных на графику (Windows есть не что иное, как такое прило-
жение), то часто эти карты называют картами с ускорителем Windows.
Обычно подобные карты-ускорители помимо специального контроллера
оснащаются видеопамятью объемом 1 Мб и более.
В качестве примеров отметим 32-разрядный чип 4000 фирмы Tseng Labs и
контроллер 86С928, более известный как чип S3. Подобные графические
контроллеры применяются ведущими производителями карт-ускорителей,
например, фирмами Elsa и Miro.
Имейте в виду, что карты с ускорителем Windows целесообразно использо-
вать только в том случае, если вы действительно активно работаете с
Windows. При работе только в среде DOS подобная карта будет использовать
всего около 5% своих возможностей, а в отдельных случаях даже может ра-
ботать медленнее, чем обычная VGA-карта.
Глава 10. Видеокарты 249
Графические карты TIGA и XGA
Графические карты XGA (extended Graphics Array) также оснащены отдель-
ным графическим процессором, который, подобно уже описанному выше
чипу, берет на себя выполнение графических операций и при наличии
большого объема видеопамяти (I—4 Мб) обладает большой скоростью обра-
ботки видеоданных.
Графические карты и системная шина
Быстродействие даже самых скоростных видеоадаптеров все же зависит от
быстродействия системной шины, по которой происходит обмен данными.
Как известно, системная шина ISA работает с весьма невысокой частотой
8 МГц. Поэтому большинство видеоадаптеров (практически все) подключа-
ются к центральному процессору непосредственно, через локальную шину,
чем обеспечивается ускорение обмена данными. Практически все высоко-
производительные графические карты рассчитаны на подключение к шинам
EISA, VLB и PCI.
При выборе подобных графических карт следует учитывать особенности
всей системы и, прежде всего, совместимость с таким же высокопроизводи-
тельным монитором.
Насколько необходимо высокое разрешение
Больше не всегда означает лучше. Это касается и разрешения графических
карт. Например, при разрешении 1280x1024 пикселов на экране монитора с
диагональю 14" может одновременно отображаться огромное количество
окон Windows, вряд ли возможно разобрать, что в них написано.
Более высокое разрешение должно сочетаться с более крупным монитором.
SVGA-разрешение 800x600 при наличии монитора с диагональю экрана 14"
еще может иметь смысл. А.при разрешении 1024x768 необходим уже мони-
тор с диагональю 17".
Программы, для работы в которых необходимо высокое разрешение, в пер-
вую очередь применяются в области настольных издательских систем (DTP)
и систем автоматизированного проектирования (CAD). Поэтому для про-
фессиональной деятельности используйте мониторы с диагональю экрана
20" или 21".
Типы развертки
В режимах высокого разрешения немаловажным фактором является тип
развертки построчная (Non-Interlaced) или чересстрочная (Interlaced). При
построчном способе формирования изображения все строки кадра выводят-
ся в течение одного периода кадровой развертки, при чересстрочном за
один период кадровой развертки выводятся четные строки изображения, а
250
Аппаратные средства PC
за второй — нечетные. Поэтому говорят, что один кадр делится на два поля.
Последний способ, кстати, используется и в телевидении. Нетрудно заме-
тить, что в случае чересстрочной развертки частота кадров снижается вдвое.
Это позволяет достаточно легко увеличивать разрешающую способность мо-
нитора, хотя и в ущерб качеству изображения.
Обычно стандартные VGA-карты при разрешении 800x600 и ниже поддер-
живают построчный способ формирования изображения. А при разрешении
1024x768 — чересстрочный. В результате чего, как уже отмечалось, частота
кадровой развертки снижается в два раза. Таким образом, если частота по-
лей была 65 Гц, что является стандартным для большинства дешевых карт,
то при повышении разрешения она становится равной 32,5 Гц. А по совре-
менным медико-психологическим оценкам глаз человека не воспринимает
мерцания экрана, связанные с обновлением изображения, только при часто-
тах вертикальной развертки не менее 70 Гц. При увеличенном разрешении
изображение на экране монитора начинает мерцать, что сильно повышает
утомляемость и отрицательно сказывается на зрении. Поэтому при выборе
видеокарты обязательно обращайте внимание на ее способность поддержи-
вать режим Non-Interlaced и обеспечивать частоту вертикальной развертки
не менее 70 Гц. Отметим, что не каждый монитор в состоянии поддержи-
вать эти режимы работы.
Драйверы
Видеокарта с помощью драйверов может поддерживать различное разреше-
ние монитора. Примечательным примером этого является Windows: если вы
при установке указали в качестве видеоадаптера VGA, то Windows автомати-
чески конфигурирует стандарт VGA с разрешением 640x480 (вы узнаете это
разрешение по большому размеру песочных часов Windows). Windows (начи-
ная с версии 3.1) предоставляет в программе установки Setup опцию выбора
типа монитора SVGA. Возможно, вы решите, что разрешение 800x600 тоже
неплохо. Однако такое встроенное в Windows разрешение поддерживает, к
сожалению, только 16 цветов.
В случаях, когда отсутствуют встроенные драйверы, необходимый режим
работы монитора может быть установлен с помощью драйвера, поставляе-
мого вместе с видеокартой.
Если вы при установке новых программ принципиально не желаете исполь-
зовать встроенные драйверы Windows, а это в некоторых случаях оправдано,
то для установки необходимых параметров монитора ищите опцию типа
“Внешний драйвер”, “Другой драйвер...” или “Вставьте OEM-дискету”.
В этом случае предполагается дискета с драйверами для видеокарты, постав-
ляемая в комплекте с ней.
При покупке видеокарты обращайте внимание на наличие дискеты с драй-
верами и, прежде всего, на то, чтобы соответствующий драйвер был предна-
значен для используемых вами программ. Как правило, в комплект стан-
дартной поставки входят драйверы для DOS и Windows.
Глава 10. Видеокарты 251
режимы HiColor, Real Color, True Color
у обычных VGA-адаптеров цветовая информация, записываемая в видеопа-
мять и занимающая 4 или 8 бит, перекодируется в 18-разрядное слово (3 по
6 бит для красного, зеленого и синего). В контроллере графической карты, в
состав которого входит цифро-аналоговый преобразователь (RAM-DAC), ла
информация преобразуется из цифровой в аналоговую и передается на мо-
нитор. Однако слово, записанное в видеопамять, не содержит собственно
кодов цвета, а имеет указатели на таблицу, из которой уже считываются са-
ми значения цветов.
В режимах HiColor, True Color и Real Color, напротив, введенное в память
слово сразу же передается в цифро-аналоговый преобразователь, поэтому
цветовая информация о каждом пикселе записывается в это слово своим
полным значением.
HiColor
Вводит в действие палитру из 32 768 цветовых оттенков. Это значение полу-
чается потому, что для каждого пиксела отводится 15 разрядов, в которых
информация о каждом цвете (красном, зеленом и синем) занимает 5 бит.
Real Color
Поддерживает 65 536 цветовых оттенков. Этот режим аналогичен режиму
HiColor, однако на кодирование информации для каждого пиксела отводит-
ся не 15, а 16 бит. Разделение информации по трем основным цветам при
этом не одинаково, а осуществляется с учетом спектральной чувствительно-
сти человеческого глаза. Максимальная чувствительность находится в облас-
ти зеленого цвета, а минимальная — в области синего
True Color
Предлагает самые высокие возможности: видеокарта поддерживает 16.7 млн
цветовых оттенков. Жаль, что большинство мониторов не могут обеспечить
такое многообразие (человеческий глаз воспринимает около 2 млн оттен-
ков). В этом режиме каждый пиксел кодируется 24 разрядами, поэтому о
графическом изображении, представленном в данном формате, также гово-
рят как о графике глубиной в 24 разряда. Само собой разумеется, что для
размещения подобной графической информации на носителях данных не-
обходимы десятки, если не сотни мегабайт памяти.
Видеопамять
В видеокартах применяются различные типы памяти:
□ DRAM
□ EDO RAM
252
Аппаратные средства PC
□ VRAM
□ WRAM
□ SGRAM
□ MDRAM
DRAM, EDO RAM
Память типа DRAM уже была описана в главе 6. Микросхемы DRAM отно-
сительно дешевы, но обладают невысоким быстродействием. Это связано с
тем, что данные, содержащиеся в ячейках памяти, необходимо периодиче-
ски регенерировать.
Память типа EDO RAM работает на 10% быстрее, чем DRAM вследствие
увеличения времени доступности данных. В ней каждый последующий цикл
обращения к памяти может быть начат до завершения текущего, что увели-
чило пропускную способность. Первоначально микросхемы памяти EDO
RAM использовались как элемент оперативной памяти (RAM) PC, однако в
последнее время они широко используются и в видеокартах.
Микросхемы памяти типа DRAM и EDO RAM выполнены по одной микро-
электронной технологии и имеют практически одинаковую стоимость.
VRAM
Видеопамять типа VRAM (Video RAM) является двухпортовой, поскольку к
ней могут одновременно обращаться два устройства, например процессор
видеокарты и цифро-аналоговый преобразователь. Таким образом становит-
ся возможным одновременное считывание и запись данных. Быстродейст-
вие видеопамяти этого типа намного выше, чем у DRAM и EDO RAM, од-
нако и цена тоже выше.
WRAM
Видеопамять типа WRAM ( Window RAM) является дальнейшим развитием
памяти типа VRAM (рис. 10.4). В памяти типа WRAM также используется
принцип двухпортового доступа.
Рис. 10.4. Микросхема памяти WRAM
WRAM может работать на частоте до 50 МГц, обеспечивая повышение бы-
стродействия на 30% по сравнению с VRAM. Благодаря более совершенному
Глава 10. Видеокарты 253
дизайну конструкция WRM требует меньше полупроводниковых компонен-
тов, чем VRAM, в результате чею обходится примерно на 20% дешевле.
Технология изготовления и схемотехника памяти тина WRAM ориентирова-
ны на конкретное применение в видеокартах. В этой памяти имеется режим
быстрой записи двухцветных блоков для ускорения пересылки текста и за-
краски областей пиксельными шаблонами. Для WRAM также реализована
технология FastBit, улучшающая воспроизведение видео и двойную буфери-
зацию для 3D.
SGRAM
Память типа SGRAM (Synchronous Graphics RAM) имеет много общего с рас-
смотренной в главе 6 памятью типа SDRAM. Память лото типа может рабо-
тать на частотах 66 МГц и более. По сравнению с DRAM быстродействие
SGRAM возросло более чем в четыре раза. В настоящее время память
SGRAM еще достаточно дорота.
MDRAM
Новым типом памяти, предназначенной специально штя использования в
системах обработки графики и видеоизображений, является MDRAM
(Multibank RAM), разработанная фирмой MoSys Inc. MDRAM пре тстав.тяе'т
собой набор независимых банков обычной динамической памяти, емкость
каждого из которых составляет 32 Кб.
Независимость банков памяти потволила создавать микросхемы памяти раз-
личного поминала и, как следствие, исключить избыточность объема, свой
ственную для других традиционных питов памяти (DRAM и VRAM имели
логическую организацию в виде единою банка) Например, графическая
система с разрешением 1024x76S ииксе. ов требует 2.3 Мб для хранения од-
ного кадра полноцветною изображения Г 16,7 млн. цветов) и еще некоторый
объем для хранения данных, не связанных непосредственно с кадром. Если
используются модули DRAM с организацией 16x256 Кб и 64-разрядная ши-
на, то необходимо создать буфер емкостью 4 Мб. который должен состоять
из двух банков по четыре чипа в каждом. В то же время, если использовать
MDRAM, можно организовать память общим объемом 2,5 Мб из двух или
трех чипов. В результате устраняется ’‘натрузка” в виде невостребованных
1,5 Мб, а это существенно для стоимости адаптера. Фирмой MoSys выпус-
каются модули памяти емкостью 0,5 Мб, 0,75 Мб, 1 Мб. 1,125 Мб, 1,25 Мб.
Кроме того, MDRAM можно организовать таким образом, что обращение к
каждому банку будет независимым. А это путь к несомненному повышению
производительности видеоадаптера в делом, по сравнению с моделями, ис-
пользующими VRAM или WRAM.
В табл. 10.7 приведены характеристики рассмотренных выше гидов видео-
памяти.
254
Аппаратные средства PC
Таблица 10. 7. Максимальная пропускная способность различных типов
видеопамяти
Тип памяти Частота шины, МГц Максимальная пропускная способность, Мб/с
FPM DRAM 25-33 80
VRAM 25-33 120
WRAM 50 180
EDO DRAM 40-50 105
SDRAM 66-100 166-253
RDRAM 250 300-500
MDRAM 125-166 405-490
Назначение выводов разъемов
видеоадаптеров VGA
Назначение выводов и распайка контактов разъемов видеокарт для подклю-
чения цифровых и аналоговых мониторов приведены в табл. Ю.8, Ю.9 и на
рис. I0.5, Ю.6.
Таблица 10.8. Назначение выводов 9-контактного разъема для подключе-
ния цифрового (TTL) монитора
№ контакта Сигнал цветного монитора Сигнал монохромного монитора
1 Корпус Корпус
2 Контрольный красный Корпус
3 Красный Свободный
4 Зеленый Свободный
5 Синий Свободный
6 Контрольный зеленый Интенсивность
7 Контрольный синий Видеосигнал
8 Сигнал синхронизации по го- ризонтали Сигнал синхронизации по горизон- тали
9 Сигнал синхронизации по вер- тикали Сигнал синхронизации по вертика- ли
Рис. 10.5. Распайка 9-контактного разъ-
ема для подключения цифрового (TTL)
монитора
Глава 10. Видеокарты
255
Таблица 10.9. Назначение выводов 15-контактного разъема
для подключения аналогового монитора
№ контакта Назначение Сигнал цветного монитора Сигнал монохром- ного монитора
1 Красный Красный Нет вывода
2 Зеленый Зеленый Вход видеосигнала
3 Синий Синий Нет вывода
4 Свободный Свободный Нет вывода
5 Корпус Тестирование Тестирование
6 Контрольный крас- ный (корпус) Контрольный красный Контрольный крас- ный
7 Контрольный зеле- ный (корпус) Контрольный зеленый Контроль видеосиг- нала
8 Контрольный синий (корпус) Контрольный синий Нет вывода
9 Управление Нет вывода Нет вывода
10 Контроль синхроим- пульсов (корпус) Корпус Корпус
11 Сигнал ID монитора Корпус Нет вывода
12 Сигнал ID монитора Свободный Корпус
13 Синхронизация по горизонтали Сигнал синхронизации по горизонтали Сигнал синхрониза- ции по горизонтали
14 Синхронизация по вертикали Сигнал синхронизации по вертикали Сигнал синхрониза- ции по вертикали
15 Свободный Нет вывода Нет вывода
Рис. 10.6. Распайка 15-контактного
разъема для подключения аналогового
монитора
В случае, если VGA-монитор имеет 15-контактный разъем, а выходной разъем
видеокарты имеет 9 контактов, то нужно воспользоваться специальным пе-
реходником 9 на 15, назначение выводов которого приведено в табл. 10.10.
Таблица 10.10. Назначение выводов переходника 9 на 15
Назначение выводов 9-контактного разъема Ns контакта Назначение выводов 15-контактного разъема Ns контакта
Красный 1 Красный 1
256 ___________________________ Аппаратные средства PC
Таблица 10.10 (продолжение)
Назначение выводов 9-контактного разъема № контакта Назначение выводов 15-контактного разъема № контакта
Зеленый 2 Зеленый 2
Синий 3 Синий 3
Синхронизация по гори- зонтали 4 Синхронизация по гори зонтали 13
Синхронизация по верти- кали 5 Синхронизация по верти- кали 14
Коасный (корпус) 6 Контрольный красный 6
Зеленый (корпус) 7 Контрольный зеленый 7
Синий (корпус) 8 Контрольный синий 8
Синхросигнал (корпус) 9 Корпус(цифровой) 10
Корпус 5
Таблицы характеристик
видеоадаптеров VGA
Следую тле таблицы предлагают обзор режимов функционирования, кото-
рые moi у 1 эмулироваться VGA-картами. Естественно, карты разных изгото-
вителей отличаются друг от друга (особенно, это касается параметров син-
хронизации). Поэтому следует рассматривать значения в соответствующих
колонках таблиц только как приблизительные. Если вас интересует частота
смены кадров, то обратите внимание на значение частоты вер шкальной
синхронизации. Значение, меныцее 70 Гц. не должно удовлетво-
рять вас!
Пояснения к таблицам:
-I AN — юкстовый режим (alphanumeric mode)
□ АРА — графический режим (all points adiessable mode)
Таблица 10.11. Режимы MDA
S
2
7 720x350 AN 80x25 9x14 моно 8 B800 28,322 31,5 70 256
Глава 10. Видеокарты
257
Таблица 10.12. Режимы HGC
У
ф
со
rf
а
<5
о
а>
7 720x350 AN 80x25 9x14 моно 8 В800 28,322 31,5 70 256
7 720x400 AN 80-25 9x16 моно 8 В800 28,322 31,6 70 + .т 256
Таблица 10.13. Режимы CGA
0.1 320> <200 AN 40-25 8,8 16 о В800 25 1 75 31 5 70 256
2.3 620> <200 AN 80>25 3-8 1 5 4800 25.17'1 3 1 3 70 256
4.5 320> <200 AN 40x25 8-8 4 1 В800 25, 175 31,5 70 -г 256
ф X X SxZ 1 1 Л 2 N Ф 09 Zf d о
Режим Разреш Е X
0.1 320x200 AN 40x25 8x8 16 8
0.1 320x350 an 40x25 8x14 16 8
0.1 360x400 AN 40x25 9x14 16 8
2.3 640x200 AN 80x25 8x8 16 8
2.3 640x350 AN 80x25 8x14 16 8
2.3 720x400 AN 80x25 9x14 16 3
4.5 320x200 APA 40x25 8x8 4 1
6 640x200 APA 80x25 8x8 2 1
Таблица 10.14. Режимы EGA
3
S о. dr jfl
X к_ о
Ф (0 z X О X кФ
о о 0 Q • d
Ф a t u s> 2
5 Ф (0 оЪ Ш X <
< H т к—. «М» со о с 5- сс
В 800 25,175 31.5 70 256
B800 25. 1/5 31,5 70 256
B800 28,322 31.5 70 - - 256
B800 25,1 75 31,5 70 - П- 256
B800 25,175 31,5 70 - - -г 256
B800 28.322 31,5 70 256
B800 25,175 31,5 70 _1_ 256
B800 25,175 31,5 70 — -1- 256
258
Аппаратные средства PC
Таблица 10.14 (продолжение)
Режим Разрешение =?
Тип SxZ Z-матрица Цвет Стр. Адрес Тактовая частота (МГ Гор. синхр. (кГц) Верт. синхр. (Гц) Полярность (Н, V) RAM (Кб)
D 320x200 АРА 40x25 8x8 16 8 А000 25,175 31.5 70 +, 256
Е 640x200 АРА 80x25 8x8 16 4 А000 25,175 31,5 70 256
F 640x350 АРА 80x25 8x14 МОНО 2 А000 25,175 31,5 70 -г 256
10 640x350 АРА 80x25 8x14 16 2 А000 25,175 31,5 70 256
11 640x480 АРА 80x30 8x16 2 1 А000 25,175 31,5 60 - 256
12 640x480 АРА 80x30 8x1 6 16 1 А000 25,175 31,5 60 - 256
13 320x200 АРА 40x25 8x8 256 1 А000 25,175 31,5 70 •+, - 256
Таблица 10.15. Режимы VGA
о>
Режим X X о Э ш а « л о. Тип SxZ Z-матрица Цвет Стр. Адрес Тактовая частота (Ml Гор. синхр. (кГц) RAM (Кб)
18 720x480 AN 80x30 9x16 16 1 A000 28,322 31,5 256
19 720x473 AN 80x43 9x8 16 1 A000 28,322 31,5 256
1А 720x480 AN 80x60 9x8 16 1 A000 28,322 31,5 256
1В 1188x350 AN 132x25 8x16 16 1 A000 36/42,5 28,5 256/512
1С 1188x480 AN 132x30 8x16 16 1 A000 36/42,5 28,5 256/512
1D 1188x473 AN 132x43 8x8 16 A000 36/42,5 28,5 256/512
1Е 1188x480 AN 132x60 8x8 16 1 A000 36/42,5 28,5 256/512
1F 800x600 APA 100x75 8x8 16 1 A000 36/42,5 35,5 256
20 960x720 APA 120x45 8x16 16 1 A000 44,9 35,5 512
21 960x720 APA 128x48 8x16 16 1 A000 44,9 35,5 512
21 NI 1024x768 APA 128x48 8x16 16 1 A000 65 48,5 512
22 768x1024 APA 96x64 8x16 16 1 A000 44,9 38 512
23 1024x768 APA 128x48 8x16 4 1 A000 44,9 35,5 512
24 512x512 APA 64x32 8x16 256 1 A000 44,9 31,5 512
25 640x400 APA 80x25 8x14 256 1 A000 50,35 31,5 512
26 640x480 APA 80x30 8x16 256 1 A000 50,35 31,5 512
27 800x600 APA 100x75 8x8 256 1 A000 65 32,5 512
Глава 10. Видеокарты 259
режим VESA VGA
На примере видеокарт фирмы Elsa в табл. 10.16 приведены параметры, ха-
рактеризующие режим VESA VGA.
Таблица 10.16. Характеристики режима VESA VGA
Режим I Разрешение Тип Цвет Тактовая частота (МГц) Гор. синхр. (кГц) Верт. синхр.(Гц) Полярность (Н, V) i
101 640x480 АРА 265 31,5 37,9 72 - -
102 800x600 АРА 16 50 48,1 72 + , +
103 800x600 АРА 265 50 48,1 72 +. +
104 1024x768 АРА 16 78,7 60 75 -Н, +
105 1024x768 АРА 265 78,7 60 75
106 1280x1024 АРА 16 13 76,7 72
107 1280x1024 АРА 265 130 76,7 72 -
110 640x480 АРА 32 768 31,5 37.9 72 -
111 640x480 АРА 65 536 31,5 37,9 72 - -
112 640x480 АРА 16,7 млн 31,5 37,9 72 —, -
113 800x600 АРА 32 768 50 48,1 72
114 800x600 АРА 65 536 50 48,1 72 +. +
115 800x600 АРА 16,7 млн 50 48,1 72 + . +
116 1024x768 АРА 32 768 78,7 60 75 + . +
117 1024x768 АРА,- 65 536 78,7 60 75 +, +
118 1024x768 АРА 16,7 млн 78,7 60 75 + ; +
119 1280x1024 АРА 32 768 130 76,7 72 -
1 1А 1280x1024 АРА 65 536 130 76,7 72 _ —
Необходимый объем видеопамяти
Увеличение видеопамяти позволяет повысить разрешение видеосистемы, от
которой будет зависеть качество воспроизведения изображения на монито-
ре. Для определения требуемого объема памяти при работе с заданным раз-
решением и необходимым числом цветов можно воспользоваться следую-
щим соотношением:
Объем видеопамяти = RVxRHxBP,
260
Аппаратные средства PC
где
RV — разрешение по вертикали;
RH — разрешение по горизонтали;
ВР — число байт на один пиксел (16 цветов — 0,5 байт, 256 цветов — 1 байт,
65 000 цветов — 2 байт, 16,7 млн цветов — 3 байт).
Результаты определения объема необходимой видеопамяти в зависимости от
разрешения и количества цветов представлены в табл. 10.17. Эта методика
до сих пор соответствует истине, хотя современные акселераторы с под-
держкой ЗЭ-ускорения требуют дополнительной памяти для обработки дан-
ных. Так, для просчета в реальном времени ЗВ-объектов при разрешении
640x480 и полноцветном изображении (16,7 млн цветов) необходимо уже
4 Мб памяти. Прежде чем обратиться к таблице, вы должны решить, с ка-
ким разрешением планируется работать и какое количество цветов должно
отображаться на экране монитора.
Таблица 10.17. Зависимость объема видеопамяти от разрешения
и количества цветов
Разрешение Количество цветов Объем видеопамяти
640x480 16 256 Кб
640x480 256 512 Кб
640x480 32 768 1 Мб
640x480 65 536 1 Мб
640x480 16.7 млн 1 Мб
800x600 16 256 Кб
800x600 256 512 Кб
800x600 32 768 1 Мб
800x600 65 536 1 Мб
800x600 16,7 млн 2 Мб
1024x768 16 512 Кб
1024x768 256 1 Мб
1024x768 32 768 2 Мб
1024x768 65 536 2 Мб
1024x768 16,7 млн 4 Мб
1280x1024 16 1 Мб
1280x1024 256 2 Мб
1280x1024 32 768 4 Мб
1280x1024 65 536 4 Мб
Глава 11
Мониторы
11
Мониторы являются важнейшими устройствами отображения информации.
Так же как имеется большое число видеостандартов (о чем вы уже знаете из
предыдущей главы), так и типы мониторов, существующих в настоящее
время, отличаются большим разнообразием. Прежде чем перейти к разгово-
ру о принципах функционирования современных мониторов и рассмотре-
нию их характеристик, заглянем в недавнее прошлое РС. когда цифровые
(TTL) мониторы являлись стандартными устройствами отображения инфор-
мации.
Описание работы электронно-лучевой трубки дает наглядное представление
о принципе действия мониторов вообще.
Сделаем одно замечание: качество экрана монитора является решающим
фактором шт я сохранности зрения пользователя РС, поэтому при покупке
выбирайте монитор не только с позиции толщины вашего кошелька. Деше-
вый монитор хорош для кармана, но не для глаз. Наши собственные наблю-
дения позволяют сказать, что интенсивная работа в течение многих часов
является очень сильной нагрузкой для зрения.
Цифровые (TTL) мониторы
Термин TTL (Transistor Transistor Logic — транзисторно-транзисторная логи-
ка) обозначает стандартную серию цифровых микросхем, применяемых в
электронной технике. И как всегда, когда речь идет о цифровой технике,
считается, что сигналы имеют только два состояния: логической I и логиче-
ского 0 (“да” и “нет").
Монохромные мониторы
Когда речь идет о TTL-мониторах, то чаще всего подразумевают
Монохромные мониторы, сигналы управления которыми формируются гра-
фическими картами стандартов MDA или Hercules. Уже из самого понятия
262
Аппаратные средства PC
монохромный ясно, что точка на экране может быть только светлой или
темной. В лучшем случае точки могут различаться еще и своей яркостью.
Если вы посмотрите на таблицу назначения выводов разъемов кабеля для
связи монитора с графической картой (табл. 10.8), то увидите, что внешние
сигналы синхронизации поступают только на два контакта (8 и 9). Эти сиг-
налы несут информацию о координатах и яркости точек на экране монитора.
Hercules-монитор способен отображать изображение только в виде светлых
и темных точек с разрешением 728x348 и может работать в комплексе со
всей системой только при наличии видеокарты. Это происходит потому, что
блок развертки монитора получает необходимые синхроимпульсы только от
графической карты. При отсутствии этих импульсов синхронизация не про-
исходит и картина на экране остается целиком темной.
Другие мониторы формируют изображение (аналогично телевизорам) в ре-
зультате высокой частоты смены кадров изображения при минимальном его
мерцании. Этот принцип не реализован в мониторе типа Hercules. Если вы
хотите приобрести именно этот монитор и не имеете возможности прове-
рить его совместно с графической картой, то абсолютно темное изображе-
ние (г. е. полное его отсутствие) при включении монитора еще не является
признаком неисправности устройства.
Благодаря своим принципам функционирования Hercules-мониторы ком-
пактнее и легче других мониторов. Уже сами кинескопы имеют значительно
меньшие размеры, поскольку конструкция электронно-лучевой трубки мо-
нохромных мониторов значительно проще, чем цветных.
Монитор работает с анодным напряжением ниже 15 кВ. Это значение при-
водится на обратной стороне корпуса монитора.
TTL-монитор можно отличить от аналогового также по количеству контак-
тов разъема для подключения к РС. Монитор Hercules имеет 9-контактный
штекер типа D (вилка). Однако будьте внимательны: такой же разъем имеет
и описанный далее RGB-монитор.
RGB-мониторы
Цифровые RGB-мониторы (Red/Green/Blue — красный/зеленый/синий), в
основном, предназначены для подключения к карте стандарта EGA. Подоб-
ные устройства поддерживают и монохромный режим с разрешением, по-
зволяющим отображать 16 цветов. RGB-мониторы по сравнению с монито-
рами Hercules имеют меньшее разрешение и формируют растр при
подключении только к силовой сети, не имея связи с графической картой.
Такие мониторы можно узнать по характерной цветовой маркировке на пе-
редней панели.
Устройство формирования высокого напряжения (блок разверток и задаю-
щий генератор) вмонтировано непосредственно в монитор и не требует от-
дельного управления.
Глава 11- Мониторы 263
у RGB-монитора каждый цветовой сигнал (красный/зеленый/синий) пере-
дается от карты к монитору в цифровом виде по отдельному проводнику.
Мониторы стандарта EGA имеют три дополнительных сигнальных провод-
ника (табл. Ю.5; контакты 2, 6, 7).
Принцип работы мониторов
Чтобы разобраться, как работает монитор РС, неплохо бы вспомнить физику.
формирование растра
Принцип действия монитора на базе электронно-лучевой трубки мало отли-
чается от принципа действия обычного телевизора и заключается в том, что
испускаемый катодом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на
экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение. На пути пучка
электронов обычно находятся дополнительные электроды: модулятор, регу-
лирующий интенсивность пучка электронов и связанную с ней яркость изо-
бражения, и отклоняющая система, позволяющая изменять направление
пучка.
Заметим, что любое текстовое или графическое изображение на экране мо-
нитора компьютера (так же, как и телевизора) состоит из множества дис-
кретных точек люминофора, представляющих собой минимальный элемент
изображения (растра) и называемых пикселами. Такие мониторы называют
растровыми. Электронный луч в этом случае периодически сканирует весь
экран, образуя на нем близко расположенные строки развертки. По мере
движения луча по строкам видеосигнал, подаваемый на модулятор, изменяет
яркость светового пятна и образует видимое на экране изображение. Разре-
шающая способность монитора определяется числом элементов изображе-
ния, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали, на-
пример, 640x480 или 1024x768 пикселов.
Для формирования растра (рис. 11.1) в мониторе используются специальные
сигналы. В цикле сканирования луч движется по зигзагообразной траекто-
рии от левого верхнего угла до правого нижнего. Прямой ход луча но гори-
зонтали осуществляется сигналом строчной (горизонтальной — Н. Sync) раз-
вертки, а по вертикали — кадровой (вертикальной — И Sync) развертки.
Перевод луча из крайней правой точки строки в крайнюю левую точку сле-
дующей строки (обратный ход луча по горизонтали) и из крайней правой
Позиции последней строки экрана в крайнюю левую позицию первой стро-
ки (обратный ход луча по вертикали) осуществляется специальными сигна-
лами обратного хода.
Таким образом, наиболее важными для монитора являются следующие па-
раметры: частота вертикальной (кадровой) развертки, частота горизонталь-
ной (строчной) развертки и полоса пропускания видеосигнала.
264
Аппаратные средства PC
Рис. 11.1. Формирование
растра на экране монитора
Описанный выше способ формирования изображения применяется и в те-
левизорах. Здесь частота обновления изображения (частота кадров) состав-
ляет 25 Гп. С первого взгляда кажется, что это очень низкая частота. Однако
в телевидении для сокращения полосы частот спектра телевизионного сиг-
нала применяется чересстрочная развертка, т. е. полный растр получается за
два приема. Сначала та время, равное I/50 с, передаются (воспроизводятся)
только нечегные строки: I, 3, 5 и т. д. Эта часть растра называется полем
нечетных строк или нечетным почукадром. Затем развертывающий элек-
тронныи луч быстро переводится от нижнего края экрана вверх и попадает в
начало 2-й (четной) строки. Далее луч прорисовывает все четные строки: 2,
4. 6 тт г. д. Так формируется поле четных строк или четный полукадр. Если
наложить оба полукадра друз на друга, то получится полный растр изобра-
жения.
Данный способ формирования изображения как в мониторах, так и в теле-
визорах оказался возможным благодаря двум свойствам, а точнее недостат-
кам, нашею трения:
J Инерционность восприятия световых раздражений, т. е. возникновение и
прекращение фотохимических реакций в сетчатке глаза после начала и
окончания воздействия импульса света происходит не мгновенно, а с за-
держкой, характеризующей эту инерционность. Для обычно встречаю-
щихся условий наблюдения время нарастания зрительного отцущения со-
ставляет около 0,1 с. Время сохранения светового возбуждения составляет
0,4— 1.0 с после окончания действия светового раздражителя. На эту спо-
собность зрения вы уже, наверное, обращали внимание. Например, если
в темном помещении включить и затем через некоторое время выклю-
чить свет, то, спустя еще какой-то промежуток времени вы будете разли-
чать предметы в этом помещении. Благодаря такому свойству зрения
оказалось возможным производить поэлементную развертку изображения
от строки к строке и от одного нолукадра к другому (при чересстрочном
способе формирования изображения), т. е. изображение представляется в
виде быстро сменяющейся последовательности строк и кадров
Гпава 11. Мониторы
265
j Ограниченная разрешающая способность по перемещениям. Эго свойство
учитывается при отображении движущихся предметов на экране монито-
ра или телевизора. Для того чтобы движения казались плавными, каждое
изменение положения предметов должно быть передано небольшими
"порциями", то есть различия в картинках должны быть достаточно ма-
лыми (как в мультипликации). Движение передается путем покадрового
воспроизведения отдельных мало отличающихся друг от друза фаз дви-
жения
Остальные важнейшие свойства зрения мы рассмотрим далее, говоря о
цветном изображении.
Как уже отмечалось, человеческий глаз воспринимает смену изображений
как непрерывное движение с частотой не ниже 20—25 Гц. Кстати, исходя из
этого и выбиралась частота полей в телевидении. Для мониторов частота
кадров имеет важнейшее значение, поскольку во мноюм определяет устой-
чивость изображения (отсутствие мерцаний) и, как следствие, утомляемость
глаз. Поэтому частоту кадров монитора РС, наряду с использованием по-
строчного способа формирования изображения, стараются по возможности
повышать: чем выше частота кадров, тем устойчивее изображение, следова-
тельно, тем менее утомляет работа за таким монитором. У хороших монито-
ров кадровая частота поддерживается на уровне 70—80 Гц. Однако повыше-
ние этой частоты требует увеличения частоты строчной развертки, так как
уменьшается время, отводимое на формирование каждой точки изображе-
ния. Частота строк в килогерцах определяется произволением частоты вер-
тикальной развертки на количество строк, выводимых в одном кадре
(разрешающая способность по вертикали).
Полоса" частот видеосигнала, измеряемая в мегагерцах, определяем самые
высокие частоты в видеосигнале. Эта величина может быть получена как
произведение количества точек в строке (разрешающая способность по го-
ризонтали) и частоты строчной развертки. В большинстве мониторов необ-
ходимая полоса пропускания видеосигнала обеспечивается с запасом. по-
этому практически во всех случаях эТот параметр можно не учитывать.
Формирование цветного изображения
Принцип формирования растра у цветного монитора такой же, как и у
Монохромного. Однако в основу способа формирования цветного изображе-
ния положены другие важнейшие свойства цветового зрения:
О Трехкомпонентность цветового восприятия. Это означает, что все цвета
могут быть получены путем сложения (смешения) трех световых потоков,
например, красного, синего и зеленого, что позволило в цветных телеви
зорах и мониторах использовать метод аддитивного смешения цветов.
Данный метод можно проиллюстрировать путем одновременной непре-
рывной проекции на экран трех основных цветов при условии перекры-
вания ими одной и той же поверхности экрана (рис. 11.2). В соответсл-
266
Аппаратные средства PC
вии с теорией трехкомпонентного цветовосприятия, используя смешение
трех основных цветов, оказалось возможным получить требуемую гамму
цветовых оттенков. При смешении в определенной пропорции основных
цветов — красного, синего и зеленого — получаются цвета, приведенные
на рис. 11.2. Отметим, что цветовой оттенок результирующей смеси все-
гда зависит только от соотношения интенсивностей смешиваемых цветов
□ Пространственное усреднение цвета. Если на цветном изображении име-
ются близко расположенные цветные детали, то с большого расстояния
мы не различаем цвета отдельных деталей. Вся группа будет окрашена в
один цвет в соответствии с законами смешения цветов. Это свойство
зрения позволяет в электронно-лучевой трубке монитора формировать
цвет одного элемента изображения из трех цветов расположенных рядом
люминофорных зерен
пурпурный
голубой
Рис. 11.2. Модель аддитивного сме-
шения цветов
В соответствии с особенностями человеческого зрения в электронно-
лучевой трубке цветного монитора имеются три электронные пушки с от-
дельными схемами управления, а на внутреннюю поверхность экрана нане-
сен люминофор трех основных цветов: красный — R (Red), синий — В
(Blue) и зеленый — G (Green) (рис. 11.3, 11.4). Таким образом, каждая пуш-,:
ка должна “стрелять” только по своим пятнам люминофора. Для этого в ;
каждом цветном кинескопе имеется теневая маска, либо так называемая :
апертурная решетка. Они служат для того, чтобы лучи электронных пушек
попадали только в точки люминофора соответствующего цвета.
Теневая маска представляет собой металлическую пластину из специального
материала — инвара (этот материал имеет очень низкий коэффициент ли-
нейного расширения) с системой отверстий, соответствующих точкам лю- ?
минофора, нанесенным на внутреннюю поверхность кинескопа (рис. 11.5).
Апертурная решетка образована системой щелей, выполняющих ту же
функцию, что и отверстия в теневой маске (рис. 11.6).
Глава I1. Мониторы
267
I Цветовая триада
I
i --------► Красный
------► Синий
-------► Зеленый
Рис. 11.3. Схема размещения пикселов на экране монитора
рИс. 11.4. Полная модель образования цветов на экране монитора
268
Аппаратные средства
Рис. 11.5. Конструкция электронно-лучевой трубки с теневой маской
Рис. 11.6. Конструкция электронно-лучевой трубки с апертурной решеткой
гпява 1 ? Мониторы 269
£ак же видеокарта осуществляет управление монитором? У цифровых мо-
ниторов добавляется еще 6 сигнальных линий для задания того, каким цве-
товым оттенком должен быть высвечен каждый пиксел экрана. Сигнал ка-
кого цветового оттенка передается по отдельной сигнальной линии
соединительного кабеля. С увеличением количества отображаемых цвето-
вых оттенков у мониторов, конечно же, увеличивается и число сигнальных
проводников. При палитре в 16 миллионов цветовых оттенков можете себе
представить толщину соединительного кабеля монитора! Именно это и яв-
ляется причиной низкой популярности в настоящее время TTL-мониторов.
Обычно передача сигналов от видеокарты к цветному монитору происхо-
дит не в цифровом, а в аналоговом виде,
Величина точек люминофора, необходимая для обеспечения требуемого
разрешения, зависит от размеров экрана. Чем больше нужно разместить то-
чек и чем меньше экран, тем плотнее приходится располагать точки.
При прочих равных условиях четкость изображения на мониторе тем выше,
чем меньше размер точки люминофора (Dot Pitch) на внутренней поверхно-
сти экрана. Размер этих точек, а точнее, среднее расстояние между ними,
называется зерном. У различных моделей мониторов этот параметр имеет
значение от 0,25 до 0,41 мм (у хороших мониторов — не более 0,28 мм).
Чтобы узнать, в каком режиме ваш монитор может разделять отдельные
пикселы, необходимо определить размер пикселов в различных режимах
работы монитора.
Для обычного монитора 14" ширина экрана составляет около 265 мм. Режим
640x480 требует отображения 640 точек на одну линию. Следовательно, рас-
стояние-между точками должно быть не более 0,41 мм (265/640).
Люминофорное покрытие экрана
Качество люминофора определяется составом и свойствами химических
элементов, из которых его’ получают. В дешевых химических соединениях
используются частицы, которые хотя и высвечиваются при попадании на
них электронного пучка, но имеют короткий период послесвечения.
Высвеченные пикселы экрана должны продолжать светиться в течение вре-
мени, которое необходимо электронному лучу, чтобы просканировать весь
экран и вернуться снова для активизации данного пиксела при прорисовке
Уже следующего кадра. Следовательно, минимальное время послесвечения
Должно быть не меньше периода смены кадров изображения — 20 мс. При
Невыполнении этого требования появляется мерцание изображения. При
использовании высококачественных и дорогих материалов такой эффект не
наблюдается. Каждая точка светится ровно столько, сколько необходимо
Дуну для сканирования всего экрана. Изображения на экранах, покрытых
высококачественным люминофором, кажутся контрастными, абсолютно
Чистыми и немерцающими.
10 Зак. 617
270
Аппаратные средства
Вместе с тем электронный пучок должен обладать определенной энергии
вызывающей послесвечение точек экрана. Это обеспечивается соответ»
вующими значениями анодного (высокого) и ускоряющего напряжен
электронно-лучевой трубки.
Аналоговые мониторы
В данном случае речь пойдет о мониторах, которые работают с видеокар
ми стандарта VGA и выше. Они способны поддерживать разрешение ст
дарта VGA 640x480 пикселов и более высокое.
Название “аналоговый” означает не возможности разрешения, а, в отли'
от TTL-мониторов, способ передачи информации о представляемых цве
от видеокарты к монитору.
При работе в режиме True Color должно иметься соответствующее чи
линий для передачи палитры цветов с 24 степенями глубины. Поэтому
цифровых мониторах передача подобной информации не производится. I
единственная небольшая область РС, где аналоговый принцип обраба
информации остался до сегодняшнего времени.
Аналоговая передача сигналов осуществляется в виде напряжения разли
ных уровней. VGA-мониторы могут работать не только в цветном, но и
монохромном режиме. В последнем случае цвета и их оттенки заменяют
оттенками серого цвета. В аналоговом монохромном мониторе для отобр
жения информации, как правило, используется только видеосигнал зелен
го, который в 15-контактном разъеме приходит на вывод 2. Сигналы кра
ного и синего (выводы 1 и 3) при этом не передаются (табл. 10.9).
Мультичастотные мониторы
При описании видеокарт мы уже достаточно часто использовали понят!
синхронизации. Синхронизация означает не что иное, как временное согл
сование двух или более элементов. Она необходима для совместимости
боты видеокарты и монитора. С этой точки зрения видеокарта формиру
два сигнала синхронизации, которые относятся к горизонтальной часто'
строк (измеряется в килогерцах) и к вертикальной частоте повторения ка
ров (измеряется в герцах). Из-за наличия различных режимов и, соответсТ
венно, различных разрешений оба этих сигнала имеют различные значен)
частот, которые монитор должен распознавать.
Все современные мониторы в первом приближении можно разделить на
большие группы:
□ С фиксированной частотой
□ С несколькими фиксированными частотами
□ Многочастотные (их также называют мультичастотные)
г пава 11. Мониторы
271
Мониторы с фиксированной частотой воспринимают синхросигналы какой-
дибо одной частоты, например, для кадровой развертки 60 Гц, для строч-
кой — 31,5 кГц. Мониторы с несколькими фиксированными частотами
^енее критичны к значениям частот синхроимпульсов и могут работать с
набором из двух или более сочетаний частот кадровых и строчных синхро-
импульсов. Мультичастотные мониторы, называемые иногда Multisync (по
названию мониторов, выпускаемых фирмой NEC), обладают способностью
настраиваться на произвольные значения частот синхросигналов из некото-
рого заданного диапазона, например, 30—64 кГц для строчной и 50—100 Гц
для кадровой развертки.
Хотя обозначение “мультисинхронизация” является защищенным товар-
ным знаком фирмы NEC, оно применяется в обиходном разговоре для мо-
ниторов данного типа. Поэтому этот термин можно встретить и при упо-
минании мониторов других изготовителей. Часто их также называют
многочастотными мониторами.
Характеристики мониторов
В этом разделе рассмотрим те характеристики, на которые обязательно нуж-
но обращать внимание при покупке монитора.
Диагональ экрана монитора
Диагональю экрана монитора, как и телевизора, называется расстояние ме-
жду левым нижним и правым верхним углом экрана. Это расстояние изме-
ряется в дюймах. Не путайте этот параметр с диагональю рабочей области
экрана, доступной для отображения информации. В отличие от телевизоров
многочисленные производители под диагональю экрана понимают геомет-
рический размер диагонали электронно-лучевой трубки и не учитывают
размеры черного поля, расположенного по периметру экрана. Это черное
поле не входит в рабочую область экрана. Размеры его определяются конст-
рукцией электронно-лучевой трубки.
Все регулировки обычно обозначены английскими терминами и имеют сле-
дующую символику:
-«—» H-Size (размер по горизонтали) служит для регулировки расстоя-
х-----J ния между левым и правым краями изображения
H-Size
V-Size
V-Size (размер по вертикали) служит для регулировки расстояния
между верхним и нижним краями изображения
272
Аппаратные средства
H-Shift (сдвиг по горизонтали) сдвигает все изображение по го-
ризонтали ,
V-Shift (сдвиг по вертикали) сдвигает все изображение во верти-
кали
В плане регулировки геометрических размеров изображения на экране элек-
тронно-лучевой трубки очень удобны мониторы с цифровым управлением, j
которых выполненная один раз юстировка изображения запоминается циф-
ровым способом.
При юстировке на непрогретом мониторе по краям экрана должна оставать-
ся темная полоса шириной около 5 мм. Это необходимо, поскольку в про-
цессе длительной работы монитора и его нагрева изображение может pad
ширяться и выйти за края рабочего поля электронно-лучевой трубки.
В качестве стандарта для РС выделились мониторы с диагональю 14", чт<
примерно соответствует 35 см диагонали видимой области. Но в зависимо-
сти от областей применения не стоит избегать и больших мониторов. Мони<
торы 15" достаточно выгодны по цене и являются неплохой альтернативой
Для работы в Windows с более высоким разрешением, прежде всего, необхо-
димо иметь монитор размером, по крайней мере, 17", хотя разница в цене
между мониторами 14" и 17" уже достаточно ощутима (примерно в два раза
и более). Для профессиональной работы с настольными издательскими сие
темами и САПР лучше иметь монитор 20" или 21".
Маска экрана
Качество изображения в значительной степени зависит от типа и характери-
стик используемой теневой маски {Dot Pitch). Расстояние между отверстия-
ми маски измеряется в миллиметрах. Можно самостоятельно подсчитан
число этих отверстий. Для монитора 14" с маской 0,28 мм получится при-
мерно 600 000 отверстий.
Чем меньше расстояние между отверстиями и чем больше этих отверстий
тем вьгше качество изображения. Аналог этому можно найти в сфере мат
ричных принтеров. Конечно, печатное изображение у 24-игольчатого прин-
тера значительно лучше, чем у 9-игольчатого, так как в первом случае н<
одном и том же знакоместе иголки ударяют на значительно меньшем рас-
стоянии друг от друга.
Отметим, что такую характеристику, как расстояние между отверстиями те-
невой маски, часто отождествляют с зерном экрана монитора и наоборот.
В принципе это вполне оправдано, поскольку оба параметра должны быть
равны. Однако это условие выполняется не всегда, а в зависимости от тех-
[лава Н. Мониторы 273
цологии и качества производства электронно-лучевой трубки. Кроме того,
расстояние между отверстиями теневой маски по сравнению с зерном, ко-
торое можно с помощью увеличительного стекла увидеть непосредственно
на экране, является менее наглядной характеристикой качества экрана мо-
нитора. Поэтому здесь и далее при обсуждении качества монитора будем
иметь в виду размер зерна экрана, оговаривая случаи, когда будем говорить
0 параметрах маски.
Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории “дешевых” и
“грубых”. Лучшие мониторы имеют зерно 0,26 мм, а у самого качественного
известного нам монитора (и, естественно, самого дорогого) эта величина
равна 0,21 мм. У стандартной теневой маски RGB-монитора для разрешения
EGA расстояние между отверстиями составляет 0,31 мм, соответственно
изображение в данном случае будет выглядеть рыхлым и некачественным.
Возможности установки параметров
Следующим показателем качества монитора является уже упомянутая выше
возможность запоминания однажды установленных регулировок геометри-
ческих параметров изображения для соответствующих значений частот раз-
верток и разрешений.
Очевидно, что монитор, который всегда восстанавливает предварительно
установленные оптимальные значения параметров настройки, предпочти-
тельнее того, который необходимо каждый раз регулировать заново.
Мы не хотим сказать, что у подобных мониторов на установку параметров
уходит больше времени, чем собственно на работу с компьютером, но так
может получиться, если вы работаете в мультизадачном режиме (например,
в Windows) с несколькими приложениями одновременно, причем в каждом
из них используется свой режим работы монитора.
Разрешение
При покупке монитора обращайте внимание на разрешение, поддерживае-
мое им. С разрешением монитора 640x480 точек в настоящее время пользо-
ватели работают относительно редко. Если даже сейчас ваша видеокарта не
обеспечивает (пока еще) более высокого разрешения, то все равно при вы-
боре монитора нужно ориентироваться на будущее. Ведь новый монитор
Дороже, чем новая видеокарта.
Аналоговые мониторы должны обеспечивать разрешение не ниже 1024x768,
а мультичастотные мониторы поддерживают разрешение до 1280x1024 и
выше.
Кинескоп
При выборе монитора обращайте внимание на тип электронно-лучевой
’’Рубки (кинескопа). Наиболее предпочтительны такие типы кинескопов,
274
Аппаратные средсп
как Black Trinitron, Black Matrix или Black Planar. У мониторов этих тим
люминофорное покрытие состоит из специального химического вещеов
имеющего и недостаток: оно крайне восприимчиво к свету. Если монитом
подобным кинескопом находится длительное время под воздействием м
кого внешнего цвета, то это значительно сокращает срок его службы. а
Другим возможным недостатком является большое различие между пред
ставлением уровней светлого и темного. Данные кинескопы исключительи
контрастны, но это не является показателем качества. Помните о том,
кинескоп является источником искусственного света, с которым нужно ш
ботать в течение длительного времени. а
Возьмите за правило делать регулярные паузы при работе с монитором,
бы давать отдых глазам. Л
Искажения |
Монитор, у которого круг рисуется прямоугольником, конечно же, ник$И
не годится. Плох и монитор, у которого прямоугольник изображается с w
лами, меньшими 90°. Однако все современные мониторы практически ля
шены этих недостатков. Вы обращаете внимание на эти подушкообразня)
искажения прежде всего при вытягивании изображения на экране далей
вверх, вниз, вправо или влево. I
Геометрические искажения легко выявить, если вывести регулировки кон
трастности и яркости на максимум, а также можно проверить по тестовя
таблице (как и в телевизорах), которую имеют многочисленные программ!
для видеокарт. 'Я
Существуют искажения еще одного типа, на которые следует обращат
внимание: те, которые возникают при резких светло-темных переходах, та
называемые “тянучки”. Если у монитора 14” подобное искажение более^
мм, то это плохо. Искажение размером не более 3 мм является нормальны!)
1—2 мм — это хорошо. Только у совершенных мониторов “тянучки” праК
тически отсутствуют. J
Искажения изображения на светло-темных переходах объясняются значм
тельными перепадами мощности тока анода кинескопа, отдаваемой выхо|
ным каскадом строчной развертки на нагрузку, в качестве которой выступ^
ет электронно-лучевая трубка. При больших перепадах яркости изображен^
степень этих искажений зависит от мощности строчного трансформатора. ,
Частота переключения
Монитор должен переключаться из одного режима в режим с другим разрв
шением (прежде всего, из графического в текстовый и обратно) без особы
проблем и быстро. При этом иногда наблюдаются яркие кратковременны
вспышки растра. Не следует из-за этого беспокоиться, хотя хорошие монй
г;!ма ? Мониторы 275
тОрЫ с цифровым управлением должны быть избавлены от такого недостат-
ка. Соответствующие тестовые программы будут описаны в главе 18.
Потребляемая мощность
Потребляемая мощность монитора указывается в его технических характе-
ристиках или, возможно, на стандартном шильдике с обратной стороны
корпуса монитора.
у мониторов 14" потребляемая мощность не должна превышать 60 Вт. Чем
больше потребляемый монитором ток, тем выше его нагрев. Хотя еще есть
мониторы, потребляющие 60—80 Вт, они должны заменяться более эконо-
мичными. Мониторы с мощностью более 80 Вт в холодное время могут за-
менить дополнительный обогреватель — это их лучшее применение.
Все приведенные выше значения соответствуют мониторам с диагональю
14". Большие по размерам мониторы имеют, соответственно, большую по-
требляемую мощность.
Антибликовое покрытие
Все мониторы должны иметь антибликовое покрытие. Вряд ли можно полу-
чить хорошую читаемость информации на мониторе без такого свойства его
поверхности экрана.
При напылении поверхность экрана обрабатывается при помощи воздуш-
ного пистолета, в котором находятся песочные частицы. Такой метод харак-
терен для дешевых мониторов. Его недостатком является то, что графика и
картинки на таком экране не могут быть резкими, изображение становится
смазанным и рыхлым.
Лучший способ покрытия кинескопа — это нанесение специального анти-
бликового слоя. В этом случае на поверхность экрана электронно-лучевой
трубки наносится химическое вещество, обеспечивающее эффект, в резуль-
тате которого свет не может отражаться от поверхности. Этот метод приме-
няется в высокочувствительных приборах, таких как фотоаппараты, микро-
скопы, очки и так далее. Этот слой можно узнать по пленке с голубым
°ттенком.
При подобной обработке поверхность не будет волнистой, как при напыле-
нии, а останется без изменения, поэтому контуры изображения будут со-
эершенно четкими. Недостатком этого метрда являются значительные затра-
Чя, необходимые для нанесения антибликового слоя.
В настоящее время на рынке появились защитные экраны для мониторов,
Которые не имеют антибликового покрытия, а представляют собой крайне
Мелкую сетку из угольных нитей, располагаемую на определенном расстоя-
нии от монитора. Однако ее антибликовый эффект мал. Дешевые защитные
эКраны состоят не из угольных, а из нейлоновых нитей. Нейлоновая сетка
276
Аппаратные средства fi
по своей поверхности глянцевая и зеркальная, она скорее усиливает, че
ослабляет отражение света. Кроме того, применяются стеклянные пластин]
которые обрабатываются антибликовым веществом, описанным ранее. Ц
лобная пластина стоит 100—150 USD. Кто подумывает о покупке такого з
щитного экрана, пусть лучше решит, не купить ли сразу монитор с ант]
бликовым покрытием.
Излучение и защитные экраны
Медицинские исследования показали, что излучение, сопровождают
работу монитора, может весьма отрицательно сказываться на здоровье чел
века. Заметим, что спектр этого излучения достаточно широк: это и рентг
невское излучение, и инфракрасное, и радиоизлучение, а также электрост
тические поля. Именно поэтому, приобретая монитор, не следует забывать
защитном экране (фильтре) к нему.
По технологии изготовления защитные фильтры бывают сеточные, плено1
ные и стеклянные. Их защитные свойства и цена возрастают в порядке и
речисления. Фильтры могут крепиться к передней стенке монитора, нав
шиваться на верхний край, вставляться в специальный желобок вокр
экрана или надеваться на монитор.
Сеточные фильтры практически не защищают от электромагнитного изл
чения и статического электричества. Кроме того, они несколько ухудшай
контрастность изображения. Однако эти фильтры неплохо ослабляют блиг
от внешнего освещения, что при интенсивной работе за компьютером явл:
ется немаловажным фактором.
Пленочные фильтры также не защищают от статического электричества, г
значительно повышают контрастность изображения, практически полги
стью поглощают ультрафиолетовое излучение и снижают уровень рентп
невского излучения. Обычные пленочные фильтры стоимостью 3—7 US
плохо защищают от фликов внешнего излучения, однако существуют таю»
поляризационные пленочные фильтры, например, фирмы Polaroid, которы
способны поворачивать плоскость поляризации отраженного света и подав
лять возникновение бликов. Поляризационные фильтры, как правило, стоя
дороже обычных.
Что касается стеклянных фильтров, то они выпускаются в нескольких pad
личных модификациях. Простые стеклянные фильтры стоимостью 3—Ь
USD снимают статический заряд, ослабляют низкочастотные электромаг
нитные поля, снижают интенсивность ультрафиолетового излучения и по
вышают контрастность изображения.
Выпускаются также стеклянные фильтры категории “полная защита”. Он:
обладают наиболее полной совокупностью защитных свойств: практически
не дают бликов (доля отраженного света менее 1%), повышают контраст
ность изображения в полтора-два раза, устраняют электростатическое пол1
f-пава 11. Мониторы 277
и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают низкочастотное маг-
нитное (менее 1000 Гц) и рентгеновское излучение. Эти фильтры изготавли-
ваются из специального сорта стекла, легированного атомами тяжелых ме-
таллов, и имеют сложное многослойное покрытие. Стоят такие фильтры
недешево — свыше 150 USD.
В настоящее время достаточно распространены мониторы с низким уровнем
излучения — так называемые LR-мониторы (Low Radiation). Они отвечают
одной из спецификаций стандарта MPR, выработанных Шведским нацио-
нальным советом по измерениям и тестированию (Swedish National Board of
Measurement and Testing). Первая спецификация (MPR I) устанавливала нор-
мы в основном для магнитных полей и определяла уровень излучения в по-
лосе частот от 1 до 400 кГц. Вторая спецификация (MPR II), утвержденная в
декабре 1990 г., была распространена и на электрические поля. De facto
стандарт MPR П стал международным, устанавливающим предельные вели-
чины статических и низкочастотных полей, излучаемых мониторами. Эти
предельные значения представлены в табл. 11.1.
Таблица 11.1. Предельные значения характеристик электростатического
и магнитного полей, излучаемых мониторами
Измеряемые величины Предельные значения
Потенциал статического электрического поля +/- 500 В
Напряженность динамического электрического поля частотой 5—5000 Гц на расстоянии 0,5 м от монитора 25 В/м
Напряженность динамического магнитного поля час- тотой 5—5000 Гц на расстоянии 0,5 м от монитора 250 нТл
Напряженность динамического электрического поля частотой 5—400 кГц на расстоянии 0,5 м от монитора 2,5 В/м
Напряженность динамического магнитного поля час- тотой 5—400 кГц на расстоянии 0,5 м от монитора 25 нТл
Нормы MPR II значительно строже, чем MPR I. Об этом можно судить из
того, что мониторы, удовлетворяющие MPR II, излучают настолько мало,
что не могут оказать никакого вредного воздействия на здоровье. В настоя-
щее время появились и третьи нормы, которые называются уже не MPR, а
Тео.
Срок службы
Относительно надежный критерий для оценки продолжительности работы
Монитора — это количество выделяемого им тепла. Если монитор очень
сильно нагревается, то можно ожидать, что срок его службы будет невелик.
Если же монитор в течение долгого времени остается чуть теплым, то это
Указывает на небольшие потери энергии и предполагаемый длительный
278
Глава 11. Мониторы
279
Аппаратные средства
срок службы. Монитор, корпус которого имеет большое количество вентц*
ляционных отверстий, соответственно хорошо охлаждается. Хорошее охла^
дение препятствует быстрому выходу его из строя. Проводите при покупф
монитора своеобразный “тепловой тест”. Если корпус кажется руке топь^
теплым, то это хороший выбор. ,<
Жидкокристаллические дисплеи (LCD) '
В конце 80-х годов были представлены первые модели РС типа laptop. Ос-
новным фактором, повлекшим снижение их веса, было, в первую очеред^
применение в качестве устройства отображения информации жидкокристал-
лических дисплеев {Liquid Crystal Display, LCD). Экран такого дисплея со-
стоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, сен
держащая жидкие кристаллы, которые могут изменять свою оптическук)
структуру и свойства в зависимости от приложенного к ним электрической
заряда. Это означает, что кристалл под воздействием электрического поЛя
изменяет свою ориентацию, тем самым кристаллы по-разному отражают
свет и делают возможным отображение информации. Поскольку сопротив-
ление относительно велико, кристаллы могут двигаться только с опреде-
ленной скоростью.
Это свойство ярко проявлялось при перемещении курсора мыши по LCD-
экрану первых дисплеев. При быстром перемещении курсор просто исчезал.
Жидкие кристаллы получали электрический импульс, но не успевали среа-
гировать, когда курсор уже переместился на другое место.
Время реакции первых цветных дисплеев доходило до 500 мс. Для уменьше-
ния смазанности и увеличения контрастности изображения были разработа-
ны жидкокристаллические дисплеи, выполненные по технологии DSTN
{Dual-scan Super-Twisted Nematic). Благодаря использованию специальных
жидких кристаллов и двойного сканирования, время реакции было сокра-
щено до 150 мс.
Фирмой Toshiba был разработан жидкокристаллический дисплей с активной
матрицей на тонкопленочных транзисторах, так называемая технология TFT
{Thin Film Transistor). Цены на подобные дисплеи на 700—900 USD выше,
чем на дисплеи DSTN. Однако эти затраты вполне оправданы, поскольку
TFT-дисплеи практически не уступают своим электронно-лучевым собрать-
ям. В “динамичных играх” (типа DOOM) на TFT-дисплее, в отличие от
DSTN-дисплея, нет никакого замедления.
Разновидностью DSTN-технологии явилась технология MLA {Multiline
Addressing). Благодаря многолинейной адресации время реакции панели
уменьшилось до 50-75 нс.
Размер жидкокристаллического дисплея составляет от 10,2" до 13,3", а раз-
решение 800x600 и 1024x768.
Один из недостатков таких дисплеев может быть вам знаком по наручным
часам, калькуляторам и т. д., которые работают с LCD-индикаторами. Если
посмотреть на экран под углом, то можно увидеть только серебристую по-
верхность. Изображение и резкость LCD-экранов зависят от угла наблюде-
ния. Хорошее качество изображения достигается при угле наблюдения 90°.
Жидкие кристаллы сами не светятся, поэтому подобные мониторы нужда-
ются в подсветке {Backlight) или во внешнем освещении. Дальнейшее раз-
витие LCD-мониторов направлено на представление цвета, то есть на изме-
нение отдельными кристаллами своей окраски под воздействием электриче-
ских-импульсов, а также на “активные” LCD-дисплеи, излучающие свет.
Из-за проблем с оптимальным освещением и отображением цвета при по-
купке РС с LCD-дисплеем следует установить экран на воспроизведение
белого цвета и обратить внимание на равномерность освещения. Для цвет-
ных дисплеев эта проблема еще сложнее, чем для монохромных. Здесь дело
не только в высвечивании, но и в расцвечивании слоев. Различные участки
слоев могут быть тоньше или толще других и поэтому отражать цвета слабее
или интенсивнее.
Газоплазменные мониторы
Для газоплазменных мониторов нет таких ограничений, как для LCD-
дисплеев. Они также имеют две стеклянные пластины, между которыми на-
ходятся не кристаллы, а газовая смесь, которая высвечивается в соответст-
вующих местах под действием электрических импульсов. Недостатком таких
мониторов является невозможность их использования в переносных компь-
ютерах с аккумуляторным и батарейным питанием из-за большого потреб-
ления тока.
Глава 12
Устройства ввода
В главах 10 и II были рассмотрены основные устройства вывода РС. Если
взять за основу классическую схему вычислительной системы ввод-
обработка-вывод, то нами еще не рассмотрены внешние устройства, позво<
ляющие вводить данные в систему. Обычно для ввода используются клавиа-
тура и мышь. Однако и другие устройства ввода, например, сканеры, кото-
рые несколько лет тому назад были еще недоступны, больше не относятся к
экзотическим устройствам ввода. Как и устройства вывода, устройства вводй
имеют различные стандарты. В отличие от видеокарт и мониторов устройст-
ва ввода гораздо более стандартизированы.
Клавиатура
т
В настоящее время клавиатура (Keyboard) является основным устройством
ввода информации в РС, несмотря на сильную конкуренцию со стороны
мыши. Ее главенствующее положение навряд ли изменится до тех пор, пока
не будет создана надежная и недорогая система распознавания человеческой
речи.
Принцип действия
Клавиатура является одним из важнейших устройств, определяющим усло-
вия комфортабельной работы на РС. Главным элементом в клавиатуре яв-
ляются клавиши. При покупке клавиатуры следует тщательно опробовать их
работу, чтобы определить, удовлетворяет ли “механика” клавиатуры вашим
индивидуальным требованиям.
Принцип действия клавиатуры представлен на рис. 12.1. Независимо от то-
го, как механически реализован процесс нажатия клавиш, сигнал при нажа-i
тии клавиши регистрируется контроллером клавиатуры (например, 8049) и
передается в виде так называемого скэн-кода на материнскую плату. Скэн-
код — это однобайтовое число, младшие 7 бит которого представляют идеи-
тава 12. Устройства ввода 281
_,
тификационный номер, присвоенный каждой клавише. На материнской
плате РС для подключения клавиатуры также используется специальный
контроллер. Для РС типа АТ обычно применяется микросхема универсаль-
ного периферийного интерфейса DPI (Universal Peripheral Interface) 8049.
Рис. 12.1. Принцип действия клавиатуры
Когда скэн-код поступает в контроллер клавиатуры (8049), то инициализи-
руется аппаратное прерывание (IRQ1), процессор прекращает свою работу и
выполняет процедуру, анализирующую скэн-код. Данное прерывание об-
служивается специальной программой, входящей в состав ROM BIOS. При
поступлении скэн-кода от клавиш <Alt>, <Ctrl> или <Shift>, <CapsLock>
изменение статуса записывается в RAM. Во всех остальных случаях скэн-
код трансформируется в код символа (так называемые коды ASCII или рас-
ширенные коды). При этом обрабатывающая процедура сначала определяет
Установку клавиш и переключателей, чтобы правильно получить вводимый
код (“а” или “А”). Затем введенный код помещается в буфер клавиатуры,
представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводи-
мых символов, пока прикладная программа не может их обработать. Буфер
организован по принципу FIFO (первый вошел — первый вышел).
Контроллер на материнской плате может не только принимать, но и переда-
вать данные, чтобы сообщить клавиатуре различные параметры, например,
частоту повтора нажатой клавиши и др.
282 Аппаратные средств
Каждая клавиша генерирует два типа скэн-кодов: код нажатия, когда Д
виша нажимается, и код освобождения, когда клавиша отпускается. ДляЯ
класса АТ используется одна и та же цепочка битов для кодов нажатия и
дов освобождения, но коды освобождения состоят из двух байтов, первый!
которых всегда равен 0F0H. Для PC XT-генерации код освобождения на Й
больше кода нажатия (седьмой бит равен 1). Например, 7-битовый скэн-и
клавиши <В> равен 48 или 110000 в двоичной системе счисления. Коп
клавишу нажимают, на контроллер клавиатуры поступает код 101100003
когда отпускают — код 00110000. 1
Контроллер 8049 отвечает не только за генерирование скэн-кодов, но и |
обходим для выполнения функций самоконтроля и проверки нажатых kJ
виш в процессе загрузки системы. Процесс самоконтроля отображается я
некратным миганием трех индикаторов LED клавиатуры во вра
выполнения программы POST. Таким образом, неисправность клавиатя
выявляется уже на стадии загрузки PC. 1
Скэн-коды
В табл. 12.1 — 12.5 представлены скэн-коды, которые соответствуют наиба)
распространенной в настоящее время клавиатуре MFII (многофункщ
нальной клавиатуре) со 102 клавишами. Если вы являетесь обычным по;
зователем, то можете лишь поверхностно ознакомиться с содержанием щ
веденных таблиц. Для системного программиста эти коды играют важн
роль.
Таблица 12.1. Скэн-коды функциональных клав»
Клавиша Скэн-код (шестнадцатеричный)
<Esc> 01 3
<F1> ЗВ 4
<F2> Зс 1
<F3> 3D Я
<F4> ЗЕ
<F5> 3F
<F6> 40
<F7> 41
<F8> 42
<F9> 43
<F10> 44
<F11 > 57
<F12> 58 J
12. Устройства ввода___________________________________________________283
Таблица 12.2. Скэн-коды специальных клавиш
"Давиша Скэн-код (шестнадцатеричный)
<Tab> <CapsLock> <ghift> левый <Ctrl> левый <Alt> левый ,<Space> <Alt> правый <Backspace> <Enter> <Shift> правый <Ctrl> правый OF ЗА 2А 1D 38 39 Е038 ОЕ 1С 36 EO1D
Таблица 12.3. Скэн-коды клавиш ввода данных
Клавиша Скэн-код (шестнадцатеричный)
<1> 02
<2> 03
<3> 04
<4> 05
<5> <6> 06 07
<7> 08
<8> 09
<9> 0А
<0> ОВ
<-> ОС
<=> 0D
<Q> 10
<W> 11
<Е> 12
<R> 13
<Т> 14
<Y> 15
<U> 16
<l> 17
_<О> 18
284
Аппаратные средср
Таблица 12.3 (продолжецш
Клавиша Скэн-код (шестнадцатеричный) Я
<Р> 19 1
<[> <]> <А> 1А 1 1В Д 1Е Д
<S> 1F 1
<D> 20 Д
<F> 21 Д
<G> 22 Д
<H> 23 Я
<J> 24 Д
<к> 25 '1
<L> 26 ”1 27 1
<‘> 28 1
<Z> 2С 3
<x> 2D |
<c> 2Е 1
<v> 2F J
<B> 30 1
<N> 31 ]
<M> 32 q
<,> 33 ’ 34 j
</> 35 , Таблица 12.4. Скэн-коды клавиш управления курсоров
Клавиша Скэн-код (шестнадцатеричный)
<lns> 52
<Home> 47
<PageUp> 49
<Del> 53
<End> 4F
<PageDown> <T> 51 48
12. Устройства ввода
285
Таблица 12.4 (продолжение)
Клавиша Скэн-код (шестнадцатеричный)
4В
<ф> 50
4D
Таблица 12.5. Скэн-коды клавиш цифрового блока
Клавиша Скэн-код (шестнадцатеричный)
<Num Lock> 45
</> 35
<*> 37
<-> 4А
<7>.<Home> 47
<8>,< Т> 48
<9>.<PageUp> 49
<4> <«—> 4В
<5> 4С
<6><^> 4D
<+> 4Е
. <1> <End> 4F
<2>1<4-> 50
<3>.<PageDown> 51
<0>, <lns> 52
<->,<Del> .53--
<Enter> 1С
Соответствие скэн-кодов клавишам клавиатуры можно узнать с помощью
Программы ndiags.exe, входящей в пакет Norton Utilities.
Конструктивные исполнения
Клавиатура с пластмассовыми штырями
Для изготовления дешевых клавиатур используется пластмасса и резина.
Под каждой клавишей находится пластмассовый штырь, направленный вер-
тикально вверх, который на нижнем конце выполнен в виде штемпеля
(клейма), изготовленного из смеси резины с металлом. Ниже этого резино-
288
Аппаратные средства)
Рис. 12.2. 5-контактный DIN-разъем для подключения
клавиатуры ’
К сожалению, большинство кабелей клавиатуры короткие. Если корпус тиг
Mini-Tower располагается рядом с рабочим местом, а клавиатура находите
на столе, то требуется вытащить спиральный кабель почти до конца. Во №
бежание обрыва кабеля его следует удлинить. "
Кабель обычно заканчивается 5-контактным разъемом. Так как данные m
редаются последовательно от клавиатуры к РС и наоборот, то, естественна
необходимы канал передачи данных и тактовый канал (табл. 12.7). Рабочу
напряжение питания клавиатуры +5 В. Канал RESET (сброс) предназначу!
для передачи сигнала на перезагрузку РС, но обычно он не используется.
Таблица 12. 7. Сигналы 5-контактного разъема клавиатуру
№ контакта Сигнал Назначение 1
1 Тактовая частота Выход т
2 Линия данных Вход/выход
3 Сброс - ц
4 Корпус Вход s
5 + 5 В Вход
Обычно у компьютеров типа laptop и notebook (а также некоторых другия
моделей РС) на клавиатуре имеется 6-контактный разъем, а на материнской
плате 6-полюсное гнездо. Эти разъемы называются разъемами Mini-DIN
или разъемами PS/2 (рис. 12.3). Назначение контактов такого разъема пред-
ставлено в табл. 12.8. I
Вис. 12.3. 6-контактный разъем Mini-DIN для
подключения клавиатуры
Таблица 12.8. Сигналы 6-контактного разъема клавиатуры
№ контакта Сигнал Назначение
1 Линия данных Вход/Выход t
2 Не подключен Резерв
3 Корпус Вход
4 + 5 В Вход
5 Тактовая частота Выход
6 Не подключен Резерв
^„ава 12. Устройства ввода 289
£Сди разъем клавиатуры и гнездо на материнской плате не соответствуют
друг ДРУГУ» то необходим соответствующий переходник. При этом можно
воспользоваться данными табл. 12.9.
Обратите внимание на то, чтобы нумерация контактов соответствовала дан-
HbiM из табл. 12.7, 12.8.
Таблица 12.9. Соответствие выводов 5- и 6-контактного разъемов
6-контактный Сигнал 5-контактный
1 Данные 2
2 Резерв 3
3 Корпус 4
4 + 5 В 5
5 Синхросигнал 1
6 Резерв /
Экран Экран Экран
Драйвер клавиатуры
Для того чтобы на экране отображался символ, набранный на клавиатуре, и
прежде всего, если вы вводите с помощью англоязычной клавиатуры рус-
ские буквы и специальные символы, необходим драйвер клавиатуры, кото-
рый обычно является составной частью любой операционной системы.
Драйвер клавиатуры операционной системы MS-DOS называется KEYB.COM.
После установки операционной системы DOS он находится, как правило, в
директории DOS.
Вы можете инициализировать этот драйвер в любое время, набрав в ко-
мандной строке в ответ на приглашение DOS:
Keyb Ru
гДе дополнительный параметр RU означает русский язык и обозначает соот-
ветствующий набор символов, которые должна использовать операционная
система. Целесообразнее поместить эту командную строку в файл
autoexec.bat, в этом случае драйвер каждый раз будет загружаться ав-
томатически. Если загружать драйвер клавиатуры через стартовый файл
CONFIG.SYS, нужно занести в этот файл следующую командную строку:
Install=Keyb.Com Ru
Для операционной системы не важно, какими буквами (прописными или
строчными) набрана команда. Драйвер клавиатуры загружается в память
Компьютера резидентно, т. е. в процессе работы компьютера он постоянно
Находится в памяти. О других возможностях драйвера, согласовании алфави-
290
Аппаратные средства
тов стран и об изменении скорости повторения отдельных клавиш с пом
щью команд DOS можно узнать в документации по DOS или в соответ?
вующем справочнике.
Альтернативой обычным драйверам клавиатуры, входящим в операционн]
систему, являются драйверы, разрабатываемые некоторыми фирмами. Сю
относится, например, драйвер KBD.COM, занимающий всего лишь 300 ба
в основной памяти. Эти драйверы имеют преимущество, важное для рез
дентных программ — они занимают намного меньше места, чем обычщ
драйвер DOS.
Стандартное расположение клавиш
Ниже мы рассмотрим назначение различных областей клавиатуры МГ
{Multifunction), являющейся в настоящее время стандартом (рис. 12.4).
Рис. 12.4. Расположение клавиш клавиатуры типа MFII
Функциональные и
некоторые
специальные клавиши
В клавиатуре MFII функциональные клавиши, как и некоторые специал!
ные, находятся в самом верхнем ряду клавиатуры (рис. 12.5).
Рис. 12.5. Клавиши верхнего ряда клавиатуры
Функциональные клавиши при работе программного обеспечения выпол
няют определенные функции, которые не одинаковы для различных про
грамм. Нажатие на клавишу <F4> может привести при выполнении одно!
программы обработки текста к сохранению документа, а при выполнени!
другой — к удалению строки, в которой находится курсор.
Все же в большинстве программ соблюдается некоторый стандарт исполь
зования функциональных клавиш. С помощью клавиши <F1> во все:
“нормальных” приложениях можно вызвать окно помощи {Help).
F
глава 12. Устройства ввода 291
<Esc>
Обычно клавиша <Esc> имеет одно и то же значение для всех программ.
Зажатие <Esc> почти всегда означает выход из текущего меню или даже
конец выполнения программы.
Характерной особенностью трех клавиш <PrintScreen>, <ScrollLock> и
<Pause> является то, что они либо совсем не зависят, либо зависят только
условно от выполняющегося приложения, зато имеют постоянное значение
для управления системой.
. 4PrintScreen>
Эта клавиша отсутствует на клавиатуре типа XT. На клавиатуре АТ в этом
месте находилась клавиша <SysRq> (запрос системы). С помощью клавиши
<iPrintScreen> можно скопировать содержимое экрана монитора на подклю-
ченное печатающее устройство (принтер). Правда, изображение имеет низ-
кое качество, а на лазерном принтере выводится на печать обычно после
установки опции Manual Feed. Используйте эту возможность только в экс-
тренных случаях (например, таким образом можно распечатать окна CMOS
Setup).
В приложениях Windows дело с клавишей <PrintScreen> обстоит лучше. На-
жимая ее, вы копируете весь экран в Clipboard (буфер обмена). После этого
изображение экрана из буфера обмена можно вновь прочитать в практиче-
ски любой графической программе Windows, используя пункты меню
Edit/Paste или комбинацию клавиш <Ctrl>+<V>.
Работая в ‘ Windows, целесообразнее применение комбинации клавиш
<Alt>+<PrintScreen>. В этом случае в Clipboard копируется только активное
окно. Это может быть окно приложения или диалоговое окно. Большинство
рисунков и фрагментов экранов в этой книге сделаны таким образом.
<ScrollLock>
Клавиша <ScrollLock> (прокрутка) функционирует как переключатель. По-
нятие Scroll состоит из двух английских слов Screen (экран) и Roil (ролик,
вал). Клавиша <ScrollLock> позволяет включить или выключить функцию
прокрутки экрана.
При нажатии на эту клавишу загорается или гаснет соответствующий инди-
катор (LED), расположенный рядом с ней. Функция этой клавиши состоит
в том, что она влияет на управление курсором. При отжатой клавише
<'ScrollLock> курсор перемещается по вертикали, изменяя свое положение.
При нажатой клавише курсор зафиксирован, и текст перемешается относи-
тельно курсора. Эту функцию можно использовать только в определенных
Программах, например, Word для DOS. В приложениях Windows статус этой
Клавиши, как правило, игнорируется.
^Pause>
Нажимая на клавишу <Pause>, вы останавливаете работу всей системы. РС
только тогда продолжит работу, когда вы нажмете любую другую клавишу.
к
292
Аппаратные средства
Таким образом можно, например, остановить бесконечно движущийся
ран или во время процесса загрузки приостановить систему, чтобы посмой
реть, какое сообщение выдала на экране видеокарта. i
Нажатие комбинации клавиш <Ctd>+<Pause> обычно ведет (прежде всего)
приложениях DOS) к аварийному выходу из программы. |
Алфавитно-цифровая область
Эта область, вероятно, напоминает о пишущей машинке и объяснен^
большинства клавиш излишне. Так как здесь находятся буквы от А до Z i
цифры от 0 до 9, то эта область обычно называется алфавитно-цифрово!
областью клавиатуры (рис. 12.6). Здесь проявляются основные различи
расположения клавиш на клавиатурах разных стран. Например, в италья1|
с кой клавиатуре отсутствуют немецкие умляуты, так как в итальянском язы-
ке эти знаки просто не используются. !
Рис. 12.6. Алфавитно-цифровая область клавиатуры и специальные клавиши W
Первыми пятью буквенными клавишами слева вверху на американской кла-
виатуре являются <Q>, <W>, <Е>, <R>, <Т>, <Y>. Поэтому часто подоб-
ную топологию клавиатуры называют клавиатурой типа QWERTY.
Специальные клавиш!|
<ТаЬ>
Клавиша <ТаЬ> (табуляция) перемещает курсор вправо на заданную вели-
чину отступа. В большинстве приложений DOS значение табуляции равн(
восьми позициям. Для графических приложений значение табуляций чаШ<
всего равно 1,25 см или 2,54 см (I").
Комбинация клавиш <Shift>+<Tab> обеспечивает табуляцию влево. Это я"
ляется эффективным средством перемещения курсора при работе с табли'
цами и обработке текста.
<Shift>
Клавиша <Shift> служит для перевода клавиатуры в режим ввода прописных
букв алфавита. Левая и правая клавиши <Shift> выполняют, как правило,
j-fiaea 12. Устройства ввода 293
одну и ту же функциональную нагрузку, но генерируют различные скэн-
КОДЫ.
^CapsLock>
Клавиша <CapsLock> переводит клавиатуру в режим постоянного ввода
прописных букв. Когда клавиатура находится в этом режиме, то при нажа-
той клавише <Shift> можно вводить строчные буквы. Как и в печатной ма-
шинке, <CapsLock> служит переключателем. Для возврата в режим ввода
строчных букв необходимо вновь нажать эту клавишу. Состояние клавиши
<CapsLock> указывает индикатор справа вверху на клавиатуре.
< Backspace >,< Del >
Клавиша <Backspace> служит для стирания символа слева от курсора. Кла-
виша <Del> стирает символ в позиции курсора.
<CtrI>
Сокращение Ctrl означает “контроль, управление”.
Левая и правая клавиши <Ctrl> отсутствуют на клавиатуре обычной пишу-
щей машинки. На клавиатуре PC эти клавиши обеспечивают выполнение
одних и тех же функций и используются в сочетании с другими клавишами.
В приложениях Windows очень часто применяют комбинации клавиш алфа-
витно-цифровой области с клавишей <Ctrl> для определения так называе-
мых “горячих клавиш” {Shortcuts). Так, комбинация клавиш <Ctrl>+<S>
обеспечивает сохранение документа (соответствует выбору пункта меню
File/Save), <Ctrl>+<C> соответствует Edit/Сору, a <Ctrl>+<V> — Edit/Paste.
<AIt> левый
Аналогичное можно сказать и о клавише <Alt>, название которой является
сокращением от слова Alternative (“альтернатива”).
В приложениях Windows и некоторых программах DOS нажатие на клавишу
<ALT> позволяет попасть в строку меню программы и в дальнейшем управ-
лять меню с помощью клавиш управления курсором. Это является вспомо-
гательным средством управления такими программами без мыши, используя
только клавиатуру. Е1апример, комбинация клавиш <Alt>+<F>+<X> обычно
заканчивает выполнение активного приложения и соответствует командам
меню File/Exit.
Другая функция этой клавиши — генерация символов на экране монитора.
Нажатие <Alt> и клавиш из цифрового блока генерирует соответствующий
символ на экране монитора. Правда, никому не приходит в голову вводить
символ “F” через комбинацию <Alt>+<70>. Но комбинации клавиш с <Alt>
°кажут помощь в том случае, если размещение символов на клавиатуре не
совпадает с драйвером клавиатуры. Например, “°” (градус) можно генериро-
вать очень просто через комбинацию <Alt>+<0176>. Простым нажатием
294
Аппаратные средства л|
клавиши этот символ ввести нельзя, так как на клавиатуре он отсутствуй
Для использования этой функции клавиши <Alt> вам понадобится спися
кодов ASCII, который можно найти в любом хорошем справочнике по DOS
Обратите внимание на то, чтобы при этом был включен режим ввода цифй
то есть горел индикатор NumLock (см. описание цифрового блока). j
<Alt> правый !
На некоторые клавиши алфавитно-цифрового блока нанесены сразу три
символа (например “8”, “;”). Первый символ генерируется при непси
средственном нажатии на клавишу, второй — комбинацией этой клавиши!
клавишей <Shift>, а третий — комбинацией с клавишей <Alt> правый, (ffl
некоторых клавиатурах эта клавиша обозначается <AltGr>. Сокращение (Я
означает “графика”.) J
На клавиатуре XT, где клавиша <AltGr> отсутствует, соответствующие сими
волы генерируются комбинацией клавиш <Сгг1>+<А11>+<клавиша алфавит!
но-цифрового блока>, что функционирует также и на клавиатуре MFII. i
Условием всего вышесказанного является поддержка со стороны драйвер!
клавиатуры. rt
< Enter >
Самой важной клавишей является клавиша <Enter>, выполняющая сраэд
несколько функций. В операционной системе она служит для завершения
ввода командной строки, т. е. передачи ее системе для обработки; в про]
грамме обработки текста она предназначена для окончания ввода строки
Эта клавиша на некоторых американо-английских клавиатурах также обоч
значается <CR> (Carriage Return — возврат каретки), так как при обработка
текста она выполняет такую же функцию, как и в механической пишущей
машинке. В результате нажатия на клавишу <CR> в пишущей машинке
осуществляется возврат каретки и перемещение валика с бумагой в ново<
положение, в РС курсор перемещается в первую позицию следующей строки.
Блок управления курсором 1
Как уже говорит само название блока, здесь находится 10 клавиш, служащий
для управления курсором (рис. 12.7). J
<Insert> |
Клавиша <Insert> определяет режим ввода. Она служит обычно для пере!
ключения режима вставки или замены, в Windows при обработке текста илч
в комбинации с клавишей <Ctrl> также служит для перевода объектов ия
пассивного состояния в активное. 1
<Delete> I
С помощью клавиши <Delete> (удаление) можно удалить отмеченные объ-1
екты, среди которых могут быть отдельный символ, выделенный блок текста]
^два 12. Устройства ввода
295
йди активный графический объект. В ряде приложений объект копируется в
некоторую область, из которой он может быть восстановлен и использован в
другом месте.
Рис. 12.7. Клавиши блока управления
курсором
<Home>, <End>
Эти клавиши служат для управления перемещением курсора на экране или
в файле. В зависимости от программы курсор движется к началу или к кон-
цу строки (например, в Word для Windows), к верхней или нижней строке
экрана, реже — к началу или к концу файла (например, в Ventura Publisher).
<PageUp>, <PageDown>
Клавиши <PageUp> (страница вверх) и <PageDown> (страница вниз) пере-
мещают курсор на страницу вверх или страницу вниз. В данном случае речь
может идти о текущей странице экрана либо о переходе к очередной стра-
нице, например, при обработке текста от страницы 1 к странице 2 и т. д.
Указатели направления перемещения курсора
Описание клавиш курсора с четырьмя стрелками излишне. Курсор переме-
щается соответственно на одну позицию вверх, вниз, направо или налево.
Цифровой блок
На клавиатуре типа XT данный блок отсутствует. Он был создан для того,
чтобы облегчить машинисткам ввод бесконечных колонок цифр. Для этой
НЗДи в блоке имеются клавиши с цифрами от 0 до 9, клавиши для четырех
основных арифметических операций и клавиша <.> для ввода десятичных
качений.
г пав а 12. Устройства ввода
297
Аппаратные средства
Рис. 12.8. Цифровой блок
296
Чтобы эту часть клавиатуры могли использовать не только машинист
почти все клавиши имеют двойное значение. Переключение осуществля
с помошью клавиши <NumLock>. При нажатии <NumLock> загорается с,
ответствуюший индикатор LED, и клавиши выполняют функцию ввода чи?
сел. При повторном нажатии <NumLock> клавиши выполняют ту же фуцк
цию, что и клавиши блока управления курсором.
End
0
Ina
Расположение клавиш
на различных клавиатурах
Клавиатура MFII
Расположение клавиш на стандартной клавиатуре MFII подробно рассмоФ
рено в предыдущем разделе.
Клавиатура Windows
Фирмы-производители устройств ввода среагировали на широкое распри
странение операционной системы Windows 95, разработав специальную кла?
виатуру, которая, в отличие от стандартной, имеет три дополнительные кла-
виши (рис. 12.9).
Нажатие на одну из клавиш аналогично нажатию мыши на кнопку Start
расположенную в нижнем левом углу панели управления Windows 95. Кла-
виш, выполняющих данную функцию, две. Расположены они слева и справа
от клавиши <Space> (Пробел). Нажатие другой клавиши аналогично нажа’
тию правой клавиши мыши, которое обычно сопровождается появление
всплывающего меню.
Рис. 12.9. Клавиатура для работы в Windows
Эргономические клавиатуры
Некоторые производители предлагают для клавиатур так называемые эрго-
номические приспособления, например приставку для ладони из искусст-
венной кожи, которая должна обеспечить лучшее положение руки при рабо-
те. Это несколько облегчает многочасовую работу, но оправданы ли затраты
на приобретение подобных приспособлений — это пока вопрос спорный.
Так называемая клавиатура Butterfly (бабочка) предлагает гораздо более эф-
фективные эргономические свойства (рис. 12.10). Клавиши исходя из вооб-
ражаемой средней линии клавиатуры расположены V-образно. Таким обра-
зом, клавиатура практически делится на две половины. Для работы десятью
пальцами такое расположение несомненно обеспечивает эргономически
наиболее благоприятное положение пальцев.
Рис- 12.10. Клавиатура Butterfly
298
Аппаратные средства I
Другие производители идут дальше, снабжая клавиатуру шарнирами, так чи|
клавиатура практически раскрывается от середины, как книга. За счет этом
индивидуально можно установить наиболее оптимальный угол для положив
ния рук. Тогда как в области PC такие разработки, видимо, несколько затД
нулись, подобные клавиатуры в “параллельном компьютерном мире”, npejRj
де всего в компьютерах Apple, уже широко применяются. 1
Промышленные клавиатуры |
В том случае, если использование обычной клавиатуры невыгодно вследст!
вие уменьшения ее срока службы из-за специфических условий работа
(например, на производстве) применяют так называемые промышленный
клавиатуры. 1
Обычно на производстве используют сенсорные клавиатуры, клавиши кото!
рых покрыты сенсорной фольгой. Подобное покрытие препятствует про|
никновению канцелярских скрепок, сигаретного пепла, металлической!
стружки и т. п. внутрь клавиатуры. Для постоянного использования таким
клавиатуры менее пригодны, но зато они имеют хорошую защиту. |
Далее следовало бы назвать полностью программируемые клавиатуры, чта
возможно в некоторой степени и для стандартных клавиатур. Такие клавиа*
туры не имеют стационарных надписей на клавишах. Но специальное про-"
граммное обеспечение позволяет самостоятельно определить расположений
символов на клавиатуре. Вопрос, насколько этот метод целесообразен для.
обиходного применения, пока еще остается открытым, хотя несомненн<|-
программирование отдельных клавиш сулит некоторое преимущество. J
Клавиатуры со считывающим устройством 1
штрихового кода ]
Использование таких клавиатур целесообразно для PC, которые применяют^
ся в качестве кассовых аппаратов, например IPS POS. Вместо отдельно!^
устройства считывания штрихового кода соответствующий модуль объедим
нен с клавиатурой. К клавиатуре дибо прилагается считывающий карандаи1|
с помощью которого сканируется штриховой код, или клавиатура сразу ЖЯ
снабжена соответствующей щелью для считывания (рис. 12.11). |
Рис. 12.11. Клавиатура с устройством
считывания карт и световым пером
f-лява 12. Устройства ввода__________________________________299
длалогично работают клавиатуры, в которые включена система считывания
для магнитных карт. Таким образом, без дополнительных внешних уст-
ройств можно считывать чековые карты или другие магнитные карты, а в
некоторых специальных клавиатурах их также можно описывать. Такие кла-
виатуры удобно использовать в крупных магазинах и на складах.
Клавиатуры для слепых
Этот очень редко используемый тип клавиатур представляет собой специ-
альное устройство для рабочих мест, на которых работают слепые. Клавиши
клавиатуры покрыты специальным слоем, на котором расположены осязае-
мые точки, соответствующие алфавиту для слепых.
Часто такие клавиатуры оборудованы и устройством вывода, представляю-
щим собой планку в нижней части клавиатуры, разделенную на квадраты.
Внутри квадрата находится 6 плавающих точек, покрытых слоем резины.
При выводе информации в каждом таком квадрате активизируются опреде-
ленные точки, которые “выдавливаются” вверх, нажимая на резиновый
слой. Это позволяет слепому идентифицировать выводимую информацию.
Мышь
Наряду с клавиатурой мышь является важнейшим средством ввода. С начала
триумфального шествия графических оболочек мышь стала необходимой
для эффективной работы на PC с соответствующим программным обеспече-
нием. С помощью мыши нельзя вводить в PC серии команд. Однако имен-
но это й явилось отправной точкой для развития удобного графического ин-
терфейса пользователя.
Назначение графических оболочек — это возможность инициализации многих
команд без длинного ввода их с клавиатуры. Выбор, щелчок (или двойной
Щелчок) на объекте в виде пиктограммы,-символа или пункта меню делает
клавиатуру (почти) ненужной. Естественно, что ее нельзя полностью заме-
нить в приложениях, требующих ввода данных с клавиатуры, например,
Программы обработки текста. Применение только мыши также зачастую не
является самым быстрым путем к достижению желаемого результата, так как
с помощью стандартных комбинаций клавиш (“горячие клавиши”) многие
Функции можно выполнить быстрее.
Для нормальной работы с мышью необходима hq только сама мышь как ин-
струмент. Для оптимального функционирования мышь должна передвигать-
ся по плоской поверхности. Обычно применяются специальные коврики,
так называемые MousePad. Указатель мыши на экране движется синхронно с
Движением мыши по коврику (рис. 12.12). Если двигать мышь налево, ука-
затель на мониторе перемещается налево, если двигать мышь по кругу, то
Указатель также движется по кругу.
300
Аппаратные средства.
Рис. 12.12. Синхронность движения мыши и ее указателя на экране
Устройством ввода мыши являются находящиеся на ней кнопки. Волыни
ство мышей имеют по две кнопки, а специальные модели имеют уже боя
ше трех кнопок. Мыши с одной только кнопкой применяются для компы
теров типа Apple. К разговору о 3-кнопочных мышках мы вернемся позже.
Функциональное назначение кнопок мыши различно и зависит от выпс
няемого приложения. Общим правилом является то, что при указании ,
объект, например, пиктограмму, объект становится управляемым. В эт»
случае при щелчке левой кнопкой мыши объект помечается (выделяете:
Если теперь, не отпуская левой кнопки, перемещать мышь, то объект буд
перемещаться на экране. При двойном щелчке левой кнопкой мыши I
этом объекте он активизируется.
Для большинства программных”продуктов имеется возможность переопр
делять функции левой и правой кнопки мыши, что облегчает работу ле
шей. В Windows 95, например, эту установку можно изменить, выбрав мен
ControlPanel/Mouse/Buttons/Lefthanded. •
При покупке мыши обращайте внимание не только на ее внешний вид, И
конструкции, разрешение и способ передачи сигнала, а прежде всего на т
комфортно ли она располагается в вашей руке и удобно ли ее перемещать.
Разрешение
Качество мыши очень сильно зависит от типа ее конструкции, посколЫ
она, как и все механические устройства, подвергается изнашиванию. Но Hi
ряду с этим качество мыши зависит от ее разрешения. Разрешение мыШ
измеряется в dpi (dot per inch — число точек на дюйм). Хотя более правили
1уава 12. Устройства авода 301
было бы измерять его в cpi (count per inch — число отсчетов на дюйм),
как электронная схема мыши пересчитывает в импульсы расстояние,
^торое прошла мышь. Если мышь имеет разрешение 1500 DPI и вы пере-
двигаете ее на 1 дюйм вправо, то привод мыши получает через микрокон-
троллер информацию о смещении на 1500 единиц вправо. Драйвер мыши
рассчитывает эту информацию и усредняет ее в зависимости от графиче-
ского разрешения монитора для позиционирования курсора на экране. При
этом не имеет значения, двигалась мышь быстро или медленно.
баллистический эффект
Зависимость точности позиционирования мыши от скорости ее перемеще-
ния определяется так называемым баллистическим эффектом. Этот эффект
можно варьировать. При коротких перемещениях мыши уменьшается бал-
листический эффект скорости, что ведет к увеличению точности позицио-
нирования указателя мыши, если вы, например, работаете в графической
программе с мелкими деталями. Во время движений, при которых мышь
проходит относительно большое расстояние, например, при перемещении
между окнами редактирования и линейкой инструментов, курсор соответст-
венно будет двигаться быстрее.
Нормальное разрешение мыши лежит в диапазоне от 200 до 900 DPI. Мышь
с разрешением более 1000 DPI позволяет очень точно вести и позициониро-
вать курсор, при этом точность, естественно, зависит от выбранного разре-
шения экрана монитора.
Мыши, подключаемые
через последовательный порт (Serial Mouse)
Мышей этого семейства можно считать самыми распространенными в мире
РС. Их название Serial (последовательные) имеет отношение к виду и спо-
собу передачи данных. Информация о перемещении и состоянии клавиш
мышц передается в РС через последовательный порт (см. главу 9). Для та-
кой мыши нужен COM-порт и соответствующее прерывание (IRQ). Обычно
это порт СОМ1 с прерыванием IRQ4 или порт COM2 с прерыванием IRQ3.
Принцип работы
Можно без больших проблем и риска открыть мышь. Время от времени это
Даже необходимо, так как мышь нуждается в определенном уходе и, прежде
Всего, в чистке.
нижней стороне мыши находится отверстие, которое открывается пово-
ротом пластмассовой шайбы. При снятии этой шайбы вы увидите круглый
ШаРик диаметром около 1,5—2 см (рис. 12.13). После удаления шайбы ша-
Рик можно вытащить из гнезда и почистить.
fcj1 Зак. 617
Аппаратные средств^
302
Рис. 12.13. “Брюшко мыши" без
шарика
ИЗ
Обычно шарик изготовлен из мет
покрыт резиновым слоем. Если удали
шарик, то можно увидеть два или т,
маленьких валика, которые конта
ровали с шариком. Обычно толы
один из валиков служит для упра
ния шариком, а два других валика
гистрируют механические передви
ния мыши. Эти пластмассовые валщ
на конце осей связаны с диск
имеющим растровые отверстия.
Иногда в некоторых типах мышей
диски заменяются соответствующщ
механическими контактами, регис
рующими перемещение мыши с пок
щью электрических импульсов (с j
последующей обработкой). Пра
этот принцип действия предраспо
жен к ошибкам позиционирования,
износу контактов и применяется толь
в самых дешевых моделях. Поэто
наиболее распространенным являет!
оптико-механический принцип реги
рации положения мыши, который с
стоит в следующем (рис. 12.14).
При перемещении мыши по коври
“тяжелый” шарик приходит в дв
ние и вращает соприкасающиеся с
валиков вертикальна, а другого горизон
валики. Ось вращения одного
тальна. На этих осях установлены диски с растровыми отверстиями, ко
рые вращаются между двумя пластмассовыми цоколями. На первом цока?
находится источник света, а на другом — фоточувствительный элеме
(фотодиод, фоторезистор или фототранзистор). Этот фотосенсор безукор
ненно определяет, где находится источник света: перед отверстием или 3
пластмассовой перегородкой диска. Поскольку таких растровых дисков да
то порядок освещения фоточувствительных элементов определяет направлю
ние перемещения мыши, а частота приходящих импульсов — скорость. |
Импульсы при помощи микроконтроллера превращаются в совместимые,
РС данные и передаются через интерфейс RS232 на материнскую плату.
Драйвер мыши I
Как и клавиатура, последовательная мышь должна быть связана с операцй
онной системой РС. Без соответствующего драйвера РС не будет получат
информацию.
303
^дв8 12. Устройства ввода
Только мыши с шинным интерфейсом (Bus Mouse), которые подключаются
собственной карте расширения, или мыши, подключаемые к порту
«в стиле” PS/2, обходятся без соответствующего программного обеспечения.
304 Аппаратные cpejtf^^
В качестве стандарта в мире PC выступает так называемая МкяЯ
совместимая мышь (MS-Mouse). С помощью драйверов для этой мЯ
можно, как правило, управлять всеми совместимыми мышками. '^Я
Если появилось сомнение в совместимости вашей мыши с MS-МоцЯ
найдите на корпусе мыши переключатель, который обозначен как шЯ
PC, и установите свою мышь в режим совместимости с MS-Mouse. 'тШ
У мышей старых моделей такой переключатель отсутствует. ОднакоЦ
ваша мышь все еще не работает в режиме Microsoft, то попробуйте в теЯ
некоторого времени держать нажатой ее левую кнопку. Для некоторыми
делей это вызывает переключение в режим MS-Mouse.
----------------------------------------------------------------
Существует несколько стандартов для мышей. Самым распространейИ
является стандарт MS-Mouse. Другой используемый стандарт — это|И
Mouse (предпочтительный для трехкнопочных мышек фирмы GeniusaH
еще менее используемый PS/2. Как поставщик программного обеспечЯ
Microsoft занимает ведущую позицию в большинстве распространяя
стандартов программного обеспечения (но редко в области аппарадЯ
обеспечения, где обычно стандарты устанавливает IBM).Я
Обратите внимание на то, чтобы ваша мышь по возможности функциоиМ
вала в режиме Microsoft. Для этого имеются две причины: Я
□ Экзотические драйверы, которые обычно поставляются с мышью, ч1
не гарантируют 100% совместимости с аппаратным и программным С
печением и занимают большой объем памяти. Драйвер мыши явлЯ
резидентной программой, так как мышь должна быть доступна вс
Поэтому такие драйверы лучше не использовать
□ Мышь должна быть согласована с программным обеспечением, а б<
шинство приложений разрабатывается под стандарт MS-Mouse. Mb
которая будет “хромать” в приложениях Windows, так как она не явл^И
100% совместимой, будет очень раздражать I
Подключение драйвера мыши подобно подключению драйвера клавиат
Для автоматической инициализации он должен быть включен в оди1
стартовых файлов AUTOEXEC.BAT или CONFIG.SYS. Предположим,
соответствующий файл называется MOUSE.EXE или MOUSE.SYS и н
дится в каталоге WINDOWS на диске С:. Тогда в стартовый (
AUTOEXEC.BAT нужно включить следующую команду: ‘
C:\WINDOWS\MOUSE •
Подключение драйвера в CONFIG.SYS обычно осуществляется не с по!
щью команды INSTALL, которую, конечно, тоже можно использовать J
подключения варианта драйвера MOUSE.EXE, но что невозможно в стаи
версиях операционной системы, а при помощи командной строки:
DEVICE=C:\WINDOWS\MOUSE.SYS 1
305
a УстРойства вв°Да
Qj-раничимся рассмотрением этих основных моментов. Более конкретные
^зания можно найти в руководстве по DOS или в документации на мышь.
ЕсТественно, что специальные мыши требуют особый драйвер. При покупке
детальных мышей, представленных на рис. 12.15, обратите внимание на
чтобы с ними поставлялся соответствующий драйвер.
Рис. 12.15. Мышь или
клавиатура?
Подключение мыши через последовательный порт
Большинство мышей, подключаемых через последовательный порт, постав-
ляется с 9-контактным Sub-D-разъемом (табл. 12.10). В комплект поставки
Мыщи иногда входят переходники для подключения мыши (табл. I2.ll, 12.12).
Другой вариант — это 6-контактный миниатюрный разъем (табл. 12.13) для
rS/2-совместимой мыши.
Таблица 12.10. Назначение выводов 9-контактного разъема мыши
*** контакта Сигнал Назначение
1 CD Обнаружение несущей данных
2 . RXD Получение данных
3 TXD Передача данных
4 5 DTR Готовность терминала SG Земля
306 Аппаратные средств#
Таблица 12.10 (продолжен*
№ контакта Сигнал Назначение Л
6 DSR Готовность информации
7 RTS Запрос на передачу
8 CTS Сброс для передачи
9 RI Указатель вызова а
Таблица 12.11. Соответствие выводов переходника с 6-контакты
разъема PS/2 на 9-контактный RS2i
Контакт PS/2 Контакт RS232
1 1 ;
2 Не занят
3 3, связан с контактом 5
4 Связан с контактами 7 и 9
5 6
6 Не занят
Таблица 12.12. Соответствие выводов переходника с 9-контактного RS231
на 25-контактный RS231
9-контактный 25-контактный
1 8 1
2 3 1
3 2
ль'
4 20 *:
5 7
6 6 !
7 4 :
8 5 *
9 22
si
Таблица 12.13. Назначение выводов 6-контактного разъема мыиг
№ контакта Назначение
1 Данные
2 Определяется производителем
3 Земля J
А
еа 12. Устройства ввода
контакта
4
5
6
307
Таблица 12.13 (продолжение)
Назначение
+ 5 В
Такт
Определяется производителем
Мышь, использующая системную шину
(Bus Mouse)
Bus Mouse — мышь, которая использует системную шину. По этой причине
обычно в комплект ее поставки входит 8-разрядная карта расширения, к
которой подключается мышь при помощи стандартного 9-контактного разъ-
ема. Прежде чем приобретать такую мышь, имейте в виду, что:
□ Bus Mouse позволяет не занимать под мышь последовательный порт, что
обычно освобождает два интерфейса RS232 для подключения других пе-
риферийных устройств
□ Для Bus Mouse нет необходимости конфигурировать адрес порта вво-
да/вывода и номер прерывания, так как сигнал от мыши поступает непо-
средственно через шину и не связан с COM-портами и прерываниями.
Bus Mouse является хорошей альтернативой для систем, подверженных
многочисденным конфликтам прерываний периферийных устройств, или
для пользователя, который не хочет заниматься конфигурацией IRQ, ба-
зовых адресов и т. д.
□ Из-за наличия дополнительной карты подключения такие мыши всегда
стоят дороже абсолютно идентичных по типу последовательных (Serial)
мышей
° Свободные последовательные порты, которые сохраняются благодаря ис-
пользованию Bus Mouse, появляются ценой уменьшения свободных сло-
тов расширения на материнской' плате. Поэтому следует использовать
Bus Mouse, если ее подключение не является проблемой для установки
карты сканера, видеокарты, звуковой карты и других
Большинство компьютеров типа laptop и notebook (а также некоторые дру-
ГИе модели РС) имеют встроенные порты для Bus Mouse. Если вы имеете
Подобный компьютер, то, конечно же, используйте Bus Mouse. Для любите-
Лей попаять в табл. 12.14 приведены назначения выводов 9-контактного
Разъема для Bus Mouse (рис. 12.16).
Рис. 12.16. Гнездо для подключения
Bus Mouse
308
Аппаратные средств
Таблица 12.14. Назначение выводов 9-контактного разъема для Bus
Контакт Сигнал Значение
1 VCC + 5 В
2 ХА Позиция X
3 ХВ Позиция X
4 YA Позиция Y
5 YB Позиция Y
6 LB Левая клавиша мыши
7 МВ Средняя клавиша мыши
8 RB Правая клавиша мыши
9 GND Корпус
Оптическая мышь
Оптическая мышь работает по принципам, схожим с работой опти
механической мыши, только перемещение мыши регистрируется не мехг
ческими валиками. Оптическая мышь посылает луч на специальный ков]
Этот луч после отражения от коврика поступает в мышь и анализиру
электроникой, которая в зависимости от типа полученного сигнала опр<
ляет направление движения мыши, основываясь либо на углах падения -
та, либо на специальной подсветке.
Преимущество такой мыши — достоверность и надежность. Уменьше
количества механических узлов приводит к увеличению ее срока слу*
Недостаток заключается в том, что коврик для оптической мыши та;
должен быть специальным. При__цовреждении его поверхности или изи
покрытия (можно представить еще и другого грызуна, бродящего ночью
круг вашего письменного стола) мышь производит на мониторе хаотичн
перемещение курсора.
Передача сигнала мыши без кабеля
Прежде мы разделяли мышей по типу их устройства и способу функцион
рования независимо от того, каким образом сигнал поступает в РС (чер
кабель или каким-либо другим образом). Вероятно, большинство обладат
лей мышей используют мышь с хвостиком, хотя многие производители в
пускают также и “бесхвостый” вид. Преимущество применения подобн
мышей заключается в том, что на рабочем столе находится меньше кабеле:
Инфракрасные мыши
Крестными отцами инфракрасной мыши стали телевизоры, видеомагнит
фоны и т. п. с дистанционным управлением. Рядом или на компьютере у
f ава 7 УстР°йства Вв°Да
309
новлен приемник инфракрасного излучения, который кабелем соединяет-
Т с РС. Движение мыши регистрируется при помощи уже известной меха-
лики и преобразуется в инфракрасный сигнал, который затем передается на
лрие.мник.
Преимущество свободного передвижения несколько снижается имеющимся
при этом недостатком. Для безупречной передачи инфракрасного сигнала
всегда должен быть установлен “зрительный” контакт между приемником и
передатчиком. Нельзя загораживать излучатель такой мыши книгами, теп-
допоглощающими или другими материалами, так как при малой мощности
сигнала мышь будет не в состоянии передать сигнал на РС.
Инфракрасные мыши оборудуются аккумулятором или обычной батарейкой.
Помните, что эти аккумуляторы не подзаряжаются, как аккумуляторные ба-
тареи на материнской плате. Поэтому мы рекомендуем использовать долго-
живущие литиевые батареи.
Радиомыши
Более интересной альтернативой является передача информации от мыши
посредством радиосигнала. Такая техника используется в мышах Logitech.
При этом необходимость в зрительном контакте между приемником и пере-
датчиком отпадает.
Трэкболл
По принципу действия трэкболл (Trackball) лучше всего сравнить с мышкой,
которая-лежит на спине шарообразным брюшком вверх. Принцип действия
трэкболла такой же, как и мыши. Обычно трэкболл использует оптико-
механический принцип регистрации положения шарика. Также идентичен и
способ передачи данных. Большинство трэкболлов управляются через после-
довательный порт, причем назначение выводов аналогично с разъемом мыши.
Существуют два основных отличия трэкболла от мыши:
° Трэкболл обладает стабильностью (неподвижностью) за счет тяжелого
корпуса
° Площадка для движения, необходимая для мыши, трэкболлу не нужна.
Позиция курсора рассчитывается исключительно по вращению шарика
При покупке трэкболла обратите внимание на наличие поставляемого с ним
соответствующего драйвера. В зависимости от производителя трэкболл мо-
Жет иметь ряд дополнительных возможностей,' например программируе-
мость клавиш.
Иля пользователей, чей рабочий стол заставлен кофейными чашками и
Другими принадлежностями, трэкболл является надежной и приемлемой
альтернативой мыши. Обратите внимание на тяжелый корпус и на соответ-
ственно большой по размеру шарик.
Аппаратные средств
310
Специально для обладателей РС типа notebook и laptop имеются встроен
или подключаемые трэкболлы (рис. 12.17). Наиболее удобными явля
встроенные трэкболлы, которые впервые были использованы в note
фирмы Apple (рис. 12.18).
Bikes
Рис. 12.18. Powerbcx
фирмы Apple со встр
енным трэкболлом
Рис. 12.17. Портативный трэкболл
расширение notebook
Джойстик J
Устройством ввода, которое заняло прочную позицию, прежде всего, в о(
ласти компьютерных игр, является джойстик (рис. 12.19). Если вы самосто5
тельно не пользовались им, то, возможно, видели на других компьютера
(Commodore, Sinclair и им подобных моделях) в игровых залах.
311
Рис. 12.19. Джойстик
цифровые джойстики, как правило, применяются в игровых приставках и
игровых компьютерах. Для РС в качестве устройства ввода (управления) в
основном применяются аналоговые джойстики. При покупке джойстика
обратите на это внимание. Их можно легко отличить по типу разъема. Циф-
ровой джойстик оснащен 9-контактным Sub-D-разъемом (гнездо), аналого-
вый джойстик можно узнать по 15-контактному двухрядному разъему
(вилка), который подключается к игровому порту. Использование цифро-
вого джойстика требует установки в компьютер специальной карты или
применения переходника с 9-контактного на 15-контактный разъем.
Аналоговый джойстик имеет существенное преимущество перед цифровым.
Цифровой джойстик реагирует, в основном, на положение управляющей
ручки (влево, вправо, вверх, вниз) и статус кнопки “огонь”. Аналоговые
джойстики регистрируют минимальные движения ручки управления, что,
разумеется, обеспечивает более точное управление игрой. Точность управле-
ния можно увеличить, используя обработку таких сообщений, как поворот
ручки управления на полоборота направо и налево, наискосок вниз или
вверх. Подобная точность управления крайне важна для летных имитаторов
или для. игр, в которых подвижные объекты должны точно позициониро-
ваться.
При установке джойстика следует обратить внимание на возможность кон-
фликта адресов ввода/вывода. Большинство мультикарт оснащены игровым
портом для подключения джойстика. В табл. 12.15 приведено назначение
выводов игрового порта. Соответствующие разъемы для подключения джой-
стика можно найти и на большинстве звуковых карт. Если порты конфлик-
туют, то, естественно, один из двух портов необходимо деактивизировать
при помощи джампера. Общее описание положения такого джампера здесь
не приводится, так как схемы различных карт отличаются друг от друга.
При покупке джойстика обратите также внимание на прочность его конст-
рукции. Опытные игроки знают, что шатающийся джойстик очень омрачает
Игру.
Таблица 12.15. Назначение выводов игрового порта
Вывод Сигнал
1 +5 В
2 Кнопка 4
312
Аппаратные среде
12. Устройства ввода
313
Таблица 12.15 (продолжи
Вывод Сигнал
3 Позиция 0
4 Корпус
5 Корпус
6 Позиция 1 г-
7 Кнопка 5
8 + 5 В
9 + 5 В м
10 Кнопка 6
11 Позиция 2
12 Корпус
13 Позиция 3
14 Кнопка 7
15 + 5 В
Световое перо Я
Так как световые перья применяются довольно редко, то ограничимся
смотрением способа их действия и области применения. ,j®
Представьте себе световое перо в виде шариковой ручки, в которую, вмесИ
пишущего шарика вмонтирован фотоэлемент. Кроме того, в стержне на)М
дится электронная составная часть, которая оценивает сигналы. В зависим®
сти от исполнения световое перо оснащается одной или более кнопкам®
которые выполняют функции, схожие с функциями кнопок мыши. Светов®
перо функционирует только совместно с монитором. При прикосновен!®
стержнем к поверхности экрана электронное излучение регистрируется ф®
тосенсором светового пера. Так как экран монитора состоит из множеств
точек (пикселов), то полученный сигнал можно передать на графическую
карту, которая вычислит координаты электронного луча по времени его р®
гистрации. Я
Таким образом, теоретически световое перо может заменить мышь, но эТв
является сомнительной альтернативой, так как если для управления крутя
ными объектами световое перо еще надежно в применении, то при выбор!
мелких объектов оно не удобно. 1
Другая область применения светового пера — его совместное использования
с дигитайзером, о котором рассказывается далее в этой главе. В этом случай
световое перо выполняет “пишущую” функцию (рис. 12.20). Этот спосоя
ввода информации поддерживается различным программным обеспечением^
пример, программа Windows for Pen Computing использует эту технику,
я того чтобы превращать рукописный текст в цифровой код. Специальные
уложения для дигитайзеров (например, Wacom) работают со световым
Прпом для импортирования “нарисованных пером” рисунков и эскизов в
Формат векторной графики. Профессиональные световые перья обладают
озможностью определять силу нажатия пера, толщину линии и т. д.
^ис. 12.20. Графический планшет с курсором и световым пером
Последние годы все ведущие изготовители занимаются развитием систем, в
к°торых клавиатура была бы отодвинута на второй план. Подобные Penpads
Принципиально изготовлены на базе РС типа notebook, при этом жидкокри-
сталлические дисплеи (LCD) предназначены не только для представления
Информации, но. и служат устройством ввода данных благодаря чувствитель-
ности к давлению на покрытие при помощи светового пера. Предшествен-
ником этого изобретения был компьютер фирмы Apple, впервые предста-
вИвщей на рынке модель, в которой отсутствовала клавиатура как средство
Ввода. Но соответствующее аппаратное обеспечение и поддерживающее его
Программное обеспечение находятся пока еще на таком уровне развития,
Ингда световые перья не обеспечивают приемлемой надежности функциони-
рования системы.
314
Аппаратные средств^
Дигитайзеры
Для профессиональных графических работ дигитайзер (со световым пер
практически является стандартным устройством, так как он с помощью
ответствующих программ позволяет преобразовывать передвижение р
оператора в формат векторной графики.
Первоначально дигитайзер был разработан только для приложений СА
(САД), потому что в этом случае необходимо определять и задавать точ
значение координат большого количества точек (рис. 12.21). Это функц
нальное требование при использовании обычных устройств ввода (таких
клавиатура) затруднительно, а при использовании мыши может быть j
полнено неточно.
Рис. 12.21. Дигитайзер для приложений CAD с планшетом и
кольцевым курсором
В то время как мышь может интерпретировать только относительные ко<
динаты, дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолюта
координаты. Для этого используется специальный планшет, который пом
мо того, что является рабочей (“письменной”) поверхностью, имеет еще
другие многочисленные функции, позволяющие непосредственно управля
соответствующими программами. Собственно в качестве средства ввода и
формации служат или световое перо или (чаще) круговой курсор, с пом
щью которого выполняется позиционирование и можно очень точно опр
делять координаты на планшете.
Графический планшет может иметь различные размеры: для професси
нальной деятельности — форматы А2 или АЗ, для более простых работ
меньшие размеры.
Устройства ввода 315
Сканеры
Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер в гра-
фическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др. Несмотря на оби-
лие различных моделей сканеров, классификацию их можно провести по
нескольким признакам: по способу формирования (кодирования) изображе-
ния, типу кинематического механизма (способу перемещения преобразова-
теля свет-сигнал и оригинала относительно друг друга), типу вводимого
изображения, степени прозрачности оригинала, особенностям аппаратного
и программного обеспечения. Иными словами, классификационные крите-
рии сканеров можно сформулировать следующим образом:
□ Способ формирования изображения
Линейный
Матричный
□ Кинематический механизм
Ручной
Настольный
Комбинированный
□ Тип сканируемого изображения
Черно-белый
Полутоновой
Цветной
□ Прозрачность оригинала
Отражающий
Прозрачный
□ Аппаратный интерфейс
Специализированный - '
Стандартный
□ Программный интерфейс
Специализированный
TWAIN -совместимый
Рассмотрим типы сканеров в соответствии с приведенной классификацией.
Способ формирования изображения
Технология считывания данных в современных устройствах оцифровывания
Изображений реализуется на основе использования светочувствительных
Датчиков двух типов: приборов с зарядовой связью (ПЗС) или фотоэлектрон-
ных умножителей (ФЭУ).
316
Аппаратные средсп
Неотъемлемой частью любого сканера являются аналого-цифровые прео
зователи (АЦП). Они предназначены для преобразования непрерывно и
няющихся значений напряжения, получаемых с помощью ПЗС или ф£
числа, соответствующие оттенкам цвета или градациям серого. Кач<
сканированного изображения напрямую связано с разрядностью испол!
мого в сканере АЦП. В черно-белых (двухуровневых) сканерах аналоги
преобразование выполняет компаратор, сравнивая зафиксированное з^
ние напряжения с опорным. ;
ПЗС — это твердотельный электронный компонент, состоящий из множЬ
крошечных датчиков, которые преобразуют интенсивность падающего
них света в пропорциональный ей электрический заряд. В основу ПЗС
ложена чувствительность проводимости р-и-перехода обыкновенного пс
проводникового диода к степени его освещенности. На /7-п-переходе со:
ется заряд, который уменьшается со скоростью, зависящей от освещ
ности. Чем меньше заряд, тем больше ток через диод.
В зависимости от типа сканера ПЗС могут иметь различную конфигурац
При линейном способе считывания информации микродатчики ПЗС раз
щаются на кристалле в одну линию (для трехпроходного сканирования)
в три линии (для однопроходного сканирования). Такая конфигура
позволяет устройству производить выборку всей ширины исходного анг
гового изображения и записывать его как полную строку. Данный спо
формирования изображения обычно используется в доступных широк
кругу пользователей ручных, планшетных, роликовых и проекционных с
нерах.
В барабанных сканерах в качестве светочувствительных приборов приме!
ются фотоэлектронные умножители.*В качестве источника света в эг
сканерах используется излучение ксеноновой или вольфрамо-галогенн
лампы, которое с помощью конденсорных линз и волоконной оптики фо1
сируется на чрезвычайно небольшой области оригинала. Основанные
ламповой технологии ФЭУ осуществляют электронное усиление интенси
ности отраженного от оригинала света. Попадая на катод ФЭУ, свет выб
вает из него электроны, которые, проходя через пластины динодов, выз1
вают вторичную электронную эмиссию. Коэффициент усиления зависит 1
свойств материала и количества динодов. Напряжение, пропорциональ»
освещенности катода ФЭУ, снимается с анода и затем преобразуется в цис
ровой код.
В слайдовых сканерах, цифровых фото- и видеокамерах ПЗС-датчики обыч
но имеют форму прямоугольной матрицы, что позволяет формировать обр
оригинала целиком, а не построчно. В этом случае говорят о матричш
способе формирования изображения, находящем применение в так наз!
ваемых нетрадиционных сканерах. В первую очередь к ним относят цифр
вые камеры и устройства захвата видеоизображений.
Устройства ввода
317
цифровые камеРы
Современная цифровая камера — это не просто замена традиционной пле-
ночной; она может выполнять и другие функции, которые недоступны для
традиционных фотокамер. Цифровая камера, хотя и по-прежнему называет-
ся камерой, на самом деле больше похожа на компьютер (как носитель
мультимедийной информации). С помощью такого аппарата можно не толь-
ко снимать или фотографировать, но и записывать звук, параметры съемки
и т. п., что выходит за рамки традиционного съемочного процесса. Возмож-
ность записывать как отдельные кадры, так и их последовательность, ин-
терфейс SCSI, WireFire или PCMCIA, съемный жесткий диск объемом 100—
170 Мб, 24- и 36-битное представление цвета, разрешение 30—70 Ipi (линий
на дюйм), жидкокристаллический экран, позволяющий просматривать и
отбирать кадры, непосредственное подключение к принтеру — вот только
некоторые характеристики цифровых камер.
Цифровые камеры можно разделить на студийные, внестудийные и быто-
вые. В бытовых камерах изображения регистрируются с разрешением, при-
емлемым для просмотра на мониторе или экра-
не телевизора, но недостаточном для печати.
Типичным примером камер низкого разреше-
ния является модель Apple QuickTake 150 фир-
мы Kodak. Студийные и внестудийные
(полевые) цифровые камеры, реализующие тех-
нологию трехкадровой или однокадровой цвет-
ной съемки, используют матрицу ПЗС боль-
шого размера. Такие устройства, например,
Kodak DCS 420 (рис. 12.22), Nicon Е24, характе-
ризуются высокой разрешающей способностью
и глубиной цвета, однако пока слишком дороги
для бытового применения.
Рис. 12.22. Цифровая камера Kodak DCS 420
Видеосканеры
v-
л- видеосканерам относятся устройства захвата видеоизображений, которые
представляют собой плату расширения, устанавливаемую в слот РС и
имеющего входы для подключения видеокамеры, телевизора, видеомагни-
тофона и др.
^Идеосканеры характеризуются существенными достоинствами и недостат-
ками.
Во-первых, нет необходимости считывать информацию построчно, поэтому
Не нужно перемещать датчик вдоль оригинала или оригинал вдоль датчика.
318
Аппаратные средства
Это позволяет избавиться от многих движущихся частей, конструкти
присущих традиционным сканерам. Другим достоинством видеоскане
является очень большая скорость сканирования. Совместно с видеоскан^
ми используются телевизионные камеры, способные фиксировать изо^
жения со скоростью 30 кадров в секунду или другие источники видеоси]
лов. По этой причине карты захвата видеоизображений называют sei
фрейм-грабберами (frame grabber) или видеобластерами, с помощью котбр
можно выбрать и сохранить один или несколько видеокадров.
Основным недостатком видеосканеров в настоящее время является низь
разрешающая способность сканирования, определяемая телевизионщ
стандартом.
Для получения видеоизображений можно использовать как бытовую, фо
мата VHS или Video-8, видеокамеру, так и профессиональную RGB-каме]
Подойдет для этой цели и обычный видеомагнитофон.
Монитор компьютера не способен отображать видеосигналы непосред<
венно. Поэтому в комплект поставки некоторых видеосканеров, наприм(
ComputerEyes, входит специальный интерфейс для подключения видео&
нитора, с помощью которого можно просмотреть запись и выбрать заин1
ресовавший кадр. Более дорогие видеосканеры, такие как Publisher VGA
AITECH VIMAGER MOD-EL 10, позволяют преобразовать видеоизображ
ние в доступный для монитора компьютера формат VGA.
Кинематический механизм
Определяющим фактором для данного критерия является способ перемещ
ния считывающей головки сканера ц бумаги относительно друг друга. Г
этому параметру сканеры подразделяются на две основных группы: ручн!
(hand-held) и настольные (desktop).
Механические особенности процесса сканирования различаются в завис:
мости от типа сканера. Тем не менее, во всех сканерах имеются: источи!
света, механизм перемещения датчика (или системы отклоняющих зеркал
вдоль оригинала, либо перемещение оригинала относительно датчика, i
также электронное устройство, предназначенное для преобразования считы
ваемой информации в цифровую форму. !
Ручной сканер
Дешевизна ручных сканеров обусловливается простотой их конструкций
В небольшом корпусе шириной не более 10—12 см размещаются лишь дат
чик и источник света. Сканирование осуществляется вручную последовав
тельным перемещением сканера относительно оригинала. Устанавливаема)
в компьютере карта интерфейса преобразовывает поступающую информа
цию в цифровую форму и передает ее для последующей обработки специ
альной программе.
f-пава 12. Устройства ввода 319
Некоторые ручные сканеры, например, KYE’S GENIUS или TWAIN-SCAN
Gray 800, снабжены программным обеспечением, позволяющим упростить
необходимую процедуру “сшивки” областей сканирования (операция Merge).
Внешний вид ручного сканера показан на рис. 12.23.
Светло Темно
Регулятор яркости
Переключатель
разрешения
Преимущества ручных сканеров:
□ Низкая стоимость
□ Небольшие размеры
□ Широкие возможности выбора оригинала
Недостатками ручных сканеров являются:
о Ограниченная ширина области сканирования
о Непостоянство скорости перемещения сканера относительно оригинала
вызывает искажения сканированного образа
а Ограниченные возможности использования совместно с программами
распознавания текста
Настольный сканер
К категории настольных сканеров относятся планшетные (flatbed), ролико-
вые (sheet-fed), барабанные (drum) и проекционные (overhead) сканеры.
Основной отличительный признак планшетного сканера — сканирующая
головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя.
Большинство полностраничных сканеров являются планшетными. Как и в
320
Аппаратные средства
копировальных аппаратах, в планшетных сканерах есть крышка на петл^-
позволяющая использовать в качестве источников изображений книги и
другие нестандартные оригиналы. Типовой планшетный сканер (рис. 12.24)'
предназначен для сканирования оригиналов размером 21,6x33 см.
Рис. 12.24. Планшетный сканер
Планшетные сканеры просты и удобны в эксплуатации. ;
К недостаткам планшетных сканеров следует отнести:
□ Относительно большие габариты
В ро.тковых (называемых еще листовыми) сканерах (рис. 12.25), примером,;
которых могут служить устройства фирм Mitsubishi, NISCA Inc., Mustek и,
др., оригинал пропускается через ролики механизма подачи бумаги и попа-
шет в поле зрения линейки датчиков. Большинство факсимильных аппара-
тов работают по такому же принципу.
Рис. 12.25. Роликовый сканер
Большинство роликовых сканеров работают в двух режимах: сканирования
изображения и его факсимильной передачи. Такие устройства иногда назы-^
вают факс-сканерами.
Преимущества роликовых сканеров:
и Компактность
□ Возможность автоматического функционирования
□ Низкая стоимость
тява 12. Устройства ввода 321
Недостатки роликовых сканеров:
□ Сложность выравнивания оригиналов
а Ограниченный диапазон типов оригиналов
□ Неудобство работы с листами разного размера
□ Возможность повреждения оригиналов
В барабанных сканерах (рис. 12.26) оригинал закрепляется на поверхности
прозрачного цилиндра из оргстекла (барабана), укрепленного на массивном
основании, которое обеспечивает ему хорошую устойчивость. Барабан вра-
щается с большой скоростью (от 300 до 1350 оборотов в минуту), а находя-
щийся рядом с ним сканирующий датчик через крошечную конусообразную
апертуру пиксел за пикселом считывает изображение с высокой точностью.
Рис. 12.26. Барабанный
сканер
Основные преимущества барабанных сканеров:
□ Возможность сканирования с наиболее высоким разрешением
□ Широкий диапазон типов оригиналов (фактически любой тип прозрач-
. ных л отражающих материалов, достаточно гибких, чтобы их можно бы-
ло прикрепить к барабану)
К очевидным недостаткам барабанных сканеров относятся:
□ Большие размеры
° Невозможность непосредственного сканирования книг и журналов
О Очень высокая стоимость этих устройств
Проекционные сканеры (рис. 12.27) напоминают фотоувеличитель или про-
екционный аппарат. В данном случае оригинал располагается изображением
вверх на подставке под сканирующей головкой на расстоянии около 30 см.
внутренний источник света при этом не требуется, естественного освеще-
ния оказывается достаточно. Механизм поворота внутри головки датчика
направляет “глаз” сканера на каждую линию оригинала.
Преимущества проекционных сканеров:
° Удобство выравнивания оригинала
° Небольшая занимаемая площадь
° Разнообразие сканируемых оригиналов (в том числе трехмерных)
° Возможность комбинирования плоских и трехмерных оригиналов
322
Аппаратные средства Pt
К
Рис. 12.27. Проекционный сканер
□
недостаткам проекционных сканеров следует отнести: J
Зависимость от источника внешнего освещения )
Ограничения на размер оригинала I
Трудность расположения нестандартных оригиналов, например, книги Ц
развернутом виде |
Существуют также комбинированные устройства, сочетающие в себе возмож4
ности описанных ранее типов сканеров. В качестве примера можно привес|
ти модель роликового сканера Niscan Page фирмы Nisca, оснащенную оп4!
пнями автоматической подачи листов (autofeeder) и автоматического^
перемещения сканера вдоль оригинала (automation). К данной категорий
устройств можно отнести также сканеры со слайд-модулем, позволяющим
обрабатывать слайды и диапозитивы. Ч
Мы рассмотрели основные конструктивные особенности традиционным
сканеров. Нетрудно убедиться, что это довольно простые и очень надежные
в эксплуатации устройства. Для эксплуатации большинства моделей скане-4
ров вам не потребуется помощь специалиста. Приобретайте сканер и будьте
уверены: его эксплуатация в течение многих лет не доставит вам никаким
проблем. 1
Тип сканируемого изображения ]
При сканировании нужно стремиться получить результат, требующий мйя
нимальной доработки. Предварительное изучение оригинала имеет первой
степенное значение, потому что его особенностями определяется выбор ре|
жима сканирования и последующей обработки изображения. 1
Оригинальное изображение принято классифицировать по нескольким
характеристикам: цвету, тону. Изображения бывают цветные, серые (полу!
тоновые), черно-белые. И соответственно нужно выбирать тип сканера: То|
новая характеристика оригинала (.shadows, midtones или highlight) в первую
очередь важна для определения методов обработки изображения программ!
ными средствами. |
Следует обратить внимание на черно-белый, полутоновый и цветной. |
J
Глава 12. Устройства ввода 323
Черно-белый
Черно-белым (штриховым) изображением {line art) является контурный ри-
сунок, гравюра, логотип, текст и т. п. Штриховым может быть не только
черно-белое, но и цветное изображение, т. е. созданное при помощи одной
какой-либо краски.
Черно-белые сканеры работают в двухуровневом {bilevel) режиме, восприни-
мая или черный, или белый цвет. В таких сканерах предусматривается на-
стройка порога чувствительности {threshold), позволяющая расширить диапа-
зон вводимых оригиналов: от слишком светлых до чрезмерно затемненных.
При работе со штриховой графикой особенно важно как можно точнее пе-
редать контуры изображения, поэтому сканирование нужно производить с
максимальным разрешением.
Полутоновый
Полутоновое изображение представляется различными оттенками серого
цвета (градациями). Примерами полутоновых изображений могут служить
черно-белая фотография или слайд. Существуют и полутоновые рисунки.
Для представления полутонового изображения вводится понятие градаций
шкалы яркости, характеризующее количество оттенков серого цвета. Суще-
ствуют модели сканеров, способные создавать 16, 64 и 256 градаций ярко-
сти. Дешевые сканеры не могут воспроизводить истинную шкалу яркости, в
них для эмуляции полутоновых изображений применяется либо техника
формирования полутонов {halftoning), либо техника растрирования {dithering).
В режиме полутона изображение формируется из черных точек разных раз-
меров (полутоновых точек) в зависимости от того, насколько оно светлое
или темное. В устройствах, работающих с точками фиксированного размера,
полутона воспроизводятся с использованием групп точек одинакового раз-
мера для каждой полутоновой точки.
Растрирование — другой технический прием воспроизведения непрерывных
изображений, применяемый в устройствах, способных генерировать малень-
кие точки с высокой точностью. В режиме растрирования сканер группиру-
ет несколько точек вводимого изображения в ячейки. Такие ячейки могут
иметь размеры 2x2 (4 пиксела), 3x3 (9 пикселов), 4x4 (16 пикселов) и т. д.
Отношение количества черных точек к белым и определяет градацию серого
Цвета. Прямоугольная форма ячейки удобна для формирования растровой
структуры изображения, что объясняет название этой технологии формиро-
вания изображений.
При использовании полутоновых сканеров важно иметь возможность изме-
нять число уровней серого цвета, так как не всегда требуется производить
сканирование с максимально возможной глубиной передачи оттенков, а
Уменьшение числа бит для цифрового представления пиксела сохранит дис-
ковое пространство и сократит время печати такого изображения.
324
Аппаратные средства
Цветной
Цветное изображение состоит из множества оттенков различной тональной
сти. К. данному типу изображений относятся слайды, фотографии, цветны|
иллюстрации. ;
При сканировании цветного изображения оригинал освещается через RGB*
светофильтр.
Различия в модификациях цветных сканеров определяются лишь тем, каки»
способом осуществляется считывание информации: за один прохо;
(сканеры серии ScanJet) или за три (сканеры фирмы Microtek), а также ко
личеством используемых источников света: в моделях фирм Epson и Shaq
вместо одного используются три (для каждого цвета отдельно).
Прозрачность оригинала
По степени прозрачности оригиналы можно условно разделить на д:
большие группы:
□ Отражающие (непрозрачные)
□ Прозрачные
К первой из них относятся всевозможные фотографии, рисунки, странии
книг и журналов, буклеты и т. п. Изображения с подобных оригиналов м
видим в отраженном свете в отличие от прозрачных оригиналов (цветные
черно-белые слайды и негативы). Если отражающие оригиналы могут бы
обработаны с применением большинства описанных нами сканеров, то д
работы с их прозрачными аналогами вам потребуется либо специализир
ванный сканер, либо такая модель традиционного сканера, одной из опци
которого является дополнительная возможность обработки прозрачны
оригиналов.
Специализированные сканеры для обработки
слайдов
и диапозитивов
харак-
теризуются высоким оптическим разрешением и способностью увеличивать
небольшие оригиналы до размеров, например, страницы журнала или пла;
ката. Если вас не удовлетворяют возможности планшетного сканера с(
слайд-модулем, то имеется множество моделей слайд-сканеров, лидерами
производстве которых можно назвать фирмы Polaroid, Nikon и Scitex.
Аппаратный интерфейс
Для связи с PC сканеры могут использовать специальную 8- или 16
разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот рас
ширения. В этом случае могут возникнуть проблемы с распределением сис
темных ресурсов: адресов портов ввода/вывода, линий прерываний IRQ 1
каналов прямого доступа DMA. Попробуйте использовать значения, уста
навливаемые по умолчанию (default); В случае возникновения конфликтны
ситуаций внесите изменения в параметры установки карты, воспользовав
глава 12- Устройства ввода 325
щись другой альтернативной комбинацией установок с помощью DIP-
переключателей на интерфейсной плате или самом сканере.
В настоящее время широко используются стандартные интерфейсы, приме-
няемые в IBM PC-совместимых компьютерах (последовательный и парал-
лельный порты, а также интерфейс SCSI). В случае использования стан-
дартного интерфейса, как правило, проблем с распределением системных
ресурсов не возникает.
Программный интерфейс
В комплект поставки всех моделей сканеров входит специальная программа
(драйвер), предназначенная для управления выполнением процедуры скани-
рования и настройки основных параметров сканера. Подобные программы
часто дополнительно оснащаются инструментальными средствами манипу-
лирования сканированными изображениями. Как правило, также имеется
возможность выбрать один из поддерживаемых форматов файлов для сохра-
нения создаваемых копий.
До недавнего времени каждый драйвер для сканера имел свой собственный
интерфейс. Использование такого специализированного интерфейса неудобно,
поскольку для каждой модели сканера нужна своя прикладная программа.
С момента организации консорциума TWAIN с участием представителей
компаний Aldus, Caere, Eastman Kodak, Hewlett-Packard и Logitech ситуация
кардинально изменилась. Представление стандарта с одноименным назва-
нием, определяющего порядок обмена данными между прикладной про-
граммой и драйвером сканера, позволило решить проблему совместимости
различных компьютерных платформ, модификаций сканеров и форматов
представления данных. С помощью TWAIN-совместимого сканера можно
сканировать изображения из любой программы, поддерживающей специфи-
кации данного стандарта. Примерами подобных программ могут служить
Adobe Photoshop, CorelDraw!, Aldus PageMaker, Aldus PhotoStyler, Microsoft
PicturePublisher и др.
Устройства OCR
OCR {Optical Character Recognition) означает оптическое распознавание сим-
волов, т. е. сканированный текст, представляющий собой графическое изо-
бражение, преобразуется в коды ASCII и в дальнейшем может быть обрабо-
тан обычными текстовыми редакторами.
Потребность в одновременном считывании как текстовой, так и графиче-
ской информации в процессе сканирования документа выразилась в разра-
ботке устройств оптического считывания текстовой информации различных
типов.
Принцип работы графического сканера {graphic scanner) кратко был рас-
смотрен выше. Сканер считывает точку за точкой разбитого на линии ори-
326
Аппаратные средства
гинала, из совокупности которых формируется образ сканируемого объе1
Результатом сканирования является битовая карта изображения. Затем мо:
но сохранить, отредактировать изображение,
выделить
какой-либо
фрагмент, т. е. манипулировать сканированным изображением по свое
усмотрению.
Устройства оптического считывания текста — это, по сути дела, графин,
ские сканеры, оснащенные специализированным программным обеспечена
ем. Размещаемый на карте расширения сканера или компьютера, чип RON
предназначен для аппаратного распознавания текста при сканировании до
кументов. Первые модели таких устройств не имели достаточного быстро
действия, распознавали текст с ошибками и поддерживали лишь строго оц
ределенный набор шрифтов. Шрифты OCR-A, OCR-В были специальн,
разработаны для повышения качества считывания текста за счет использо
вания ограниченного набора стандартных символов.
Существует три основных класса устройств оптического считывания тексто
вой информации:
□ Интеллектуальный сканер {intelligent scanner), называемый также процес
сором составных документов {compound document processor), способен рас
познавать графические области и текст в одном документе. В предела
области расположения графики такой сканер работает как обычный гра
фический сканер, а вне ее выполняет операцию распознавания текстово!
информации и преобразует символы в понятный компьютеру код
□ Страничный сканер {page scanner) может считывать текстовую информа
цию в любом месте страницы, но графику он игнорирует. Такой скане;
полезен при работе с большим количеством документов, относящихс!
обычно к категории входящей деловой корреспонденции
□ Считыватель форм {form reader) — устройство, предназначенное для рабо
ты с документами с нестандартным размещением печатного или руко
писного текста на странице.
Программы OCR
Объем работ, требующих распознавания текста, в издательской деятельност]
не столь велик, чтобы обязательно приобретать дорогостоящие аппаратные
устройства OCR. В большинстве случаев достаточно обычного графической
сканера с программами OCR, такими как ReadRight, SPOT, OmniPage/3&
FineReader и др. Кроме того, вы можете приобрести специальные карты
ускорители OCR-преобразования, например, OmniPage фирмы Caere ил!
TrueScan фирмы Calera. При использовании программ OCR:
□ Используйте качественный оригинал
□ Сканируйте изображение по возможности планшетным сканером. Пр:
использовании ручного сканера искажения могут быть настолько велики
что многие знаки распознать уже невозможно
Устрсйства ввора________________________________ 327
а Применяйте многоалфавитное программное обеспечение. Даже самые
лучшие программы OCR вас не устроят, если они могут идентифициро-
вать только латинский алфавит и не понимают русские буквы
□ Для шрифтов размером 8 и более пунктов достаточно сканировать с раз-
решением 300 dpi. Для шрифтов меньшего размера (5—8 пт) для хоро-
шего качества распознавания требуется разрешение 400 dpi, причем ре-
зультат зависит от качества оригинала
Характеристики сканеров
□ Оптическое разрешение (Optical resolution) сканера определяется размером
элементарного ПЗС датчика и характеризует плотность, с которой скани-
рующее устройство производит выборку информации в заданной области
оригинала. Разрешающая способность сканера измеряется в пикселах на
дюйм (ppi — pixels per inch). В описании устройства иногда указывается
диапазон возможных значений оптического разрешения, это означает что
при сканировании с разрешением, меньшим максимального используют-
ся не все датчики ПЗС.
Следует помнить, что часто используемый для описания оптического
разрешения сканера термин dpi с технической точки зрения характеризу-
ет выходное разрешение сканированного изображения в зависимости от
выбранного режима печати.
□ Максимальное разрешение (Maximal resolution) сканера (ppi) приводится с
учетом интерполяционных возможностей устройства
. При, помощи методов, называемых интерполяцией, между фактически
сканированными точками вставляются дополнительные точки, цвета или
градации серого цвета, которые рассчитываются исходя из значений со-
седних точек. Например, если в результате сканирования один из пиксе-
лов имеет градацию серого 36, а соседний с ним 88, то предполагается,
что значение уровня серого цвета, для промежуточного пиксела могло бы
быть равным 62. Таким образом, если вставить все оценочные значения
пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая спо-
собность сканера как бы удвоится, то есть, например, вместо “аппарат-
ных” 400 dpi станет равной “программной” 800 dpi
° Область сканирования (Scanning area) определяет размер самого большого
оригинала, который может быть сканирован устройством
° Оптический (динамический) диапазон (Optical (dynamic) range) примени-
тельно к устройству сканирования характеризует его способность вос-
производить плавные тоновые изменения и выражает различие между
самыми светлыми и самыми темными тонами, которые могут быть за-
фиксированы с помощью сканера
° Разрядность битового представления (Bit length representation) в качестве
показателя степени с основанием 2 определяет максимальное число цве-
328
Аппаратные средств,
тов или градаций серого, которые может воспринимать сканер. Для
ределения данного параметра цветных сканеров также используется
мин глубина цвета (Color depth)
Метод сканирования (Scanning method) при описании моделей цвет!
сканеров определяет одно- или трехпроходный способ считывания
формации о яркости оригинального изображения в трех основных це
системы RGB
□ Скорость сканирования (Scanning speed) — показатель быстродейст
сканера, означает время, затрачиваемое на обработку одной строки о
гинального изображения. Измеряется в миллисекундах (мс). На практ
под скоростью сканирования понимают количество страниц чер
белого оригинала, сканируемых в минуту с максимальным оптичещ
разрешением
□ Технология сканирования (Scanning technology) определяется типом и
раметрами используемого светочувствительного датчика (ПЗС или ФЭ
□ Тип и цвет источника света. В зависимости от типа и цвета использ
мого источника света (Light source) возможны различные варианты с
нирования цветных оригиналов. Например, применение цветных све
фильтров для удаления нежелательных пятен или оттенков определенн
цветов или уменьшения насыщенности некоторых цветов может оказа
ся затруднительным в том случае, если в сканере установлен источник
белого света
□ Поддерживаемые компьютерные платформы (Supported computer pi
forms) — характеристика совместимости сканера с различными компь
терными системами и всеми применяемыми в них периферийными у<
ройствами и программными приложениями
□ Дополнительные возможности (Additional options) сканера могут прев!
тить его действительно в универсальное устройство. Примерами поде
ных вспомогательных функций могут служить, например, дополните;
ные возможности обработки прозрачных оригиналов, автоматичес»
подача листов и факсимильная передача сканированных изображений
□ Интерфейс (Interface) в описании сканера следует понимать вариан
аппаратного подключения устройства к компьютеру
Программное обеспечение
Программное обеспечение (Software) сканеров различных типов и даже м<
дификаций однотипных устройств может сильно различаться, что зачасту
приводит к существенной разнице в цене моделей сканеров примерно од]
накового класса. При выборе модели сканера обращайте внимание на во:
можности поставляемого вместе с ним программного обеспечения. Не в<
драйверы сканеров способны удовлетворить ваши требования, например, г
установке параметров сканирования. Рекомендуется выбрать такой драйве
который
позволяет производить точную
настройку
параметров
сканирова
^паяа /2. Устройства ввода 329
НИЯ (разрешение — Resolution, яркость — Brightness, контрастность —
Contrast) и предварительно его просматривать. В описании некоторых ска
Неров можно увидеть такие характеристики, как количество встроенных
уровней гамма-коррекции (Gamma correction) или количество последователь-
ных ступеней яркости/контрастности, воспользовавшись которыми можно
легко подобрать необходимые для конкретного оригинального изображения
значения этих параметров.
В табл. 12.16 приведены основные характеристики распространенных ска-
неров.
Таблица 12.16. Характеристики сканеров
Модель Тип Максимальное разрешение аппаратное/про- граммное (dpi) Число цветов Число града- ций серого Интер- фейс
Color Artist Pro CG 8000 Ручной 800 16,7 млн 256 AT-bus
Color Artist Pro CG 8400 Ручной 400 16,7 млн 256 AT-bus
Cray Artist Pro CG 800 Ручной 400/800 Черно- белый 256 AT-bus
Image Artist Pro HT 800 Ручной 800 Черно- белый 64 AT-bus
Matador 105 Ручной 400 Черно- белый 64 AT-bus
-PrinScan 105 Ручной 400 Черно- белый 64 Парал- лельный
PrinScan Color Ручной 400 262 144 64 Парал- лельный
ScanPlus PRO Листовой.. . 600/1200 Черно- белый 256 AT-bus
ScanPlus Color Листовой 600/1200 16,7 млн 256 AT- bus
Paragon 600 IP Планшетный 600/1200 16,7 млн 256 SCSI
Paragon 800 SP Планшетный 800/1600 16,7 млн 256 SCSI
Paragon 1200 Планшетный 1200/2400 16,7 млн 256 SCSI
HP ScanJet 4S Планшетный 200/400 Черно- * белый 16 AT-BUS
HP ScanJet 3P Планшетный 300/1200 16,7 млн 256 AT-BUS
HP ScanJet 3C Планшетный 600/2400 Черно- белый 256 SCSI
Epson GT- 9000 Планшетный 1200/2400 16,7 млн 256 SCSI
330
Аппаратные средства
Особенности применения сканеров
Сканеры всех перечисленных типов можно подразделить на простые моде
и устройства промежуточного и высокого класса. Разница в классе одн
типных устройств определяется их характеристиками и диапазоном возмо:
ных применений, что, конечно, приводит к существенной разнице в цен
на конкретные модели. Важно не ошибиться с выбором модели сканер
т. к. далеко не каждый из них способен удовлетворить ваши требован]
или, напротив, для решения стоящих перед вами задач вполне достаточн
приобрести недорогую модель.
Рассмотрим особенности сканеров различных классов на примере планше
ного сканера. За несколько сотен долларов можно приобрести сканер, пр
годный для ввода изображений с отражающих оригиналов (текст на бума]
рисованный оригинал, фотографии). Сканеры простых моделей удобны д
подготовки деловой документации, символьного распознавания, создан!
прайс-листов и рекламных объявлений, а также для подготовки материал!
электронных публикаций (графические базы данных, Web-страницы и т. п
Устройства данной категории характеризуются оптическим разрешение
300—600 dpi, возможностью передачи 256 оттенков серого для полутонов!
изображений и 24-битным представлением цвета.
Планшетные сканеры промежуточного класса сегодня вполне справляются
задачами, которые совсем недавно были под силу лишь барабанным сканера
Эти устройства, стоимость которых варьируется в диапазоне от 2000 до 200
USD, имеют оптическое разрешение 600—1800 dpi, глубину цвета 10—12 б
на канал, улучшенный динамический диапазон, а также дополнительные во
можности по обработке прозрачных оригиналов. Все это делает их приемл
мыми шля издательского дела коммерческого качества.
Планшетные сканеры высокого класса (цена отдельных устройств достига
50000 USD) характеризуются разрешением 4000 dpi и даже выше, глубине
цвета до 16 бит на канал (что соответствует 48-битному представлению цв
ту). Модели устройств этого класса используются там, где необходимо ск
нирование большого объема информации с высоким качеством и с соблв
дением быстрого производственного цикла.
Рекомендации по применению
□ Тщательно готовьте оригинал перед сканированием: очистите оригин;
от пыли, подправьте разорванные линии, закрасьте нежелательные пяти
□ Если вы не можете вручную отретушировать оригинал, поскольку он К
ценен в первозданном виде, сделайте его копию
□ Обращайте внимание на точное позиционирование оригинала по верт
кали и горизонтали. Если на изображении есть тонкие горизонтальн!
или вертикальные линии, неточное позиционирование оригинала мож
^ва12. Устройства ввода 331
привести к появлению зазубренных линий на сканированном изображе-
нии. Произведите пробное сканирование, поправьте, если необходимо,
положение оригинала и внесите изменения в параметры настройки ска-
нера. Иногда можно разместить оригинал на большом листе бумаги или
между прозрачными пленками
□ Убедитесь, правильно ли выбран режим сканирования. Например, режим
Line Art используется для сканирования черно-белых (битовых) изобра-
жений, а режим Halftone — при наличии на оригинале более двух града-
ций цветовых оттенков
□ Научитесь различать методы растрирования Bayer, Spiral, Fatting и др.
Это можно сделать только опытным путем для каждого конкретного
оригинала
□ Правильно выбирайте разрешение сканирования. При сканировании
штриховой графики необходимо выбирать максимальное разрешение.
При сканировании полутоновых оригиналов разрешение выбирается в
зависимости от конечной цели использования полученного изображения:
либо для печати, либо для просмотра на экране монитора. В первом слу-
чае нет смысла выбирать разрешение выше разрешающей способности
вашего принтера. Во втором — можно ограничиться 72 dpi
□ Применяйте технику растрирования только после окончания основной
обработки изображения. Помните, что использование режима Halftone в
процессе сканирования в дальнейшем ограничит ваши возможности по
редактированию полученного изображения
Выбор копии для сканирования
° При работе со штриховой графикой обращайте внимание на то, чтобы
рисунки были четкими с хорошо различимым контрастом между черны-
ми (или цветными) линиями и фоном
а Лучших результатов при сканировании полутоновых изображений можно
добиться при равномерном распределении оттенков серого на оригинале.
Желательно, чтобы наиболее важные объекты на изображении были
представлены оттенками, приходящимся на средний участок шкалы яр-
кости
Избегайте оригиналов с большим количеством затемненных деталей
По возможности не используйте фотокопии оригиналов. При фотокопи-
ровании контрастность изображения повышается, что снижает качество
сканирования полутонового оригинала
Не сканируйте без необходимости изображения, уже подвергавшиеся
процедуре растрирования. Это может вызвать нежелательный эффект —
крапчатость изображения, называемый муаром. В некоторых графических
Редакторах есть специальные фильтры, например, для удаления крапча-
332
Аппаратные средств^
тоста (despeckle) или размывания (blurring), с помощью которых моя
отредактировать изображение. Если таких фильтров у вашего редактя
нет, при сканировании попробуйте немного изменить угол накля
оригинала. Возможно, это уменьшит влияние растрирования I
□ Цветными пленочными фильтрами можно удалить нежелательные пя|
или оттенки на оригинале. Для этого нужно подобрать фильтр, близю
по цвету к удаляемому оттенку при условии, что в вашем сканерем
применяется цветной источник света. Этот способ также можно испм
зовать для снижения насыщенности некоторых цветов на многоцветн|
оригинале. Перед использованием таких фильтров убедитесь в том, ,Ч|
они лишены дефектов I
□ Если вы столкнулись с проблемами при сканировании фотографии, и
пробуйте сделать ее копию на менее контрастной бумаге. Менее контй
стные фотографические изображения сканируются лучше, чем высоя
контрастные ; 1
Глава 13
Устройства вывода
13
Название этой главы, вообще говоря, немного надумано — конечно же, мо-
ниторы, которые описаны в главе И, также являются устройствами вывода.
Однако если на РС можно без особых проблем работать и без принтера, то
использование компьютера без монитора даже трудно себе представить. По-
этому устройства вывода за исключением монитора обозначают зачастую
как вторичные (secondary).
В первую очередь в этой главе мы рассмотрим типы принтеров, широко ис-
пользуемых в настоящее время. Такие специфические периферийные уст-
ройства, как плоттер или фотонаборный аппарат, описаны кратко.
Интерфейс
В противоположность другим периферийным устройствам принтер практи-
чески всегда подсоединяется к РС через параллельный интерфейс. Правда,
Для старых моделей принтеров имеется возможность подключения через по-
следовательный интерфейс.'-При необходимости принтер можно дооборудо-
вать последовательным интерфейсом. Однако это следует делать только в
исключительных случаях. В отличие от параллельной передачи данных ис-
пользование последовательного интерфейса приводит к существенному за-
медлению работы, особенно при печати в графическом режиме.
Последние модели лазерных принтеров для повышения быстродействия
высокоскоростным портом с расширенными возможностями ЕСР
Capabilities Port) для быстрой печати. При этом драйвер принтера
акже должен обеспечивать режим ЕСР.
более дорогих лазерных принтеров разработан соединитель параллель-
но порта с более плотным расположением контактов, называемый С-
°единитель (С-порт). При этом сохраняется возможность использования
Тандартного разъема Centronics. Преимущество С-соединителя состоит в
°М, что в отличие от обычного разъема Centronics длина кабеля может со-
ставлять до 10 м, а не 3 м, а также он более успешно справляется с двуна-
Равленной скоростной передачей данных.
кЗак 617
-талены
(Extended
334
Аппаратные уредсп
Для еще большего увеличения скорости печати фирмой Far Point Comm
cation была разработана специальная карта F/Port Plus ЕСР. Эта карта и:
дополнительные буферы и другие усовершенствованные средства, п<
шающие производительность принтера от 25 до 40 %.
Некоторые модели принтеров фирмы Hewlett-Packard оборудованы
проводным интерфейсом: инфракрасными приемопередатчиками ]
{Infrared Data Association), что позволяет передавать файлы с помощью
фракрасного излучения, делая ненужным кабельное соединение. Это уд
для пользователей РС типа notebook, которым постоянно приходится
ключать и отключать кабели при необходимости напечатать документ. I
ственно, notebook также должен быть оборудован средствами IrDA.
Драйверы
Драйверы для принтеров находятся в непрерывном развитии и посто;
обновляются. Только для небольшого числа принтеров имеются специ
ные драйверы, относящиеся к конкретной модели. Если такие драй!
прилагаются к принтеру, например, HP DeskJet и HP LaserJet, то еле
применять именно их.
Эмуляция
Ситуация с нормированием и стандартизацией в области принтеров пох
на ситуацию в видеообласти. Правда, для принтеров имеется не так mi
норм, и обычно они устанавливаются ведущими производителями. При]
должен быть не только коммутирован с РС, но и правильно обрабаты
принимаемые данные. Для управления принтером служат специальные
ки. Для лазерного принтера основными языками управления стали
{Printer Control Language) и PostScript. Как правило,
принтеры всех ти
также понимают стандартные команды ESC/P. ESC является сокращен;
от Epson Standard Code. Эти команды управления принтером начинаютс!
служебного символа ESC (так называемая ESC-последовательность). Та
имитация работы “чужого” принтера называется эмуляцией {Emulation},
табл. 13.1 представлены стандарты эмуляции, поддерживаемые принтер;
определенных типов.
Таблица 13.1. Стандарты эмуля>
Устройство вывода Ствндарт эмуляции
Типовым принтер 9-игольчатый принтер 24-игольчатый принтер Лазерный принтер Плоттер Diablo IBM-Proprinter, Epson FX Epson LQ, ESC/P HP LaserJet, PCL, PostScript HP-GL
13. Устройства вывода
335
Принтеры различаются по способу нанесения изображения на бумагу. Под
Impact-принтером (принтеры ударного действия, англ. Impact — удар) пони-
жают принтер, который создает изображение шрифта механически
«всколачиванием” красителя ленты прямо на бумагу. В качестве ударного
механизма могут быть использованы шаблоны символов (типы) или иголки.
jsfon-Inipact-принтеры работают по другому принципу. Печатаемое изобра-
жение создается с помощью тепла, чернил или других ксерографических
методов.
Типовые принтеры
Типовые принтеры (ударение на первом слоге) вам наверняка хорошо из-
вестны по аналогии с электрическими пишущими машинками. Типовые
принтеры, как и принтеры, которые работают с помощью механизма шаро-
образной головки, принадлежат к Impact-принтерам.
Принцип действия
Типовый диск представляет собой пластмассовый диск со спицами. На кон-
цах этих спиц располагаются прямоугольные пластинки, на которых, как
штемпели, нанесены типы (буквы, цифры и знаки препинания). Типовый
диск укреплен на оси таким образом, что он располагается перпендикуляр-
но валу и бумаге. Ось приводится в движение (управляется) шаговым двига-
телем. Позади диска находится ударный механизм (рис. 13.1).
Шаговый двигатель вращает типовый круг до тех пор, пока желаемый знак
не окажется точно перед ударником. В этот момент срабатывает ударник, и
конец спицы прессуется на красящую ленту, которая находится между спи-
цей и бумагой, таким образом происходит печать символа.
Рис. 13.1. Картридж с красящей лентой
и типовые диски
Достоинства
Y
йповый принтер дает очень чистое изображение букв, конечно, в предпо-
чтении (как и для всех принтеров, использующих красящую ленту), что
ента достаточно черная и неизношенная.
^личные типовые диски взаимозаменяемы, таким образом, благодаря за-
^еНе диска можно изменить шрифт.
336
Аппаратные средств,
Недостатки
Основными недостатками таких принтеров являются:
□ Низкая скорость печати от 30 до 40 знаков в секунду, что ставит их д;
ко позади принтеров других типов
□ Недостаточная универсальность типовых принтеров, которая препятс*
ет их широкому распространению. Печатая на типовом принтере,
всегда располагаете одним шрифтом и не можете выделить отдель'
места документа курсивом или жирным начертанием (это можно сдел
только остановив принтер на соответствующем месте и заменив типа
диск)
□ Невозможность печати графического изображения
Область применения
Представленные выше достоинства и недостатки говорят о том, что типа
принтеры можно еще применять только в машинописных бюро, где,,
оформления документа, кроме чистоты, ничего не требуется. Но даже в s
области имеется лучшая и универсальная альтернатива, сопоставимая
уровню цен, — это игольчатые принтеры.
Игольчатые принтеры
Игольчатый принтер (Dot-Matrix-Printer) долгое время являлся стандарт!
устройством вывода для PC. В то время, когда струйные принтеры работ
еще неудовлетворительно, а цена лазерных была достаточно высока, по:
местно использовались игольчатые принтеры. Они еще часто применяя
и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очер
скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способ
сти работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати.
При выборе принтера вы всегда должны исходить из задач, которые &
перед ним поставлены. Если необходим принтер, который должен ца
день без перерыва печатать различные формуляры, или скорость пе1
важнее, чем качество, то дешевле использовать игольчатый принтер. Е
вы хотите получать на бумаге качественное изображение, то использ^
струйный или лазерный принтер, однако при этом, естественно, себест
мость каждого листа существенно возрастет.
Принцип действия
Принцип, которым игольчатый принтер печатает знаки на бумаге, оч
прост. В отличие от типового или принтера с шаровой головкой игольча'
принтер формирует знаки несколькими иголками, расположенными в
ловке принтера.
. Устройства вывода
337
Механика подачи бумаги, в общем, мало изменилась: бумага втягивается с
мощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается крася-
щая лента. При ударе иголки по этой ленте на бумаге остается закрашенный
след-
Иголки, расположенные внутри головки, обычно активизируются электро-
магнитным методом. Головка (рис. 13.2) двигается по горизонтальной на-
правляющей и управляется шаговым двигателем.
Рис. 13.2. Печатающая головка
игольчатого принтера
9- и 18-игольчатые принтеры
9-игольчатый принтер является преемником так называемого игольчатого
Ударного принтера — первого принтера в этой категории. Как уже видно из
его названия, в головке принтера находятся 9 иголок (рис. 13.3), которые,
как правило, располагаются вертикально в один ряд.
I®
Ж 4---Рис. 13.3. Расположение иголок на 9-игольчатой головке
'X/ (в один и два ряда)
Гч
згодаря горизонтальному движению головки принтера и активизации от-
льных иголок напечатанный знак образует как бы матрицу, причем от-
льные буквы, цифры и знаки “заложены” внутри принтера в виде бинар-
« кодов. По этой причине головка принтера “знает”, какие иголки и в
Ких позициях необходимо активизировать, чтобы, например, создать за 10
аг°в головки букву “К” (рис. 13.4).
ак как напечатанные знаки внешне представляют собой матрицу, поэтому
Дольчатый принтер, часто называют матричным принтером. _______________
338
Аппаратные сред<
9 иголок
9x9 точек
18 иголок
9х 18 точек
18 иголок
18 х 18 точек,
простое
перекрытие
24 иглы
24 х 37 точек,
двойное
перекрытие
Рис. 13.4. Матрица для буквы “К” в зависимости от количества
иголок в головке принтера
Хотя наличие девяти иголок в головке принтера обеспечивает высокум
рость печати, однако хорошего качества достичь не удается. ч
Вы, наверняка, знаете типичный шрифт принтера, когда на бумаге |
отпечаток каждой из иголок, а в связи с износом красящей ленты кач|
еще больше ухудшается (рис. 13.5). 1
йои
аойВ
§$%&
Рис. 13.5. Типичные знаки, полученные на 9-иголы
принтере (увеличение)
Для улучшения качества каждую строку пропечатывают два раза, прйЙ
отдельные точки, составляющие знаки, несколько смещаются при вт|
проходе печати. Такой метод хотя и улучшает качество изображений!
естественно, увеличивает время процесса печати. ’Т
Дальнейшим развитием 9-игольчатого принтера стал 18-игольчатый П|
тер, правда, его технология не имела успеха. В качестве предшествен!
24-игольчатого принтера он имел расположение иголок в головке в два ]
по 9 иголок (рис. 13.6). ’
24-игольчатый принтер
В 24-игольчатых принтерах, сегодняшнем стандарте матричных принте
используется технология последовательного расположения иголок в дв4
да. Вследствие того, что иголки в соседних рядах сдвинуты по вертик
точки на распечатке перекрываются таким образом, что их трудно разлй’
(рис. 13.7).
Устройства вывода
339
Рис. 13.6. Головка принтера и рас-
положение иголок в 18-игольчатом
принтере
Иголки расположены в два ряда по 12 штук. Для 24-игольчатых принтеров
также имеется возможность перемещения головки дважды по одной и той
же строке, чтобы знаки пропечатывались еще раз с небольшим смещением.
Изображение буквы, возникающее таким образом, только при тщательном
рассмотрении можно идентифицировать как “произведение” игольчатого
принтера. Поэтому такое качество печати обозначают как LQ, что является
сокращением от Letter Quality (машинописное качество). Несколько худшую
по качеству печать соответственно обозначают NLQ {Near Letter Quality}.
AGO
aoilB
§$%&
Рис. 13.7. Типичные знаки, полученные на
24-игольчатом принтере (увеличение)
урочный принтер
С*™0™ пРинтеРа головка отсутствует, но имеется печатающая планка,
ле Ран от начала до конца укомплектована иголками. Таким образом, при
сЧтся Из°бРажения матрица, соответствующая строке, полностью перено-
Так Кяъ,
Чале головка принтера не должна двигаться слева направо или справа
сУиг В°’ а стРока печатается целиком за один раз, то это, конечно же, дает
1от ственное преимущество в скорости печати. Такие принтеры выпуска-
фирмами Genicom и Dataproducts. Скорость печати достигает 1500
t к в минуту (примерно 20 страниц в минуту).
340
Аппаратные среда*
Особенности работы игольчатого принтера
Игольчатые принтеры по сравнению с безударными (Non-bnpact) прим
ми имеют одно существенное преимущество — они могут печатать одм
менно несколько копий документа. Мы имеем в виду даже не печать !
копирку” — способ, широко применяемый в России. Речь идет об игм
тых принтерах, которые специально сконструированы для одновремя
печати пяти и более экземпляров. Такие принтеры предназначены лпД
плуатации в промышленных условиях и могут печатать на карточках,!
регательных книжках и других носителях из плотного материала. В|
смысле использование такого игольчатого принтера более выгодно, чем
пример, лазерного принтера, где каждую копию документа необходим!
чатать индивидуально, а печать на сберегательной книжке весьма проб!
тич на. я
Вообще игольчатый принтер является более универсальным принтером
работе с бумагой, чем лазерный или струйный, для которых, как при
отсутствует возможность использования бумаги в рулоне. По этой при
игольчатые принтеры часто оборудованы стандартными направляющими
перфорированного рулона. Правда, при печати на рулоне порой возня
проблемы, связанные с тем, что вертикальный размер листа формата!
расстояние между линиями разрыва листа на рулоне отличаются (руда
31,48 см, А4 - 29,7 см). |
Если драйвер сообщает принтеру, что тот должен печатать на бумаге фв|
та А4, а аппаратно (через DIP-переключатели или рычаги) в принтере!
новлен режим “печать рулона”, то в этом случае головка принтера беж
стно печатает через перфорацию бумаги. Пользователям иголД
принтеров знакома эта проблема. Для большинства типов принтера
можем рекомендовать только одно: программное и аппаратное обеспчч
всегда должны быть согласованы между собой. W
Многие принтеры оборудованы механизмом автоматической подачи ojj
(Cut Sheet Feeder), с помощью которого принтер самостоятельно запр^
новый лист (рис. 13.8).
Рис. 13.8. Автоматическая подача лИ(|
341
aQ Устоойства вывода
------
вам часто приходится печатать то на рулоне, то на обычных листах
®CJlIdaTa А4, тогда необходимо использовать принтер, оборудованный так
^°^1ваемым устройством автопарковки. Специальные механические узлы
иаз1>еляют отдельные листы и рулон, чтобы они не мешали друг другу.
Р^оМ случае нет необходимости каждый раз укладывать в отсек листы бу-
или одевать рулон на зубчатые колеса.
Скорость печати
Изготовители всегда указывают теоретическую скорость печати, т. е. макси-
мально возможную скорость чернового (Draft) режима, при этом качество
печати не играет роли. LQ-печать для игольчатых принтеров длится, конеч-
но же, дольше.
Еще дольше приходится ожидать печать графики, потому что при этом на-
бор знаков не читается из внутренней памяти (ROM) принтера, а каждая
печатаемая точка должна рассчитываться.
Единицей измерения скорости печати обычно является число знаков, кото-
рое принтер переносит на бумагу за 1 с, — cps (characters per second).
Объем памяти
Игольчатые принтеры оборудованы внутренней памятью (буфером), кото-
рый принимает данные от РС. Объем памяти недорогих игольчатых принте-
ров составляет от 4 до 64 Кб. Хотя, конечно же, существуют модели, имею-
щие и больший объем памяти (например, Seikosha SP-2415 имеет буфер
размером 175 Кб). В области принтеров, как и во всем компьютерном мире,
действует правило: чем больше памяти, тем лучше.
Шум
Игольчатый принтер является механическим устройством, а работа механи-
ческих узлов всегда сопровождается шумом. Если вы не можете работать
при постоянном шуме, то переместите принтер в другое место (что пробле-
матично, если расстояние от РС превышает 10 м, о чем указано в главе 9)
или Установите принтер в звуконепроницаемую коробку, которую можно
РИобрести в солидном компьютерном центре.
^•Ирмы-изготовители игольчатых принтеров применяют различные техниче-
вкл Решения> чтобы уменьшить шум. Для некоторых принтеров можно
Жен°ЧИТЬ ТаК называемый тихий режим (Quiet Mode). Правда, такое пони-
РУДуй ШуМа °б°йдется снижением скорости печати в два. раза. Лучше обо-
те внутреннюю сторону корпуса изоляцией, например, из пенопласта.
разрешение
как и для других устройств вывода, качество печати зависит от
ения принтера, т. е. количества точек, которое печатается на одном
342 Аппаратные средой
дюйме, — dpi (dots per inch). Для игольчатого принтера разрешение J
роль собственно только тогда, когда он печатает в графическом режим
должно точно рассчитываться положение каждой отдельной точки наЯ
ге. При печати обычных текстовых знаков следует помнить, что для mJ
ческих принтеров существенную роль играют и другие факторы, таки
точность позиционирования головки принтера, количество иголок и о
во красящей ленты. J
Цветная печать '3
Только сравнительно небольшое число игольчатых принтеров имеют ш
цветной печати. Это можно объяснить тем, что когда на рынке пояи
первые модели 24-игольчатых цветных принтеров, цена на цветные в
ные принтеры уже существенно упала. А качество цветной печап
игольчатого принтера, которое реализовано с помощью многоцветной
сящей ленты, не идет ни в какое сравнение с качеством печати на стр|
принтере. л
Шрифты
Многие изготовители оборудуют свои принтеры большим количе<
встроенных шрифтов. Эти шрифты записаны в ROM принтера и сте
ются только оттуда. В связи с этим следует обратить внимание на ел!
шие моменты: »
□ Эти шрифты могут использоваться программным обеспечением, есл
тановлен “родной” драйвер принтера. Обычно программы обработки
ста “не знают” шрифты, встроенные в принтер, и всегда испоЙ
стандартный шрифт
□ При работе в системе Windows изобилие шрифтов TrueType обесцед
наличие большого количества встроенных в принтер шрифтов
В табл. 13.2 представлены характеристики некоторых моделей иголы
принтеров. Возможно, здесь приведены и не самые современные модед
зато все они проверены временем и являются наиболее распространен]
моделями различных ведущих изготовителей. При этом в таблицу не
9-игольчатые принтеры, потому что их скорость и качество печати^
текстовом, так и в графическом режиме оставляет желать лучшего.
Таблица 13.2. Параметры 24-игольчатых принт
Модель принтера Citizen Swift24 Epson LQ2550 NEC P6+ OKI ML
Диаметр иголки, мм 0,2 0,2
Срок службы головки, млн знаков 200 100 5
Скорость печати, cps 216 400 265 180
Устройства вывода 343
Таблица 13.2 (продолжение)
-^^Гринтера Citizen Swift24 Epson LQ2550 NEC Р6+ OKI ML 380
разрешение, dpi 360x360 360x360 360x360 180x360
Объем памяти, Кб 8 8 80 32
уровень шума, дБ 55 55 58
прок службы красящей ленты, млн знаков 2 3 3
Струйные принтеры
Первой фирмой, изготовившей струйный принтер, является Hewlett-Packard.
Основной принцип работы струйных принтеров чем-то напоминает работу
игольчатых принтеров, только вместо иголок здесь применяются тонкие,
как волос, сопла, которые находятся в головке принтера. В этой головке ус-
тановлен резервуар с жидкими чернилами, которые через сопла, как микро-
частицы, переносятся на материал носителя. Число сопел (от 16 до 64) зави-
сят от модели принтера и изготовителя (рис. 13.9). Некоторые последние
модели имеют гораздо большее число сопел. Например, головка HP DeskJet
1600 имеет 300 сопел для черных чернил и 416 для цветных.
Рис. 13.9. Струйный прин-
тер HP DeskJet 550
Методы подачи чернил:
Головка принтера объединена с -резервуаром для чернил; замена резер-
®Уара с чернилами одновременно связана с заменой головки
Q Используется отдельный резервуар, который через систему капилляров
°беспечивает чернилами головку принтера
344
Аппаратные сред(
Принцип действия
Современные модели струйных принтеров в своей работе могут исц
вать следующие методы:
□ Пьезоэлектрический метод
□ Метод газовых пузырей
□ Метод drop-on-demand
Пьезоэлектрический метод
Для реализации этого метода в каждое сопло установлен плоский пье;
сталл, связанный с диафрагмой. Как известно, под воздействием элек:
ского поля происходит деформация пьезоэлемента. При печати, находя]
в трубке пьезоэлемент, сжимая и разжимая трубку, наполняет капилл!
систему чернилами. Чернила, которые отжимаются назад, перетекая
ратно в резервуар, а чернила, которые “выдавились” наружу, оставля
бумаге точку (рис. 13.10). Подобные устройства выпускают компании
Brother и др.
Рис. 13.10. Принцип д<
струйного принтера с пы
ментами
Метод газовых пузырей
Этот способ является термическим и больше известен под назв
Bubblejet (инжектируемые пузырьки). При использовании этого метод!
дое сопло оборудовано нагревательным элементом, который при про,
нии через него тока за несколько микросекунд нагревается до темпер
около 500°. Возникающие при резком нагревании газовые пузыри (Ь
стараются вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую
жидких чернил, которая переносится на бумагу (рис. 13.11). При отк
нии тока нагревательный элемент остывает, паровой пузырь уменьша
через входное отверстие поступает новая порция чернил. Подобную '
логию использует фирма Canon.
Метод drop-on-demand
Третий метод, разработанный фирмой Hewlett-Packard, называется методом
drop-on-demand. Также как в методе газовых пузырей, здесь для подачи чер-
нил из резервуара на бумагу используется нагревательный элемент. Однако
в методе drop-on-demand для подачи чернил дополнительно используется
специальный механизм, в то время как в методе газовых пузырей данная
функция возложена исключительно на нагревательный элемент. На рис. 13.12
показан принцип работы механизма печати с использованием метода drop-
on-demand.
Рис. 13.12. Принцип действия
метода drop-on-demand
реализованных с использованием
Вл
•*ето°ДарЯ Т°МУ’ ЧТ° В механизмах печати,
да газовых пузырей, меньше конструктивных элементов, такие принте-
^НЭДеЖНеЙ в работе и СРОК их эксплуатации более продолжителен. Кроме
> использование этой технологии позволяет добиться наиболее высокой
соВКи способности принтеров. Обладая высоким качеством прори-
ЧИя ЛИНий> Данный метод имеет недостаток: области сплошного заполне-
г 3Ь1ре-°Лучаются несколько расплывчатыми. Применение метода газовых пу-
| Целесообразно при необходимости печати графиков, гистограмм и
346
Аппаратные среде
т. п., тогда как печать полутоновых графических изображений полуЗ
более качественной при использовании метода drop-on-demand. J
Технология drop-on-demand обеспечивает наиболее быстрое впрыски!
чернил, что позволяет существенно повысить качество и скорость пи
Цветовое представление изображения в этом случае более контрастно. 1
Цветные струйные принтеры 1
Цветная печать с помощью игольчатых принтеров не дает желаемого кач
ва. Использование для этой цели других типов принтеров, лазерных!
термических, многим обычным пользователям не по карману. Примем
же чернил различного цвета является недорогой и все же достаточно км
венной альтернативой, что и привело к широкому распространению cf
них принтеров. я
Обычно цветное изображение формируется при печати наложением 1
на друга трех основных цветов: циан (Cyan), пурпурный (Magenta) и
тый (Yellow). Хотя теоретически наложение этих трех цветов доджи
итоге давать черный цвет, на практике в большинстве случаев получги
серый или коричневый, и поэтому в качестве четвертого основного щ
добавляют черный (ЫасК). На основании этого такую цветовую модели
зывают CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blacК).
3
По рассмотренной причине в новых моделях струйных принтеров прим
ется не три цветных патрона для создания цвета, а четыре, включая доз
нительный черный патрон. *
Особенности работы струйного принтера
Шум •’
В противоположность Impact-принтерам, которые являются ударно-мем
ческими, струйные принтеры работают тихо. Лишь двигатель, управляв
головкой принтера, издает легкое гудение. Уровень шума составляет о!
40 дБ, что на 15 дБ меньше, чем у игольчатых принтеров. \
Скорость печати
Скорость печати струйного принтера, как и игольчатого, зависит от каче
печати. При черновой печати (Draft Mode) струйный принтер по скор
печати значительно превосходит игольчатый. При печати в режиме LQ
рость печати значительно уменьшается и в среднем составляет 150—200.
что соответствует 3—4 страницам в минуту. Печать в цвете длится неско,
дольше. Последние современные модели, предназначенные для ра&
групп, например НР1600С и НР1600СМ, могут печатать в минуту до
страниц.
а о х/стоойства вывода
347
качество печати
аюшее преимущество струйного принтера в сравнении с матричным
чаеТся в изображении шрифта. Для моделей с большим числом сопел
3 актерно достижение качества печати лазерного принтера. Большое зна-
хф„.» имеют качество и толщина бумаги.
Принципе можно отказаться от специальной бумаги, предлагаемой раз-
личными изготовителями. Струйный принтер печатает на бумаге от 60 до
135 г/м2- Хорошо зарекомендовала себя бумага для ксероксов (80 г/м2).
Для избежания ухудшения качества печати, связанного с растеканием чер-
нил, используются различные технические решения. Например, в моделях
HP PaintJet XL 300 и DeskJet 1200С, выпускаемых фирмой Hewlett-Packard,
для быстрого высыхания чернил применяется подогрев бумаги.
Разрешение струйных принтеров при печати графики составляет 300x300 —
720x720 dpi. Некоторые модели при печати черным со сглаживанием имеют
разрешение 720x360 dpi, например, Canon BJC-70.
Работа с бумагой
Струйный принтер не может использовать бумагу в рулоне. Подобная обра-
ботка бумаги все еще является “вотчиной” игольчатых принтеров. Несколь-
ко копий на струйном принтере можно получить только с помощью много-
кратной печати одного и того же документа.
Головка принтера
Основным недостатком струйного принтера является относительно большая
опасность засыхания чернил внутри сопла. В этом случае, к сожалению, по-
может только одно — заменить печатающую головку (рис. 13.13).
Рис. 13.13. Печатающие го-
ловки и резервуары с черни-
лами струйных принтеров
348
Аппаратные cpej
Принтеры некоторых типов нельзя выключать во время эксплуатац
как в этом случае головка останется стоять в промежуточной позиц;
приведет к более быстрому высыханию сопел. Большинство npj
имеют режим парковки, при котором печатающая головка возврат
исходное положение внутри принтера, что предотвращает засыхание
Некоторые струйные принтеры оборудованы устройством очистки
Для этого необходимо на панели принтера нажать соответствующую юн
В табл. 13.3 представлены основные характеристики для некоторых
ных принтеров.
I
Таблица 13.3. Основные параметры струйных при%
Параметры Canon BJC-7O HP DeskJet 660С HP DeskJet 1600СМ Epson Stylus (
Число сопел (моно- хромных/цветных) 64/64 48/48 300/416 64/48
Максимальное раз- решение, dpi 360x360 600x600 600x600 720x721
Память (стандарт- ная/максимальная), Мб 0,035/0,035 0,512/0,512 6/70
Скорость печати в черновом режиме, стр./мин 4 4 9 8
Скорость печати в режиме улучшенного качества, стр./мин 1 (черно-белая печать) 3 (цветная печать) 8
Лазерные принтеры
Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных прин^
лазерные принтеры на сегодня позволяют достигать более высокого каЧ
печати.
К сожалению, цветные лазерные принтеры доступны далеко не всем. (
ко радует то, что качество получаемого с их помощью изображения^
ближается к фотографическому, а цены имеют тенденцию к снижению^
сейчас можно приобрести цветной лазерный принтер менее чем за 5000
Таким образом, для получения высококачественной черно-белой pacifi
следует отдавать предпочтение лазерному принтеру по сравнению со
ным. Если вы желаете получить цветное изображение, то в болын
случаев можете быть удовлетворены цветным струйным принтером.
Уровень шума при “жужжании” лазерного принтера составляет в q
40 дБ. В режиме off-line это значение еще меньше.
349
уг.тпойства вывода
Принцип действия
щинством изготовителей лазерных принтеров используется механизм
5(й11’м который применяется в ксероксах. Принтеры HP и QMS, например,
ЯеЧоль3Уют механизм печати ксероксов фирмы Canon.
ейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вра-
^^шийся барабан, с помощью которого производится перенос изображе-
на бумагу. Барабан представляет собой металлический цилиндр, покры-
ли тонкой пленкой фотопроводящего полупроводника (рис. 13.14). Обычно
Т качестве такого полупроводника используется оксид цинка. По поверхно-
сти барабана равномерно распределяется статический заряд. Для этого слу-
жит тонкая проволока или сетка, называемая коронирующим проводом. На
этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение во-
круг него светящейся ионизированной области, называемой короной.
Рис. 13.14. Функциональная схема лазерного принтера
азеР, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч,
отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, приходя на барабан, из-
ет его электрический заряд в точке прикосновения. Для некоторых типов
интеров потенциал поверхности барабана уменьшается от -900 до -200 В.
м образом, на барабане возникает скрытая копия изображения.
^следующем рабочем шаге на фотонаборный барабан наносится тонер —
Част аишая кРасящая пыль. Под действием статического заряда эти мелкие
*иих ЦЫ Легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подверг-
я экспозиции, и формируют изображение.
pe^g1^ ВТягивается из подающего лотка и с помощью системы валиков пе-
чется к барабану. Перед самым барабаном бумаге сообщается статиче-
350 Аппаратные средсД
ский заряд. Затем бумага соприкасается с барабаном и притягивает,
даря своему заряду, частички тонера от барабана. *1
Для фиксации тонера бумага вновь заряжается и пропускается между Д
роликами с температурой около 180° С. После собственно процесса гЛ
барабан полностью разряжается, очищается от прилипших лишних часе
готов для нового процесса печати. ,Л
Альтернативой является так называемый светодиодный принтер, или Я
принтер {Light Emitting Diode). Вместо лазерных лучей, управляемых с м
щью механики зеркал, барабан освещает неподвижная диодная строка!
стоящая из 2500 светодиодов, которая описывает не каждую точку, а ця
строку. На этом принципе работает лазерный принтер OKI. Л
В цветном лазерном принтере изображение формируется на светочувет
тельной фотоприемной ленте последовательно для каждого цвета (И
Magenta, Yellow, Black). Лист печатается за четыре прохода, что, естефя
но, сказывается на скорости печати, имеются четыре емкости для тонем
от двух до четырех узлов проявления. Принтеры этого класса оборудоя
большим объемом памяти, процессором и, как правило, собственными
честером. На винчестере располагаются разнообразные шрифты и см
альные программы, которые управляют работой, контролируют состоям
оптимизируют производительность принтера. В результате цветные ля
ные принтеры являются весьма габаритными и массивными аппаратами/!
Технологически процесс цветной печати на лазерном принтере осущесп!
ется очень сложно, поэтому и цены на такие принтеры еще очень высоки
В настоящее время даже дорогие модели цветных лазерных принтеров
дают идеального фотографического качества. Для этой цели лучше bociw
зоваться термическими принтерами, о которых мы расскажем далее в |
главе. |
В табл. 13.4 приведены основные характеристики цветных лазерных при|
ров формата А4. Все принтеры снабжены винчестером. J
Таблица 13.4. Основные параметры цветных лазерных прин'
Параметры QMS magicolor LX Xerox Xprint 4920/4925 HP Color La»j Jet J
Максимальное разре- шение, dpi 600x600 600x600 300x300
Память (стандарт- ная/максимальная), Мб 12/64 16/48 8/72 1
Скорость монохромной печати, стр./мин 12 12 10 1
Скорость цветной печати, стр./мин 6 3 2
Процессор 33 МГц Intel 80960СЕ 25 МГц AMD 29030 25МГЦ AMD ! 29030
L
д13 устройства выводе 351
Особенности работы лазерного принтера
Скор°сть печати
оооСть печати лазерного принтера определяется двумя факторами. Пер-
С й из них — это время механической протяжки бумаги, другой — скорость
обработки данных, поступающих от РС, и формирования растровой страни-
°Ь1Ш1Я печати.
Обычно лазерный принтер оборудован собственным процессором. Как пра-
вило для черно-белых принтеров используется микропроцессор Motorola
<68000. В высокопроизводительных принтерах, например HP, используют
процессор Intel 80960, имеющий тактовую частоту 33 МГц и сокращенный
набор команд (RISC-архитектура).
Несколько лет назад, когда процессоры были дорогие, для удешевления
принтеров разработали модели, функционирующие на основе интерфейса
графического устройства {Graphic Device Interface, GDI). Подобные принте-
ры, оснащенные специальным контроллером, используются для построения
образа страницы и пересылки данных CPU компьютера. Вывод изображе-
ния с помощью принтера GDI, естественно, сопровождается дополнитель-
ной нагрузкой на систему, и производительность приложений, выполняе-
мых в среде Windows, может снизиться до нуля. В настоящее время, когда
цены на микропроцессоры снизились, наметилась тенденция к сокращению
выпуска подобных устройств.
Так как лазерный принтер является страничным принтером (т. е. он форми-
рует для печати полную страницу, а не отдельные строки, как игольчатый или
струйный), скорость печати измеряется в страницах в минуту.
Средний лазерный принтер печатает 4, в лучшем случае 8 страниц в минуту.
Высокопроизводительные принтеры, которые, как правило, используются в
компьютерных сетях, могут печатать до 20 и более страниц в минуту.
Лазерный принтер, как и игольчатый, печатает страницы не с одной и той
Же скоростью. При печати сложных графических изображений лазерный
Принтер “задумывается” дольше._____________________________________
□
П
Разрешение
Разрешение
ся
0
лазерного принтера по горизонтали и по вертикали определяет-
Различными факторами:
Вертикальное разрешение соответствует шагу барабана и для большинст-
ва принтеров составляет 1/600 дюйма (для более дешевых 1/300 дюйма)
оризонтальное разрешение определяется числом точек в одной строке и
граничено точностью наведения лазерного луча
ш^>му сегодня многие модели принтеров имеют “несимметричное разре-
е у равное, например, 1200x600 dpi, когда точность перемещения
352
Аппаратные сред1
лазерного луча составляет 1/1200 дюйма, но шаг барабана по-прми
1/600 дюйма. Воспроизводимое изображение разбивается при этом Ц
квадратики, а на прямоугольники со сторонами 1/600 и 1/1200 люйъм!
как луч лазера может перемещаться не только по горизонтали, но и пЗ
тикали, то он способен поставить точку либо в верхней, либо в нижней!
ти прямоугольника. В этом случае говорится об алгоритмическом рам
нии. Очевидно, что алгоритмическое высокое разрешение заменяет рем
лишь отчасти. Оно позволяет сделать края изображений более гладкими
Для передачи полутонов изображение принято разбивать на несколько!
ек. Например, для принтеров с разрешением 300x300 dpi часто примем
квадратная ячейка из 25 точек размером 0,42x0,42 мм (длина стороны!
дюйма), со сторонами, повернутыми на 45 градусов относительно вер!
ли. При этом возможна передача 26 оттенков серого (от 0 до 25 том
ячейке). Именно таковы рекомендации языка PostScript Level 1. Таи
размер ячейки достаточно велик, а число оттенков мало, то изобраЯ
получается несколько зернистым. j
В высококачественных принтерах такая ячейка состоит из 128 точек (йа
мер, принтеры фирмы Optra) и тоже имеет вид квадрата, развернутого-J
градусов. При разрешении 1200x1200 dpi его размер составляет 0,25х0Ди
Качество изображения улучшается не только потому, что меньше рй
ячейки, но и из-за увеличения числа оттенков серого до 129. • 5
В табл. 13.5 представлены основные параметры некоторых наиболее рав
страненных черно-белых лазерных принтеров для печати страниц формат^
Таблица 13.5. Основные параметры черно-белых лазерных принц
Параметры Brother HL-630 HP LaserJet 5L HP LaserJet 9
Максимальное разре- шение, dpi 300x300 600x600 600X 600 Й
Память (стандарт- ная/максимальная), Мб 0,5/2 1/9 2/50 ;!
Скорость печати, стр./мин 6 4 6 Д
Процессор Motorola 68000, CISC, 16 МГц Motorola, RISC, 24 МГц MCF 5120, R!^ 20 МГц »
Проблемы, которые имеются (или имелись) у других типов принтеров,
же присущи и лазерным принтерам.
Для игольчатых или струйных принтеров толщина иголок или сопел,
словливает неравномерное расположение отдельных точек, из который
пример, создается диагональная линия. В результате этого возникает
называемый “лестничный эффект”, который проявляется не только пр!
чати графических изображений, но и при печати крупного текста.
13 устройства вывода
353
проблему впервые решила фирма Hewlett-Packard, применяя техноло-
повышения разрешения (Resolution Enhancement Technology), также назы-
RET-технологией. Эта технология была реализована с помощью
83 циального чипа, который управляет интенсивностью луча лазера и по-
С оМУ может манипулировать энергией заряда барабана. При использовании
оГо метода заряд каждой точки растра варьируется пятью градациями.
ррТ-технология повышает качество вывода текста, штриховых и полутоно-
вых изображений (рис. 13.15).
Рис. 13.15. Результат применения RET-технолОгии
Другие изготовители переняли эту технологию под другим именем. Фирма
*4 называет ее Smoothing Technology, компания NEC оборудует свои прин-
ты технологией S.E.T.(57!a/7> Edge Technology), а фирма Epson, не мудрствуя
^каво, назвала ее RIT (Resolution Improvement Technology).
Память
Лазерный принтер обрабатывает целые страницы, что' естественно, связано
НИ1°ЛЬШИМ количеством вычислений. При разрешении 300x300 dpi на стра-
12qq Формата А4 насчитывается почти 9 млн точек, а при разрешении
3йть,Х^^ более 140 млн. Объем необходимых вычислений нетрудно вообра-
• 1це ’ Скорость печати определяется не только работой процессора, но и су-
I венно зависит от объема памяти, которой оборудован принтер.
354
Аппаратные ере,
Величина памяти лазерного принтера 1 Мб является нижней гоанитиуд
лее ощутима емкость памяти от 2 до 4 Мб. Цветные лазерные прц|
имеют еще большую память (табл. 13.4). Принтер, который функцией
в сети, часто имеет еще и внешнюю память (винчестер). J
Лазерный принтер может быть дооборудован дополнительной nail
Обычно в него устанавливаются специальные карты с DRAM или S|
модулями. Некоторые принтеры имеют возможность расширения паи
помощью обычных SIMM-модулей (как правило, 72-контактных). 1
Выбирая лазерный принтер, обратите внимание на возможность раса
ния его памяти стандартными микросхемами (рис. 13.16). а
Рис. 13.16. Платы расширения памяти лазерного принтера . j
Дорогие принтеры часто оборудованы флэш-памятью (ППЗУ-перепраИ
мируемое постоянное запоминающее устройство, EEPROM), которая Я
назначена для хранения различных шрифтов, шаблонов и др. Обладая ф]
памятью, принтер выигрывает в скорости за счет того, что не тратит ва
на загрузку этих аксессуаров из РС. Модели принтеров различных фия
этой же целью оснащаются шрифтовыми картриджами, которые, к соя
нию, для русскоязычного пользователя порой совершенно бесполэд
Флэш-память объемом 1 Мб позволяет записать и держать наготове до |
десятков кириллических шрифтов. Кроме того, во флэш-памяти могуТд
ниться некоторые программы, например, программа сетевого адаптера эд
Некоторые принтеры (например, Brother HL-960, 1260) имеют гнездо|
платы PC Туре Ш PC Card, позволяющее устанавливать винчестеру
флэш-память для хранения шрифтов. й
Работа с бумагой |
Как правило, большинство лазерных принтеров могут печатать на буя
формата А4 и меньше, правда, в последнее время появились принту
способные печатать на листах формата АЗ. Кроме того, если раньше пе^
355
а 13 Устройства вывода
лоНе считалась прерогативой лишь игольчатых принтеров, то сейчас на
Йа ке появились модели лазерных принтеров, которые также могут исполь-
Рь* иля работы бумагу в рулоне, например, Pentax Laserfold 300Е.
и которые лазерные принтеры (например, Xerox 4320/MRP) могут печатать
обеих сторонах листа; во многих дорогих моделях предусмотрена воз-
можность их дооборудования для двусторонней печати (правда, это стоит
более 500 USD).
Иля некоторых принтеров, предназначенных для работы в сети, предусмот-
рены специальные виды работы с бумагой: выборка листов из нескольких
дотков, печать на листе формата АЗ и даже раскладка напечатанных листов
по нескольким приемным карманам.
Расход материала и срок службы
Лазерный принтер является взыскательным устройством, многие компонен-
ты которого функционируют в экстремальных условиях.
Решающим элементом, определяющим качество работы и срок службы ла-
зерного принтера, является сменный барабан. Загрязненный барабан
“одарит” распечатку мягким затемнением или светлым пятном из-за плохой
фиксации на нем тонера. Поэтому мы не рекомендуем вам печатать на об-
ратной стороне уже распечатанного листа или подвергать барабан длитель-
ному освещению (более 3 мин). Ресурс барабана лазерного принтера зависит
от модели и составляет для недорогих принтеров 40 000—60 000 страниц.
Некоторые изготовители оборудуют картридж несколькими составными
элементами (например, барабан и резервуар с тонером у принтеров фирмы
Hewlett-Packard), что экономически не совсем оправдано. Однако необхо-
димость работать с отдельным барабаном и резервуаром для тонера делают
принтер менее удобным по сравнению с устройствами, в которых эти узлы
объединены. К тому же многие изготовители (OKI, HP) или обслуживаю-
щие фирмы принимают картриджи для восстановления и перезарядки тонера.
Чтобы избежать проблем при работе с лазерным принтером мы настоятель-
но рекомендуем перед началом эксплуатации основательно изучить доку-
ментацию и строго придерживаться расчетных нагрузок (количество стра-
ниц в месяц), определенных фирмами-изготовителями (табл. 13.6). Если вы
Используете принтер как сетевой, то для групп пользователей (до 20) доста-
нно рабочей нагрузки 20 000 страниц в месяц. Для более крупных групп
Комендуется выбирать принтер с рабочей нагрузкой 50 000 страниц в месяц.
Таблица 13.6. Расчетные нагрузки для лазерных принтеров
Ресурс тонера Расчетная нагрузка,
или картриджа, стр. стр./месяц
3000 10000
3000 10000
356
Аппаратные срел
Таблица 13.6 (продол:
Модель Ресурс тонера или картриджа, стр. Расчетная наго стр./месяц
Brother HL-660 3000 10000
Brother WL-660 3000 10000
Epson ActionLaser 1100 4500 10000
Epson ActionLaser 1400 4500 10000
HP LaserJet 4MV 8100 50000
HP LaserJet 5L 2500 4000
HP LaserJet 5P 4000 12000
Kyokera Ecosus FS-1600A 11000 25000
Lexmark 4039 10 plus LaserPrinter 7000 25000
Panasonic KX-P6100 2050 2000
QMS 1060E 6000 10000
QMS 1660E Print System 7500 35000
QMS 1725E Print System 8000 75000
QMS magicolor LX 4000(черно-белый) 5000
ЗООО(цветной) 5000
Xerox 4230/MRP 20000 230000
Xerox Xprint 4920/4925 5000(черный) 15000
4000(цветно-белый) 15000
Сетевые принтеры
В последнее время широкое распространение
получило
использовани
зерных принтеров в сети. Конечно же, это удобнее, чем переносить ф:
чей-то РС с подключенным принтером. Если принтер используется к
тевой (рис. 13.17), то его прямое подключение к сети крайне выго,
следующим причинам:
□ Нет необходимости выделять отдельную рабочую станцию для уп|
ния принтером
□ Принтер может быть установлен в любом удобном месте. Напомни:
при подключении принтера к файловому серверу или рабочей ст;
через параллельный интерфейс, длина кабеля, соединяющего прИ1
РС, обычно не превышает 2—3 м
Для использования принтера как сетевого в него должна быть устано
сетевая интерфейсная карта {Network Interface Carol, NIC) для принтере
подключен внешний блок аппаратного сервера печати (принт-сер
один разъем которого подсоединяется к параллельному порту при]
357
д 13 Устройства вывода
сдедних моделях сетевых лазерных принтеров карта NIC, как правило,
® Остановлена. Принтеры, содержащие NIC, позволяют обойтись без вы-
нНого РС и могут уменьшить затраты времени на печать по сравнению
дрУгимИ вариантами организации вывода на печать в сетевой среде.
ип cv □I..-4
₽ис. 13^17. Применение принт-серверов и сетевой интерфейсной карты
Для организации использования лазерного принтера в сети
Рис. 13.18. Установка сетевой
интерфейсной карты HPJet+Direct
358
Аппаратные среде
Естественно, к сетевым принтерам предъявляются повышенные требог
Прежде всего, это касается скорости работы механизма печати. Для ра
групп, насчитывающих до 20 пользователей, рекомендуем применять ]
теры со скоростью печати 12—16 страниц в минуту. Если пользова
больше, то лучше применять быстродействующие принтеры со скор<
печати от 20 до 30 страниц в минуту, такие как QMS 3825 или
4230/MRP.
На рис. 13.19 приведены панели внешних интерфейсов HP Jet Direct EX'.
(а) и HP JetDirect EX Plus3 (б). По имеющимся на них разъемам также j
но судить о сетевом предназначении принт-серверов.
л
ВВС iOBase-T РатаНЫ Power
РАСКАЙР Д581А юлгтккткхп*
a
вне 10В*Л-Т
Pert! Ports Ports
СД яадкАйР ‘ НРЯТОтКТЕХПкЗ I Pewr
6
Рис. 13.19. Разъемы принт-серверов для моделей J2591A (а) и J2593A (б)
Язык принтера
Тем, чем для РС является операционная система, для принтера являете
язык. РС поставляет принтеру исключительно биты, а что с ними де
это уже проблемы принтера.
Как и при всех попытках стандартизации, в этой области наблюд
“вавилонское многообразие”. Здесь мы остановимся на языках, испол!
щихся в лазерных принтерах.
Обычно глубокие знания языка управления принтером необходимы
программистам, создающим программы взаимодействия с принтером,
стому пользователю достаточно знать общие команды и указания для fl
тера, чтобы, например, в пункте меню FILE/PRINTER/COPIES устан<
необходимое число копий распечатываемого документа или поля при печ
Набор команд языка принтера обычно содержится в ROM принтера и, 1
ветственно, интерпретируется его процессором.
PCL5
Стандартный язык для лазерного принтера, разработанный фирмой Не’
Packard, называется PCL (Printer Control Language). В настоящее время
359
^j3. Устройства вывода__________________________
ной является версия 6, называемая соответственно PCL6. PCL впервые
установлен в принтере HPLaserJet HI. Все версии PCL являются со-
вместимыми снизу вверх.
приобрели не оригинальный принтер фирмы Hewlett-Packard,
следует обратить внимание на то, чтобы он мог эмулировать стандарт HP,
т е понимать команды языка PCL.
До PCL содержит не только команды для управления принтером (анало-
гичные ESC-последовательностям для игольчатого принтера), в него также
интегрированы графические функции, описывающие, например, геометри-
ческие фигуры или поворот шрифтов. Кроме того, PCL имеет небольшое
количество встроенных шрифтов. К ним принадлежат, например, Courier,
CG Times, Univers. Возможно, вам уже известны названия этих шрифтов —
они входят в состав языка PCL3, который также применяется и для струй-
ных принтеров HP.
HP-GL
HP-GL является языком принтера, разговор о котором более уместен при
рассмотрении плоттеров (далее в этой главе). HP-GL {Hewlett-Packard
Graphics Language) также является языком принтера, разработанным фирмой
Hewlett-Packard, и представляет собой практически индустриальную норму
для чертежных плоттеров. HP-GL является расширением команд PCL, до-
полненным командами управления последовательным интерфейсом, к кото-
рому обычно подключается плоттер. Команды HP-GL предоставляют в рас-
поряжение принтера инструкции, с помощью которых изображение может
быть повернуто на любой угол и отображено зеркально.
Геометрические фигуры (круг, прямоугольник или линии) генерируются с
помощью HP-GL существенно быстрее, чем с помощью PCL.
PostScript
распространенный язык для лазерного принтера называется
; cnpt. При этом речь идет о стандартизированном языке описания
ТатьНИ11Ь1 ^актУ£1льная версия PostScript Level 3), который также может рабо-
г рщ и с Цветом. PostScript начал развиваться фирмой Evansj Suther Land,
; Дтывающей языки программирования для графической компьютерной
j Adob ЧрИ> потом ДоРаботан Xerox и, наконец, усовершенствован фирмой
йосыл ”ostScript предполагает мощное аппаратное обеспечение. Шрифты
= Имеют ЮТСЯ На пРинтеР не в виде растрового изображения типа bitmap, а
1фцНтСЯ В РаспоРяжении принтера в-векторном виде. Но так как лазерный
Ра до Р П° своей технологии строит страницу целиком из точек, эти векто-
быть снова преобразованы с помощью RIP {Raster Image
°Г’ В РастРовое изображение. Для формирования знаков RIP хранит в
й°3ДатПРИНТеРа КОНТУР каждого символа. Когда возникает необходимость
к ь битовый массив знака, интерпретатор PostScript должен получить
360 Аппаратные средни
информацию о выбранном знаке, его начертании, размере и располгыИ
на странице. Используя эту информацию, интерпретатор выбирает мН
знака, масштабирует его до заданного размера и размещает в указ»
месте битового массива страницы. Так же обрабатываются геометричЖ
изображения. Я
Достоинства PostScript: Л
□ Большая часть информации, которую должен печатать принтер, цЯ
ется в математической форме. Например, символы шрифта переде
не в формате bitmap, а как множество векторов, которые предстае
только их контуры (в виде линий Безье). Они могут масштабиродЯ
поворачиваться, отображаться зеркально и абсолютно точно позипЯ
роваться Я
□ Содержит список, по меньшей мере, 25 различных шрифтов, коЯ
обычно жестко прошиты в ROM принтера. Сверх этого многие прсЯ
дители предлагают шрифты в стандарте PostScript Я
□ Экономит память принтера: соответствующие шрифты не переносяд
винчестера в принтер в виде битовых массивов bitmap ’ *
□ Файлы PostScript независимы от аппаратного обеспечения: они И
восприниматься любым периферийным устройством (лазерным прмЯ
ром или фотонаборным аппаратом), которые поддерживают PostSS
Лишь разрешение аппаратного обеспечения определяет качество печаЯ
□ Файлы PostScript представляют собой программу в формате ASCIIs
этому их можно редактировать как обычный текстовой файл. ОбЯ
соответствующими знаниями команд PostScript, теоретически можнЛ
нипулировать результатом вывода на печать прямо из файла ASCII 1
У “настоящего” устройства PostScript набор команд и вектор из ировам
шрифты жестко расположены в ROM принтера. Интерпретатор, котЯ
делает понятным принтеру команды PostScript, и то, как Firmware размя
ется в устройстве PostScript. Такое средство вывода должно быть оборуИ
но CPU и соответствующим объемом памяти. В противоположность Я
для большинства принтеров имеется возможность дополнительно уся
вить специальные картриджи PostScript. Например, HP LaserJet4 рабя
по этому методу. й|
Firmware — микропрограммное или аппаратно-программное обеспеЧЯ
ROM (англ./гг/я — прочный, неизменный).Д
Если вы хотите сделать устройство вывода “PostScript-образным”, то Я
можно достичь и чисто программно. Например, программа Freedom of Н
генерирует печатаемые страницы в памяти PC, т. е. представляет ся
программную реализацию интерпретатора PostScript. То, что для подобН
рода “ненастоящего” PostScript необходим мощный производительный Я
большим объемом памяти, в объяснении не нуждается. *
J
361
уг.тпойства вывода
----------------
подробно информацию по выбору, грамотному подключению, на-
и эксплуатации лазерного принтера вы найдете в книге “Лазерные
сТР° теоы”, (авторы О. Колесниченко, М. Шарыгин, И. Шишигин) изда-
приН_пЯ “BHV — Санкт-Петербург”.
тельств11
Термический принтер
П етные лазерные принтеры пока не идеальны. Для получения цветного
изображения качества, близкого к фотографическому, или изготовления до-
печатных цветных проб используются термические принтеры или, как их
еще называют, цветные принтеры высокого класса.
В настоящее время распространение получили три технологии цветной тер-
мопечати:
□ Струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать)
□ Контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать)
□ Термоперенос красителя (сублимационная печать)
Общим для последних двух технологий является нагрев красителя и перенос
его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный
краситель, как правило, нанесен на тонкую лавсановую пленку (толщиной
5 мкм). Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, ко-
торый конструктивно схож с аналогичным узлом игольчатого принтера.
Матрица нагревательных элементов за 3—4 прохода формирует цветное изо-
бражение.
-Термовосковые принтеры переносят краситель, растворенный в воске, на
бумагу, нагревая ленту с цветным воском. Как правило, для подобных прин-
теров необходима бумага со специальным покрытием. Термовосковые прин-
теры обычно используются там, где требуется высокое качество цветной
печати.
Для печати изображения, почти не отличающегося от фотографии, и изго-
ения допечатных проб лучше всего использовать сублимационные
”Нтеры- П° принципу работы они аналогичны термовосковым, но пере-
с ленты на бумагу только краситель (не имеющий восковой основы).
зыв_НТерь1’ исп°льзующие струйный перенос расплавленного красителя, на-
еще восковыми принтерами с твердым красителем. При печати бло-
яРкие ТНОГо воска расплавляются и выбрызгиваются на носитель, создавая
зОм васыщенные цвета на любой поверхности. Полученные таким обра-
•Фите <*)отогРаФии” выглядят слегка зернистыми, но удовлетворяют всем
1Ъщ1енИЯМ Ф°тогРафического качества. Этот принтер не годится для изго-
лусфр я Диапозитивов, поскольку капли воска после высыхания имеют по-
Рическую форму и создают сферический эффект.
;,субл Ся термические принтеры, которые совмещают в себе технологию
t имационьой и термовосковой печати (рис. 13.20). Такие принтеры
362
Аппаратные cpej
позволяют печатать на одном устройстве как черновые, так и чистовы
тиски. J
Рис. 13.20. Термовосковой принтер Star Wine Type 800С (а) и сублимаций
принтер Tektronix Phaser 480Х (б)
В табл. 13.7 приведены основные параметры термических принтеров
мата А4.
Таблица 13.7. Основные параметры термических при!
Параметры Fargo PrimaPro Color Printer General Parametrics Spectra*Star DSx Tectronix Paser 220i
Технология печати Сублимационная/ термовосковая Сублимационная Термопласт!
Максимальное разрешение, dpi 600x300 300x300 300x600
Память (стандарт- ная/максималь- ная), Мб 0,032/0,032 16/96 10/14
Скорость цветной печати, стр./мин 0,1 (сублимац.) 0,6 (термовоск.) 0,6 0,7
Процессор Использует CPU PC 33 МГц Intel 80960 16 Мгц AMD 29000
Обычно при характеристике форматов бумаги, применяемых в термин
принтерах, используется стандарт ANSI (табл. 13.8).
Скорость печати термических принтеров (рис. 13.21) вследствие инер!
ности тепловых процессов невысокая. Для сублимационных принтер'
0,1 до 0,8 страниц в минуту, а для термовосковых — 0,5—2 страницы 1
нуту.
1 ? Устройства вывода 363
Таблица 13.8. Форматы ISO и ANSI
формаТ ISO Ширина, Длина, Формат Ширина, Длина,
мм ММ ANSI дюймы (мм) дюймы (мм)
210 297 А 8,5(216) 11(279)
АЗ 297 420 В 11(279) 17(432)
д2 420 594 С 17(432) 22(559)
А1 594 840 D 22(559) 34(863)
' АО 840 1188 Е 34(863) 44(1118)
Рис. 13.21. Термический прин-
тер Colormate PS фирмы NEC
Плоттер
Плоттер является устройством вывода, которое применяется только в специ-
Сдпг>Х °®ластях- Плоттеры обычно используются совместно с программами
1Р. Результат работы практически любой такой программы — это ком-
3н„КТ констРУктоРск°й и/или технологической документации, в которой
Вотч ильную часть составляют графические материалы. Таким образом,
нои плоттера являются чертежи, схемы, графики, диаграммы и т. п.
Этого плоттер оборудован специальными вспомогательными средствами.
ДО) и^я чеРчения у плоттеров соответствует стандартам ISO (форматы А4—
(Ф Р А Е).
Ф ^°вРеменные плоттеРЫ можно отнести к двум большим классам:
Эл аншетнь1е Для форматов АЗ—А2 (реже А1—АО) с фиксацией листа
t ц. КТрическим, Реже магнитным или механическим способом, и пишу-
IL м У3лом. Если, например, необходимо провести линию, то печатаю-
365
364 Аппаратные среяД
щий узел перемещается в ее начальную точку, опускается штифт с я
соответствующим толщине и цвету проводимой линии, и затем пя
ремещается до конечной точки линии Ч
□ Барабанные (рулонные) плоттеры для печати на бумаге формата я
АО, роликовой подачей листа, механическим и/или вакуумным ц|
мом и с пишущим узлом 1
Барабанные плоттеры используют рулоны бумаги длиной до нескольи
сятков метров и позволяют создавать длинные рисунки и чертежи, л
барабанного плоттера представлен на рис. 13.22. j
Используются специальные фломастеры с возможностью их автоматичен
замены (по сигналу программы) из доступного набора. Кроме фломаст0
.л устройства вывода
—
еНяютсЯ чернильные, шариковые пишущие узлы, рапидографы, каби-
ПРйМ многие другие устройства, обеспечивающие различную ширину ли-
Р*|Ь1насЫШенность’ цветовую палитру и т. д.
цр-G L/2
качестве устройства для вывода текста плоттер подходит весьма условно —
В преимущество, прежде всего, заключается в точной и быстрой прори-
! совке чертежей с помощью геометрических элементов. Эти возможности
•плоттер реализует с помощью стандартного языка HP-GL. С 90-х годов но-
gan версия HP-GL/2 (совместимая снизу вверх с HP-GL) обеспечила повы-
шение скорости передачи данных, управления шрифтами, толщиной, цве-
заливками и штриховками. Мы уже упоминали HP-GL ранее в этой
главе.
Некоторые фирмы дополнительно применяют для векторной и растровой
графики свои вариации форматов данных, систем команд и драйверов
(DMPI, CalComp, MHGL, BLG, HP-RTI, GALS Grovp4 и др.). Однако под-
держка или эмуляция HP-GL является обязательной.
Режущие плоттеры
В последнее время на базе перьевых плоттеров были созданы режущие плот-
теры (cutter). В них пишущий узел заменяется на резак. Изображение пере-
носится не на бумагу, а, например, на самоклеящуюся пленку или анало-
гичный носитель. Буквы или знаки, полученные с помощью режущего
—плоттера, можно увидеть на витринах, вывесках, указателях и т. п.
Струйные плоттеры
Дальнейшим развитием семейства плоттеров по пути их продвижения на
ние°К хУдожественн°й> графической и рекламной продукции стало созда-
, группы устройств с пишущими узлами струйного типа. По сути эта
лтпа устройств создана на базе механизмов стандартных плоттеров и ос-
I ton еНа совРеменн°й струйной (ink Jet) головкой, обеспечивающей до 4 цве-
i с Разрешением 75—720 dpi.
i сХем>1иИ21СТВО СТРУЙНЬ1Х аппаратов обеспечивают как печать чертежей, карт и
j ских \°Рматах> применяемых в САПР, так и печать популярных графиче-
f Window ^Л°В Ф°Рматов TIF, BMP, PCX, имеют драйверы для работы под
t Раз|^СТЬ Печати на струйном плоттере зависит от сложности рисунка и
Г Чать еНИЯ И в сРеДнем составляет 30—60 мин на 1 м2 изображения. Пе-
<пРавил°, осуществляется на специальную бумагу или полимерную
366
Аппаратные cpj
Электрические плоттеры 4
Электрические плоттеры напоминают ксероксы или лазерные пр|
Принцип работы этих устройств заключается в электризации отдельн
чек (областей) специальной бумаги (пленки) с дальнейшей подачей е<
вету с красителем. Закрепление красителя происходит аналогично пр|
ксерокопирования. Монохромная печать обеспечивается за 1 проход
ная (в 4 основных цвета) требует 4 прогонов. J
Разрешение современных устройств составляет около 400 dpi. Обеспеч
ся печать рисунков в форматах АО—А1 со скоростью 10—30 мм/с.
Основные параметры плоттеров представлены в табл. 13.9. «
Таблица 13.9. Основные параметры
Параметры Hewlett Packard НР-7475А Осе Graphics G1814 Са1Согц TechJel
Тип плоттера Перьевой, планшетный Перьевой, рулонный Струйны
Формат бумаги (ширина) АЗ/А4 ДО А1 до АО ‘
Количество перьев (цветов) 6 8 —
Разрешение цветное 0,0127 мм 0,0127 мм 360 dpi
Разрешение монохромное 0,0127 мм 0,0127 мм 720 dpi
Точность, мм 0,1 0,05-0,15 0,25
Максимальная скорость пера при рисовании горизонталь- ных и вертикальных линий, мм/с 270 650 —
Максимальная скорость пера при рисовании диагональных линий, мм/с 380 920 —
Память (стандартная/макси- 0,001 0,1 16/64
мальная), Мб
Фотонаборный аппарат
Еще одно устройство вывода, которое вы как частный пользователь:
ли приобретете, — фотонаборный аппарат (рис. 13.23). Его можно ]
разве только в солидной полиграфической студии.
Фотонаборный аппарат отличается своим высоким разрешением. В
воположность лазерному принтеру, максимальное разрешение которо
тигает 1200 dpi (а в среднем 600 dpi), фотонаборный аппарат Linotro
фирмы Linotype работает с разрешением 2540 dpi (и более). Нт
Linotype другими ведущими изготовителями фотонаборных устройсп
ются фирмы Agfa и Mannesmann.
Устройства вывода 367
Рис. 13,23. Фотонаборный аппарат
Для обработки информации PostScript фотонаборный аппарат оборудуется
процессором растрового изображения RIP, который функционирует как ин-
терпретатор PostScript и преобразует векторизованную информацию набора
команд PostScript в растровое изображение. В отличие от лазерного принте-
ра в фотонаборном аппарате лазерным лучом освещается не барабан, а фо-
тобумага или фотопластинка (фотопленка).
^ли вы должны представить какой-либо материал для офсетной печати и
Поблизости нет фотонаборного аппарата, то документ можно распечатать в
'РНйл, используя опцию Print То File. При этом не забудьте выбрать устрой-
Ство печати Linatronic.
Себестоимость печати
Вы С0^Оре принтера вы должны себе четко представлять, для каких целей
ПрИоб иРаетесь его использовать и насколько экономически целесообразно
РИСТиРетение т°й или ин°й модели (имеются в виду стоимостные характе-
и печати). В табл. 13.10 представлены основные характеристики рас-
368 Аппаратные срадЛ
ходных материалов наиболее распространенных в России принтеров (й|
мация предоставлена Санкт-Петербургским компьютерным центром “
Ресурс расходных материалов (тонера, картриджа, чернил) рассчитынД
условия: 1800 символов на лист либо бизнес-письмо с 5% заливки черм
Стоимость печати на струйных плоттерах составляет около 3—5 USD эм
на режущих — 10—20 USD за 1 м2, а для перьевых плоттеров себестош
печати одного листа лишь на 5—15% дороже стоимости бумаги.
Таблица 13.10. Характеристики расходных материалов приЛ
Модель принтере Макси- мальное количество копий Ресурс тоне- ра, картриджа или чернил, стр. Себестои- мость печати одной стра- ницы, USD Примечай
Матричные принтеры, А4, 9 иголок
Epson LX-100 3 1667 0,0022
Star LC-90 3 667
Panasonic KX- P1150 2 2222 тЯ
Матричные принтеры, A4, 24 иглы
Epson LQ-100 2 1111 0,0032
Матричные принтеры, АЗ, 9 иголок
Epson FX-1170 4 1667 0,002
Epson LX-1050+ 3 1667 0,002
Матричные принтеры, АЗ, 24 иглы
Star SR 3415 4 2222
Струйные принтеры, А4
Epson Stylus Color 1 840 0,0345
Epson Stylus 300 1 389 0,099
Epson Stylus 800+ 1 389 0,0591
HP DeskJet 320 1 500 0,07 Картридж 51633А
HP DeskJet 520 1 1 000 0,04 Картридж 51626А '
HP DeskJet 540 1 1 000 0,04 Картридж 51626А
Цветные струйные принтеры, A4
Epson Stylus Color 1 670 0,0866 Картридж* 51625А
HP DeskJet 320 1 250 0,188 Картридж 51625А
HP DeskJet 540 1 250 0,188 Картридж 51625А
in устройства вывода 369
Таблица 13.10 (продолжение)
Макси- Ресурс тоне- ра, картриджа или чернил, стр. Себестои- мость печати одной стра- ницы, USD Примечание
ля. мальное
Антера количество прию’л' копий
'^^ыёпрйнтеры, АЗ
Epson Stylus 1000 1 Черно-белые лазерные принтеры, 389 А4 0,0591
Brother HL-630 1 3000 0,02
HP LaserJet 4L 1 3000 0,031
HP LaserJet 5L 1 2500 0,02
HP LaserJet 5P 1 4000 0,025
Panasonic KX- 1 P4400 1600/6000 0,034 Картридж с тонером и барабан меняются отдельно
Цветные лазерные принтеры, A4
QMS magicolor LX 1 4000 0,04 Черно-белое с 5% текста
3000 0,41 50% цветное изображение
Xerox Xprint 4925 1 5000 0,029 Черно-белое с 5% текста
Цветные термические принтеры, A 4000 0,2 50% цветное изображение
Fargo Primera Pro 1 Color Printer 2,79 0,56 Сублимацион- ная печать Термо-
восковая
Fargo Pictura 310 1 3,94 1,24 Сублимацион- ная печать Термо- восковая
Глава 14
Мультимедиа
14
“У нас есть компьютеры, оснащенные мультимедиа!” Этим лозунгом,
численные продавцы РС привлекают все новых и новых клиентов. С
мультимедиа за последние годы стали чрезвычайно доходным бизнес»
количество проданных мультимедийных наборов по сравнению с
увеличилось чуть ли не в 100 раз. И это не случайно. Все предлог
этой области касаются уже не только аппаратных средств, но также с
ствующего программного обеспечения, различного рода обучающй.
грамм и игр.
Прежде чем мы займемся рассмотрением аппаратной части мульти;
остановимся на некоторых аспектах этой для многих еще новой облаем
Зачастую понятие мультимедиа понимают упрощенно. Например, уста
на своем компьютере звуковую карту и подключив к ней акустически!
темы, некоторые пользователи считают, что их компьютер оснащен MJ
медиа. Это далеко не так. Понятие мультимедиа достаточно широко 1
ним понимают (одно из возможных определений) взаимодействие виз
ных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного1!
печения. В связи с этим аппаратная часть мультимедиа должна вклюЧ
себя и другие устройства, помимо звуковой карты, и, соответственно, I
лагать значительно большие возможности, которые не могут быть обей
ны обычными средствами и средами РС и телевизионной техники. •
Мультимедиа предоставляет пользователю потрясающие возможности 4
дании виртуальной реальности, интерактивного режима, где он выступЯ
в качестве стороннего пассивного наблюдателя, а принимает активное!
стие в разворачивающихся событиях. Это касается не только игр, но И
того специального программного обеспечения. Кроме того, на РС, обо|
ванных средствами мультимедиа, можно создавать и обрабатывать ди»
ческие изображения в реальном масштабе времени. Продукт мультиМ
должен обеспечивать: I
□ Акустические эффекты качества Hi-Fi
□ Визуальные динамические эффекты
371
id Мультимедиа
„содействие с пользователем таким образом, чтобы акустические и
□ ^дуальные эффекты комбинировались друг с другом по его желанию
оеализации этих возможностей необходимы специальные аппаратные
^дства, которые и рассмотрим в этой главе.
ужно расстраиваться и считать недостатком вашего РС отсутствие в нем
*ментов мультимедиа. Может оказаться так, что мощность вашей системы
вно не достаточна для использования возможностей, предлагаемых ими.
ГТ этому, прежде чем вы решитесь на установку средств мультимедиа на
свой компьютер, необходимо точно уяснить, какие задачи вы перед собой
ставите и какие требования предъявляете к этим средствам.
Требования
к аппаратным средствам РС
Применение в компьютерах приводов CD-ROM для считывания графи-
ческих и звуковых файлов предъявляет определенные требования к произ-
водительности системы. Наличие привода CD-ROM и возможность вос-
произведения записанной на нем аудиоинформации — это два элемента,
которыми безусловно должен обладать РС для мультимедиа. Однако этого
еще не достаточно. РС должен удовлетворять ряду требований, квалифици-
рующих его как мультимедийную систему.
Стандарты МРС
^Нервымдшя мультимедиа был установлен стандарт МРС (Multimedia Personal
Computer), который поддержали многочисленные производители РС.
В первой редакции стандарта МРС (версия 1.0) к компьютеру предъявля-
лись следующие требования:
° Процессор 80286 с тактовой частотой не менее 10 МГц
° 2 Мб RAM (1 Мб стандартной памяти, 1 Мб XMS)
° Винчестер емкостью не менее 30 Мб
Клавиатура 101/102, имеющая разъем для подключения по стандарту DIN
Мышь, совместимая с Microsoft Mouse
Графическая карта VGA с разрешением 640x480 пикселов и 16 цветами
По крайней мере, 1 последовательный и 1 параллельный порт
° Привод CD-ROM
О 8-
'Разрядная звуковая карта с частотой дискретизации И кГц
Аналоговый порт ввода/вывода MIDI (Musical Instrument Digital Interface)
E Совместимость c Microsoft Windows Multimedia Extension
372
Аппаратные cpi
Но поскольку производители технических средств всегда идут на niaJ
ред, то и стандарты МРС последующих версий не успевали за пядаЗ
соответствующих технических средств и, как правило, являлись лишь
ративными и не позволяли в полной мере реализовывать все возмтД
продуктов мультимедиа. Так стандарт МРС 2 предъявляет следующие Я
вания к конфигурации РС: Ся
□ Процессор 80386SX с тактовой частотой не менее 16 МГц
□ 2 Мб RAM (1 Мб стандартной памяти, 1 Мб XMS) 1
□ Винчестер емкостью не менее 30 Мб 11
□ Клавиатура 101/102, имеющая разъем для подключения по стандарту!
□ Мышь, совместимая с Microsoft Mouse 1
□ Графическая карта VGA с разрешением 640x480 пикселов и 256 цм
или с разрешением 800x600 пикселов и 16 цветами . Д
□ По крайней мере, 1 последовательный и 1 параллельный порт I
□ Привод CD-ROM J
□ 8- или 16-разрядная звуковая карта с частотой дискретизации 11 или 221
□ Аналоговый порт ввода/вывода MIDI '
□ Совместимость с Microsoft Windows Multimedia Extension
В этом стандарте, кроме повышения тактовой частоты, более совершеи
типа процессора и чуть лучшей графической карты, больше ничего не п
ложено. Новая версия стандарта (МРС 3) декларирует следующую
мальную системную конфигурацию:
□ Процессор 80486SX с тактовой частотой не менее 25 МГц
□ 4 Мб RAM (1 Мб стандартной памяти, 3 Мб XMS)
□ Винчестер емкостью не менее 160 Мб
□ Клавиатура 101/102, имеющая разъем для подключения по стандарту^
□ Мышь, совместимая с Microsoft Mouse -I
□ Графическая карта VGA с разрешением не хуже 640x480 пиксел*
65 536 цветами ’
□ По крайней мере, 1 последовательный и 1 параллельный порт
□ Привод CD-ROM, имеющий скорость передачи данных не менее
Кб/с, время доступа не более 400 мс, поддержку стандартов CD-DA,
ROM, Multisession и т. п.
□ Звуковая карта разрядностью 8 или 16 бит с частотой дискретизаци!
22 или 44 кГц
□ Аналоговый порт ввода/вывода MIDI
□ Совместимость с Microsoft Windows Multimedia Extension
373
id Мультимедиа
------------------------------------------ -
мультимедийный PC
- ерь вы спросите, можно ли, имея такую конфигурацию РС, достаточно
эффективно работать с мультимедиа? Наш ответ: НЕТ.
последней конфигурации уже сейчас, по меньшей мере, необходимы бо-
е быстродействующий процессор и винчестер большей емкости. В зави-
симости от того, какие цели вы преследуете при использовании средств
мультимедиа, можно повысить мощность системы. Но есть ли в этом необ-
ходимость? Например, цифровой 60-секундный видеоклип занимает на дис-
ке около 50 Мб. Может быть лучше использовать это пространство для хра-
нения других данных? Однако если вы все-таки хотите с помощью своего
культимедийного РС заняться тем, что называется записью изображений на
диск (Harddisc Recording) и в быту достаточно просто осуществляется
(записью на магнитную ленту) посредством обычного видеомагнитофона, то
вам потребуется уже винчестер емкостью не менее 2 Гб. Мы бы рекомендо-
вали вам либо оснастить свой РС в соответствии с последними достиже-
ниями компьютерной техники, либо отказаться от этой затеи.
Наши предложения по минимальной конфигурации, которая делает воз-
можной нормальную работу с мультимедиа, следующие (приведем только
отличия от уже описанных стандартов):
□ Процессор класса не ниже Pentium 166 ММХ
□ Не менее 32 Мб RAM
□ Винчестер емкостью не менее 2 Гб
□ Графическая карта с ускорителем Windows и видеопамятью не менее 2 Мб
Вероятно, вы обратили внимание на частое использование слов “не менее”.
В действительности для мультимедиа это так: чем быстрее и больше, тем
лучше. Для профессиональной работы мультимедиа не следует останавли-
ваться на компьютере с процессором Pentium 166 ММХ, как указывалось
вьпие. Возможности по модернизации здесь поистине безграничны: процес-
сор Pentium, а лучше Pentium II; материнская плата с шиной SCSI или PCI;
т х привод CD-ROM, 64 Мб оперативной памяти еще лучше, чем 32 Мб и
•Д- И наконец, если вы захотите еще приобрести более совершенное спе-
ализированное программное обеспечение мультимедиа, возьмите весы,
ожите на чаши этих весов свои желания и свой кошелек и только после
Го принимайте решение.
программные продукты
ty:K У*6 Уминалось, для продуктивной работы с мультимедиа необходим
ц Ows- В области мультимедиа Windows управляет периферией через спе-
^ак ЬНЫй интерфейс, называемый MCI (Media Control Interface). Для вас,
4ля пользователя, это важно, поскольку существенно упрощается рабо-
374
Аппаратные a
та, например, в окне вы управляете приводом CD-ROM, выбирая
соответствующие переключатели подобно тому, как это вы бы делф
ную или с пульта дистанционного управления домашнего аудде
комплекса. \
Аудио
Времена, когда игры на компьютере сопровождались “кваканьем” в
ного динамика, уже прошли. Использование звука уже не огранич
только сферой компьютерных игр. Звук активно применяется разд!
приложениями. Особенно большое
ние звуковое сопровождение прио(
появлением CD-ROM.
Для полноценного использования ।
медиа необходима мощная звуковая^
В данном разделе мы рассмотрим
ные параметры звуковых карт, j
необходимо учитывать при их покуц
Рис. 14.1. Типичная звуковая карта (тип
Blaster Pro)
Основные параметры
Звук — это электрический сигнал, получаемый на выходе микрофо:
микрофонного усилителя в результате изменения давления на ме:
микрофона. В качестве примера на рис. 14.2 приведена синусоида, х<
ризующая волновую природу звукового сигнала. Реальное же колебани!
кового сигнала представляет собой сложную кривую, которая получае
результате наложения и взаимодействия звуковых колебаний с разной
плитудой и частотой. Так возникают обертона, характеризующие, напри
тембр голоса.
Как вы уже знаете, компьютер может работать только с цифровым Е
ставлением информации, поэтому аналоговый звуковой сигнал должен;
преобразован в цифровую форму. Для этого служит аналого-цифровой
образователь.
id Мультимедиа
375
Рис. 14.2. Пример аналогового сигнала
При цифровом представлении аналогового сигнала изменение его ампли-
1уды происходит дискретно и как бы заморожено на длительность фиксиро-
ванных моментов времени, в течение которых осуществляются измерения.
То есть измеренные значения описывают аналоговый (непрерывный) про-
цесс, определяя его состояние в фиксированные моменты времени последо-
вательностью дискретных чисел.
В аналого-цифровом преобразователе аналоговый сигнал после нормирова-
ния по амплитуде квантуется по уровню и кодируется. То есть каждому мо-
менту измерения по временной шкале ставится в соответствие цифровое
значение мгновенной амплитуды сигнала. Таким образом, аналоговый зву-
ковой сигнал представляется последовательностью цифровых кодов. Про-
цесс аналого-цифрового преобразования звукового сигнала иллюстрируется
на рис. 14.3.
сигнала
Частота
Заци «, с которой сигнал дискретизируется, называется частотой дискрети-
Мехп {Sampling Rate). Очевидно, что чем короче временные промежутки
у отдельными измерениями, т. е. чем выше частота дискретизации, тем
376
точнее описывается и затем воспроизводится звуковой сигнал,
преобразование осуществляется с помощью цифро-аналогового пр&
вателя и реализуется достаточно просто.
Преимущество данного способа преобразования аналогового сигнала в
ровую форму заключается в том, что измеренные значения его ампл
существуют в виде чисел, работа с которыми происходит без ухудшенй
чества сигнала. А качество преобразования и адекватность его первой
ному аналоговому звуковому сигналу зависит уже от таких параметров
частота дискретизации и разрядность аналого-цифрового преобразов
(Digital Sample), т. е. от “чувствительности” звуковой карты, на которо
мещаются все элементы, участвующие в преобразовании сигнала, к из;
ниям уровня аналогового сигнала.
Частота дискретизации
Как известно, частота измерений (выборки) зависит от частотного д
на преобразуемого сигнала. Теоретически первый параметр должен б
минимум в два раза больше второго, что однозначно определяется по
ме Котельникова-Найквиста. Напомним, что если стандарт МРС (в
1.0) определяет частоту преобразования значением 11 кГц, то верхний;
дел записываемой частоты составит около 5,5 кГц.
Чем выше частота дискретизации, тем более естественным окажется
производимый картой звук. Отметим, что некоторые карты имеют р
ные частоты дискретизации при воспроизведении и записи звука:
это 44,1 кГц при воспроизведении стереофонических сигналов, что с
ствует стандарту звуковых компакт-дисков, и 22,05 кГц при записи.
Разрядность
Очевидно, что преобразование аналогового сигнала в цифровой код м<
произвести только с какой-то степенью точности. Под разрешающей спд
ностью аналого-цифрового преобразователя понимают наименьшее изм
ние аналогового сигнала, которое может привести к изменению цифр
кода. Например, 8-разрядный преобразователь может квантовать ам
сигнала на 256 (28) уровней, 16-разрядный на 65536 (216) уровней. Таки»
разом, в заданном входном диапазоне 8-разрядный АЦП “заметит” откл
ние аналогового сигнала, если тот изменится не менее, чем на 1/256 З
своего максимального значения. АЦП звуковых карт обычно имеют раз
ность 8, 12 или 16 бит. С увеличением разрядности АЦП растет его динам
ский диапазон. Каждый бит соответствует примерно 6 дБ. В этом
8-разрядное преобразование может обеспечить динамический диапазон
(качество аналогового кассетного магнитофона), 12-разрядное 72 дБ (качвЯ
аналогового катушечного магнитофона) и 16-разрядное 96 дБ (качество л
игрывателя компакт-дисков). Я
377
Мультимедиа
конфигурация
я нормальной работы звуковой карты как элемента РС необходимо гра-
'\yi-ho установить ее параметры: номер линии прерываний (IRQ), адрес пор-
м ввода/вывода (I/O) и канал DMA. Пример стандартных значений этих
^раметров для звуковой карты Sound Blaster Pro приведен в табл. 4.1.
Таблица 14.1. Стандартные значения системных параметров карты
Sound Blaster Pro
_____ _
IRQ 7
DMA ________________1_________________________________________________
При этом следует помнить, что в мультимедийном РС могут быть установ-
лены другие карты расширения, не соответствующие стандартной конфигу-
рации. Все эти карты должны быть сконфигурированы так, чтобы между
ними не возникали конфликты. Для этого имеет смысл приобретать звуко-
вую карту, которая имеет несколько возможных значений этих параметров,
позволяющих более гибко сконфигурировать систему. Заметим, что практи-
чески все современные звуковые карты могут программно настраиваться на
любое из имеющихся (предусмотренных производителем) значений систем-
ных параметров.
Усилитель
Лочти все звуковые карты оснащены усилителем низкой частоты, имеющим
мощность 2—4 Вт (у стерео 2x2 и 2x4 Вт). Благодаря наличию соответст-
вующего разъема на карте к ней можно подключить или головные телефоны
«ли стереофонические акустические системы. Имея мощную звуковую карту
(с 16-разрядным представлением данных и частой дискретизации 44,1 кГц)
и привод CD-ROM, вы сэкономите- на проигрывателе компакт-дисков, по-
скольку привод CD-ROM в РС обеспечивает точно такие же характеристики
воспроизводимого звукового сигнала, как и отдельный проигрыватель аудио
компакт-дисков.
Игровой порт
фактически на любой звуковой карте находится разъем для подключения
^оистика (игровой порт — Game). Это 15-контактный штекер'типа SUB-D.
Хет ВЫ УЖе имеете карту (обычно это мультикарта), на которой также мо-
находиться игровой порт, то обязательно должны деактивизировать
4Ин из них.
ИгР°вых порта в одной системе не могут быть активны. Если вы непре-
но хотите подключить к компьютеру два джойстика, то сделайте это с
378
Аппаратные сред
помощью Y-образного разветвителя (переходника) — каждый игро
рассчитан на подключение двух джойстиков.
! Г*'
Рис. 14.4. Пульт управления аудиосистемы РС
Программное обеспечение
Без соответствующего программного обеспечения звуковая карта не 4
ставляет большого интереса. При покупке звуковой карты обязатель
ращайте внимание на наличие прилагаемых к ней дискет с соответст
щими программами и драйверами. Чаще всего такие дискеты содй
только программы для автоматической конфигурации звуковой ка)
осуществления соответствующих дополнений и изменений в
CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT, а также для расширения звуковых
можностей используемых приложений (чаще всего в среде Windowsjj
простого микшера до цифрового студийного пульта.
В зависимости от оснащения РС аудиопериферией (привод CD-J
стример и т. д.) вы можете с помощью соответствующей программы:
лять всей системой с центрального пульта из окна на экране мой
(рис. 14.4).
к-й 0000.00
|i—I 00:00.00
ь ; ГГ ; // ГД < ;
И— MH
М
ID
и......... ............ .
жшш
379
I , .^^Мультимедиа_______________________________________
Windows имеются программы, предоставляющие интересные возможности
® записи и редактированию звука с микрофона (Voice Editor) (при наличии
^Ф°ННОГ° входа на ЗВУКОВОЙ карте).
гг скольку звуковые карты и привод CD-ROM, как правило, используются
1 вместно, в продаже вы встретите мультимедийные наборы {Multimedia Kits)
Cq этих компонентов. Кроме того, в состав наборов могут также входить
мйКрофон, акустические системы, джойстик, звуковые CD или CD с играми
и т. п.
Совместное использование привода CD-ROM и звуковой карты привело к
‘тому, что на звуковой карте устанавливается контроллер CD-ROM с соот-
ветствующими разъемами для его подключения. Это очень удобно, особенно
• когда в системе установлены четыре IDE-винчестера и привод CD-ROM,
! поддерживающий протокол IDE, подключить некуда. Однако не любой
привод CD-ROM можно подключить к звуковой карте. Как правило, звуко-
вые карты рассчитаны на подключение приводов CD-ROM фирм Sony,
Matsushita (Panasonic) и Mitsumi.
Синтез звука
Звуковая карта необходима не только для обработки звуковых сигналов, но
' и для их генерации. При этом качество генерируемых звуков зависит от па-
раметров самой карты и наличия соответствующего программного обеспе-
чения.
; При описании звуковых карт часто встречаются такие понятия, как каналы
s (channels), инструменты (instruments) и голоса (voices). Для того чтобы по-
:__нять смысл этих терминов, проведем аналогию. Для каждого инструмента
необходим свой канал. Так, если карта имеет 8 каналов, а по каждому кана-
лу в одно и то же время может воспроизводиться как минимум 1 голос, то
такой звуковой картой одновременно могут воспроизводиться не менее 8
голосов. В свою очередь, количество голосов означает количество инстру-
, ментов на один канал. Допустим, оркестр-поделен на 8 секций (каналов). В
; каждой секции играют инструменты одного типа, причем каждая секция
^Держит 16 музыкантов. Таким образом, мы имеем 8 каналов и 16 голосов,
а всего могут воспроизводиться 128 инструментов.
? рМ-синтез
Цифровой FM-синтез {Frequency Modulation) осуществляется с помощью
; Циальных генераторов сигналов, также называемых операторами В опе-
5 т^°Ре м°жно выделить два базовых элемента: фазовый модулятор и генера-
' Р огибающей. Фазовый модулятор определяет (высоту) частоту тона, а
: еРатор огибающей — его (громкость) амплитуду.
. ь воспроизвести голос одного инструмента, достаточно двух операто-
' Рой ^еРвый оператор генерирует несущую, то есть основной тон, а вто-
, — модулирующую частоту, или обертона. Именно такие двухоператор-
380
Аппаратные сре,
ные синтезаторы использовались в первых звуковых картах, выпуск
фирмой AdLib.
Современные синтезаторы, например, на основе набора микросхем
фирмы Yamaha (микросхема YM3812), содержат 18 операторов. Замет
для получения стереозвучания необходимы два набора OPL-2. Ко
OPL-3 фирмы Yamaha имеет встроенную возможность воспроизведен
реофонических сигналов 20 голосов. Кроме того, в синтезаторе этого
(микросхема YMF262) для синтеза одного голоса используются уже
оператора, включенные одним из возможных способов. Например, д
ратора могут суммировать свои выходные сигналы, осуществляя так
ваемый аддитивный синтез. Другой способ включения — последовать
с петлей обратной связи. В этом случае сигнал первого оператора пос
на вход второго, а сигнал с выхода второго подается на вход первого. I
оператор является генератором несущей и определяет основной тон си
а первый является модулятором и определяет обертона.
Для четырехоператорных синтезаторов схемы включения генераторов)!
сложные.
WT-синтез 3
WT-синтез (Wave Table) — это синтез звука на основе таблицы волнй
пользуя соответствующие алгоритмы, даже только по одному тону р
кального инструмента можно воспроизвести все остальные, то есть вс
новить его полное звучание.
Выборки сигналов (образцы звучания инструментов) либо находя?
ROM, либо программно загружаются в RAM звуковой карты. СпециаЛ
WT-процессор выполняет операции над выборками сигнала, изменяя и
плитуду и частоту. Звук инструментов, получаемый таким образом, L
похож на звучание реальных инструментов, нежели при FM-синтезе.
До недавнего времени WT-синтез звука использовался только в высоко^
ственных звуковых картах и был мало распространен. В настоящее $
большинство производителей поддерживают эту технологию,
MIDI .
Управляющие команды для синтеза звука могут поступать на звуковую Я
не только от PC, но и от другого, например, MIDI-устройства (Л/i
Instrument Digital Interface). Команды по стандартному интерфейсу перед
ся в соответствии с MIDI-протоколом. MIDI-сообщение содержит не зй
музыки как таковой, а ссылки на ноты. В частности, когда звуковая
получает подобное сообщение, оно расшифровывается (какие ноты Я
инструментов должны звучать) и отрабатывается в синтезаторе. В свою)
редь PC может через интерфейс MIDI управлять различными “интерак)
ними” инструментами. В Windows MIDI-файлы могут воспроизводи'
специальной программой-проигрывателем MIDI-Sequencer.
381
„ id Мультимедиа
--------------
этой области синтеза звука также имеется свой стандарт. Основным явля-
Э« стандарт МТ-32, разработанный фирмой Roland и названный в соответ-
^вии с одноименным модулем генерации звуков.
стандарт также применяется в звуковых картах LAPC и определяет ос-
дНые средства для управления расположением инструментов, голосов, а
н(оке дпя Деления на инструментальные группы (клавишные, ударные и т. д.).
Видео
Мультимедиа не ограничивается только аудио. В области видео развитие
техники идет значительно быстрее по сравнению с развитием средств циф-
ровой обработки звука. Сделать обзор существующих методов и средств
цифровой обработки видеоизображений гораздо труднее, поскольку нет не
только стандартов, но и каких-либо окончательно сформированных норм.
Упорядочить состояние дел в этой сфере трудно еще и потому, что видео-
сигналы, используемые в качестве источника для дискретизации, имеют
различные системы кодирования цвета и различные параметры сигналов
синхронизации. Общим здесь является то, что в качестве источника видео-
сигнала всегда выступает аналоговое устройство — телевизионный тюнер,
видеомагнитофон, видеокамера и т. п.
Цифровое видео — новой вид искусства. Но чтобы им заниматься на PC,
необходимы специальные аппаратные средства. Видеозапись до сих пор ос-
тается аналоговой, поэтому, перед тем как вы сможете сделать хоть что-
нибудь с видеофрагментом, вы должны его оцифровать.
.Для этого нужны карты ввода/вывода, принимающие входящий аналоговый
видеосигнал и оцифровывающие его в реальном времени, затем эти данные
надо сохранить на жестком диске. Для этого необходимы накопители, обес-
печивающие скорость чтения/записи 3—9 Мбит/с, как правило, с интерфей-
сом SCSI.
Как только видео оцифровано и сохранено, можно приступать к редактиро-
ванию и наложению эффектов, но огромный объем данных означает, что
Процесс создания окончательной версии видеофрагмента высокого качества
Удет очень медленным. Например, можно смело оставлять PC обрабатывать
Мре° ночи напР°лет. Решение этой проблемы — аппаратные M-JPEG,
“EG-кодеки, которые будут рассмотрены далее.
работа с цифровым видео сродни работе с цифровыми изображениями или
Уком: оригиналы могут быть многократно использованы, клипы в элек-
Р°нном виде могут храниться длительное время без ухудшения'качества, в
ичие от аналогового видео на магнитной ленте или кинопленке. А глав-
> целый ряд дополнительных возможностей становится доступным, как
Лько данные попадают в компьютер.
фиГлавах Ю и И мы уже описывали средства, которые применяются в гра-
фских картах и мониторах PC для формирования изображения на экра-
382
Аппаратные cpet
не. Основными здесь являются средства синхронизации и развертиЙ^
бражений. Как уже упоминалось, в настоящее время применяются двд
соба формирования изображения на экране монитора: построчная и ,
строчная развертки. В телевизионной технике используется чересстрс
способ, когда за первый цикл сканирования электронным лучом э
формируется изображение нечетных строк, а за второй — четных. В р(
тате чего полный кадр изображения формируется из двух полу^
(полей), т. е. 625 строк развертываются за 1/25 с (при частоте полей
для систем PAL и SECAM). Применение такого способа формирован!
левизионного изображения обусловлено необходимостью сужения cfl
телевизионного сигнала. Однако чересстрочность развертки приводи^
метному мерцанию изображения, даже несмотря на инерционные сйй
человеческого глаза и относительно высокую частоту полей (50/60 Гц)-;
Разрешение графических карт стандарта VGA: 640x480, 800x600, 102'
1024x768 точек. В телевидении существуют свои стандарты. Задум!
ли вы, почему при демонстрации американских фильмов по eeponei
телевидению изображение заполняет не весь экран по вертикали, a ci
Это связано с тем,
снизу видны темные полосы.
что американская си
цветного телевидения NTSC (National Television System Commite) пре, _
ривает только 525 строк и кадровую частоту 60 Гц, а в Европе принята*
тема PAL (Phase Alternation Line) 625 строк и частота кадров 50 Гц. Тв|
дение будущего — HDTV (High Definition Television) — будет использ(
совсем другое разрешение. Здесь размер изображения имеет соотноц^
ширины к высоте 4:3, кратное киноформату — 16:9. it;
Как вы уже заметили, разрешение телевизионного изображения и гр!
ского изображения РС сильно отличаются друг от друга.
Перевод видеоданных в цифровую форму t
Перевод видеоданных в цифровую форму можно выполнить с поме
специальных устройств ввода видеосигналов и программ Media Plaj
Video for Windows.
Прежде всего необходимы программные продукты. Видеоданные, об{
танные с помощью выше упомянутых программных средств, могут
отображены только в окне определенного размера — 160x120 точек изо
жения (рис. 14.5). На стандартном мониторе с кинескопом размером 14.
кое окно занимает всего лишь 1/16 его полной величины. Хотя име
возможность увеличивать размер изображения, но при этом автоматиЧ!
включается драйвер Windows Desktop и выбирается другое более низкое.
решение.
Этого может быть вполне достаточно для того, чтобы составить общее :
ставление о мультимедиа. Для серьезной же работы все эти средст!
пригодны.
Рис. 14.5. Видеоизображение в окне формата 160x120 в среде Windows
В принципе, видеоклип всегда может быть воспроизведен с качеством, с
которым он был записан. Цифровая обработка делает возможной технику
увеличения размера окна (без потери качества), для чего необходимы только
соответствующие графические возможности системы.
Для создания окон более крупных форматов, например, размером 320x240
или 480x360 пикселов, необходимо несколько большее количество инфор-
мации. Карты типа Overlay,, такие как Video Blaster Pro, miroMovie Pro,
ScreenMachine и т. п., обрабатывают'входные видеосигналы от аналоговых
источников так, что эти сигналы могут преобразовываться в изображение на
экране монитора с помощью обычной графической карты РС.
Таким образом, большинство карт типа Overlay работает совместно с обыч-
ай картой стандарта VGA, не подменяя ее. Обе карты связываются через
Разъем Feature Connector VGA-карты и/или через внешние разъемы обеих
^Рт. Иногда электронные схемы, обеспечивающие функцию Overlay, интег-
рируются непосредственно на карту VGA.
^тройства захвата видеосигнала
С
Момента появления первого видеобластера (VideoBlaster) сингапурской
Фирмы Creative Labs, ознаменовавшего начало эры массового распростране-
йя Устройств ввода телевизионных сигналов в РС и де-факто определив-
384 Аппаратные средл
шего стандарт на их функциональные возможности, считается, что!
ные устройства должны обеспечивать: -
□ Прием низкочастотного видеосигнала (от видеокамеры, магнитофон
телевизионного тюнера) на один из выбираемых программно вид
дов (числом не менее 3) 1
□ Отображение принимаемого видео в реальном времени в масштг!
мом окне среды Windows (VGA-монитор можно использовать вме|
левизора) ।
□ Захват кадра оцифрованного видео
□ Сохранение захваченного кадра на винчестере или другом досЙ
устройстве хранения информации в виде файла в одном из пря
графических стандартов (TIF, TGA, PCX, GIF и др.) 1
Эти видеоплаты называются захватчиками изображений, устройствами
видео, ТВ-грабберами (grab — захватывать), имидж-кепчерами (image саа
захват изображения), просто видеобластерами. h
Обобщенная структурная схема этих устройств сводится к четырем бш
элементам, реализованным соответствующими наборами микр
(рис. 14.6). d
Рис. 14.6. Обобщенная структурная схема видеобластера
Первым из них является видеодекодер, обеспечивающий прием сипи
одного из входов, его оцифровку, цифровое декодирование согласно тет
зионному стандарту и передачу полученных YUV-данных видеоконтролЛ^
Видеоконтроллер выполняет ключевую роль в организации потоков с|
рованных данных между элементами видеоплаты. Он осуществляет нет
димые цифровые преобразования данных (например, YUV в RGB, мЯЗ
бирование), организует их хранение в буфере собственной памяти —-'ч
ем элементе видеоплаты, пересылку данных по шине компьютера^
сохранении на винчестере, а также их передачу цифро-аналоговому П|
385
| Мультимедиа
„яТелю (ЦАП) с VGA-выходом. Последний совместно с видеоконтрол-
Р330 участвует в формировании “живого” ТВ-окна на экране монитора
Л/^дМОн выполняет обратное аналоговое преобразование цифрового захва-
* ного изображения и в соответствии с ключевым сигналом, вырабатывав-
46 м видеоконтроллером, осуществляет передачу VGA-сигнала от VGA-
доуггера, либо RGB-сигнала из буфера памяти на монитор.
ссмотрим работу этих элементов более подробно. Наиболее важными ха-
рактеристиками видеобластера являются:
формат принимаемых низкочастотных видеосигналов
Поддерживаемые телевизионные стандарты
Частота и глубина оцифровки
Возможность регулировки оцифрованного сигнала
□
□
□
□
; Представление телевизионного сигнала
Как уже отмечалось, низкочастотный телевизионный видеосигнал является
композитным, то есть представляет собой результат сложения яркостного сиг-
нала Y, двух цветовых поднесущих, модулированных цветоразностными сиг-
налами U и V, которые образуют сигнал цветности С (Chroninance), а также
синхроимпульсов. Причем, благодаря дискретной структуре спектра сигнала
яркости и определенному выбору частоты поднесущей, сигналы цветности
передаются в полосе частот сигнала яркости, обеспечивается так называемое
частотное перемежение спектров. Это делается с целью обеспечения совмес-
р тимОсти систем цветного и черно-белого телевидения, а также для уплотнения
спектра телевизионного сигнала. Эта мера приводит к необходимости разде-
ления сигналов яркости и цветности на приемной стороне и, как следствие
качества этого разделения, появлению перекрестных искажений на изображе-
нии, вызванных взаимным влиянием этих сигналов друг на друга.
Эффективное разделение этих сигналов возможно с помощью специальных
I ^е®енчатых фильтров. Однако подобные фильтры весьма сложны и дороги,
. потому, в основном, используются в профессиональной аппаратуре высо-
i ког<> Разрешения.
> бытовых устройствах ограничиваются более простыми и дешевыми поло-
• МагнМИ ФильтРами- заметно снижающими четкость изображения. Так, видео-
W**™ И камеРы Форматов VHS (Video Home System) и Video-8 рабо-
Ляет только с композитными видеосигналами, при этом разрешение состав-
t учет Не б°лее 240 телевизионных линий (твл). Кроме того, даже полный
всех различий сигналов все равно не позволяет идеально разделить их.
: cnjJe Эффективным оказывается использование не единого композитного
i Чад а’ а ДВУХ (Y/C) Y — сигнал яркости с синхроимпульсами, а С — сиг-
^^Чветности. Такой сигнал называют S-Video, он применяется при запи-
. Лечи пР°изведении на аппаратуре форматов S-VHS и Hi-8. При этом обес-
ается разрешение около 400 твл.
386
Аппаратные cpi
Следующим шагом к повышению качества является переход к комм
ному сигналу YUV, составляющие которого передаются раздел ьно.Й
пользуется в профессиональной аппаратуре формата Betacam и обемм
разрешение до 500 твл. И наконец, последним в этой череде является
представление, при котором отсутствуют какие-либо кодирование и ш
ция, обеспечивается наиболее простая и точная передача цвета. Тем |
нее, достигаемое здесь повышение качества изображения визуально м
тимо. Поэтому подобное представление реально используется толЦд
сокоточной научной измерительной аппаратуре. д
Входы видеобластеров и
Ранние модели видеобластеров были основаны на декодере Philips SAM
имели три композитных входа, в то время как в современных вид^а
нормой считается наличие одного S-Video и двух композитных входов
держиваемых, например, декодером Philips SAA7110. Для S-Video он.я
чивает параллельную оцифровку Y- и С-сигналов. Если SAA9051 “пош|
сигналы только стандартов PAL/NTSC, то SAA7110 позволяет декодируй
SECAM. Более того, он имеет встроенную схему автоматического расй«
ния системы кодирования сигналов цветности.
'•Я
Полезной особенностью декодера является возможность регулировку,
нимаемого видеосигнала по яркости, насыщенности, контрастности
позволяет учитывать конкретные условия съемки и в определенных pi
компенсировать недостатки изображения до его сохранения. При этоц,
альный контроль процесса настройки можно осуществлять по формир
му видеоизображению в окне VGA-монитора.
Частота оцифровки видеосигнала
Частота оцифровки видеосигнала определяет получаемое разрешение t
ризонтали. В теории цифровых стандартов кодирования за базовую Ч?
принимается 3,375 МГц, а частоты оцифровки составляющих определи
умножением базовой частоты на соответствующую цифру в обозна*
стандарта. Так, запись 4:1:1 означает, что результирующая частота оци|
ки сигнала яркости составляет 3,375x4=13,5 МГц, а сигналов цветност:
четыре раза ниже. При этом сам декодер, осуществляющий разлоэ
входного электрического сигнала на составляющие YUV уже после (
ровки, должен выполнять выборку из аналогового ТВ-сигнала в два
чаще — с частотой 27 МГц. Однако при этом элемент изображения
неквадратным. Дело в том, что в телевидении в качестве стандарта пр:
отношение ширины элемента телевизионного изображения к его высо1
4:3. Чтобы сохранить соотношение сторон изображения, предотврати!
явления геометрических искажений и при этом сохранить элемент из
жения в виде квадрата при 576 активных телевизионных строках, необ
мо в каждой строке выделить 768 элементов. При частоте дискрети
13,5 МГц, соответствующей рекомендации МККР (CCIR) 601, будет
Мультимедиа 387
-----------------------------------------------------------------------
„еГо 702 элемента, а для 768 частота должна быть увеличена примерно
77 МГц (рис. 14.7).
до
Строчный гасящий
импульс 12 мкс
Рис. 14.7. Выбор частоты дискретизации видеосигнала
Телевизионная
строка
- Обратный ход луча по
строкам длительностью
12 мкс (на время строчного
гасящего импульса)
Обратный ход луча
по полям длительностью,
равной длительности
гасящего импульса полей)
Отношение количества
элементов разложения
(пикселов) по горизонтали
и вертикали: 768:576 = 4:3
Глубина оцифровки
Еще одной важной характеристикой декодера является глубина оцифровки,
задаваемая числом бит на отсчет. Для получения полноценного изображе-
ния считается необходимым. 16 млн цветовых оттенков (так называемый ре-
«им true color — реальные цвета), что требует 8 бит на элемент изображения
Для каждой составляющей видеосигнала. Таким образом, качественный де-
к°ДеР должен принимать с возможностью регулировки как композитный,
Л И ^‘Video-сигналы стандартов PAL/SECAM/NTSC и осуществлять их
итную оцифровку 4:2:2 на частоте 14,75 МГц. Все это обеспечивают, на-
Ример, Philips SAA7110 или Brooktree Bt819A.
□
идеоконтроллер выполняет роль интеллектуального диспетчера передавав-
(Дно П°токов ииФРовых данных. В первую очередь, он отвечает за организа-
Их хранения в буфере памяти видеобластера. Данные могут храниться
RGB-, так и в YUV-представлении. Более эффективной является
'Кодировка, при которой для хранения одного элемента изображения
Н^ат°чн° 2 байт (при оцифровке 4:2:2 отводится один байт для кодирова-
ла сигнала яркости и по 4 бита для кодирования сигналов цветности). В то
с вРемя во многих устройствах используется RGB-представление, при ко-
388
Аппаратные cpt
тором для обеспечения режима True Color необходимо уже 24 бита i
мент — по 8 бит на каждую составляющую. Обычно такую кодиров]
значают RGB 8:8:8. Если же, как и ранее, ограничиться 16 битами,
пользуют кодировку 5:6:5, соответствующую 64 тыс. цветовых оттен
режим High Color.
Организация хранения элементов изображения
Хранение элементов изображения организовано в виде матрицы, нап]
512x512, 1024x512 или 1024x1024. В зависимости от конкретного спосо
дировки размер буфера памяти может меняться от 256 Кб до 2 Мб (табл,
и в то же время при одном и том же размере буфера эффективность и<
зования памяти может быть различной. Таким образом, даже если дек<
обеспечивает оцифровку входного видеосигнала без ухудшения качест
объем памяти недостаточен, результирующее изображение окажется нек
венным (размытые детали, цветовые пятна и т. д.). Обратное также верн
пример, если память организована как 1024x512 и достаточна для разме]
в ней 768 элементов строки, но частота оцифровки 13,5 МГц, то рез
рующий размер изображения не может быть более 702x512. Впрочем, ка
видеосигнала многих бытовых видеокамер столь невысоко, что
возлагать
за плохое качество захваченного изображения только на видеобластер 61
несправедливым.
Таблица 14.2. Зависимость размера буфера памяти от способа коди)
Размер буфера Кодировка Байт/злемент Число Организация РазМ
памяти изображения цветов памяти кадр*
256 Кб RGB 5:6:5
512 Кб RGB 5:6:5
768 Кб RGB 8:8:8
1 Мб RGB 5:6:5
1 Мб YUV4:2:2
1.5 Мб RGB 8:8:8
2 Мб YUV4:2:2
2 64 тыс.
2 64 тыс.
3 16 млн
2 64 тыс.
2 16 млн
3 16 млн
2 16 млн
512x256 512x2
512x512 512x5
512x512 512x1
1024x512 768X1
1024x512 768x!
1024x512 768x'
1024x1024 768x
Формирование “живого” окна
Итак, видеоконтроллер, принимая оцифрованный сигнал от декодера,
жде всего осуществляет преобразование его кодировки, например YUV
в RGB 5:6:5, то есть переход от 16 млн цветов к 64 тыс. с помощью с
ального механизма true-color dithering. Далее контроллер позиционир
вырезает из массива цифруемых данных участок, который реально J
быть размещен в памяти (например, 512x512 из 768x576), — либо выб
вая лишние строки и столбцы, либо путем интерполяции, масшта1
389
^^дуу!ультимедиа__________________________________________________
е изображение до нужного размера — и теряя в обоих случаях инфор-
я°Ли10 Эти операции контроллер выполняет с каждым кадром, обновляя
маи ые 40 мс содержимое памяти. Режим обновления (захват изображения)
ка\оашается только по специальной команде. Одновременно с этим кон-
постоянно считывает данные из буфера с целью их
формирования ТВ-окна с “живым” видео.
хаждые
передачи в
яСВ-преДставлении на ЦиФР°’аналоговЬ[й преобразователь (ЦАП) для
формирования ТВ-окна с “живым” видео.
Кооме цифрового сигнала от контроллера, ЦАП принимает аналоговый
RGB-сигнал с выхода VGA-адаптера и осуществляет переключение между
ними в соответствии со значением (0 или 1) специального ключевого сигна-
ла (jtey-сигнала). Именно этим сигналом определяется положение “живого”
окна на экране монитора. Аеу-сигнал формируется контроллером. В преды-
дущих моделях видеобластеров для этого анализа видеоадаптер должен был
получать цифровые VGA-значения через специальный 26-контактный разъ-
ем Feature Connector. К сожалению, у многих дешевых видеоадаптеров по-
добный разъем отсутствует. В современных видеобластерах анализ VGA-
сигнала производится уже в аналоговой форме, что снимает требование на
наличие разъема Feature Connector.
Наконец, контроллер передает оцифрованные данные на шину компьютера.
Эта операция, выходящая за пределы видеобластера, выполняется под
управлением CPU.
Вышеописанные режимы функционирования элементов видеобластеров яв-
ляются принципиально возможными, но их практическая реализация во
многом зависит от эффективности работы управляющего программного
обеспечения (драйвера), которое, например, определяет точность цветовой
.калибровки оцифрованных данных для различных телевизионных стандар-
тов, поддерживаемые VGA-режимы Windows и графические форматы сохра-
няемых файлов. Нередко это приводит к существенным отличиям реальных
характеристик видеобластеров разных производителей. В то же время за счет
программных “ухищрений” можно достичь иллюзии более высоких характе-
ристик, чем это реально обеспечивается. Так, многие видеобластеры, обла-
дая памятью объемом только 512 Кб и не обеспечивая захвата полноразмер-
ного телевизионного изображения, программным масштабированием при
Охранении его в файле растягивают изображение до размера 800x600.
^Римеры реализации
®Се вышесказанное касается основного класса видеобластеров. Кроме при-
^еденных в табл. 14.2 (от Video Blaster SE100 до Aver Video Commander 3)
у°*Но упомянуть также Video Blaster FS-200, Grand Video Pro, Genius High
eo, Malifax Movie Vision и многие другие (в данной книге невозможно
Р числить все тайваньские и сингапурские фирмы, занимающиеся произ-
водством multimedia-карт).
r То Же время, очевидно, существуют и иные схемотехнические решения.
Первую очередь здесь следует отметить устройства видеозахвата, совмещен-
390
Аппаратные ср.
ные с видеоадаптерами (например, miroVideo 20TDLive, Diamond Ми
Video Blaster DTV1100 или Prolink PV-CL 5446P+) и использующие :
ме разделения общую память (для качественной работы требуется ц
2 Мб), но с точки зрения результирующего качества захвата они ;
уступают специализированным видеобластерам.
В качестве характерного примера видеобластера можно привести п
известной французской фирмы, Vitec MULTIMEDIA, в частности,
Именно эта карта обеспечивает наиболее точное и продуманное ре
поставленной задачи: низкий уровень шумов, повышенная четкость
более корректная цветопередача. К ее недостаткам можно отнести о
вие “живого” окна — отображение осуществляется в режиме preview
кадр/с.
Среди доступных массовому пользователю можно отметить новый
сравнительно дешевых устройств для компьютеров класса Pentium
Video, активно использующих возможности шины PCI по передаче
данных со скоростью до 30—50 Мб/с. Это позволяет отказаться от ।
собственной памяти и использовать RAM компьютера. В этом случ
создания “живого” окна оцифрованное изображение по шине пересь
прямо в память видеоадаптера. Фактически карты типа Fly Video исп<
ют только декодер и контроллер. Существенным недостатком таких
являются очень высокие требования к производительности компьюте
частности, к быстродействию видеоадаптера. На компьютере средней
ности с процессором Pentium реально достижимое качество захвата 1
может оказаться посредственным. •'
Выбор видеобластера
При выборе видеобластера в первую очередь следует обращать внимани
□ Число поддерживаемых телевизионных стандартов
PAL/SECAM, 1 вход композитный, 1 S-Video)
(рекоме:
□ Точность оцифровки входного сигнала (рекомендуется YUV 4:2:2)
□ Физическое разрешение изображения (рекомендуется 768x576, 16
цветов)
□ Размер буфера памяти и ее организация (не менее 1 Мб при YUV
1,5 Мб при RGB 8:8:8)
□ Возможность подстройки входного сигнала
□ Наличие ограничений на размер RAM компьютера, способ связи
деоадаптером (требование разъема Feature Connector)
□ Поддерживаемое разрешение Windows (рекомендуется не хуже 801
64 тыс. цветовых оттенков)
□ Визуальное качество оцифрованного изображения
391
Дополнительные - Встроенный тюнер Встроенный тюнер - M-JPEG (AVI) M-JPEG (AVI) &MPEG
возможности PAL, SECAM B/G PAL, SECAM D/К компрессия видео до компрессия до
768x576x25 кадр/с 384x288x12,5 кадр/с
392
Аппаратные ср.
393
^^л^Мультимедиа__________________________________
бярты ввода/вывода видеосигналов
* их характеристики
сих пор мы рассматривали только задачу захвата и сохранения отдельных
кадров. Но для того чтобы сделать кинофильм или видеоролик необхо-
л®' оцифровка видеофрагмента. Прямое решение поставленной задачи
Д’1 па видеопоследовательности пока не представляется возможным. Дело в
В что кадр 768x576 в представлении YLJV 4:2:2 занимает объем 864 Кб (в
йГЧ? 8’8:8 — 1296 Кб), соответственно за 1 с (25 кадров) объем оцифрован-
ных данных составит 21 Мб (32 Мб), а для записи одной минуты видео-
Лоагмента потребуется винчестер емкостью не менее 1 Гб. Разумеется, про-
блема заключается не только в объеме поступающей информации, но и в
скорости ее передачи (при записи) и считывания (при воспроизведении). К
сожалению, реально достижимая скорость записи/считывания видео на со-
временных винчестерах составляет 2—4 Мб/с, хотя в специальных системах
скорость приближается к 7 Мб/с.
Таким образом, при оцифровке видеофрагмента существуют две проблемы:
□ Скорость обмена данными
□ Уменьшение потока данных
Первая проблема решается путем разработки новых быстродействующих
накопителей данных. Вторую можно решить за счет следующих приемов:
□ Уменьшения размера кадров до 160x120 и числа цветов до 256
□ Уменьшения частоты кадров до 6—12 кадр/с
□ Использования компрессии видео
Первые два являются наиболее очевидными, но приводят к резкому ухуд-
шению визуального качества видео. Последний метод является наиболее
эффективным.
Видеобластер, оборудованный средствами компрессии видео, в комплексе с
программным обеспечением превратит РС в систему нелинейного монтажа,
экие устройства будем называть
(Далее — картой ввода/вывода).
^инейный монтаж
линейном монтаже исходный
1сй1»Мок^ нах°Дится на видеокассете,
ПРИХОДИТСЯ
^ные
и
^Инейный монтаж
в случяр
Резуд нелинейного монтажа весь материал находится на жестком диске, в
Й _ Ьтате чего обеспечивается произвольный доступ к необходимому кадру.
еШе без учета возможностей цифровой обработки изображения, кото-
картами ввода-вывода видеосигналов
материал (результат собственно видео-
и, для того чтобы найти необходимый
перематывать пленку, что изнашивает дорогостоящие мон-
аппараты и отнимает не менее дорогостоящее монтажное время.
394
Аппаратные cpg>
рые предоставляют пользователю современное программное обесгмя
А возможности эти практически безграничны: моделирование o6ti
спецэффекты, фильтры, титры и т. п. Я
Таким образом, если вы хотите заняться нелинейным монтажом, исх|
видеоматериал требуется ввести в компьютер, а после завершения м<Й
записать на видеоленту готовый фрагмент. Все это можно сделать |
при помощи компрессии данных. Алгоритмы компрессии будут расой
ны ниже. Здесь мы остановимся на их технической реализации. Очф
программные кодеки позволят вам только просмотреть закодирой
фрагменты, например, с диска Video CD. Если же вы захотите cotqj
видеопоследовательность, естественно, в сжатом виде, этот процесс £
слишком много времени. |
Важной ступенью в развитии карт ввода/вывода стала разработка и ип
зование микросхем аппаратной компрессии, позволяющих в реальной
мени захватывать и сжимать видео. Первым появился Intel Smart Rfee
позднее лицензированный фирмой Creative Labs и выпускаемый под !
нием Video Blaster RT300. Он построен на базе DVI-процессораЙ
82750РЕ, реализует алгоритм компрессии Intel Indeo и обеспечивает^
кадр/с при максимальном разрешении 320x240. Необходимо подчерк
что декомпрессия Indeo-файлов выполняется программным способом^
че говоря, сжатое видео может быть воспроизведено на любом доста
быстром компьютере. В настоящее время фирма Creative Labs на базе!
разработала систему видеоконференций ShareVision.
Но поистине к революционному изменению мира цифрового видео npj
появление дешевых микросхем кодеков М-JPEG (фирм LSI Logic и Z*
аппаратно реализующих JPEG-компрессию отдельных телевизионных <1
384288 с частотой до 50 Гц. На их базе было создано множество досг^
по цене карт, позволяющих как записывать на винчестер, так и воспро!
дить с него реальное видео с коэффициентами компрессии от 120 до $
способствовало взрывному характеру развития систем нелинейного мои
РС, позволяющих захватывать отдельные видеофрагменты, осуществлЯ”
цифровое редактирование (а возможности современных программ г
Premiere 4.0 или Uled MediaStudio 2.5 практически безграничны) и го
дующую склейку/вставку в исходный фильм. Что касается MPEG-код
то сегодня в большинстве своем они слишком сложны и дороги для и
вого пользователя. Хотя и здесь с появлением карты VideoNT Pro
Vitec MULTIMEDIA очевиден значительный прогресс. Эта карта еИ
позволяет подготавливать на домашнем компьютере Video CD, но уже |
печивает выпуск полноценных MPEG-фильмов для различных мулы
дийных программ.
Итак, чтобы грамотно выбрать карту ввода/вывода (рынок в России 1
следнее время буквально наводнен достаточно дорогими, но практи*
бесполезными видеокомпонентами для компьютера), при ее покупке сл
очень четко определить интересующие вас возможности и характеристи
Характеристики карт ввода/вывода видеосигналов приведены в табл. 14.
395
Рекомендации по Мультимедиа- Мультимедиа- Мультимедиа- Ввод “живого" Нелинейный Нелинейный Нелинейный Нелинейный Нелинейный
использованию видео, качест- видео видео. демо-CD, видео, качест- монтаж S-VHS- монтаж VHS- монтаж VHS- монтаж S-VHS- монтаж S-VHS-
венный захват качественный венный захват качества качества качества качества качества,
кадров захват кадров кадров включая звук
396
Аппаратные cpej
На что следует обратить внимание при выборе видеобластера, мы рас
ли выше. Здесь же кратко остановимся на возможностях, присущих i
ввода/вывода, на которые нужно обратить внимание в первую очередь.
Frame Grabbing
Благодаря функции Frame Grabbing (оцифровка и сохранение отде;
кадра) один кадр может быть сохранен в видеобуфере и записан на j
стер. При этом если скорость обработки полученного видеоизобр^
зависит от VGA-карты, системной шины и центрального процессо
собственно качество картинки (разрешение, количество цветов и то»
их передачи) зависит от соответствующих характеристик карты ввода/в
видео. Поэтому при выборе карты с функцией Frame Grabbing следу!
ращать внимание на следующие ее характеристики:
□ Качество оцифрованной картинки (разрешение, количество цветов,
ровые фильтры)
□ Возможности экспорта (количество поддерживаемых форматов гра
ских файлов)
□ Компрессия оцифрованного кадра (тип, коэффициенты, качество, т
вания к системной памяти)
Movie Grabbing
Movie Grabbing (оцифровка и сохранение ‘"живого” видео) — наиболее
ная характеристика для производства видео. Очевидно, что для записи j
на диск в реальном масштабе времени поток видео необходимо сжим!
такой степени, чтобы успевать записывать его на винчестер. Это можн<
лать либо при помощи центрального процессора и соответствующего
граммного обеспечения, либо при помощи специального аппаратного
рителя (как правило, отдельной M-JPEG- или DVI-карты). Очевидно
наилучшего результата можно добиться при использовании аппаратног
корителя.
Предлагаемая компанией Microsoft технология Video for Windows поз»
сохранять на диске и воспроизводить последовательность кадров в фо|
AVI-файла. Фирма Apple предлагает формат Quick Time для Macing
Windows. Многие производители видеокарт и систем нелинейного moi
пользуются форматами собственной разработки.
При выборе карты с функцией Movie Grabbing следует обращать вним
на следующие характеристики:
□ Качество оцифрованного видео (разрешение, количество кадров/пол
секунду, количество цветов)
□ Наличие/отсутствие аппаратного ускорителя (Motion-JPEG, Indeo, А
□ Возможность записи больших фрагментов на диск видео
□ Совместимость с форматами AVI и Quick Time
397
' мультимедиа
1 {7^-^---
I we Video in a Window
I того чтобы оперативно просматривать созданные видеосюжеты или ис-
I 1Й материал, важна возможность добавления видеосигнала в сигнал,
I мИрУеМЬ1Г1 видеокартой VGA, без участия центрального процессора. В
I случае карта типа Overlay переключает графическую карту в режим
| ЭТ°е (ведомый) и синхронизирует видео с выходным сигналом по частоте и
I ^решению.
I П и выборе карты с функцией Live Video in a Window следует обращать
I внимание на следующие характеристики:
I □
Возможность отображения видео в окне при высоком разрешении (более
800x600)
Качество изображения
Совместимость (требуется ли наличие разъема Feature Connector для под-
ключения к видеокарте)
I И
f □
I TB-тюнер/Телетекст
| Эти возможности карты, видимо, не нуждаются в комментариях: перечис-
I лим лишь наиболее важные характеристики, обеспечивающие выполнение
t этих функций:
J □ Выбор ТВ-программ
I 0 Поддерживаемые стандарты
|; о Наличие тюнера на самой плате
[-^-Возможность захвата телевизионных кадров
I Hard Disk Editing
В Hard Disk Editing — нелинейный (цифровой) монтаж. Когда материал оциф-
I Рован и находится на винчестере, появляется возможность его редактирова-
I я межкадрового (для создания всевозможных эффектов перехода на
он ТаЖных стыках), так и внутрикадрового (для изменения отснятого мате-
Г- а> например, встраивания в кадр рисованных объектов). Эта функция
»<>бе СТВЛЯется в Режиме off-line с помощью специального программного
1^1пСПеЧенИЯ’ напРимеР> Adobe Premiere (рис. 14.8), Fractal Design Painter,
jjp^r рП’Н, Elastic Reality и т. п., и обычно требует заметных временных за-
и!ЬвЬпЯд более простых видеоэффектов, например, микширование с анало-
K&fer СИгналом, может осуществляться в реальном масштабе времени за
И1реяВстРоенных возможностей самой карты ввода/вывода — именно так это
Кь Изовано в некоторых из рассмотренных ниже карт.
кыС°ЛькУ далеко не все настольные видеосистемы строятся на основе
машин> позволяющих проигрывать видео без дополнительных уст-
еще одной важной функцией является способность карты ускорять
К есс чтения видеофрагментов с диска для просмотра их на экране мони-
17
398
Аппаратные с
Eile Edit Project Clip Windows Help
Adobe Premiere
Project: Nonamel.ppj
Akkord.wav !
Audio
Duration. D 0001 03
О
1 Second
Рис. 14.8. Панель управления программы Adobe Premiere
Я
Cross Dissolve
A
U
D
D
E
0
Clip Flugsim avi Dip Virtuoso trt Dip Circus
m in di
Fiugsim.avi
Movie
Duration* 0 00 31 05
320 x 240
11K.hz • Э Вй • Moro
Virtuoso til
Still Image
Duration* OOO.OBOO
тора. Так как большинство карт используют системные ресурсы да
ровки видео, следует учитывать, на какой шине установлен контрода
честера (ISA, EISA, PCI), его интерфейс (IDE, SCSI, SCSI-2) и
скоростные характеристики самого жесткого диска.
Construction Window
22Khz-8 8rt Mero
Transitions
Cross Stretch
Image В stretches horn an edge at
A shrinks
Cross Zoom
Image A zooms inz then image В
out.
Cube Spin
Image A spins to reveal mage B,
onto two laces of a cube.
Direct
Image В is passed duectly through.
Tape Editing
Таре Editing — линейный (аналоговый) монтаж. Поскольку исходя
деоматериал (как, впрочем, и конечный результат) чаще всего нахоД|
видеокассете, то в ряде случаев удобнее работать только с сигналя
производимым видеомагнитофоном. Компьютер при этом испоЯ
только в качестве видеомикшера, генератора спецэффектов, титров и|
ки. Преимущества такого варианта очевидны: отсутствие компрессии
следствие, лучшее качество изображения, меньшие требования к объ|
мяти (как оперативной, так и на винчестере), отсутствие потерь вред
просчет спецэффектов (все эффекты должны производиться в РЧ
масштабе времени). |
Для реализации функции Таре Editing необходимо учитывать сле^
характеристики карт ввода/вывода и привода CD-ROM:
399
мультимедиа
мОжность микширования аналоговых видеосигналов и создания спец-
** _— /г>ТЛ V'T'T-T ТТЛТПГЛ Г^ЛОГ^ТЛЛО ODVt/\
° эфФеКТ0В (видеоэФФекты’ титРы, графика, звук)
а Качество изображения
□
Возможность воспроизведения Video CD — MPEG Decoding (при нали-
чии как минимум 4-скоростного привода CD-ROM)
UPEG Decoding
А«цкция MPEG Decoding предоставляет возможность воспроизведения
Video CD (видеоинформации, кодированной по технологии MPEG). Техно-
логия MPEG позволяет за счет разностного алгоритма сжатия значительно
уменьшить необходимый для видео поток данных. В Video CD применяется
алгоритм сжатия в соответствии со стандартом MPEG1, который обеспечи-
аает скорость потока данных до 5 Мб/с, что дает качество сигнала, соответ-
ствующее стандарту VHS (разрешение порядка 320x240). Сжатие по алго-
ритму MPEG1 также используется при подготовке дисков CD-I и для
сжатия видеосигналов. Как правило, декодирование видеоинформации
осуществляется аппаратным способом специальными MPEG-декодерами.
MPEG-декодер устанавливается как на картах ввода/вывода, так и на видео-
картах и должен обеспечивать воспроизведение видеофрагментов, сжатых по
стандарту MPEG1 на полный экран (то есть с удвоением пикселов или
строк) со скоростью 25—30 кадров в секунду, и стереофонического звуко-
вого сопровождения, также сжатого по технологии MPEG. В настоящее
время существуют два основных стандарта, описывающих использование
MPEGl-видео: White Book (для дисков Video CD) и Green Book (для дисков
CD-I).
Качество выполнения функции MPEG Decoding определяется следующими
характеристиками карт ввода/вывода:
° Качество воспроизводимого изображения
° Возможность просмотра видео на видеомониторе, а не только на дисплее
компьютера
& Совместимость со стандартами White Book и Green Book
^’^ологию MPEG не следует путать с алгоритмом М-JPEG. Если первая
етея фактически стандартом файла, то второй только математическим
Ритмом, который никак не специфицирует сам файл. Кроме того, в
>вате Положены два принципиально разных метода. Если М-JPEG после-
. льно сохраняет все кадры, то при использовании MPEG-компрессии
Ияются только изменения, которые произошли с некими “ключе-
—кадрами,_______________~__________
рг Тве примера подробнее рассмотрим и оценим качество нескольких
й t ОДа/вывода видеосигналов из серии Movie Line производства компа-
Multimedia.
400
Аппаратные cpegi
Средства сжатия информации
При сжатии информации существенную роль играют два фактора: кащ
и время. Для непрофессиональной работы время компрессии по сравни
со временем декомпрессии играет второстепенную роль. Это обуслсч
тем, что большинство пользователей РС при своей работе в области |
тимедиа обычно используют уже готовые носители информации (как га
ло, это компакт-диски) с уже записанными на них данными. Такими
ными обычно являются различного рода игры с элементами видео. :|
Проблема, связанная с компрессией и декомпрессией данных, решаете
тем разработки специальных программно-аппаратных средств (коде
позволяющих достаточно быстро на основе соответствующих алгорй
снижать объем данных в 100—200 раз. 1
Существует два способа сжатия данных: 1
□ Сжатие без потери информации, при котором объем данных уменм
ся, но так, что при его восстановлении (декомпрессии) достигается!
самое исходное состояние (качество изображения) j
□ Сжатие с потерей информации; с помощью такого способа достиг!
более высокие результаты, но при этом потери в качестве обязая
должны учитываться «
Здесь мы кратко остановимся на методах компрессии данных, относяи
ко второй группе, поскольку применение кодеков первой группы н<|
необходимого коэффициента сжатия. Кроме того, время декодирована
формации, сжатой без потери качества, достаточно велико, что не позя
своевременно восстанавливать данные в исходную форму. |
Существует множество различных алгоритмов компрессии видео: си
тельно простые (RLE, Cinepak), сложные (Intel Indeo, MPEG, M-JPBI
весьма изощренные (как фрактальный метод фирмы Iterated System). ]
прессия отдельных кадров без потери информации на реальных сюж
содержащих много мелких деталей и цветовых неоднородностей, обес!
вает коэффициент сжатия не более 2. Дальнейшее повышение компот
неизбежно связано с потерей информации и определенным пониже
качества: размыванием границ, искажением цветов, возникновением
личного рода искажений. Наиболее мощным здесь оказывается метод!
тальной компрессии, но он не получил широкого распространения п(и
причин, в том числе из-за закрытости математической схемы, слад
сложной реализации и несимметричности — эффективное сжатие отдел
кадров требует много времени даже на высокопроизводительных рад
станциях, тогда как восстановление легко и быстро выполняется на !
ных РС. '1
Video I и Indeo ]
Методы сжатия Video I и Indeo реализованы как аппаратными, так И?
граммными средствами. На основе векторного преобразования содерл
у 4. Мультимедиа
401
сражения разлагается на простые геометрические элементы. Результат
1,3 ого преобразования записывается не в битовой форме (Bitmap), а в виде
^кторов, которые описывают контуры и направления движения этих эле-
ов. Кроме того, здесь разделяются сигналы, несущие информацию о
кости картинки (Luminance) и о ее цветовом содержании (Chrominance), —
Формат YUV. Поскольку свойства человеческого глаза таковы, что уменьше-
ие информации о яркости более заметно, чем уменьшение цветовой ин-
формации, то здесь используется возможность снижения объема данных за
потери цветового качества кодируемого изображения.
Метод Video I обеспечивает оптимальное соотношение между скоростью
передачи данных и размером всего видеофайла. Недостатком формата пред-
ставления данных, сжатых по методу Video I является то, что данные запи-
сываются на винчестер без предварительного сжатия.
Метод сжатия видеоинформации Indeo был разработан фирмой Intel для
реализации его в специальных процессорах серии i750 (Intel 82750). Адаптер
с процессором (82750 обеспечивает оцифровку видео- и аудиоинформации в
реальном масштабе времени практически без использования ресурсов про-
цессора РС. Создание этого адаптера явилось значительным достижением в
области мультимедиа, поскольку он был первым устройством, способным
воспроизводить движущиеся изображения с компакт-диска.
JPEG
Общепризнанным стандартом сжатия отдельных кадров стал алгоритм JPEG
(Joint Photographers Expert Group — Объединенная группа экспертов по фотогра-
фии). Компрессия осуществляется таким образом, что каждый кадр видеопос-
ледовательности сжимается и восстанавливается независимо от других кадров.
Это дает возможность использования этого метода в системах нелинейного
Монтажа. В основу алгоритма положено разбиение изображения на блоки раз-
мером 88 пикселов, преобразование по технологии DCT (дискретное косинус-
^°е преобразование) и высокочастотная фильтрация полученного спектра.
Результате на границах отдельных блоков нарушается гладкость представле-
Т"1’ поэтому характерным признаком JPEG-изображения является его види-
блочная структура. Однако при коэффициенте сжатия не более 15 эти ис-
4^6 почти н^метны. Более того, считается, что сжатие до 5 (видеопоток
Мб/с) соответствует профессиональному качеству, обеспечиваемому видео-
^ра^Ратурой формата Betacam, а до 10 (видеопоток 2—3 Мб/с) — качеству, ха-
Рному для формата S-Video. Основным достоинством данного алгоритма
Нусн СЯ еГ° симметРичность: восстановление производится обратным коси-
•Юи 1М пРе°бразованием и требует тех же ресурсов и временных затрат, что и
мпРессия.
u*pEG
шагом к уменьшению потока передаваемых данных стал алто-
MPEG (Moving Picture Experts Group — группа экспертов по движущим-
402
Аппаратные сред1
что позволяет ограничи:
высококачественного в<
скоростях передачи дг
карт расширения или даже
стандарт MPEG-1 (352288^
потоках в 200 Кб/с, MPfl
ся изображениям), основанный на устранении временной избыточщ
последовательности видеокадров. Дело в том, что смежные кадры
всего содержат одни и те же объекты сцены,
передачей только межкадровых различий.
Стандарт MPEG создавался для обеспечения
изведения видео при относительно низких
Сначала JPEG-преобразования уменьшают избыточность информации |
ри кадра, а затем алгоритмы MPEG осуществляют дальнейшее сжатия
део, уже без потерь качества. С помощью метода компенсации движ
(motion compensation) устраняется избыточность, возникающая из-за
рения одной и той же информации в нескольких кадрах подряд. МРЕЯ
пользует три типа кадров: ключевые (Intra fames, 1-кадры), завис!
(Predictedframes, Р-кадры) и двусторонние (Bi-directional, В-кадры). Клю^
кадры — основа базис-структуры MPEG-файла. Они записываются с н
ким разрешением и обеспечивают произвольный доступ к информа
Каждый зависимый кадр записывается как ссылка на предшествующий
ключевой или зависимый кадр и имеет среднюю степень сжатия. Наив
тему сжатию в потоке MPEG подвергаются двусторонние кадры. Они и!
двунаправленную ориентацию, ссылаясь как на предыдущие, так и на
следующие кадры. Воспроизведение материалов, записанных в фор
MPEG, выполняется с помощью недорогих
сто программно.
Получивший широкое распространение
кадр/с) обеспечивает VHS-качество при
(704576, 25 кадр/с) — качество профессионального уровня при поЛ
1 Мб/с. К сожалению, MPEG несимметричен и для достижения максим!
ного уровня компрессии без снижения качества изображения требует Ш
матически сложного анализа и предфильтрации, значительно улучшакя
качество сжатого сигнала. Процесс кодирования видео в формат MPEG j
бует гораздо больших ресурсов, чем привычные специалисту по мультя
диа инструментальные средства захвата видеосигнала, работающие с М(а
JPEG. В то же время восстановление оказывается сравнительно просты»
И поскольку карты MPEG-воспроизведения очень дешевы, а ассорти
Video CD очень широк, то обеспечение функции MPEG-playback станоя|
сегодня обязательной частью истинного мультимедиа-компьютера. И
того, многие современные VGA-адаптеры осуществляют аппаратную 1
держку программного MPEG-воспроизведения. j
Цифровые универсальные диски DVD будут использовать новый ваш|
MPEG-кодирования, называемый Variable Bit Rate MPEG-2 (кодирован!
переменной скоростью потока — VBR). VBR — более изощренная ф<|
MPEG-обработки, при которой сложные и быстро меняющиеся изобрв
ния автоматически кодируются с меньшим коэффициентом сжатия, но 1
же время средний поток данных на выходе меньше, чем при использовЧ
стандартного варианта MPEG-2. Подобные системы по своей цене все|
весьма далеки от того, чтобы их назвать массовыми. 1
14. Мультимедиа
403
лгоомное влияние на качество MPEG-изображения оказывает тип устрой-
а воспроизведения. Персональные компьютеры воспроизводят изображе-
с в стандарте MPEG на полном экране с разрешением 352x240. Многие
ндеоадаптеры для PC масштабируют изображение до размера примерно
640x480 пикселов, чтобы заполнить экран дисплея. В некоторых случаях
адаптеры, оборудованные специальными видеопроцессорами, могут заметно
улучшить (или ухудшить) качество изображения. Захватывая из видеопосле-
довательности неподвижные кадры, можно оценить относительное качество
изображения, не беспокоясь об отрицательном или положительном влиянии
видеоадаптера. Удобно оценивать качество воспроизводимого изображения
и работу системы в целом путем захвата неподвижных кадров и вывода их
на цветную печать с разрешением 600x600 dpi.
□ Грязное оконное стекло {Dirty Window Pane). Этот дефект состоит в том,
что объекты на экране выглядят так, будто вы смотрите на них сквозь
дымку. Некоторые специалисты называют этот дефект “грязное оконное
стекло” — кажется, что между наблюдателем и изображением натянута
мутная пленка. Более всего такой эффект заметен на фрагментах с боль-
шими темными областями, а порождается он ошибками -оцифровки в
MPEG-кодере, декодере или и в том и другом
□ Танцующие глаза {Dancing Eyes'). При MPEG-сжатии иногда теряются
мелкие детали на изображении человеческого глаза. В результате в отсня-
том материале вдруг обнаруживаются моргание или слезы, хотя в дейст-
вительности ничего подобного не происходило
□ Призрачные следы {Ghostly Trails). Этот дефект заключается в появлении
облака частиц, сопровождающего движущиеся элементы: это либо
“хвосты”, следующие за взмахом руки или бегущим человеком, либо
зыбкие переливающиеся границы вокруг быстро движущегося объекта.
Дефект появляется, когда кодер или декодер не успевает за быстро дви-
жущимися элементами сцены и воспроизводит движущиеся элементы
просто наугад . .
° Танцующие цвета {Dancing Colors). Ошибки в оценке движения могут вы-
звать переливающуюся цветную радугу на больших поверхностях движу-
щихся одноцветных предметов, таких как, например, автомобиль
° DCT-блочность {DCT Blockiness). На большой части экрана заметны пра-
вильные квадратики размером 8x8 (или 16x16). В их появлении виновно
Дискретное косинусное преобразование {Discrete Cosine Transform, DCT),
Используемое для сжатия поля или кадра. Когда углы и вершины этих
блоков попадают на края и границы изображения, появляются дополни-
тельные искажения. Но основная-причина кроется в блочной природе
технологии DCT. Для уменьшения этих искажений рекомендуется рабо-
тать с блоками размером 2x2 или 4x4
Сжатие яркости {Luminance Compression). Этот дефект состоит в резком
Усилении контрастности изображения. Весь диапазон яркости от светлого
404
Аппаратные ере.
до темного, захватываемый аналоговыми видеосистемами, непрг
воспроизводится DCT-кодером или механизмом оценки дв:
MPEG. Если во время съемки прекращает работать вспышка или
следует за объектом, движущимся из ярко освещенного места
сцена может показаться распавшейся на части
□ Цветные полосы {Color Banding). Узоры, появляющиеся после к<
сии/декомпрессии, обычно вызываемые шумом в аналого-цифр
цифро-аналоговых преобразователях видеомонтажных систем. Для
нения этих дефектов некоторые производители переходят от 8-би]
10- и 12-битному кодированию цвета. Но эти усовершенствованщ
увеличить в несколько раз необходимый объем памяти монтажнс
темы. Обычно приходится бороться с такими дефектами вручную
□ Шевелящийся фон {Busy Background). Обычно неподвижные облас
на (и некоторые элементы переднего плана) кажутся живыми или
лящимися, как будто маленькие цветные частицы бродят по их ii
ности. Техническое название этого явления — шум квантования. '<
мы, имеющие улучшенные АЦП или оперирующие с более чем 8 (
на каждый цвет, меньше подвержены дефекту шевелящегося фона
Оборудование стандарта DV
Если вы твердо решили заняться нелинейным монтажом и вас слегк
щают цены на необходимое оборудование (видеобластер, карту
да/вывода, карту MPEG-кодера и РС соответствующего уровня), ча
можно уменьшить затраты, воспользовавшись другим, но не менее пе
тивным способом ввода видеоинформации в РС.
Это стало возможным благодаря разработке и промышленному изгс
нию видеокамер стандарта DV {Digital Video), интерфейса быстрой пе
данных FireWire (IEEE1394), а также повышению мощности РС, поз)
щих сделать обработку видео высочайшего качества доступной мао
пользователю.
Формат DV
Формат DV обеспечивает настолько высокое качество изображения,
в состоянии воспроизвести лишь немногие существующие сегодня
зоры. Этот формат не уступает, а где-то и превосходит формат В
SP, — основной формат телевизионной техники, соответствующий ст
ту профессионального качества.
Фактически единственный параметр, по которому Betacam SP прев<
DV — это разрешение, которое составляет 650 твл, по сравнению с 5
для DV. Однако этот параметр не столь важен, т. к. при
обычной теле
онной трансляции разрешение редко бывает выше 380 твл. Другие па]
ры нового формата не хуже соответствующих параметров для Betacai
j 4. Мультимедиа
405
с0тношение сигнал/шум составляет 54 дБ, по сравнению с 49 дБ для
о tacam SP- Полоса частот сигнала цветности составляет 1,5 МГц, совпадает
jetacam SP и превышает полосу частот для форматов S-VHS и Hi8.
Сжатие видеосигнала осуществляется в соотношении 5:1 за счет использо-
ия технологии DCT. В соответствии с этой технологией каждый кадр
^имается и записывается индивидуально, обеспечивая точность и простоту
долтажа. DV использует вариант сжатия по ключевым кадрам (I-Frame).
Аудио- и видеосигналы могут обрабатываться либо вместе, либо по отдель-
ности. Алгоритм обеспечивает поток 27,8 Мбит/с (3,4 Мб/с) и имеет сим-
метричную структуру, так что одно и то же устройство может как кодиро-
вать, так и декодировать поток данных.
Стандарт DV предусматривает схему исправления ошибок, способную вос-
произвести часть кадра без ошибок, даже в случае, если на ленте будут ис-
кажены две из десяти дорожек.
Мини-кассета формата DV имеет очень маленькие размеры, сопоставимые с
размерами коробочки из-под конфет Tic-Tac. В таких кассетах используется
магнитная лента шириной всего 6,35 мм. Уменьшение размера кассеты спо-
собствовало уменьшению размера собственно видеокамер. Теперь практиче-
ски любая цифровая видеокамера формата DV весит меньше 1,8 кг, что зна-
чительно меньше веса любой видеокамеры (6,5 кг) формата Betacam SP
(рис. 14.9). Кроме того, цена на новые цифровые видеокамеры также ниже
минимум в 3 раза.
Рис. 14.9. Цифровая видеокамера
формата DV DCR VX1000
ИДеокамеры формата DV оснащаются интерфейсом IEEE1394 (Fire Wire),
пользуя который с помощью специальной карты ввода и обработки циф-
°bix сигналов (DV Capture Board) можно переносить цифровую видеоин-
РМацию на жесткий диск компьютера без дополнительной оцифровки,
от интерфейс позволяет передавать со скоростью от 25 до 50 Мб/с видео,
“уДИо, MIDI и команды управления устройствами между специально обору-
ИДнными DV-камерами и другой .техникой, такой как цифровые видео-
йитофоны и компьютеры. Внешне FireWire выглядит как тонкий гибкий
йель длиной до 4,5 м, поддерживающий до 63 устройств в цепи. Для со-
иНения его с вашим Macintosh или РС необходима соответствующая ин-
Рфейсная карта.
406 Аппаратные сремЯ
Карты ввода и обработки сигналов формата DV Л
Фирма DPS {Digital Processing System of Ontario) совместно c Adaptec
тила первую компьютерную систему для монтажа и редактирования Л
формате DV по технологии FireWire. Л
Комплекс DSP Spark — промышленная система для редактирования Я
DV-формата. Это полностью цифровая система, использующая интеЛ
Adaptec IEEE-1394 и программное обеспечение фирмы DPS для захЯ
записи видео. DV-видеокамера подсоединяется специальным кабеЯ
PCI-карте DPS Spark. Я
Цифровые звуковые и видеосигналы записываются непосредствен
магнитной ленты на жесткий диск в реальном времени по то]Л
FireWire-кабелю. Кроме того, DPS Spark включает полную версию Д
Adobe Premiere 4.2 для монтажа, редактирования и создания спецэД
тов. Эта полностью цифровая система обеспечивает цифровое каД
видеоизображения без его ухудшения, сравнимое с Betacam SP, приЯ
системам обработки аналогового видео на компьютере. Стоит такая Д
ма около 900 USD. Я
Подобный набор оборудования и программного обеспечения был разя
тан немецкой фирмой Miro. Фирма Radius также анонсировала РС1-Я
ввода/вывода DV-сигналов. Комплект оборудования будет включать в|
расширение программы Adobe Premiere для работы с видеомагнитофон
формата DV, оборудованными интерфейсом FireWire. Цена такой сиен
всего около 500 USD. л
Производители цифровых видеокамер и магнитофонов, компьютеров м
риферии, например, такие фирмы, как Apple, PowerComputing, fl
Matsushita и Sony, тоже анонсировали поддержку FireWire. j|
Мультимедиа-комплекс фирмы JVC "1
Фирма JVC разработала мультимедиа-комплекс, который позволяет в ЛЯ
момент захватить видеоизображение, распечатать его на видеопринтере 1
переслав на РС, обработать с помощью обычного графического редакя
Для этого также не нужны никакие дополнительные платы в РС или (Я
ные приборы. I
В состав комплекса входят источник видеосигнала (цифровая видеокая
или видеомагнитофон), внешнее устройство для захвата изображения,!
терфейс компьютера и видеопринтер (рис. 14.10). Все соединения осуШЧ
ляются в соответствии с фирменным протоколом JLIP (Joint Level Inta
Protocol). Все последние модели видеозаписывающей аппаратуры фМ
JVC оснащаются этим интерфейсом с соответствующими разъемами JL1
могут быть включены в состав комплекса. Оборудование, не имеющее)
кого разъема, может быть подключено к мультимедиа-комплексу через ;
407
^^р^ультимедиа
- тво захвата изображения. Первым представителем JLIP-совместимого
Р011 заПисывающего устройства явилась цифровая видеокамера JVC GR-
J*viEG (рис- 14.11). Комплекс подключается к компьютеру через стандарт-
Р . последовательный порт RS-232.
Видеокамера
Редактирование
— Аналоговый видеосигнал «
Сигналы управления JILP
Цифровой видеосигнал
Рис. 14. ТО. Комплект оборудования мультимедиа-комплекса фирмы JVC
Рис. 14.11. Цифровая видеокамера
GR-DV1EG
408
Аппаратные cpt
Протокол J LIP
Протокол JLIP осуществляет управление устройствами комплекса
обеспечивает согласованную работу программного обеспечения для
изображения, управление видеопринтером и пересылку оцифрован^
бражения между компонентами комплекса.
Протокол обеспечивает двунаправленное управление аудиовидеоо!
ванием. Одновременно происходит пересылка информации о ци
временном коде и других параметрах видеокамеры компьютера, и чс
же последовательный интерфейс компьютер посылает команды упрг
видеокамере. Однако такое централизованное управление подклю
аппаратурой с PC возможно, только если оно связано друг с друго!
JLIP-разъемы соединительного устройства.
Функциональные возможности этой интегрированной мульти меди йг
деосистемы обеспечиваются программным обеспечением JLIP Movie
которое позволяет производить монтаж до 99 сцен, захватывать изобр
и сохранять их на диске. Под управлением JLIP Movie Player можно
ствлять поиск фрагмента по всей длине магнитной ленты в любом
лении и, найдя нужный кадр, “захватить” его, пользуясь только
При этом собственно захват кадра и его ввод в PC осуществляется
циальной команде. В процессе осуществления поиска и так назьи
“предварительного захвата” в PC вводится образ “захваченного” впо
вии кадра или последовательность образов помеченных кадров. Пр)
местоположение каждого кадра запоминается в PC. Размер образа со(
ет несколько десятков килобайт и служит лишь для идентификации
После того как будут отобраны все необходимые изображения, все 01
гут быть автоматически перенесены в компьютер в виде полноразм
изображений. Все это осуществляется уже без участия пользователя. ::
Цифровой видеопринтер
Цифровой видеопринтер GV-PT2 (рис. 14.12) обеспечивает печать 16,7
лионов цветов и использует технологию сухой сублимации с градаций
лутонов. Каждая точка образована смешением трех основных цветов:
того, пурпурного и голубого. GV-PT2 может быть подключен к Л1
компьютеру, работающему под управлением Windows, с помощью ста
ного кабеля Centronics.
Рис. 14.12. Цифровой видеопринтер
РТ2
409
Мультимедиа
--—
того, принтер может самостоятельно захватывать изображения от лю-
КГисточника видеосигнала. Благодаря этому появляется возможность пе-
б°г0 неподвижные изображения напрямую с видеомагнитофона или ви-
^окамерь' без использования компьютера.
устройство захвата изображения
V тройство захвата изображения GV-CB1 (рис. 14.13) обеспечивает размер
У ображення 768552 точек, с 24-битной глубиной представления цвета
/|К7 млн цветов). Оно оснащено тремя J-разъемами и может служить в
качестве своеобразного Hub-устройства.
Рис. 14.13. Устройство захвата изображения
GV-CB1
Мультимедиа-ускорители
Рассмотрим видеокарты, которые помимо ускорения обычных графических
операций могут выполнять ряд функций по обработке видеоданных, а также
основные стандарты, которым они должны удовлетворять.
Под мультимедиа-ускорителями понимают совокупность программно-
аппаратных средств, которые объединяют базовые возможности графиче-
ских ускорителей с одной или несколькими функциями мультимедиа, тре-
бующими обычно установки в PC дополнительных устройств. Например, к
мультимедиа-функциям относятся:
О Цифровая фильтрация и масштабирование видеоизображений (далее
просто видео)
° Аппаратная цифровая компрессия и декомпрессия видео
° Ускорение графических операций, связанных с трехмерной (3D) графи-
кой
□
□
Поддержка видео в реальном масштабе времени на экране монитора
Формирование полного цветового видеосигнала для передачи его во
внешние устройства (видеомагнитофон, телевизор)
Вывод телевизионного сигнала на монитор
настоящее время большинство хороших графических карт-ускорителей в
'Стоянии выполнять ряд мультимедийных функций. В частности, сигнал
Чз°6ражения из пространства RGB может преобразовываться в пространст-
В
410 Аппаратные средой
во YUV, над ним могут выполняться такие операции, как сжатие, били
ное масштабирование, линейная интерполяция, фильтрация и растрЛ
ние {dithering). Многие современные видеопроцессоры ускоряют проЗ
декомпрессии стандартных кодеков, включая, например, Indeo, CintJ
MPEG-1. II
Мультимедиа-ускорители, как правило, представляют собой 32- и 64-паД
ные графические контроллеры с чередованием блоков памяти. КромеЗ
эти карты оснащаются объемом видеопамяти 2 Мб и более и характерам
ся поддержкой повышенных частот обновления изображения (100 гщИ
лее), новых стандартов DPMS, DDC и DCI, поддержкой воспроизведи
цифрового видео и ускорением трехмерных графических операций. Я
Стандарт DPMS -Ц
Стандарт на систему управления энергопотреблением монитора Я
{Display Power Management Signaling) был принят ассоциацией VESA. ВД
вых, он описывает метод выведения монитора из режима активной pafl
причем эта операция осуществляется в несколько этапов, на каждое
которых происходит определенное сокращение потребляемой мощна
Во-вторых, этот же стандарт предлагает метод опознавания частот сипя
строчной и кадровой разверток, используемый для переключения из рея
в режим при снижении расходуемой мощности. Стандарт DPMS устангя
вает 4 режима потребления мощности для монитора: On (максимаЛи
нагрузки), Standby (ожидания, или резервный), Suspend (приостановки м
ты) и Off (отключения). Режимы перечислены в порядке убывания паи
ляемой мощности. Напомним, что, например, монитор с размером эп
14" потребляет до 60% от общей необходимой для работы компьютера я
троэнергии. Разумеется, данный стандарт должен полностью поддержим
ся и графической картой. Я
Стандарт DDC 1
Стандарт DDC {Display Data Channel) описывает канал передачи данных И
ду видеокартой и монитором. Канал DDC использует стандартный
разъем и кабель для передачи информации между монитором и компьютя
Имеются два уровня стандарта DDC: DDC1, который определяет одностя
нюю передачу данных от монитора к компьютеру, и DDC2 — с двухстороч
передачей. Например, в соответствии с DDC1 от монитора к компьютеру!
жет передаваться до 128 байт информации о фирме-производителе, о |
продукта, о его серийном номере, а также (самое главное) о технических!
раметрах: размере экрана, цветовых характеристиках и поддерживаемых]
деорежимах. 1
Стандарт DCI |
Появление стандарта DCI {Display Control Interface) фирмы Microsoft поа
лило осуществить воспроизведение полноскоростного цифрового виде
L
411
f Мультимедиа
/ зОванием ресурсов мультимедиа-ускорителей. Вообще говоря, DCI —
! ^ерфейс нижнего уровня, который реализует возможности аппарат-
' 310 среДств п0 воспРоизвеДению видео. Так, если DCI-драйвер обнаружил
' чие аппаратной поддержки некоторых мультимедиа-функций, он изме-
последовательность выполнения операций и разгружает центральный
^есСОр от выполнения некоторых из них. Например, до появления DCI
использовании программы Video for Windows декомпрессия AVI-файлов
[ пространственные преобразования цвета YUV-RGB целиком ложились на
? ^тральный процессор системы. Ускоритель Windows в этом случае зани-
; только масштабированием изображения. Видеокодек (программа для
компрессИИ и декомпрессии видеоинформации), соответствующий DCI,
! сначала проверяет наличие видеоускорителя и, если он присутствует, загру-
: жает его работой по масштабированию и преобразованию YUV-RGB, воз-
лагая на центральный процессор только функции по декомпрессии изобра-
жения. Таким образом, стандарт DCI поддерживает следующие аппаратные
= расширения в графических картах:
Аппаратное масштабирование. Если эта возможность реализуется графи-
ческой картой, то для изменения размеров изображения не требуется ис-
пользования ресурсов центрального процессора
□
□ Преобразование сигналов. Поддерживается преобразование YUV-RGB
для обеспечения лучшего воспроизведения видеоинформации на экране
монитора
□ Двойная буферизация. Используется для аппаратного размещения буфе-
ров при переключении страниц
Q Асинхронное отображение. Совместно с двойной буферизацией обеспе-
" чивает более быстрый вывод информации в экранный буфер
Большое значение для перспективных моделей мультимедиа-ускорителей
имеет поддержка таких стандартов кодеков, как Indeo, Cinepak, Motion
JPEG (M-JPEG) и MPEG.
Видеоадаптеры
сновное назначение видеокарты — формировать сигналы, в соответствии с
°рыми монитор может отображать ту или иную информацию на экране.
ровако пРактически все современные видеокарты принадлежат к комбини-
ц5ГгьННЬ1м Устройствам и помимо своей главной функции способны выпол-
зу те или иные дополнительные действия. Такие устройства мы будем на-
з*ь Виде°адаптерами. Существуют видеоадаптеры, скомбинированные со
выми картами, TV-тюнерами и другими периферийными устройства-
с ^?аще всего представляющими собой компоненты мультимедиа. В связи
Муд, м любой современный видеоадаптер можно классифицировать как
8 гл Тимедиа-Ускоритель. Именно поэтому настоящий раздел мы поместили
авУ “Мультимедиа”, а не в главу “Видеокарты”.
4/2
Аппаратные ср>
Характеристики видеоадаптеров
По сравнению с материнской платой, видеоадаптер — весьма прос-
ройство и состоит главным образом из набора микросхем (обычно
интегрированной микросхемы графического контроллера), цифро-
гового преобразователя (иногда встраивается в графический про;
ROM (так называемый BIOS видеоадаптера), RAM и самой платы с
ленными на ней разъемами. Набор микросхем определяет перечень
ных функций видеоадаптера.
Логично предположить, что два видеоадаптера от разных фирм, г
рующиеся на одинаковых наборах микросхем, будут практически и
ными. На самом деле это не так. Во-первых, плохо написанная пр
Video BIOS сама по себе может вызвать проблемы совместимое
вторых, повышение тактовой частоты видеопамяти способствует j
нию производительности, но слишком высокая для установленных
схем памяти частота приводит к некорректной работе. Однако самь
ным “ускорителем” видеоадаптера является драйвер, способный рад
изменить свойства как самого адаптера, так и всей системы в целом. ’
ные характеристики графических адаптеров приведены в табл. 14.5.
Таблица 14.5. Основные характеристики графических ада
Видеокарта Объем памяти, Мб Тип памяти Базовый набор микросхем Прим цена,
AristO ART-3DV 3D 2 EDO S3 ViRGE 55
AristO ART-64V2 2 EDO S3 Trio64V2/DX 45
ASUS V264VT 2 EDO ATI-264VT2 70
ASUS V264GT/Plus 4 SGRAM ATI 3D RAGE II 185
ATI 3D Xpression+ PC 2 TV 2 SGRAM ATI 3D RAGE II 190
ATI 3D Turbo PC2TV 4 SGRAM ATI 3D RAGE II 220
Bell S3 968 2 VRAM S3 Vision 968 120
PV-CL544XP+ 2 EDO CL-GD5446 145
Diamond Stealth64 Video 3240 2 VRAM S3 Vision 968 155
Diamond Stealth64 3D 2000 2 EDO S3 ViRGE 110
Diamond Stealth 64 3D 3000 2 VRAM S3 ViRGE/VX 170
ExpertColor DSV 3325XL 4 EDO S3 ViRGE 85
ExpertColor DSV 3365E 2 EDO Trio 64V+ 58
Matrox Millennium Power Doc 2 WRAM IS-MGA-2064W-R2 240
„ 14 Мультимедиа 413
Таблица 14.5 (продолжение)
^дёокарта Объем памяти, Мб Тип памяти Базовый набор микросхем Примерная цена, USD
Matrox Millennium A/IGA-MIL/2N 2 WRAM IS-MGA-2064W-R2 200
Matrox Mystique 4M 4 SGRAM IS-MGA-1064SG-D 200
Matrox Mystique 2M 2 SGRAM IS-MGA-1064SG-D 155
Matrox Impression 2 EDO IS-ATHENA 90
Plus STB Nitro 64 Video 2 EDO CL-GD5446 70
STB PowerGraph 64 Video 2 EDO S3 Trio 64V+ 75
STB Lightspeed 128 2,25 MDRAM TSENGLABS ЕТ 6000 125
STB Velocity 3D 4 VRAM S3 ViRGE/ VX 280
Trident TGUI 9680-PCI 2 EDO Trident TGUI9680-1 40
View Top BP-ET7 2M 2 MDRAM Tseng ET 6000 60
View Top BP-ET7 4M 4,5 MDRAM Tseng ET 6000 95
View Top BP-S3x 2 EDO S3 Trio 64V+ 40
Vitra 3D VGA 4 EDO Trident ProVidia9685 110
Аппаратное ускорение
Видеоадаптеры, не оснащенные теми или иными средствами аппаратного
ускорения прорисовки графических изображений, сегодня уже практически
не существуют, а потому понятия “видеоадаптер” и “видеоускоритель” ста-
ли синонимами. Аппаратное ускорение заключается в том, что наряду с
элементарными операциями, предусмотренными стандартами VGA и SVGA,
адаптер способен выполнять и команды высокого уровня без участия цен-
трального процессора. Например, построение прямой линии по двум точкам
и закраска области вполне могут быть возложены на ускоритель.
Увеличение быстродействия системы обусловлено двумя причинами: во-
ПеРвых, ресурсы CPU освобождаются для других нужд, а во-вторых, микро-
схемы адаптера лучше приспособлены для выполнения этого ограниченного
кРуга операций, чем CPU, которому, помимо этих операций, необходимо
вЫполнять еще и многие другие.
Наиболее известными производителями таких наборов микросхем аппарат-
ного ускорения графики являются S3, ATI Technologies, Matrox, Tseng Labs,
Irrus Logic, Trident. Приведем краткие характеристики некоторых наборов,
^пускаемых этими компаниями.
414
Аппаратные средс-ц
S3 868
Это один из первых мультимедиа-акселераторов. Микросхема Vision ,
фирмы S3 представляет собой 64-разрядный графический контроллер. ]
мимо ускорения обычных графических операций (перенос блока дащ
BitBit, закраска прямоугольников, поддержка аппаратного курсора) дащ
процессор позволяет, в частности, преобразовывать поток данных в форц
YUV в соответствующий поток в формате RGB с представлением 24 раз{
на один пиксел. Данный акселератор позволяет воспроизводить видео
формацию под Windows, используя популярные форматы кодеков т
Indeo, Cinepak и программный MPEG. Частота смены изображения досг
ет 30 кадров в секунду. Максимальный объем видеопамяти составляет 2 J
S3 968
Дальнейшим развитием мультимедиа-акселераторов является сегодня
несколько устаревший набор процессоров Vision 968 фирмы S3. В свое 1
мя он являлся одним из самых быстрых акселераторов. Максимальный (
ем поддерживаемой двухпортовой видеопамяти VRAM составляет 4 Мб..
позволяет достигать разрешающей способности 1600x1200 точек при од
временном отображении 65 536 цветов. Акселераторы с этим контролле
при установке дочерней карты Motion Video Player (MVP), на которой у<
новлен MPEG-декодер, отвечающий стандарту ISO 11172, позволяет ра(
тать с файлами в формате Video CD, CD-I, Karaoke CD. Кроме этого, 31
мультистандартный декодер может преобразовывать аналоговый видеос»
нал в цифровой (YUV).
S3 Trio64V+
Превосходит S3 968 по низкоуровневому быстродействию, но уступает
показателям аппаратного ускорения графики. Получил широкое расп[
странение, и поэтому совместим с большинством существующих nporpah
Использует память типа FPM и EDO RAM. По своей производительное
стал стандартом для современных РС.
S3 Trio64 V2/DX
Является модификацией предыдущего набора и отличается лучшей произ!
дительностью, особенно в режимах High Color и True Color.
S3 ViRGE
Набор микросхем с аппаратным ускорением трехмерной графики. Не выД1
ляется высоким низкоуровневым быстродействием, но оснащен мощны
ускорителем двухмерной графики, что позволяет ему конкурировать с бол<
дорогими наборами. Предусматривает применение памяти типа EDO и FP1
RAM.
При разработке S3 ViRGE за основу был взят известный и очень популяр
ный у производителей компьютеров графический процессор S3 Trio64V+ I
L
?4. Мультимедиа
415
jo повышения его производительности при выполнении трехмерных
дераций, в частности, при работе с игровыми ЗО-программами.
п результате созданный кристалл S3 ViRGE соединил в себе функции S3
^jjO64V+ по аппаратной поддержке ускорения прорисовки двухмерных при-
митивов и ускорения работы графического интерфейса Windows с новыми уни-
^альными функциями: поддержкой трехмерной графики и “живого” видео.
Выпуск S3 ViRGE дал возможность разработчикам игр создавать специаль-
ные версии уже известных и новых программ, требующих наличия в РС ви-
деоадаптера на основе S3 ViRGE. Для идентификации таких игр и РС с ви-
деоадаптером S3 ViRGE компания S3 предложила маркировать их логоти-
пом “S3d on board”. Теперь, приобретая в компьютерном магазине новую
игру, вы по надписи на упаковке узнаете о том, что та или иная игровая ЗО-
программа оптимизирована под графический процессор S3 ViRGE.
S3 ViRGE/VX
Дальнейшее развитие S3 ViRGE реализовалось в графическом контроллере
S3 ViRGE/VX, рассчитанном на работу с двухпортовой памятью типа
VRAM. Поэтому видеоадаптеры на его базе обычно работают быстрее и
лучше приспособлены для режимов с высокими разрешениями
ATI MACH 264
Мощный аппаратный ускоритель двухмерной графики, но довольно медли-
телен при выполнении низкоуровневых операций.
ATI 3D RAGE II
- Один-из самых мощных ЗО-ускорителей для массовых видеоадаптеров. По
всем параметрам превосходит ATI MACH 264 и обладает одним из лучших
соотношений цена/производительность. Рассчитан на работу с памятью ти-
па SGRAM.
Matrox MGA-2064W
Этот уже устаревший, но еще достаточно конкурентоспособный высокопро-
изводительный графический акселератор работает с двухпортовой памятью
типа WRAM. Имеет средства ЗО-ускорения, однако фирма-изготовитель не
планирует его как основу для использования в ЗО-акселераторах и видео-
адаптерах с ускорением трехмерных функций.
Matrox MGA-1064SG
?г MGA-2064W отличается меньшей ценой, использованием памяти типа
RAM и более развитыми трехмерными возможностями.
Tseng Labs ЕТ6000
^яется 128-разрядным графическим акселератором, в отличие от ранее
Усмотренных 64-разрядных. Имеет хорошее низкоуровневое быстродейст-
416
Аппаратные средсд
вне, что позволяет его рекомендовать любителям думоподобных игр.
ально подходит при работе с офисными приложениями. Однако в режц
[Ugh Color и True Color несколько уступает контроллерам ATI 3D RAGE
S3ViRGE/VX, Matrox MGA 1064SG и Matrox MGA 2064W. Работает с од
портовой памятью тина MDRAM (Mnltibank Dynamic Random At
Memory! — многобаиковая память с произвольным доступом) и не ид
средств ускорения трехмерной графики.
Cirrus Logic CL-GD5446
Очень дешевый и достаточно быстрый акселератор.
По
быстроде
сколько превосходит S3 Trio64V+. Использует память EDO. Как пра.
хорошо подходит для компьютерных игр и для проигрывания файлов
мата AVI.
Рекомендации по выбору видеоадаптеров
Графический акселератор должен соответствовать другим программа.
аппаратным компонентам вашего
попытаетесь использовать Matrox
гурации 486SX-33 с 4 Мб памяти,
не самый быстрый ее компонент.
компьютера. Будет мало проку, если
MGA Millenium на компьютере в кон
Быстродействие всей системы опреда
Chipset
Преимущество лоро, их видеоадаптеров проявляется, в основном, при bj
ких разрешениях и,'или при большой глубине цвета. Если вы считаете,
256 цветов для вас достаточно, то не будет разумным шагом покупать как
нибудь Matrox или даже Diamond Stealth 64 3D 3000. Наилучшим крист
лом титя работы с восьмибитовой графикой является, на наш взгляд, ЕТб
фирмы Tseng Labs.
С задачей ускорения работы с оконным пользовательским интерфейс
лучше всего справляются новые наборы компании S3: 3D ViRGE и
ViRGE VX. В то же время для обработки изображений в программах Г
Adobe Photoshop лучше подходят кристаллы фирм Matrox и ATI. Новые
деоадаптеры фирмы Matrox также обладают хорошими скоростными пок<
телями.
Монитор
При выборе видеоадаптера следует также принимать во внимание име
шийся (или предполагаемый) монитор, т. к. графический адаптер долж
согласованно работать с вашим монитором. В первую очередь необходим
учитывать спецификации на поддерживаемое максимальное разрешений
частоту развертки. Не покупайте графический адаптер профессиональнс
уровня, если ваш монитор не обеспечивает разрешение хотя бы 1280х1(
при частоте кадровой развертки 75 Гц. В наши дни задача несколько уп{
сталась: введены новые спецификации DDC и РпР, которые позволя
14. Мультимедиа
417
реем
друга
совместимым устройствам автоматически подстраиваться друг под
и работать при лучших комбинациях по разрешению и частоте раз-
вертки.
Современные мониторы могут поддерживать частоту вертикальной разверт-
jch Д° ЮО Гн и обеспечивать разрешение до 1600x1200. Но для большинства
пользователей мониторов размером 15" будет достаточно, если система по-
зволит реализовать режимы 800x600 и 1024x768 при 24-битной глубине цвета
(16,7 млн цветов) с разверткой 75—85 Гц. Конечно, графические карты и
мониторы, которые могут держать частоту вертикальной развертки на уров-
не 100 Гц при высоких разрешениях и широкой цветовой палитре, стоят
недешево. Но если вы проводите хотя бы по нескольку часов перед компью-
тером (а это не телевизор, стоящий в нескольких метрах от вас), то данные
параметры уже не роскошь, а гарантия здоровья и комфорта. Исходя из
этого никогда не используйте мониторы с режимом развертки менее 75 Гц.
Безусловно, современный монитор просто обязан иметь цифровые настрой-
ки. И обратите внимание на то, чтобы дисплей соответствовал стандартам
безопасности MPR-II или ТСО-92.
Приведем ряд конкретных рекомендаций. Для монитора с диагональю 14"
приобретать адаптер более дорогой, чем S3 Trio64V+, — пустая трата денег,
т. к. монитор просто не позволит установить режимы, при которых пре-
имущества мощных ускорителей станут заметны. Для монитора с диагона-
лью 15" лучше подойдут адаптеры класса STB Lightspeed или Diamond
Stealth 3D 2000. На мониторах с диагональю 17" и выше возможности аксе-
лераторов средней стоимости, таких как ЕТ6000 и S3 3D ViRGE, также мо-
гут показаться недостаточными. В этом случае выбор следует остановить на
профессиональных и полупрофессиональных моделях, оснащенных двух-
портовой памятью: Matrox Millenium, STB Velocity 3D или Diamond Stealth
3D 3000.
Шина .
Первое, что вам потребуется, — это слот для установки карты. Самой быст-
родействующей сегодня считается шина PCI, поэтому все меньше и меньше
производителей выпускают акселераторы для шины ISA или локальной ши-
ны VL-Bus. Если вы собираетесь расширять свою систему в будущем, то
имеет смысл приобрести материнскую плату с шиной PCI. При этом по
в°зможности избегайте плат, на которых уже интегрирован графический
адаптер или звуковая карта.
Объем видеопамяти
Объем оперативной памяти на графическом акселераторе определяет разре-
еНие и количество цветов. Современные мультимедиа-программы и игры
Се чаще рассчитаны для режимов 640x480, 800x600 или даже 1024x768. Ми-
ндальная цветовая гамма в соответствии со стандартом МРС-3 составляет
418 Аппаратные средства Я
65 536 цветов, тогда как более серьезные профессиональные программ
ориентированы на 24- или даже 32-битную палитру. <1
В главе 10 мы уже упоминали, что умножение глубины цвета (количеств
бит для каждого пиксела) на разрешение (количество пикселов на экране)!
результате дает объем необходимой видеопамяти. Например, 24-битное изд
бражение при разрешении 640x480 соответствует 900 Кб данных, так что дд
работы в этом режиме достаточно 1 Мб памяти. Для 24-битного изобра-яЛ
ния при разрешении 800x600 потребуется уже 2 Мб. |
Эта методика до сих пор соответствует истине, хотя современные акселем
торы с поддержкой 3D и видео требуют дополнительной памяти для ускоЛ
ния обработки данных, хотя бы 2—4 Мб. ' Л
Пропускная способность Л
Пропускная способность графического акселератора определяет объем rtJ
формации в единицу времени, который может быть передан по шине да
ных. В компьютере есть две основные магистрали, пропускная способносв
которых сказывается на скорости обмена и информацией между CPUe
графическим адаптером, а также между графическим процессором карты!
ее оперативной памятью. j
16-разрядная шина ISA, работающая на частоте 8 МГц, могла обеспечит!
поток данных между CPU и видеокартой не более 2,5 Мб/с. Современна
шина PCI, имеющая 32-разрядную архитектуру и работающая на частоте Д
50 МГц, может обеспечить пропускную способность 30—100 Мб/с. 1
Необходимо помнить, что другие карты, например, контроллер жесткой
диска или сетевая карта, подключенные к той же системной шине, чтоЯ
графический адаптер, отбирают часть ресурсов. Поэтому некоторые спецм
альные устройства, такие как системы ввода/вывода видеосигналов и нелм
нейного видеомонтажа, иногда работают с видеоадаптером напрямую, черта
разъем Feature Connector. I
В отличие от магистрали CPU-графический адаптер, возможности расширя
ния которой ограничены общей архитектурой материнской платы, потенцм
ал наращивания скорости обмена данными между графическим акселерат»
ром и видеопамятью практически безграничен. Именно в этой областиЯ
ведутся самые напряженные изыскания десятками крупнейших фирэд
производителей. За последние несколько лет 32-разрядные графические ая
селераторы были вытеснены 64-разрядными. Уже появляются первые 12Я
разрядные акселераторы, например, серия Imagin 128 фирмы Number N1m
Visual Tecnology или мультимедиа-контроллер ЕТ6000 фирмы Tseng Labs. 1
Ускорители трехмерной графики 1
В настоящее время возникла необходимость в решении таких задач, когд
уровень развития существующих видеоадаптеров, даже “монстров” с объемов
видеопамяти 8 Мб и стоимостью свыше 1000 USD, уже не в состоянии !
л
419
Мультимедиа
ими справиться. Для решения этих задач требуются еще большие скорости
по генерированию многоугольников и просчету в реальном масштабе вре-
мени трехмерных объектов. Это новейшие разработки в области виртуаль-
нОй реальности, профессиональные 2D- и ЗО-приложения CAD, компью-
терное моделирование, обработка трехмерных изображений и т. п. Кроме
того, появление программ ЗВ-анимации и аппаратно ориентированных иг-
ровых приставок типа 3DO, Sony Playstation или Sega Saturn еще более сти-
мулировало развитие индустрии в области видео.
Среди передовых технологий, которые могут значительно ускорить процесс
внедрения 3D в мир PC, первой следует назвать Intel MMX {Multimedia
Extension).
Любая трехмерная операция в принципе может быть запрограммирована
обычными средствами без применения аппаратного ускорения или только
при помощи “двумерных” функций. Однако даже современные высокопроиз-
водительные CPU Pentium и качественные программы далеко не всегда по-
зволяют достичь удовлетворительного соотношения между реалистичностью
изображения и частотой кадровой развертки монитора. При мощностях со-
временных процессоров любое усложнение изображения или увеличение
разрешения неизбежно потребует либо применения аппаратного ускорения
трехмерной графики, либо снижения частоты кадров до неприемлемого
уровня.
Все вышесказанное и послужило причиной появления аппаратных 3D-
ускорителей, или, как их еще называют, ЗО-бластеров, 3D-акселераторов.
3 D-акселераторы — это аппаратные средства, способные самостоятельно,
без участия процессора, рассчитывать взаимное расположение фигур в трех-
' ‘Мерном пространстве и в реальном масштабе времени отображать требуемую
двухмерную проекцию на экране монитора PC.
Создание трехмерного изображения
Создание трехмерного изображения-можно разделить на три основных этапа
(рис. 14.14):
1- На первом этапе, который называется каркасная аппроксимация (tessella-
tion), производится разбивка всех криволинейных поверхностей на про-
странственную сеть, состоящую из более грубых двумерных граней. Есте-
ственно, чем мельче это разбиение, тем более правдоподобно будут вы-
глядеть соответствующие криволинейные поверхности.
2- Стадия геометрических построений поверхностей (geometry settings) вклю-
чает построение сцены: заполнение поверхностей, создание перспективы,
Учет влияния источников света и т. д.
3- На заключительном этапе рендеринга (rendering) происходит раскраска
поверхностей (texture mapping), а в более сложных случаях, при создании
профессиональных изображений, еще и учет свойств поверхностей при
420
Аппаратные средсп
отражении и поглощении света, а также учет оптической плотности;
ружающей среды.
Рис. 14.14. Этапы создания трехмерного изображения: каркасной аппроксил
ции (а), геометрических построений поверхностей (б) и рендеринга (в)
Выполнение ЗО-операций
Процесс создания трехмерного объекта и его преобразования в двухмери
представление осуществляется совместно центральным процессором (СР
самого РС и графическим процессором, расположенным на карте вид
адаптера или ЗО-акселератора. При этом координаты объекта сначала Ц
образуются в физические, а затем — в 20-координаты экрана монитора i
тем построения различных ортогональных и аксонометрических проекц:
Как правило, после этого и начинается работа 3D-акселератора, котор
выполняет растрирование каждого многоугольника, т. е. преобразован
векторного изображения в растровое.
В зависимости от мощности графического процессора используются р
личные пути распределения нагрузки. Это связано с тем, что графичес!
процессоры умеют оперировать только с целочисленными данными, пе]
Главе Мультимедиа
421
падывая задачУ трансляции вещественных данных, поступающих от про-
граммного приложения, на CPU PC.
В недорогих видеоадаптерах графический процессор выполняет только опе-
ацию рендеринга, а операции каркасной аппроксимации и геометрических
построений остаются за CPU. При этом для снижения цены адаптера при-
меняется динамическое разделение видеопамяти для хранения кадров, опи-
саний текстур поверхностей и так называемого Z-буфера, где располагаются
данные о значении третьей координаты объектов (глубины). Многие игры
не требуют выделения Z-буфера и поэтому производительность адаптера
при работе с такими программами несколько возрастает.
функции 30-акселераторов
Для создания наиболее реалистичного изображения используются различ-
ные методы.
Закраска Гуро выглядит реалистичнее простой плоской закраски, получае-
мой при интерполяции значений цветов вдоль поверхностей многоугольни-
ков. Отображение текстуры подразумевает наложение шаблонов, представ-
ляемых битовыми картами на поверхности объектов с учетом эффектов пер-
спективы.
Функция сглаживания интерполирует цвета смежных пикселов для устране-
ния ступенчатости на границах объектов. Другие специальные приемы, та-
кие как дымка, альфа-смешение цветов и пространственное упорядочение,
помогают улучшить правдоподобность изображения.
.Функция Z-буферизации использует информацию о пространственном по-
ложении каждого пиксела, чтобы определить, нужно ли выводить данный
пиксел или он закрыт более близким объектом.
Двойная буферизация обеспечивает более плавную анимацию путем форми-
рования следующего кадра во внутреннем буфере одновременно с выводом
на экран текущего кадра. Двойная и Z-буферизация иногда дополняются
механизмами быстрого вывода объектов на экран и их удаления. Шаблоны,
маски и информация об отсечении частей объекта или целых объектов, не-
видимых в зависимости от ракурса, используются для определения атрибу-
тов каждого пиксела и сужения пространства графического вывода, а также
Дополняют основные приемы визуализации.
Программное обеспечение
Говоря о ЗБ-акселераторах, нельзя не сказать о программном обеспечении.
в настоящее время серийно выпускается достаточное большое количество
Социализированных ЗБ-акселераторов, микросхем ЗО-ускорения и видео-
адаптеров, оснащенных этими микросхемами. Более того, большинство со-
вРеменных процессоров для видеоадаптеров могут выполнять функции ап-
ПаРатного ускорения трехмерной графики. Однако до сих пор не существует
КИЖЛоГО О! 1СПЯЮЮ ' ш К p< ч Хе'-’ ! pc X 11 < И! 1р,|фНКЧ ' i . I Ж11 а быть
написана своя пр<а рампа I <. :: ..снш>, 'C о сикон < . >вмсс им< < 1 и про.
граммною и <iiiiiap.ii ншо об-.ч печения в ю-м • лч.ч’ ,<>вори i ь ш- приходит,
ся. Этим и обхс.товлено но никое ри тообра ;ис чре.к :aif.ieii;n.i\ на рынке
как моделей 3 D-ускорит елей, ык и программною обеспечения лля них. Все
это тормозит развитие программ манипулирования ।рю. мерными ооьектами
Таким образом, внедрение трехмерной iрафики в мир PC ipcGeci поддерж-
ки не только от производителей аппаратных среде:н, пи и ю разработчиков
операционных систем.
Поддержка операционными системами низкоуровневых фхикпий 3D позво-
лит производителям программного обеспечения cocpejoiопиться на разра-
ботке библиотек общего характера, избавившись от необходимости дорого-
стоящих разработок конкретных драйверов, которые к тому же во многом
дублируют друг друга, Производители микросхем получат Oo.iee устойчивый
ориентир, к которому необходимо стремиться при разработке аппаратных
средств, способных ускорить работу ключевых компонентов 3D-: рафики.
Ниже мы рассмотрим три наиболее популярных интерфейса прикладного
программирования, являющихся своеобразным посредником между опера-
ционной системой и драйвером аппаратного ЗО-ускорнтеля.
Интерфейс прикладного программирования
Интерфейс прикладного программирования (Application Programming Interface,
API) — это библиотека подпрограмм-шаблонов, определяющих стандартные
наборы графических функций. API предоставляет npoiраммистам. работаю-
щим над прикладным программным обеспечением, возможность работы в
закрытых программных средах, таких как операционные системы, базы дан-
ных и драйверы оборудования. API также функционирует как межпро-
граммный интерфейс для обеспечения независимости пользовательских
программных приложений от аппаратной реализации конкретных моделей
адаптеров. Хотя сегодня насчитывается до полусогни различных API для
трехмерных операций, лидирующими из них являются Silicon Graphics
OpenGL, Apple QuickDraw3D (QD3D) и Microsoft Direct3D. Для программи-
стов, которые создают программное обеспечение для компьютеров, рабо-
тающих под управлением различных версий Windows, наибольший интерес
представляет Microsoft Direct3D во многом благодаря огромному влиянию
Microsoft на массовый рынок программного обеспечения для РС.
Silicon Graphics OpenGL
OpenGL {Open Graphics Language) был создан корпорацией Silicon Graphics
Inc. (SGI) — одним из лидеров мирового рынка по разработке профессий^
наивного оборудования для трехмерной графики непосредственно для своей
серии графических рабочих станций Iris Indigo. Это наиболее ранний APL 11
сегодня он широко применяется разработчиками для компьютеров на плат'
фо
yCS1
,р.
Об
К1Д-
теп
В О
Mil
1111 С'
тел1 - -
A к ' j ’.V'\
Mac >1 i'( I.: !• i<: > г t!('!< Ч'.'Г ' i! .’•• a «: . • , • I ’ •
ilc I ipoi 41(1 IIIKII I! IpvXMci’il.. Ж , ‘.B 'IH -. |- ' (i
' 1 i|<' (X l.il.ll!' Il JO 11' I!('( В IMMMI! |'< > 'I II I 1 .(><•>.' : 1.. В ч.
O|W<T ( ; И p- 'Hj;' ” ' S3 f >, t !•!-. 1»( a , .. , - , (i
i ) '.IB" nijnaiaPi .- • ' щ: .a , a 'a .
> !I !( !l:l pell.l ИС I I' i i i ( K. 1 [. I1 v>i a > (. I ’ . I
a .ilUCL’ Bpe.Mi! < illip.ll, .6 I i ; -
1. ins pa ip.in,11 i.iвасi 11(ini • 11 .• -p • a. I \ P: " p 4.
.Sl'loG I В ) I OM \Pi 6a '.llp\ !< i| , ‘\U a I , I ( )l 1' . t pa , .
• Меры ВО ускорению HpopiWoBKi' IJ’i.. a) P' a , (,(l
nipiA L!>1 Windows 95 и WiibIo''-- NT. .1 i.b.i ' : • a M cl. ’A ,!
Web • 1 A! Ml. support). OpenGL вклю^'П , щ-би Л.нов .1 a A. p , ••дне.'. ,
120 • .h-ihiii для операции ’.аг-р.к i;u w:.-in.; о • < 1 s .ю
бирс;-a', 10; атмосферных аффектов. napi.iipoB;i'ii"-’ • " , .Ao.a- ,;a; , .
C aps. ой e 1 uponы, Open( ।L нс я>, isic 1 ca 00кек 1110 <>p,iei. . —
фено a
Отмс им n:o корпорация Microsoft bi- no'in.ia щы .ерю-л i) m ,1 , ,л?1,
ни(;Iо'' л -.'icieM\ Windows NT
В Hi<. юнее iipewi API Opeidil. лю мело 10'форо.। - pi
neoo -a , и v pc !. I ч (iii ;pa 1; и и । в\ x - и 1 in л мер! n : 11 pi 1 . p-’ . -1- , .:..
вать a ooooio нри.южепия.
Apple QuickDraw^!)
Компания Apple iipoaBiinx.iac в еще па inai ,ia пап ? n.i .раоссав • ya ei 11 op.
ванпьн! на RlSC-процесеор PowerPC ин i ерфст APi C'n.ckl n ал 4 > 'Qi .'io.
посмкки которого начались с комивкнерами Powei Mjeiiiiosi: ' 'Ш' н
Интерфеис разрабатывайся как i рафичеекое pacin цч ние до, он. р.пив i,;h i
системы Mac OS. Теперь он включает н по.тлержлх ин'ч раммно',-, и ж Qi'.o'i
Windows QD3D — полное!ью (>Суьек1Но-ориентировг.!11|!.11; ас icpQeii. .
этому для конструирования сложных сцен можно асно.п.яibatв . I)
примитивы.
Для хранения onncaHiiii объектов п сцены QD3D испои,tyei свои собствен-
ный формат данных 3D Metafile (3DMF). 3DMF по.иержпвает операции
Копирования и вставки трехмерных объектов пт буфера обмена Мнтбо’Л'
(.Clipboard), эти объекты можно хранить в соответствующей библиотеке и
Использовать механизм drag and drop (“перетащи и otnyciti ) для помещения
объектов из библиотеки прямо в редактируемую трехмерную chcih.
Формат 3DMF позволяет осуществлять интерактивный рендеринг сцены.
т- е- когда разработчик сцены может переставлять объекты непосредственно
8 процессе закраски поверхностей.
Для тех, кто предпочитает работать с низкоуровневым 3D API и при этом не
зависеть от характеристик конкретного оборудования, компания Apple раз-
Работала программный инструмент под названием RAVE (Rendering Aecele-
424
Аппаратные средсп
ration Virtual Engine — виртуальный ускоритель рендеринга). RAVE фу|
ционирует как подключаемый (plug-in) модуль, образуя уровень Ш
(Hardware Abstraction Layer), так называемый уровень абстракции оборудуя
ПИЯ. я
Microsoft Direct3D 1
Microsoft Direct3D — наиболее поздний программный интерфейс из сеш
ства DirectX. С точки зрения архитектуры является средним из трех уро»
, API между программным приложением и оборудованием видеоадаптере
ориентирован на рынок недорогих продуктов и продуктов среднего клаа
Нижний уровень, HAL, содержит драйверы, отражающие специфику кя
кретной модели графического процессора. Верхний уровень, известный!
нее как Microsoft Reality Lab (результат покупки фирмой Microsoft техщм
ши Render Morphies), представляет собой API верхнего уровня. Именно зЯ
уровень позволяет импортировать подключаемые модули других прился
пий, включая OpenGL. .jj
Структура Direct3D приведена на рис. 14.15. Основой Direct3D являет
программный модуль рендеринга, имеющий трехступенчатую конвейерД
архитектуру. Каждая его ступень является независимым, динамически J
гружаемым программным модулем, и операции рендеринга начинаются!
оценки состояния каждого модуля. Первый из них — модуль трансформ
ций — осуществляет необходимые геометрические построения объест
трехмерной сцены. На следующем этапе определяется освещенность сцев
на основании типа и количества различных источников света и эффек!
вторичного отражения. На заключительном этапе происходит текстурирб|
ние поверхностей и окончательная реализация световой картины сцен|
Каждый их этих этапов может выполняться как программно, так и аппаря
ными средствами графического адаптера. Я
Рис. 14.15. Структура Microsoft Direct3D i
рава '4' Мультимедиа
425
faK, пр<л'раммные приложения, построенные на базе DirectX, могут запра-
шивать операционную систему о конфигурации оборудования видеоадаптера
Ш!И 3D-акселератора. Если какая-либо функция из семейства прорисовки
трехмериого изображения не поддерживается на аппаратном уровне графи-
ческого процессора, то приложение эмулирует ее программным способом.
Набор таких алгоритмов называется Direct3D HEL {Hardware Emulation
Layer — уровень эмуляции аппаратной поддержки).
Microsoft Direct3D является объектно-ориентированным API с расширен-
ным набором функций, но не поддерживает таких базовых трехмерных объ-
ектов, как сферы, цилиндры и конусы.
Выбор 30-акселератора
Специализированные ЗБ-акселераторы
Конечный выбор ЗО-акселератора зависит от ваших потребностей и бюдже-
та: многие ЗО-акселераторы высокого класса построены на основе процес-
сора GLINT 300SX фирмы 3Dlabs, предназначенного для API OpenGL.
Применение этой микросхемы позволяет интерактивно в реальном масшта-
бе времени вращать графические объекты в режиме с высоким разрешением
и цветами True Color.
Производители более дешевых ЗО-акселераторов сознательно занижают ка-
чество изображения ради скорости или используют новые типы RAM, что
дает возможность ускорить работу как с двухмерной графикой, так и с циф-
ровым видео, допуская при этом некоторые трехмерные операции. Одна из
карт даже включает возможность воспроизведения аудиоинформации для
мультимедиа-приложений. В табл. 14.6 приведены основные характеристики
наиболее распространенных ЗО-акселераторов.
Все высокопроизводительные профессиональные карты, в основном, ориен-
тированы на стандарт OpenGL, остальные снабжаются драйверами для мно-
жества других API для DOS, Windows 3.x и Windows 95.
Видеоадаптеры с ЗБ-ускорением
п
зависимости от стоящих перед вами задач свой выбор можно остановить
Иа комбинированном видеоадаптере с аппаратным ускорением трехмерных
Функций. Однако при этом особое внимание необходимо обратить на объем
ег° видеопамяти. Дело в том, что ускорение обработки и просчета трехмер-
”Ых объектов, двойная буферизация 2D- и ЗБ-объектов, формирование Z-
Уфера — все эти задачи увеличивают вдвое, а то и вчетверо требования к
Ъему памяти. Так, для просчета в реальном масштабе времени 3D-
д^Ьектов при разрешении 640x480 и глубине цвета в 24 бита необходимо уже
е 2, а 4 Мб памяти.
6°гДа разговор заходит о реализации поддержки 3D в видеоадаптерах, тре-
Уется хотя бы 2 Мб памяти. В отличие от видео, 3D-графика использует тот
426 Аппаратные средства
же некомпрессированный формат RGB, что и обычные графические обь
ты, но при этом требует значительно больше ресурсов для загрузки текс
и данных при генерации 3D-изображения. Обычно генерация трехмерь
объектов осуществляется с палитрой минимум в 16 бит, что еще более yj
сточает требования к конфигурации графического адаптера.
Серьезные графические видеоадаптеры имеют специальный Z-бу^
(выделенный банк памяти) для обработки ЗБ-массивов. Те акселератора
которых для удешевления конструкции эта функция не предусмотри
(например, Diamond 3D Edge), используют для этой цели основную палц
Таким образом, для современных ЗО-акселераторов рабочим минимум
будет 2 Мб памяти, а нормой станет 4 Мб. Если же вы собираетесь работ
с профессиональными пакетами для 3D-моделирования типа 3D Sty
MAX (Windows NT), то 8 Мб памяти на карте составят только начальЙ
уровень.
В настоящее время наибольший интерес к ЗО-акселераторам проявил!
первую очередь компании, специализирующиеся на игровых программа
CAD. Уже выпушены версии популярных компьютерных игр, рассчитана
на работу с аппаратной поддержкой ЗО-графики. -у
Между тем в области офисного программного обеспечения трехмерн
функции пока не нашли широкого применения. Основные характеристй
ЗО-акселераторов приведены в табл. 14.6.
Таблица 14.6. Характеристики ЗО-акселерато)
Произво- дитель Продукт Операцион- ная система Макс, разрешение Графическая проиводи- тельность Память ПрИМ| ная
AccelGraphics Inc. AG300 (series) Windows NT 1280x 1024, 16,7 млн цв. 250 тыс. треуг./с; до 750 тыс. вект./с 7,5 Мб, 12,5 Мб, 5 Мб VRAM, 2.5 Мб DRAM 2195 И 3495
Apple Com- puter Inc. Apple QuickDraw3D Accelerator Mac OS 1280х1024, 16,7 млн цв. 120 тыс. треуг./с; 10 млн пикс./с 128К SRAM cash, 512К SRAM texture memory 399
Artist Graphics Artist 2000 Pro (series) Windows 3.1, 95, NT, OS/2, OS/2 21 1600x1280, 65 тыс. цв. (4 Мб VRAM) 147 тыс. треуг./с от 2 до 4 Мб VRAM 395—11
Creative Labs Inc. 3D Blaster Windows 3.1, 95, DOS 640x480, 16 бит 850 тыс. многоуг./с 2 Мб 349
Diamond Multimedia Systems Diamond Edge 3D (series) Windows 95 1600x1200, 65 тыс., 256 100 млн пикс./с 1 Мб DRAM. 2 Мб VRAM 299-41
ELSA Inc. ELSA Gloria (series) All Windows. OS/2 Warp 1600x1200, 65 тыс., 256 300 тыс. многоуг./с 4.8 Мб 2990— 3490
Elans & Suth- erland Freedom Graphics Windows NT 1280x1024, 16,7 млн цв. 300 тыс. треуг./с 4 Мб VRAM, 4 Мб DRAM 2400
[раза 14. Мультимедиа________________________________________________427
Таблица 14.6 (продолжение)
Произво- дитель Продукт Операцион- ная система Макс, разрешение Графическая проиводи- тельность Память Пример- ная цена
—-— Fujitsu Elec- tronics Inc. Sapphire 2SX 3D Windows 95, NT, OS/2, Apple System 7 1024 x 768, 16,7 млн цв. 300 тыс. треуг./с 8 Мб 1989
Jazz Multimedia Inc. 3D Magic (series) Windows 95 1600x1200, 256 100 млн. пикс./с 1 и 2 Мб DRAM 2 и 4 Мб VRAM 239-489
Matrox Graphics Inc. MCA Millen- nium (series) Mac OS, Windows 95, DOS 1600x1200, 16,7 млн цв. (8 Мб) 190 тыс. закра- шенных многоуг./с 2, 4, 8 Мб 379, 569, 999
Number Nine Imagine 128 series 2 (9F/X Reality 3D) Windows 3.1, 95, NT, OS/2 Warp, Unix 1600x1200, 16,8 млн цв. 610 тыс. треуг./с от 2 до 8 Мб EDO DRAM, от 4 до 16 Мб VRAM 399
OKI America Inc. Trian GL Windows NT 1280 х 1024, NA 83 тыс. треуг./с 13 Мб VRAM, 512 Кб internal RAM 2500
Omnicomp Graphics Corp. 3Demon (series) Windows NT 1280x1024, 32000 500 тыс. треуг./с 4 Мб VRAM и DRAM; 8 Мб VRAM и 16 Мб DRAM 2385
Philips Elec- tronics N.A. Corp. Philips Tas- mania Para- dise 3D (series) Windows 3.1, 95, DOS 800x600, 64000 500 тыс. треуг./с 2 Мб DRAM 250
Symmetric Rocket Windows 95, Windows NT 1600x1200, 16,7 млн цв. 300 тыс. многоуг./с 4, 8 Мб VRAM, 4, 6, 8, 12 Мб DRAM 1995— 2995
YARC Sys- tems Corp. — Screamer Mac OS 1600x1200, 16,7 млн цв. 300 тыс. треуг./сек 2 Мб DRAM 2-4 Мб VRAM; 5 Мб DRAM 1995
Глава 15
Дистанционная
передача данных
1
В этой главе мы рассмотрим способы обмена данными между удаленными F
Вы, конечно, уже знаете один из методов обмена данными — это обм<
помощью переносных средств хранения информации, в качестве которь
основном, используются дискеты, реже — сменные диски или стримеры^
Такой способ обмена имеет свои недостатки, с которыми вы сами, вер
но, уже столкнулись, если обменивались с кем-либо информацией на ди
тах. Недостатки следующие:
□ Дискеты или подобные им носители информации очень чувствительг
внешним воздействиям
□ Пересылка носителей информации по почте занимает много времени
Передача данных с помощью соединения PC сетью лишена этих недос
ков. В этом случае для поддержания информационной связи (даже в
больших масштабах) с другими потребителями особое значение приобре
последовательный интерфейс PC. А установив в свой PC дополнителы
устройства, вы получите совершенно новые возможности для листании
ной передачи данных.
Обмен данными
через последовательный интерфейс
Самым дешевым, хотя и неэффективным, решением для передачи дан!
является соединение двух PC через последовательный интерфейс. В з
случае, кроме интерфейсов необходим только кабель, соединяющий
Этот кабель часто называют кабелем Null-Modem, поскольку связь ме:
двумя PC осуществляется без использования устройства усиления и пр®
разования переданных и полученных данных, называемого модемом.
Как уже упоминалось в главе 9, существенным преимуществом последб
тельного интерфейса является то, что кабель для передачи данных мо:
429
fjiaBa Дистанционная передача данных
йыть намного длиннее, чем для параллельного интерфейса, так как опас-
сТЬ потери данных гораздо меньше. Такой кабель Null-Modem может
меТь длину более 100 м и позволяет без проблем соединить два PC, нахо-
^ццихся даже на разных этажах офиса (рис. 15.1).
Кабель Null-Modem внешне выглядит так же, как и любой другой кабель,
соединяющий периферийные устройства с последовательным интерфейсом,
йо отличается распайкой проводников. Некоторые проводники не исполь-
зуются, другие включены перекрестно.
430
Аппаратные среде
Если вы хотите самостоятельно изготовить кабель Null-Modem с ,
9-контактными разъемами, то, очевидно, вам не обойтись без схемы с
нений, приведенной на рис. 15.1. Более подробная информация по наз
нию соответствующих выводов последовательного интерфейса привел
главе 9.
Простое соединение двух РС через последовательный интерфейс, koi
же, ничего не даст. Для организации обмена данными необходимо со<
ствуюшее программное обеспечение. Можно использовать команды о
ционной системы MS DOS версии 6.0 и выше. Просмотрите еще раз о
ние команды InterInk операционной системы или запросите электро
подсказку DOS:
HELP InterInk j
Имеется целый ряд других программ, разработанных для организации j
на данными. Самая известная — LapLink. Эта программа устанавд
связь между двумя РС как через параллельный интерфейс по специал|>
кабелю, так и через последовательный интерфейс. Программное обе®
ние для передачи данных и файлов между двумя РС сегодня можно н$
любом хорошем пакете утилит (PC Tools, Norton Commander и др.). 1
Такая передача данных необходима, если вы работаете, например, с кс
ютером типа notebook и хотите регулярно передавать данные на осно
РС. Однако основной недостаток такого способа соединения двух ком-
теров заключается в том, что когда один РС передает, другой компь
только принимает эти данные и больше ничего делать не может — Q1
блокирован. Таким образом, для непрерывной передачи данных мы К*
комендуем такую конфигурацию.
Обмен данными через модем
Устройство, позволяющее обмениваться информацией между РС (ци
выми устройствами) через аналоговые каналы (через обыкновенные,'
фонные станции и сети), называется модем (МОдулятор-ДЕМодулятор)'
передачи данных с помощью модема нужно несколько больше вспо,
тельных средств, а именно:
□ Сам модем :
□ Программное обеспечение
□ Подключение к телефонной линии ;
Модем
Вам следует решить, какой модем необходимо приобрести: внутренний
внешний. Что касается мощности, то здесь едва ли есть разница. Разл
заключаются, в первую очередь, в обслуживании этого устройства и yi
лении им. Но внутренние модемы обычно дешевле внешних.
431
оЯ 15. Дистанционная передача данных
-----------------------------
0нуТренний модем
Йнутренний модем (рис. 15.2) по своей конструкции представляет собой
ъемную карту расширения, на которой размещены все компоненты, обес-
печивающие обмен данными. Внутренний модем устанавливается в слот ма-
теринской платы РС так же, как и любая другая дополнительная карта. На
вНеП1ней стороне карты модема находятся гнезда для подключения кабеля
телефонной линии. Гнезда на внутреннем модеме всегда изготовлены в
стандарте RJ11.
Преимущество внутреннего модема состоит в том, что на рабочем месте нет
никакого дополнительного периферийного устройства. Недостатком внут-
реннего модема является необходимость выполнения ряда операций для пе-
ренастройки модема, например, для изменения номера прерывания или ад-
реса порта. В этом случае нужно развинтить корпус РС, снять карту модема
и только после этого выполнить перенастройку.
15.2. Внутренний модем
432
Аппаратные среда
Внешний модем
Внешний модем (рис. 15.3) намного проще в установке: его достаточнее
ключить к разъему последовательного интерфейса с помощью специал)
кабеля, входящего в состав комплекта поставки. Кроме того, благодар
личию у внешнего модема светодиодных индикаторов (LED) появд
больше возможностей для контроля за состоянием устройства, Котор
внутреннего модема можно отслеживать только путем использования сд
ального программного обеспечения.
Благодаря размещению всех компонентов внутри собственного корпуса
торый соединен с PC только кабелем данных, внешний модем более уде
так как его можно без проблем подключить к другому PC,
если
вблизи)
дется розетка телефонной линии.
Рис. 15.3. Внешний высокоскоростной модем
Модем PCMCIA
Модемы, изготовленные по стандарту PCMCIA, отличаются малым
ром и плоской формой корпуса (рис. 15.4). Такие модемы имеют ]
пластиковой карты (глава 17) и устанавливаются в специальный ]
PCMCIA, используемый в компьютерах типа notebook. К модему под}
ется линейное устройство сопряжения, в котором размещены переда'
реле, играющие роль интерфейса между модемом и телефонной линией.
433
„а 15. Дистанционная передача данных
--------------—------------------
кйе модемы весят (без устройства сопряжения) примерно 30 г, а по пока-
^елям скорости передачи данных едва ли отстают от своих больших
братьев-
со-
Принцип работы
д0 появления модемов для передачи данных по телефонным
пользовались специальные акустические устройства. При этом
редачи данных была ограничена 2400 бит/с.
линиям
скорость
ис-
пе-
Модем преобразует электрические сигналы в тональные и подключается не-
посредственно в телефонную линию. При акустическом методе передавае-
мый (получаемый) сигнал поступал непосредственно на телефонную трубку,
располагаемую в специальной “раковине” (рис. 15.5). Недостаток очевиден:
помехи делают связь очень нестабильной (рис. 15.6).
Рис. 15.5. Акустический элемент
связи — предшественник модема
• 15.6. Схема подключения PC к телефонной линии посредством модема
®РМин “модем” составлен из двух слов: “модулятор” и “демодулятор”. Ве-
ЯтНо, вы спросите, что здесь модулируется или демодулируется? Опять-
101 Речь идет о цифро-аналоговом и аналого-цифровом преобразованиях.
434
Аппаратные среде}
Цифровая информация передатчика (РС) модулируется для передачи i
аналоговый телефонный канал в виде тональных посылок звукового д]
зона частот. Приемник преобразует (демодулирует) эти аналоговые сиг
в цифровые значения, которые РС может интерпретировать. Если вы к
нибудь по ошибке набирали со своего телефона номер, к которому
подключен факс, то слышали неприятные для слуха свистящие и буль
шие звуки.
Необходимость промежуточного включения устройства преобразования
нала (модема) между РС и телефонной линией очевидна. Цифровое и*
лотовое представление информации не совпадают. Именно поэтому щ
напрямую подключить РС к телефонной линии.
Аналого-цифровой преобразователь используется не только в модемах,)
как уже говорилось, в видеокартах для преобразования, например, ци
вых значений цветов в аналоговую форму и в звуковых картах для зй
звуковых сигналов на винчестер и т. д.
Режим команд и режим передачи данных 1
Как для РС, так и для модемов установлены жесткие стандарты. Иная
тановить связь между двумя РС было бы невозможно. При этом следует
дичать следующие режимы работы модема: J
□ Режим передачи данных, в котором модем передает и принимает даЙ
□ Режим команд, в котором модему даются инструкции, параметры
и команды вызова абонента, прерывания сеанса связи, инициализ|
модема и др. '
Для режима команд нормой признан так называемый набор команд J
(табл. 15.1), разработанный фирмой с тем же названием. Этот набор ко
состоит из АТ-команд и обеспечивает всем модемам единую основу
осуществления связи друг с другом. За некоторым исключением все ко
ды начинаются с префикса AT (Attention — внимание), который дополй)
собственно командой с параметрами. Командная строка может соде?
несколько АТ-команд, при этом в начале строки следует только один,
фикс АТ. Ввод командной строки, общая длина которой не должна п{
шать 40 символов, завершается нажатием клавиши <Enter>. Команды
полняются слева направо.
Таблица 15.1. Некоторые команды набора
Параметр
Функция
А
DP
DT
Модем готов к работе и ожидает вызова других абонентов .
Команда пульсового набора вызова абонента (дополняется
мером телефона)
Команда тонального набора вызова абонента (дополняется
мером телефона)
/5. Дистанционная передача данных 435
Таблица 15.1 (продолжение)
-Т^аметр Функция ~ Ожидание несущей (может указываться в телефонном номере W вызываемого абонента) м Команда М определяет работу громкоговорителя, где параметр х может принимать значения от 0 (громкоговоритель выключен) до 2 (громкоговоритель включен постоянно) Команда L предназначена для регулировки громкости звука, где с* параметр х может (в зависимости от модели) принимать значе- ния от 0 (тихо) до 7 (громко) Команда управления ответом модема. Модем передает РС со- общения о результатах выполнения АТ-команд, такие как ОК или Connect. х = 0 — ответ включен, х = 1 — ответ выключен. Независимо от состояния Q0 или Q1 модем всегда сообщает содержание S-регистров, код продукта, контрольную сумму и результаты теста (смотри команды) Нх Команда управления линией (используется, прежде всего, при окончании телефонной связи) х = 0 — отключение модема от линии, х= 1 — подключение модема к линии Z Инициализация модема (восстановление начального состояния модема). Процессор считывает конфигурацию модема из энер- гонезависимой памяти &W Команда для записи текущей конфигурации модема в энергоне- зависимую память
8х = <значение> Регистр S определяет характеристики модема, где х— число,
которое начинается с 0 и в зависимости от модема регулирует вплоть до 200 параметров работы модема
Пусть наш компьютер находится в Санкт-Петербурге и подключен к ли-
нии связи через модем. Если набрать АТ-команду, например:
ATDP8W095-100 . • ' ’
можно услышать, как приятный женский голос сообщит из Москвы точ-
НОе время, после чего на экране появится сообщение:
NO CARTER (нет связи)
Если линия окажется занятой, то сообщение будет иметь вид:
B’J3Y (занято)
^ратите внимание на то, что перед каждым параметром должен стоять
Рефикс АТ. Существуют только две команды, которые следует вводить без
пМ>йкса АТ:
Q Команда +++ переключает модем из режима передачи данных в режим
Команд
Команда А/ служит для повторения последней введенной команды
436 Аппаратные средств
Протоколы коррекции ошибок 1
и сжатия данных I
Совершенно очевидно, что при передаче данных на большие расстоя
через устаревшую телефонную линию возникают ошибки. Особенно!
чально, если при передаче массивов данных как раз перед окончанием^
лучасового сеанса связи эта связь прерывается из-за ошибки. Для рещд
таких проблем были разработаны протоколы коррекции ошибок. При э|
как правило, одновременно с коррекцией ошибок используются и прога
лы сжатия передаваемых данных. Алгоритмы сжатия данных, похожие
алгоритмы архивирующих программ, описаны в главе 19. |
Протоколы серии MNP |
MNP (Microcom Networking Protocol) — это серия протоколов организм
связи между компьютерами, созданные фирмой Microcom. Разработано?
сколько спецификаций коррекции ошибок и сжатия данных.
Каждая следующая спецификация стандарта, как правило, наследует |
можности предшествующей (совместимость снизу вверх). \
Протоколы серии V
Протоколы MNP являются фактически стандартом протоколов коррею
ошибок для производителей модемов. Правда, еще имеются протоколы
рии V, разработанные Телекоммуникационным отделом Международ^
телекоммуникационного союза (ITU-I). Протоколы серии V определ
различные рабочие характеристики модемов и разбиты на несколько rpj
Коррекция ошибок и сжатие данных определяются протоколами V.41, V
V.42bis.
Протоколы MNP 1, MNP 2, V.41 '
Эти спецификации сегодня уже не используются и не нуждаются в описан.
Существуют два режима обмена данными через модем: асинхронны!
синхронный.
В асинхронном режиме формат посылки может состоять из стартового I
та, 8 битов данных, 1 бита проверки на четность и 1—2 стоп-бита.
В синхронном режиме стартовый бит и стоп-бит не передаются. Перед
информации осуществляется в виде так называемых кадров, в состав ко
рых входят: заголовок, сами данные и проверочная комбинация._
Протокол MNP 3
Протокол MNP 3 используется для передачи информации по каналу свя:
синхронном режиме. При этом удаляются служебные биты в начале
J
437
Дистанционная передача данных
це бинарной посылки, данные собираются в кадры. Каждый кадр со-
К ожит 16-разрядную контрольную сумму CRC {Cyclic Redundancy Check —
^иклический контроль избыточности) для того, чтобы принимающая сторо-
на могла проверить правильность передачи кадра. При несовпадении кон-
трольной суммы (т. е. ошибочной передаче) модем затребует повторить пе-
редачу всего кадра.
Протокол MNP 4
Протокол MNP 4 имеет два существенных отличия от MNP 3. Фазовая оп-
тимизация данных {Data Phase Optimization) обеспечивает уменьшение объе-
ма управляющей информации, и адаптивная пакетная сборка {Adaptive
Packet Assembly) изменяет размер пакетов данных в зависимости от фактиче-
ского уровня помех телефонной линии: чем качественнее линия, тем длин-
нее пакеты данных. Максимальный размер пакета составляет 256 байт, а
минимальный — 32 байта. За счет того, что в канале не передаются старто-
вый бит и стоп-бит, достигается коэффициент сжатия данных 1, 2, т. е. при
номинальной скорости передачи данных 2400 бит/с фактическая скорость
передачи равна 2900 бит/с.
Протоколы MNP 5, V.42bis
Оба протокола обеспечивают сжатие передаваемых данных: коэффициент 2
(для MNP 5) и 4 (для V.42bis). Но в зависимости от типа передаваемых дан-
ных с протоколом MNP 5 может произойти замедление передачи.
Спецификация MNP 5 подразумевает два метода сжатия данных. Согласно
первому.методу часто встречающиеся в посылках данные укорачиваются с 8
бит до 4 бит, а встречающиеся редко — удлиняются. Второй метод состоит в
том, что повторяющиеся 3 раза подряд (и более) байты данных кодируются
Двумя посылками: первая содержит повторяющийся байт данных, а вторая —
число его повторений.
Передача информации может осуществляться в дуплексном и полудуп-
лексном режимах.
D Дуплексном режиме {full-duplex mode) передача информации происходит
одновременно в двух направлениях.
полудуплексном режиме {half-duplex mode) передача данных в каждый
Момент времени ведется по двухпроводному каналу только в одном на-
правлении (поочередная двунаправленная передача).
^одемы, работающие в полудуплексном режиме, проще в реализации, так
аК не требуют принятия мер по подавлению сигнала противоположного
управления. Однако в таких модемах ниже эффективность использования
анала связи. При больших задержках сигнала, например, в спутниковых
уналах, использование полудуплексного режима приводит к возрастанию
~2lgPb времени при сменах направления передачи.__________________
438
Аппаратные среде
Протокол MNP 6
В спецификации MNP 6 также предусмотрено сжатие данных в соот
вии с протоколом класса MNP 5. Кроме того, здесь используется ста'
ческое дуплексирование данных (Statistical Duplexing). Это дает возмож
при повышенных скоростях и. полудуплексной передаче данных эму.
вать дуплексную передачу, сопровождаемую контролем обмена информа
Протокол MNP 7
В спецификации MNP 7 в отличие от MNP5 используется более сове]
ная процедура сжатия данных, которая обеспечивает коэффициент с
информации от 2 до 4.
Протокол MNP 8
Спецификация MNP 8 использует метод сжатия данных, применяв]
спецификации MNP 7, в сочетании с новым алгоритмом Fast Train и j
ми процедурами Piggiback Acknowledgements и Multiple Selective Negativ
Протокол MNP 9
Протокол MNP 9 позволяет оптимизировать дуплексную передачу д<
Она базируется на спецификации MNP 8 в сочетании с усовершенство
ным сжатием данных. Коэффициент сжатия может достигать 3, таким Q
зом, модем при номинальной скорости передачи 9600 бит/с обеспечу
фактическую скорость 28800 бит/с. )
Протокол MNP 10
Спецификация MNP 10 опирается
стрирует свою мощь, прежде всего
на предыдущие
спецификации
и де1
, на линиях связи с высоким уровне^
мех. Таковыми являются межконтинентальные линии и радиосети. В
ветствии с этой спецификацией в момент установления связи (Negotiati
передатчике и приемнике устанавливается самая низкая скорость о<
данными, которая повышается во время сеанса связи, если характер»
линии допускают это.
В режиме Robust Auto Reliable Mode повышается число попыток установЛ
соединения на линиях, в которых возникают помехи, в то время как
жиме Dynamic Speed Upshift адаптируется скорость передачи данных к
ню помех на линии. Согласно процедуре Aggresive Packet Adaptive Asset
случае установления уверенной связи последовательно увеличивается
чина пакета данных, начиная с наименьшего объема (8 бит) и до 256
зависимости от качества линии. Модемы с динамической настройкой
ня передачи (Dynamic Transmit Level Adjustment) специально для радиос
могут адаптировать передачу информации, используя оценку уровня оши1’
lyjpzJS- Дистанционная передача данных
439
Скор°сть передачи
Вы думаете, что чем быстрее, тем лучше. Принципиально верно, но при
этом нельзя упускать из виду два обстоятельства:
0 В сеансе связи по модему всегда участвуют две стороны. В этом случае
обе стороны должны использовать не только общий протокол обмена
данными, но и адаптировать друг к другу скорость передачи
□ Высокой скорости передачи данных недостаточно. У высокоскоростных
модемов аппаратное обеспечение РС может оказаться “узким местом”.
Для внешних модемов важно, чтобы РС был оборудован последователь-
ным портом на основе высокоскоростного чипа UART
Скорость передачи данных в течение сеанса связи по модему определяется
упоминаемыми выше протоколами серии V (табл. 15.2).
Таблица 15.2. Параметры протоколов обмена данными через модем
Протокол Режим Максимальная Примечание
передачи скорость пере- дачи, бит/с
V.17 Полудуплексный 14400 Факсимильный
V.21 Дуплексный 300
V.22 Дуплексный 1200
V.22bis Дуплексный 2400
V.23 Полудуплексный 1200
V.27ter Полудуплексный 4800 Факсимильный
V.29 Полудуплексный 9600 Факсимильный
V.32 Дуплексный 9600
V.32bis Дуплексный 14400
V.32terbo Дуплексный \ 19200
V.34 Дуплексный 28800 Осенью 1994 г. пришел на смену V.32bis
У’34Ь15 (V.34+) Дуплексный 36000
V-Fast HST l^'9hSpeed , ®chnology) Дуплексный 28800 Промежуточный стандарт
Дуплексный 16800 Разработан фирмой U.S.Robotics для обеспечения высокой ско-
рости и надежности каналов связи
2yX Дуплексный 19200- Расширение V.32bis (разрабо- тан фирмой ZyXEL). Но более
i помехоустойчив; до введения протокола V.34 был самым
популярным в России из высо- коскоростных протоколов
440
Аппаратные среде;
Протоколы передачи файлов
Согласование способов и скоростей передачи данных с вашим партне]
модему или отправление и получение факсов (если модем поддержив;
функцию) — одна из важных задач программного обеспечения терми
Обычно вместе с модемом поставляется адаптированное к нему прогр
ное обеспечение. Можно и отказаться от поставляемых с модемом
грамм, но лучше, если вы и ваш абонент работаете с одним и тем же
граммным обеспечением. Наиболее известные программы в этой облас
TELIX, Telemate для DOS, QuickLink для DOS и Windows, Qmodem, V
для Windows и др.
Наряду с согласованием параметров передачи (количество битов да1
четность, количество стоп-битов) с помощью программного обеспе*;
нужно указать протокол передачи файлов, который, конечно же, дс
быть согласован с протоколом вашего партнера.
Протоколы передачи файлов предназначены для:
□ Обеспечения безошибочной передачи данных
□ Управления потоком передаваемых данных
□ Передачи служебной информации
□ Защиты соединения
Первые протоколы передачи файлов появились задолго до модемов,
держивающих аппаратное исправление ошибок.
Для безошибочной передачи данных в этих протоколах применяются
циальные методы исправления ошибок. Данные передаются бло
(кадрами) определенной длины, и в каждый из них включается проверо
комбинация (CRC) для обнаружения ошибок. Эта комбинация формир'
по определенному правилу на основе передаваемых информационных (
блока. На приемной стороне производится повторное вычисление п]
рочной комбинации по тому же правилу и сравнение ее с принятой,
совпадении проверочных комбинаций принимающая сторона посылает
тверждение правильного приема блока, а при несовпадении — запрс
повторную передачу данного блока.
Перед непосредственной передачей файла необходимо установить сое;
ние на уровне канала, передать информацию об имени файла, его раз:
дате последней его модификации и т. п., а после передачи — произ:
разъединение канала данных. Все это осуществляется при помощи всп
гательной служебной информации, передаваемой по каналу связи.
В последние годы в функции протоколов передачи файлов включают за:
соединения, например, проверку пароля. Среди протоколов, рассчитан
на отсутствие аппаратной защиты от ошибок, можно выделить широко
пространенные протоколы Xmodem, Xmodem-CRC, Xmodem IK, Ymo
Kermit, Zmodem.
441
fjiaBa 15' Дистаниионная передача данных
j? ли применяются модемы с аппаратной коррекцией ошибок (поддержи-
юШие ПРОТОКОЛЬ1 типа MNP или V.42), то предпочтительнее использовать
потоколы передачи файлов типа YmodemG и Zmodem. В этом случае ис-
ключается потеря времени на повторный запрос данных, переданных с
ошибками. Протокол Zmodem допускает оба варианта применения.
Xmodem
Протокол Xmodem разработан в 1977 г. Этот протокол иногда еще называют
Xmodem Christensen в честь автора Варда Кристенсена. Благодаря широкому
использованию в справочных службах и введению в недорогие связные
программы для PC протокол Xmodem стал стандартом для связи PC.
Передающий PC начинает передачу файла только после приема от прини-
мающего компьютера сигнала NAK {Negative Ac Knowledge), представляющего
собой последовательность ooioioi в кодировке ACSII. Принимающий PC
передает сигнал NAK до тех пор, пока не начнется передача собственно
файла.
После приема сигнала NAK передающий PC посылает пакет данных, со-
стоящий из знака начала блока SOH {Start Of Header), двух номеров блока,
блока данных из 128 байт и контрольной суммы CS {Check Sum) (рис. 15.7).
Знак
₽ИС. 15.7. формат пакета данных при использовании протокола Xmodem
Контрольная сумма (CS) размером в 1 байт представляет собой остаток от
Деления на 255 значения суммы кодов ASCII знаков, входящих в блок данных.
Принимающий компьютер тоже вычисляет контрольную сумму и сравнива-
ее с принятой. Если сравниваемые значения различны, либо прошло 10 с,
Прием блока не завершен, принимающий PC посылает передающему сиг-
NAK, означающий запрос на повторную передачу последнего блока.
Ди блок принят правильно, принимающий PC передает сигнал подтвер-
цИцНия пРиема (АСК). В случае, если следующий блок не поступил в тече-
Л е Ю с> то передача сигнала АСК повторяется до тех пор, пока этот блок
Удет принят правильно. После девяти неудачных попыток передачи бло-
.связь прерывается.
^Пользование двукратной передачи номера блока исключает повторную
Редачу одного и того же блока из-за потери подтверждающего сообщения.
442
Аппаратные сред^
Принимающий РС проверяет номера принимаемых блоков. Если блок
бочно передан повторно, то он сбрасывается. После успешной nej
всех данных передающий компьютер посылает сигнал завершения nej
EOT (End Of Transmission), сообщающий об окончании сеанса связи.
Перерыв в передаче блока свыше 1 с считается перерывом связи. По
вательность операций, выполняемых приемником и передатчиком при
даче файла (состоящего из трех блоков) с помощью протокола Xir
представлена на рис. 15.8.
Готов к приему блока
NAK
Передача 1 блока данных
АСК
Данные приняты
Передача 2 блока данных
Повторная передача
2 блока данных
Передача 3 блока данных
Повторная передача
3 блока данных
Данные приняты
Данные приняты
Конец передачи файла ; EOT
Рис. 15.8. Пример передачи файла с помощью протокола Xmodem
Преимущества данного протокола:
□ Доступность для разработчиков программных средств
□ Простота реализации на языках высокого уровня
□ Малый объем приемного буфера (256 байт)
□ Возможность передачи не только символьных (в кодах ACSII), но
полняемых файлов (».сош и *.ехе)
443
К01
□
□
□
Дистанционная передача данных______________________________
|СНовным недостаткам протокола Xmodem можно отнести следующие:
Используемый метод контрольных сумм не исключает ошибок передачи
Передаваемая дополнительная информация существенно замедляет пере-
дачу данных
фиксированная (128 байт) длина блока данных приводит к тому, что по-
следний блок данных дополняется до 128 байт
дата создания и атрибуты файла не передаются
□ За один сеанс связи Xmodem может передать только один файл. При не-
обходимости передать три файла, нужно устанавливать три сеанса связи
Последующие модификации протокола Xmodem были направлены на устра-
нение этих и некоторых других его недостатков.
Xmodem CRC
Этот протокол отличается от обычного Xmodem тем, что 8-битная кон-
трольная сумма (CRC) заменена 16-битной циклической проверочной по-
следовательностью, поэтому существенно повышается надежность передачи
данных. Если противоположная сторона не использует этот протокол, то
происходит переключение на обычный протокол Xmodem. Протокол
Xmodem CRC гарантирует обнаружение ошибки почти со стопроцентной
вероятностью.
Xmodem 1К
Название говорит само за себя. Нет больших отличий от протокола
Xmodem, за исключением того, что величина блока данных увеличилась со
128 байт до 1024 байт (1 Кб). Это дает преимущество в скорости передачи,
если связь проходит без ошибок. Однако при плохом качестве линии запро-
сы на повторную передачу ошибочных блоков существенно снижают ско-
рость, так как в этом случае необходимо передавать блоки длиной не 128
байт, а 1 Кб.
Ymodem
Протокол Ymodem построен на базе протокола Xmodem 1К. Величина пере-
аемых блоков — 1024 байта, но последний блок больше не дополняется,
роме того, передаются имя файла, дата, атрибуты, а первый блок файла
Держит не только соответствующую информацию о файле, но и информа-
° том, последуют ли за первым файлом еще и другие.
Permit
Ке
(Шр'1 — это протокол передачи, наиболее часто используемый в сетях
И {Unix to Unix Сору), Он создан в начале 80-х годов и обязан своим
Нем лягушке Кермит из шоу любимых животных (причуды модема име-
444
Аппаратные средст.
ют всегда несколько странный юмор). Протокол Kermit является ущ
сальным протоколом для передачи данных между разными типами ком:
теров.
Протокол Kermit использует для передачи данных пакеты переменной
ны с максимальным размером 94 байта и, подобно протоколу Ymodem
жет передавать несколько файлов друг за другом, так что каждый отдел:
файл не требует нового запроса. Несмотря на то, что протокол Kermit
эффективен, он довольно часто используется в UNIX-системах.
XmodemG и YmodemG
Протоколы XmodemG и YmodemG используются для передачи инфорк
по линиям, “свободным от ошибок”. Эти модификации базируются в
паратном обеспечении модемов, использующих внутреннюю корре
ошибок, например, протоколы MNP или V.42.
Контрольную сумму получают и передают только в конце передачи
массива данных. Хотя это и повышает скорость передачи, но основно
достаток заключается в том, что только в конце сеанса можно узнать,
вильно ли были переданы один или несколько файлов.
Zmodem
Это быстрый протокол передачи данных, использующий окна, в cooti
вии с которым осуществляется передача данных пакетами по неск
штук в окне. При этом компьютер, принимающий данные, не передав!
нал подтверждения или сигнал переспроса пакета, пока не получит вс
кеты в окне.
Протокол Zmodem, так же как протокол Xmodem 1 К, может изменять j
пакета от 64 до 1024 байт в зависимости от качества линии. При пер
протокол Zmodem сжимает файлы.
Кроме того, протокол обладает следующей полезной особенностью:
при передаче файла произошел сбой на линии и весь файл не был nef
то при повторном сеансе связи данные автоматически начнут передават
того же места, где произошел сбой. Таким образом, файлы большого pi
ра можно передавать по частям.
Из всех протоколов, описанных выше, этот протокол является самым с
рым и удобным.
Bimodem
Особенностью протокола Bimodem, который во многом похож на проз
Zmodem, является возможность одновременной передачи двух файл
разных направлениях. Кроме того, одновременно с передачей файлов м<
побеседовать с оператором удаленного компьютера при помощи клавиа'
445
Дистанционная передача данных
Использование модемов
наШ век развития информационных технологий модем становится неоть-
„₽мой частью PC, потому что если ваш компьютер подключен к сети чс-
емлсм ,
з модем, то вы можете получить практически любую информацию, нс вы-
^дя из дома (или с работы).
Электронная доска объявлений
Электронная доска объявлений {Bulletin Board System, BBS) — это компью-
тер, снабженный одним или несколькими модемами, на котором выполня-
ется специальное программное обеспечение, предоставляющее возможность
удаленным пользователям связываться с этим компьютером ио телефонным
линиям и осуществлять обмен файлами и сообщениями.
Большинство станций BBS объединены в сеть FidoNet. Сеть FidoNet пред-
ставляет собой международную некоммерческую сеть пользователей компь-
ютеров многих стран. Не надо путать BBS и FidoNet. Станции BBS могут
не входить в FidoNet, и, в свою очередь, узлы FidoNet мечут не иметь BBS,
а использоваться только для пересылки почты.
Допустим, вы установили модем на своем компьютере и решили обратиться
к BBS. Для этого можно воспользоваться любой телекоммуникационной
программой — МТБ, COMIT, BITCOM Если ваш модем не имеет аппарат-
ной коррекции ошибок, то лучше использовать МТЕ или другую программу,
имеющую возможность эмуляции протокола MNP, например, С0М1Т.
Управляющая программа BBS организует диалог с пользователем, позволяет
пользователю получить адресованные ему сообщения (почту), отправить
Почту другим пользователям станции BBS или сети FidoNet, если данная
°BS входит в эту сеть. Кроме того, пользователь BBS получает возможность
просматривать архивы файдов BBS, переписывать интересующие его файлы,
передавать на BBS свои файлы, которые могут кого-нибудь заинтересовать.
Электронная почта и телеконференции
_лектронНЬ1е доски объявлений (BBS) являются, пожалуй, самым простым
Исп °°°м °бмена информацией. Значительно больший интерес представляет
О °льзование глобальных сетей.
заци°^ И3 Возможностеи использования глобальных сетей является органи-
сегиЯ ЭЛектР°нной почты- Если ваш компьютер подключен к глобальной
т0. и BbI имеете специальное программное обеспечение для обмена почтой.
С^0)Кете ОТпРавлять через сеть письма другим пользователям сети.
иисьмо представляет собой обычный файл, содержащий текст письма
ЙИальный заголовок, в котором указано, от кого письмо направлено,
446
Аппаратные сред)
кому предназначено, тема письма и дата его отправления. В зависимое
используемой сети электронный адрес может иметь различный формат:"
From: [электронный адрес отправителя]
То: [электронный адрес получателя]
Сс: [адреса других получателей письма]
Subject: [тема сообщения]
Data: [дата и время отправки письма]
Отправляя электронное письмо, надо знать только адрес получателя,
шрут, по которому это письмо будет передаваться, определяется самой
темой электронной почты и может изменяться в зависимости от загр]
ности отдельных линий.
Таким образом, отправленное вами письмо через несколько минут или'
(в зависимости от расстояния и других причин) попадет на компьюте
лучателя. Когда у него будет время, он сможет просмотреть пришв)
почту и в случае необходимости отправит вам ответ.
Другой возможностью использования глобальных сетей являются тел
ференции. Участие в телеконференциях во многом аналогично обмен
формацией с помощью BBS, но при этом значительно шире круг пол!
гелей и предоставляются большие возможности.
Телеконференции обычно в зависимости от их тематики делятся н
сколько групп новостей {Newsgroup). Абонент сети может “подписатьс
интересующие его конференции. После этого он получает возможное!
правлять свои сообщения по тематике данной телеконференции и авто
чески получать все новые сообщения по этой теме, отправленные др]
пользователями сети.
В настоящее время в России имеется широкий доступ в сети FidoNet
ternet. Обе эти сети позволяют передавать данные не только внутри ст
но и по всему миру.
Сеть Internet
Рассмотрим структуру адресов электронной почты сети Internet:
идентификатор_абонента@домен
Идентификатор абонента обозначает имя пользователя. Затем следует
@ и домен, определяющий почтовый компьютер, к которому подкл
данный абонент, и состоящий из нескольких полей, разделенных тош
Эти поля определяют непосредственно имя почтового компьютера, ко
рода и код страны. Например, издательство “BHV” в Санкт-Петер
имеет следующий адрес:
bhvfenail.nevalink.ru
ДистанЧионная передача данных
447
^.рт адрес, как и любой другой, состоит из следующих частей:
u_ имя абонента;
t>nv
,1 nevaiink — адрес сервера почты абонента (host-name), где
mail ~ имя компьютера на почтовом узле, где абонент bhv владеет
почтовым ящиком;
pevaiink — организация, к которой приклеплен пользователь bhv;
ru — название страны (Russia).
Часть адреса, обозначенная ru, называется доменом первого уровня,
nevalink — доменом второго уровня и т. д. Количество доменов в адресе
абонента не регламентируется.
Сеть FidoNet
Как уже сказано, сеть FidoNet объединяет большинство станций BBS. Сис-
темы адресов в сетях FidoNet и Internet различаются. Типичный адрес
FidoNet выглядит следующим образом:
зона:регион__сеть/узел [. пойнт]
Весь мир поделен на шесть зон: 1 — Америка, 2 — Европа и т. д. Россия
относится к зоне 2.
Одна или две первые цифры обозначают регион, две последние — номер
сети в регионе. России присвоен номер региона 50. Некоторые номера сетей
этого региона представлены в табл. 15.3.
Таблица 15.3. Некоторые номера сетей России
Номер сети Город Номер сети Город
00 Новосибирск 25 Воронеж
15 Нижний Новгород 30 • Санкт-Петербург
20 Москва 90 Красноярск
зел и пойнт — это непосредственно пользователи сети. Отличие состоит в
м’ что полноценным пользователем в сети FidoNet является узел, а поин-
п°Дключены к узлам. Таким образом, адрес FidoNet:
t 2;5030/99.7
Дополнительные возможности
^°гие модемы можно использовать в качестве факса. Преимущества оче-
не нужен отдельный факс, следовательно, в общем стремлении к
ПппкМажной технологии РС может взять на себя решение этой задачи.
°Ьпемы возникают тогда, когда необходимо передать документ, который
448
Аппаратные среде,
был составлен не на РС. Существенно легче происходит прием факсов
этого можно использовать подключенное к РС печатающее устройство.
Скорость передачи факсов достигает значения 14 400 бит/с. Поэтому ь
факс-модем, который обеспечивает передачу факсов с такой скора
можно сэкономить деньги и не покупать отдельно факсимильный annaj
Обратите внимание на то, что в продаже имеются факсимильные »
Receive-Fax (receive — принимать), которые дают возможность только
нимать факсы, но не посылать их.
ISDN
Совершенно новые возможности предоставляет современный ста!
ISDN (Integrated Services Digital Network). Поддержка стандарта ISDN оз|
ет, что через открытую цифровую сеть можно отправлять данные разлй
типов: речь, текст, изображение и т. д. Скорость передачи при этом со
ляет от 64 Кбит/с до 2 Мбит/с.
Для использования ISDN, кроме РС, необходима специальная плата I!
которая поставляется совместно с драйвером и программным обеспече!
Платы ISDN являются обычными (но дорогими) картами расширения.
INTERNET
одключение частных лиц, организаций,
льных сетей корпораций ко всем ресурсам
Relcom/lnternet, включая электронную
Ьчту и World Wide Web. Цифровые
телефонные линии. Выделенные каналы связи.
НЕВАЛИНК
Четыре года на рынке С-Петербурга. Более 2000
бонентов. http://www.spb.su - старейший и один
b самых популярных серверов России. Более
00 000 обращений в день. On-line доступ к
телефонным справочникам.
ВЫ В INTERNET
Размещение информации на World Wide Web.
Профессиональный Web-дизайн: от простых и
бесплатных индивидуальных страниц до
Internet-представительств с использованием
новейших технологий (аудио, видео, анимация,
^базы данных). Электронные версии изданий.
Иевалинк *
канал Грибоедова зб тел.: зю-5442, зю-5628
e-mail: info@nevalink.ru http://www.nevalink.ru
Глава 16
Локальные сети
16
Когда мы до сих пор говорили о РС, то всегда имели в виду вариант;
alone, то есть вычислительную систему, которая работает автономно «
гих систем. Но пользователям необходимо обмениваться информацие!
этому важно не только связать друг с другом два или более РС, но и cj
возможным дальнейшее расширение сети и ее связь с другими сетями.*
Локальная сеть (Local Area Network, LAN) представляет собой соедй’
нескольких РС с помощью соответствующего аппаратного и программ
обеспечения. Слово “локальная” в этом названии означает, что все с
ненные РС находятся, как правило, в одном здании или соседних здг
Кроме LAN, существуют и другие сети:
□
MAN (Metropolitan Area Network). В этой сети основой является сое
ние систем в пределах города. В качестве области ее применения h
представить компьютеризированную главную управляющую систем
управление информацией о жителях большого города
WAN (Wide Area Network). В данном случае речь идет о сети, котора
жет соединять несколько стран
GAN обозначает сеть, которая соединяет континенты, и происхо,
английского термина Global Area Network
Естественно, PC может работать в любой из этих сетей. Однако тий
областью его применения является именно локальная сеть. Благода
крытой архитектуре сети компьютер имеет возможности для подклюй
сеть. э
□
□
Топология сети
Прежде чем решить, в каком виде будет существовать сеть, необходим
но представлять ее возможности и понимать, какие формы сетей вас у
творяют. Установка LAN обычно является достаточно дорогостоящим
приятием, поэтому вы должны планировать его более тщательно, чеь
[лЗвв 16' Локальные сети 451
йОвку или замену отдельных плат РС. Преимущества, которые получит ваш
коллектив (предприятие) от объединения в сеть нескольких компьютеров:
а распределение данных (Data Sharing). Данные в сети хранятся на цен-
тральном РС и могут быть доступны для любого РС, подключенного к
сети, поэтому не надо на каждом рабочем месте иметь накопители для
хранения одной и той же информации
□ распределение ресурсов (Resource Sharing). Периферийные (чаще всего
дорогие) устройства могут быть доступны для всех пользователей сети,
например, факс или лазерный принтер
□ распределение программ (Software Sharing). Все пользователи сети могут
иметь доступ к программам, которые были один раз централизовано ус-
тановлены. Конечно, при этом должна работать сетевая версия соответст-
вующих программ
□ Электронная почта (Electronic Mail). Все пользователи сети могут переда-
вать или принимать сообщения
На предприятии, имеющем сеть, включающую несколько сотен рабочих
мест, должен быть специалист, который отвечает за функционирование всей
сети. Такого специалиста называют сетевым администратором.
Для защиты информации в первую очередь необходимы устройства на слу-
чай выхода из строя промышленной электрической сети. Для этой цели
можно использовать аппаратные средства, например, устройство непрерыв-
ного питания компьютера (UPS). Оно действует таким образом, что при па-
дении напряжения питания сеть продолжает функционировать в течение
Времени, необходимого для организованного отключения от сети всех поль-
зователей и выключения центрального компьютера без потери данных.
В качестве другой меры необходимо иметь в распоряжении дополнительный
Компьютер, который может заменить вышедший из строя сервер или рабо-
ЧУЮ станцию.
Так как обычно в сети циркулирует-большое количество данных, то необхо-
димо тщательно и планомерно заботиться о защите информации. Например,
МогУт быть установлены дополнительные винчестеры (зеркальные), на кото-
рых дублируется информация, или накопители большой емкости (стримеры),
Помощью которых обеспечивается планомерное копирование (архивиро-
^ие) данных.
I фо°Ме того, в сети каждый пользователь может иметь доступ ко всей ин-
f Р^ии, т0 есть прочитать и изменить любые данные. Обычно это неже-
’теЛьно, и не только из соображений безопасности.
s ^ф^етствующие действия пользователей сети регулируются определенны-
I (ц. пРавами доступа, которые устанавливают, какому пользователю разре-
< "° читать или записывать определенные данные. Для разграничения дос-
Кйл РаспРеДеления ресурсов сети и обеспечения сохранности данных необ-
( сетевое администрирование.
452
Аппаратные среде
Способ соединения компьютеров в сети называется топологией. По
прежде чем говорить об отдельных компонентах, мы хотим предо!
важнейшие топологии сетей. При этом вы встретитесь с некоторыми
тиями, которые поясняются в последующих главах.
Прежде всего следует запомнить, что файловый сервер (или п
сервер) — это центральный компьютер всей локальной сети, с которьц
или иным способом связаны рабочие станции (Workstations) — клиенты
PC — PC (псевдосеть)
Здесь идет речь не о сети (поэтому ее еще называют псевдосетью), а Л1
связи между двумя PC (рис. 16.1). Однако и в этом случае имеется воз
ность обмена данными.
кабель нулевого
модема
Рис. 16.1. PC, связанные друг с другом
Обмен информацией осуществляется через разъемы последовательного
терфейса обоих компьютеров с помощью специального кабеля Null-Mi
В этом случае для передачи данных необходимо лишь соответству]
программное обеспечение. Так как подобный принцип соединения дву
характерен, в первую очередь, для компьютеров типа laptop и noteboc
наиболее известной программой для таких целей является LapLink. В
программе также существует опция передачи данных не только через П'
довательный, но и через параллельный порт ввода/вывода (естественнс
рез соответствующий разъем).
При использовании параллельной передачи данных повышается ско]
обмена информацией между обоими PC, однако длина кабеля ограни
Если используется последовательная передача данных, то кабель может
значительно длиннее.
Предлагаются также и другие утилиты из соответствующих пакетов. В >
дартную поставку дистрибутива операционной системы MS-DOS (начи
версии 6.0) входит программа InterInk, которая не очень удобна в прИ>
НИИ.
При соединении типа РС-РС говорить о сети не совсем правильно. Т
соединение, в основном, служит для передачи и быстрого копирования
/6. Локальные сети
453
Формации с одного компьютера на другой. Во время передачи данных оба
Процессора блокируются и не могут выполнять другие задачи.
Одноранговая сеть
Одноранговая сеть, называемая еще peer to peer (рис. 16.2), не имеет цен-
трального компьютера и работает без резервирования файлов. Некоторые
аппаратные средства (винчестеры, приводы CD-ROM) и, прежде всего, до-
рогие периферийные устройства (сканеры, принтеры и др.), подключенные
к отдельным PC, используются совместно на всех рабочих местах.
Рабочая станция 1
Рабочая станция 2
каждый пользователь одноранговой сети может определить права доступа
Другим пользователям. к информации на своем PC. Механизмом ограничё-
Ния прав пользователей является возможность блокировки доступа к дискам
и Другим периферийным устройствам, подключенным к его компьютеру.
Чтобы установить такую сеть, необходимо несколько больше аппаратных
средств, чем в случае с псевдосетью. Каждый PC сети должен быть оснащен
тевой картой, а все рабочие места должны соединяться друг с другом ка-
белями.
^сли число пользователей одноранговой сети превышает 10 человек, ее ра-
замедляется. В этом случае нужно использовать более мощные PC.
и типа клиент-сервер
°Д сетью типа клиент-сервер понимают сеть, в центре которой находится
цйгый PC (сервер или файловый сервер), соединенный с отдельными ра-
454
Аппаратные среде]
бочими станциями (клиентами). Такое соединение компьютеров назь
сетью типа клиент-сервер.
Отдельные рабочие станции используют ресурсы сервера, поэтому
быть оснащены более скромно. Управление сетью, в смысле управлен1
дельными рабочими станциями, а также контроль за периферийными
ройствами сети, такими как модемы, факсы и т. д., осуществляется ci
альным мощным сетевым программным обеспечением. Топология ;
сетей может быть различной.
Топология “звезда”
В сети с топологией “звезда” файловый сервер находится в центре.
Рис. 16.3. Топология
“звезда"
Сеть такого типа имеет свои достоинства:
□ Повреждение кабеля является проблемой для одного конкретного:
пьютера и в целом не сказывается на работе сети
□ Просто выполняется подключение, так как рабочая станция должн
единяться только с сервером
□ Надежный механизм защиты от несанкционированного доступа
□ Высокая скорость передачи данных от рабочей станции к серверу
Недостатки:
□ Если географически сервер находится не в центре сети, то подклю1
к нему отдельных удаленных рабочих станций может быть затрудни
ным и дорогим
□ В то время как передача данных от рабочей станции к серверу (и о
но) происходит быстро, скорость передачи данных между отделы
рабочими станциями мала
f/l8Ba 16' ^окальНые сети
455
О
Мощность всей сети зависит от возможностей сервера. Если он недоста-
точно оснащен или плохо сконфигурирован, то будет являться тормозом
для всей системы
0
Невозможна коммуникация между отдельными рабочими станциями без
сервера
Кольцевая топология
В этом случае все рабочие станции и сервер соединены друг с другом по
кольцу, по которому посылаются данные и адрес получателя. Рабочие стан-
ции получают соответствующие данные, анализируя адрес посланного со-
общения. Топология такой сети показана на рис. 16.4.
Рис. 16.4. Кольцевая
топология
Так как информация постоянно циркулирует по кругу между последова-
Тельно соединенными РС, то существенно сокращается время доступа к
этим данным
Q д
1ет ограничений на длину всей сети, то есть имеет значение только рас-
Ст°яние между отдельными компьютерами
Достатки:
®Ремя передачи данных увеличивается пропорционально числу соеди-
енных в кольцо компьютеров
456
Аппаратные cpepi
□ Каждая рабочая станция причастна к передаче данных. Выход из>
одной станнин может парализовать всю сеть, если не используются
циальные переходные соединения
□ При подключении новых рабочих станций сеть должна быть крат:
менно выключена
Шинная топология
Такая сеть похожа на центральную линию, к которой подключены се
отдельные рабочие станции. Шинная топология получила широкое р;
странение, что, прежде всего, можно объяснить небольшими потребнс
в кабеле и высокой скоростью передачи данных.
0 терминатор
Рис. 16.5. Шинная топология
Для исключения затухания электрич
информационного сигнала вследствие
отражений в линии связи такой с<
концах линии устанавливаются специ:
заглушки, называемые термина)
(рис. 16.5).
Достоинства:
□ Небольшие затраты на кабели
и Рабочие станции в любой момент
ни могут быть установлены или откл
ны без прерывания работы всей сети3
□ Рабочие станции могут коммутирой
друг с другом без помощи сервера ’
Недостатки:
□ При обрыве кабеля выходит из строя
участок сети от места разрыва i
Возможность несанкционировЯЙ
подключения к сети, поскольку дМЬ
личения числа рабочих станций не
обходимости в прерывании работы с(
Компоненты локальной сети
Основой для организации локальной сети являются обычные PC, под
чаемые в сеть с помощью карты расширения. Сеть устанавливается oil
тельно легко, но должны еще конфигурироваться сетевые карты. В бол
сетях для решения специальных задач могут выделяться отдельные Р€
пример, сервер печати для управления принтером или коммуникаций
сервер для связи с модемами и т. п. К тому же необходимо пользова'
457
[рава Л°кальные сети
пи группам пользователей назначить соответствующие права доступа к ре-
сурсам сети.
файловый сервер
файловому серверу в сети принадлежит центральная роль. Следовательно, в
качестве него должен использоваться достаточно мощный PC с развитой
лериферией в зависимости от числа подключенных рабочих станций.
jjbi можете встретить информацию о том, что в качестве файлового сервера
достаточно использовать PC с процессором 80486DX, 16 Мб RAM и винче-
стером емкостью 600 Мб. Однако сеть с таким сервером уже при малых на-
грузках будет работать медленно. Поэтому при планировании сети в качест-
ве сервера всегда следует выбирать PC с CPU не ниже Pentium 200 МГц.
Компьютер с шиной EISA или PCI гарантирует более быструю передачу
данных, чем обычная 16-разрядная шина ISA. При этом необходимо как
минимум 64 Мб RAM, а лучше — 128 Мб. Особое внимание следует обра-
тить на емкость винчестера. При его емкости 2 Гб можно использовать сете-
вой файловый менеджер, но в зависимости от запросов рабочих станций
при увеличении их количества до 10 потребуется емкость винчестера уже не
менее 3 Гб. Подумайте также и о соответствующих механизмах зашиты, ко-
торые не обязательно должны устанавливаться на сервере.
Если вы устанавливаете отдельный винчестер (зеркальный диск), который в
целях надежности дублирует информацию рабочего винчестера, то этот вин-
честер должен находиться на файловом сервере.
Более старые версии сетей предлагали возможности использования сервера
» невыделенном режиме (non dedicated). В этом случае файловый сервер
-Функционирует не только как центральный PC, но может использоваться
как обычная рабочая станция. Очевидно, что это выгодно в смысле цены.
Но из-за сервера, “отвлеченного” на решение задач пользователя, испыты-
Вает затруднения вся сеть, поэтому мы рекомендуем использовать сервер .
только в выделенном режиме (dedicated),
Будет правильно, если вы откажетесь от использования на сервере высоко-
•йчественной видеокарты или суперкачественной клавиатуры. Работа адми-
Исгратора сети на сервере ограничивается на практике только установкой
Рограммного обеспечения. При этом не нужен монитор, оснащенный гра-
Ической картой, поддерживающей 16,7 миллионов цветов. Следующим
г°м мог бы быть полный отказ от монитора и клавиатуры, но это непра-
вильно — в каком-либо серьезном случае придется одалживать их на время
Рабочей станции в качестве замены отсутствующих “родных” устройств
^Рвера.
^бочая станция
Ь^ение отдельных рабочих станций внутри сети зависит от оснащения
I Ч’ввра. Если файловому серверу выделена центральная роль, то в качестве
458
Аппаратные сред\
рабочих станций могут использоваться менее мощные РС: достаточно м
ринской платы с процессором 80486DX с 16 Мб RAM. J
По-другому выглядит одноранговая сеть в которой отсутствует файм
сервер. Здесь чем лучше отдельные станции, тем лучше распределения
сурсов внутри всей сети. Дорогие периферийные устройства, такие как!
нер, модем, сменные жесткие диски и т. п., необходимо устанавливать я
на одной рабочей станции, так как в сети эти ресурсы доступны всеми
зователям. 'Ч
Сетевые карты |
РС, как правило, подключается в сеть с помощью сетевой карты. Исключ
составляет псевдосеть, где РС соединяются с помощью кабеля Null-МЯ
Сетевая карта устанавливается в один из свободных слотов материнской!
ты. При этом сервер не обязательно должен иметь лучшую карту, чем раЯ
станции, однако для обеспечения оптимальной эффективности следует’*!
щать рабочие станции 16-разрядными, а по возможности 32-разряднымиД
выми картами. Ч
Сетевые карты являются посредниками между РС и сетью и передаю^
ные по системе шин к CPU и RAM сервера или рабочей станции (рис. я
Сетевая карта оборудована собственным процессором и памятью, оби
имеющей объем 8—16 Кб. j
Рис. 16.6. 16-разрядная карта Ethernet
L
459
. <6 Локальные сети
——--------------
-т^б^еепопулярным набором микросхем у производителей 16-разрядных
п т для шины ISA является National Semiconductor Ethernet. За ним следуют
аборы- выпускаемые фирмами AMD и Winbound. В новых картах часто
йабор чипов интегрирован в одной микросхеме. Это наиболее удачное
к0ЙстрУк™вное решение, однако существенного увеличения производи-
гпьности не наблюдается._______________________________________
5ольшинство сетевых плат предусматривает использование микросхемы
ROM удаленной загрузки (Remote Boot ROM) типа 2764, 27128 или 27256.
Это нужно для бездисковых станций (не имеющих ни винчестера, ни дис-
ководов). Загрузка операционной системы в память таких РС происходит
через сеть. Эта микросхема инициирует процесс загрузки. Чтобы компьютер
знал ее местонахождение, надо на сетевой карте установить для нее базовый
адрес. Если ваша карта имеет такую микросхему, то эта микросхема должна
быть активизирована с помощью джамперов или DIP-переключателей.
На внешней стороне карты имеются разъемы для подключения кабелей.
При этом речь идет о BNC-разъеме для так называемого тонкого кабеля
Ethernet (Thin Ethernet Cable) и о 15-контактном разъеме для толстого кабеля
Ethernet (Thick Ethernet Cable). Обычно здесь также присутствует и так назы-
ваемый “западный” разъем для применения соответствующего кабеля.
Как и любые другие карты, сетевые карты бывают 8-, 16- и 32-разрядными
и могут иметь исполнение для различных компьютерных архитектур: ISA,
EISA, VESA, PCI, MCA.
В качестве стандартной сетевой карты обычно используется продукция
фирмы Novell, поэтому наиболее распространенными сейчас являются сете-
вые карты, совместимые с NE2000 (Novell Ethernet). Драйверы для них
лаются не только в дистрибутив Novell NetWare, но и в дистрибутивы
тически всех сетевых операционных систем.
Карты NE2000 явились дальнейшим развитием карт NE1000. Сегодня актуа-
лен также и промежуточный стандарт NE2100. Карты NE3200 разрабатыва-
лись специально для РС с шиной EISA. Отдельные стандарты отличаются в
первую очередь скоростью передачи данных. Описанные карты обеспечива-
т максимальную скорость 10 Мбит/с, а средняя скорость находится в пре-
делах 5-7 Мбит/с.
ОДМетим, что 16-разрядные карты для шины ISA могут работать в слотах
УВД и VESA.
DMA, I/O
в сети не достаточно просто установить сетевую карту в свобод-
J C?°T и подключить к ней кабель. Чтобы исключить конфликты с другими
Иствами РС, необходимо распределить системные ресурсы (линии IRQ,
&МА, адреса портов I/O). Это осуществляется с помощью джамперов
I ^^-переключателей на сетевой карте (рис. 16.7) и программно.
вклю-
прак-
460
Аппаратные среде
Config
Option
Interrupt
Line
Bose I/O
Address
IRQ DMA ADD
J4 [о То] о о о о IpIoTojo'
o|o|o(o|o(ofo|o|ofo
IRQ3
300h
IRQ DMA ADD
J 4 Го|О|о|б[р]ь‘[ьТоТоГб;
o|o|o[ofo(o|o|o|o|o
IRQ2
IRQ DMA ADD
320h
J4 [o]o|o]o|o}ofo|o]o[0
o}o}o|o|o|o|o|o]o|o
IRQ4
340h
IRQ DMA ADD
J4 }о]о)о)о|о]Ь|о|о{о|о
o[o|Q|o|o|o|o|oJoJo
IRQ5_____________360h
IRQ DMA ADD
Config.
Option
10
Interrupt
Line
Base I/O
Address
IRQ DMA ADD
J4
ииаиииоии!
наааиннва!
IRQ5
340h
IRQ DMA ADD
34 I о To I о | о f ol о I о 1 o|0lo|
|Еиннннвиан|
IRQ4____________360h
IRQ DMA ADD
J4 [o]o|O|о]о{о|о|o|о
o|o|o|o|o|o[o|o|o|o
IRQ4
300h
IRQ DMA ADD
J4 |o(o|a|o{o|o|o|o|o|Q
o|o|ojo|o|o|o[o{o|o
IRQ5
320h
IRQ DMA ADD
J4 |o|o|o,o[o[o{o|o|o|o
J4 |o|o|o|o(o|o|o|o|g|o
300h
340h
IRQ2
o|o|ojb[o|o|o|o[o|o
IRQ2
Рис. 16.7. Возможности конфигурации при помощи джамперов
для IRQ, DMA и адресов ввода/вывода на сетевой карте NE-100
О
о
Линии IRQ
Для большинства сетевых карт установлен IRQ3, описанный при знаке
с последовательным портом COM2 (этот порт также использует IRQ3.
правило, без проблем возможен выбор IRQ5 (обычно он зарезервиров
LPT2), а также любого свободного IRQ. Можно предложить, нап
IRQ 10, который в основном не используется.
Изменение установок удобно, если оно может быть выполнено про’
ным путем. В противном случае это можно сделать на сетевой кар
помощи джамперов или DIP-переключателей.
Каналы DMA
Выбор каналов DMA может осуществляться так же, как и
выбор
лини
С помощью канала DMA сетевая карта может обеспечить высокую 0
передачи данных, так как данные записываются непосредственно в
минуя CPU PC.
Для PC с шиной ISA этот метод поддерживается только условно. Есл1
карта и РС предоставляют такую возможность, то необходимо об
Локальные сети
461
лиманис на то, чтобы выбранный канал DMA не привел к конфликту с
^налами DMA других установленных карт, например, звуковой карты.
адреса портов ввода/вывода
jj0 умолчанию большинство сетевых карт имеют адрес порта ввода/вывода
300 Если здесь возникают конфликты (чаще всего со стримером, который
также использует этот адрес), то используйте альтернативные адреса, ука-
занные в паспорте на карту.
Адреса памяти
Для ускорения работы сетевой карты данные из памяти переносятся в RAM
компьютера. Для этого предусмотрена область от 640 Кб (с адреса
A000h:0000h) до 1 Мб (LIMA — см. главу 5), которая может быть зарезерви-
рована различными картами или EMS-памятью. Если вы хотите выделить
сетевой карте 64 Кб памяти, то начинайте с адреса C800h, который чаще
всего свободен.
Если вы используете менеджер памяти EMM386.EXE (из DOS или
Windows), то можете отметить область памяти, которую хотите зарезервиро-
вать за сетевой картой. Для этого в файле CONFIG.SYS должна быть сле-
дующая командная строка:
DEVICE=C:\DOS\EMM386.EXE NoEms/х=АААА-ВБВЕ
ИЛИ
DEVICE=C:\WINDOWS\EMM386.EXE NoEms/х=АААА-ВВВВ
Команда device управляет инсталляцией драйверов. Первая часть строки
—после -знака равенства означает, что вызывается файл драйвера
EMM386.EXE, который находится на жестком диске С: в каталоге DOS (или
WINDOWS), Параметр NoEms определяет, что верхняя память не будет ис-
пользоваться как отображаемая память (EMS), ключ /х обозначает исклю-
чение, а запись аааа-вввв определяет область “исключаемых адресов” па-
мяти, которые должны быть свободны для' сетевой карты (или, может быть,
ДРУГИХ карт).
Сетевые программные средства
( р
; ь нуждается в соответствующем программном обеспечении, управляю-
м Потоком данных. В настоящее время существует много систем, обеспе-
; Ва1°ЩИх решение этой задачи.
л с °Рганизации одноранговой сети можно использовать такие известные
ollf>TeMbI’ как например, LANTASTIC фирмы ArtiSoft, выполняющуюся в
, цРЗДионной системе MS-DOS, или систему PERSONAL NETWARE, ра-
' °Дц ЮЩУЮ в операционной системе Novell DOS 7. Средства организации
; 4о^°Ранговых сетей включены в состав Windows for Workgroups 3.11 и Win-
/ s 95 фирмы Microsoft.
*•617
462
Аппаратные среде,
В области организации сетей с выделенным сервером масштаба офиса я
же предприятия большой популярностью пользуются операционные си
мы Novell NETWARE версий 3.11, 3,12 и 4.1, отличающиеся высокой
дежностью и скоростью работы. Однако в настоящее время все бол!
распространение получают такие операционные системы, как OS/2 W,
CONNECT и Microsoft Windows NT 4.0. По целому ряду параметров
операционные системы превосходят NetWare и, кроме того, могут высту
не только в качестве сервера файлов или печати, но и в качестве сей
обычных DOS- или Windows-приложений.
Среди операционных систем для глобальных сетей безусловным лидере
настоящее время является система UNIX. К сожалению, единого станд
UNIX-систем нет. Существует много разновидностей этой операционной ।
темы. Наиболее известные из них — это SCO UNIX и Solaris фирмы SUffi
Кабели
В сети данные циркулируют по кабелям, соединяющим отдельные koi
ютеры в зависимости от выбранной топологии сети (Ethernet, Ал
Token Ring). ‘
Наибольшую известность в мире получили три вида локальных сет)
Ethernet, Arcnet и Token Ring, которые различаются методами доступу
каналам передачи данных. Среди этих сетей наибольшее распространен
получил Ethernet, особенно в России. Возможно, это связано с низки
ценами на сети, работающие по этому стандарту. -1
Первоначальная версия Ethernet была разработана в середине 70-х га
фирмой Xerox. В начале 80-х годов фирмы DEC, Intel и Xerox совмес|
подготовили и опубликовали спецификации стандарта Ethernet, также,|
зываемый стандартом DIX по первым буквам названий фирм.
Большинство сбоев и ошибок внутри сети происходит из-за некачес
ного или дефектного кабеля или кабельного разъема. В зависимости с
пологий поиск неисправности может быть весьма трудоемким, осо£
если кабель спрятан под полом или в кабельном канале. Если вы не М(
с помощью подручных средств самостоятельно установить разъемы н
бель, то тогда приобретайте готовый кабель с разъемами или спецйал
инструменты (рис. 16.8), с помощью которых возможно надежное по
динение кабельных разъемов.
Рис. 16.8. Инструм
для установки сети
16. Локальные сети
463
ритаЯ пара
йитая пара (рис. 16.9) — это два изолированных скрученных медных прово-
реальный кабель состоит, как правило, не из одной, а из нескольких ви-
тых пар- Для Ethernet используется 8-жильный кабель, то есть состоящий
жизически из 4 витых пар. При этом различают неэкранированный (UTP) и
экранированный (STP) кабели. STP используется только в сетях типа Token
Ring- Внешне он выглядит как телефонный кабель, а разъем соответствует
стандарту RJ-45 (“западный” разъем).
Рис. 16.9. Витая пара
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель (рис. 16.10) состоит из центрального проводника
(одножильного или многожильного) и внешней экранирующей оплетки.
Между ними находится изолирующий материал. Внешняя изоляция защи-
щает от воздействия окружающей среды. Благодаря хорошей защищенности
кабеля от помех с его помощью можно соединять устройства на расстоянии
нескольких километров, причем скорость передачи данных составляет 5—10
Мбит/с. Так как в первую очередь коаксиальный кабель используется в се-
тях Ethernet, то коротко его еще называют Ethernet-кабель.
оболочка
сетка из меди
или алюминия
изоляция
Центральный
медный проводник Рис. 16.10. Коаксиальный кабель
Основной характеристикой коаксиального кабеля является величина волно-
° сопротивления. Для Ethernet применяют кабель с волновым сопротив-
(ОчИем 50 Ом. Для измерения сопротивления существуют специальные
Н еНь Дорогие) сетевые тестеры. Измерить волновое сопротивление обыч-
Нйе ТестеРом невозможно, поэтому при покупке кабеля обращайте внима-
на маркировку, иногда наносимую на внешнюю изоляцию или на бир-
. ’ прикрепляемые к кабельным бобинам на заводе.
464
Аппаратные cpej
Волновое сопротивление представляет собой отношение напряжения^
ле тока в данном сечении передающей линии при распространении )
электромагнитных волн.')
Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиальном кабел
называемые тонкий и толстый Ethernet (точнее, Ethernet на тонком кай
Ethernet на толстом кабеле). Названия произошли от различия в тод
используемого кабеля: в первом случае диаметр кабеля составляет Й
втором — 0,4". На самом деле различия между ними более существенна
I
Тонкий Ethernet «
.4
Для Ethernet на тонком кабеле рекомендуется использовать кабел]
58A/U (именно он имеет диаметр 0,2"). Также подходит кабель РК-5Я
изводимый еще по ГОСТам СССР. По некоторым характеристикам он
отличается в лучшую сторону, но имеет так много разновидностей,
них легко запутаться. 4
--------------------------------------------------------------
Выбор марки кабеля — очень ответственный момент. Для маленькой
подойдет любой кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Но с и
сети и увеличением обшей протяженности кабеля значительная часть!
вых проблем будет связана именно с кабельной системой. Настоите
рекомендуем не использовать в одном сетевом сегменте кабели разнй
рок, несмотря на, казалось бы, одинаковое волновое сопротивление, j
Общая длина сегмента тонкого кабеля не должна превышать 185 м
мы остановимся на способах преодоления такого ограничения, но в<
связаны с дополнительным оборудованием и не освобождают от несй
мости контролировать длину кабеля. Максимальная длина кабелей все
при использовании дополнительного оборудования может достигать 92
Толстый Ethernet
По своим показателям, например, связанным с защитой от электром
ного излучения, толстый кабель значительно превосходит тонкий. П
диционному цвету внешней изоляции его еще называют желтым ка
Максимальная длина кабельного сегмента между двумя рабочими ст<
ми составляет 500 м, общая длина кабелей сети при использовании с
альных усилителей может составлять 2500 м.
Стоимость этого кабеля очень высока. ?
Оптоволоконный кабель
Кабель, проводящий световые волны, известен как оптоволоконный i
(рис. 16.11). Он состоит из двух проводов, причем каждый из них моя
редавать данные только в одном направлении. Информационный с
1g Локальные сети
465
педаваемый по такому проводу, не подвержен влиянию электрических
додей. каждой оболочке находятся усиливающие волокна в виде слоев
пластика.
Рис. 16.11. Оптоволоконный кабель
Скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю составляет несколь-
ко гигабит в секунду, причем длина кабеля практически не играет никакой
роли. Первые проблемы начинаются при длине кабеля около 50 км, что для
локальных сетей более чем достаточно.
Но вместе с тем это самый дорогой способ коммуникации, прежде всего он
выгоден в области телеконференций.
Подключение компонентов сети
Создание сети на аппаратном уровне завершается соединением всех компо-
нентов сети кабелем в соответствии с ее топологией.
Сеть на тонком Ethernet
Следующая процедура после прокладки тонкого кабеля — это установка на
его концы так называемых BNC-коннекторов (BNC-разъемов, от англ.
connect — соединять). С их помощью кабель подсоединяется с двух сторон к
^коннектору, который, в свою очередь, подсоединяется к внешнему разъе-
му сетевой платы. Т-коннекторы поставляются с сетевыми платами, BNC-
Коннекторы приобретаются отдельно. BNC-коннекторы бывают нескольких
аИдов:
Под пайку”. Представляют собой главным образом разъемы россий-
ского производства. Они называются СР-50. Для их установки нужен
°пыт работы с паяльником, поскольку на практике неквалифицирован-
ная пайка всегда чревата неприятностями. При сборке СР-50 рекоменду-
ется обязательно затягивать его с помощью плоскогубцев, не полагаясь
на силу рук
Q Обжимные BNC -коннекторы. При' их установке существенно экономится
вРемя. Правда, для работы требуются специальные инструменты: инстру-
мент для зачистки кабеля (Stripping Tool for BNC) и обжимные клещи
(Crimping Tool for BNC) (рис. 16.8). Инструмент для зачистки кабеля по-
зводяет легко снимать изоляцию на нужном расстоянии от кабеля с уче-
466
Аппаратные сред
том размеров стандартных разъемов RG-58. После этой процедуры
вставляется в разъем и обжимается клещами: сначала “жало” разт
потом внешнее кольцо. Так как обжимные клещи позволяют со;
очень большое усилие, полученное соединение оказывается ис>
тельно прочным
□ Накручивающиеся BNC-коннекторы. Очень удобны в установке,
сожалению, редки в продаже
После подсоединения всех отрезков кабеля с BNC-коннекторами к
некторам получится единый кабельный сегмент. На обоих его концах
навливаются терминаторы (заглушки). Конструктивно терминатор пре,
ляет собой BNC-коннектор (он также одевается на Т-коннектор) с впа"
сопротивлением. Значение этого сопротивления должно соответствова'
чению волнового сопротивления кабеля, то есть для Ethernet нужны те]
торы с сопротивлением 50 Ом (например, для кабеля RG62 это сопроти
составляет 95 Ом). В отличие от волнового это сопротивление изме
обычным тестером, на фирменных терминаторах его значение указ;
корпусе.
Один из двух терминаторов в сегменте должен быть заземлен (рис. 1
Если заземлить оба конца, то кабельный сегмент превратится в своес
ную антенну, и сеть не будет работать. При отсутствии заземления
жет работать вполне нормально, но этого делать не рекомендуется!
ci
заземление
Т-коннектор
терминатор
Рис. 16.12. Сеть на тонком Ethernet
кабель RG-58
На всех этапах установки сети желательно постоянно контролировать ра
с помощью обычного тестера, установив его в режим измерения сопрс
ления.
Если работы по прокладке кабеля и установке разъемов выполнили сП
ально приглашенные монтажники, то проверить их работу вы сможет*
467
локальные сети
-------------
но просто: подсоедините везде BNC- к Т-коннекторам, поставьте на
8°^ м конце кабеля терминатор, тогда на другом конце кабеля тестер дол-
показать сопротивление 50 Ом.
0еть на толстом Ethernet
тгпя подключения PC к толстому кабелю используется дополнительное уст-
ройство, называемое трансивером (Transceiver). Трансивер подсоединен не-
посредственно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный
трансиверный кабель, максимальная длина которого 50 м. На обоих его
концах находятся 15-контактные DIX-разъемы (называемые еще AUI-
разъемы). С помощью одного DIX-разъема осуществляется подключение к
трансиверу, с помощью другого — к сетевой плате компьютера. Трансиверы
и трансиверные кабели не поставляются, как Т-коннекторы, вместе с пла-
тами. Приобретать их надо отдельно, и стоят-------- ------ ---- ----
торые сетевые платы.
они порой дороже, чем неко-
Трансиверы освобождают от необходимости подводить кабели к каждому
компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется
длиной трансиверного кабеля. Получается меньше ненужных кабелей.
Создание сети при помощи трансиверов очень удобно. Трансивер может
быть установлен в любом месте кабеля.
Кабель приходит от производителя стандартных размеров с уже смонтиро-
ванными на концах N-коннекторами. Они напоминают BNC-коннекторы,
но имеют конструктивные отличия. На обоих концах кабельного сегмента
Должны находиться N-терминаторы. Один (и только один) из терминаторов
Должен быть заземлен (рис. 16.13).
468
Аппаратные сред^
Если первоначальной длины кабеля не хватает по какой-либо причи}
можно нарастить с помощью специального Barrel-коннектора. Он
роль стыковочного узла для двух N-коннекторов разных кабельных к
При этом следите за тем, чтобы общая длина сегмента не превысила 51
Сеть с репитерами а
При необходимости охватить локальной сетью расстояние большее, чв|
позволяют рассматриваемые кабельные системы, применяются доги
тельные устройства — репитеры (Repeater), которые также называют я
рителями.
Для Ethernet на тонком кабеле (рис. 16.14) максимальная длина cei|
составляет 185 м. К сегменту должно быть подключено не более 30 коЙ
теров. Традиционно репитер имеет 2-портовое исполнение, то есть di
жет объединять 2 сегмента по 185 м. Сегмент подключается к репитеру!
Т-коннектор. К одному концу Т-коннектора подключается сегмент,!
другом ставится терминатор. Репитер может находиться в любом меси
мента, не обязательно в конце.
Рис. 16.14. Сеть с репитерами Ethernet на тонком кабеле
В сети может быть не больше 4 репитеров. Это позволяет получитьз
максимальной протяженностью 925 м. J
Существуют репитеры с числом портов больше 2, например 4-портовые. И
ному такому репитеру можно подключить соответственно сразу 4 сегмеч
При использовании многопортовых репитеров общее их число в сети
быть больше 4, но надо подключить их по такой схеме, чтобы между лй
469
/6 Локальные сети
—--------------
двумя станциями не оказалось более 4 репитеров (то есть максимальное
^стояние между любыми двумя станциями не превышало бы 925 м). Из
до-и последовательных сегментов компьютеры должны находиться только
на тРеХ-
Пнина сегмента для Ethernet на толстом кабеле составляет 500 м, к одному
егменту можно подключить до 100 рабочих станций. При наличии транси-
верных кабелей до 50 м длиной с помощью одного сегмента кабеля сети на
толстом Ethernet можно подключить к сети рабочие станции, расположен-
ные на большей территории, чем при использовании тонкого Ethernet. Но
необходимость в репитерах существует и здесь. Эти репитеры имеют DIX-
разъемы и могут подключаться трансиверами как к концу сегмента, так и в
любом другом месте. Правила использования репитеров для Ethernet на тол-
стом кабеле аналогичны правилам для Ethernet на тонком кабеле.
Очень удобны совмещенные репитеры, то есть подходящие и для тонкого и
для толстого кабелей. Каждый порт имеет пару разъемов: DIX (AUI) и BNC,
но они не могут быть задействованы одновременно. Если вы используете
да создания сети толстый и тонкий кабели, то подключите тонкий сегмент
к BNC-разъему одного порта репитера, а толстый —- к DIX-разъему другого
порта.
Репитеры очень полезны, но злоупотреблять ими не стоит, так как они при-
водят к замедлению работы сети.
Ethernet на витой паре
Основным узлом сети Ethernet на витой паре (рис. 16.15) является хаб (Hub —
накопитель, концентратор). Каждый РС должен быть подключен к нему с по-
мощью сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м.
На концах кабельных сегментов устанавливается разъем RJ-45. Одним разъе-
мом кабель подключается к хабу, другим к сетевой плате. Разъемы RJ-45
очень компактны, имеют пластмассовый корпус и 8 миниатюрных контакт-
ных площадок. Эти разъемы очень прхожина те, что используются для теле-
фонов, но только имеют не 4, а 8 контактов.
Для установки разъемов на кабель используется специальный обжимной
Инструмент. Он называется Crimming/Stripping Tool for RJ-45 plug. Без него
У тановка невозможна, так как тут не помогут ни плоскогубцы, ни паяль-
к- Разъемы RJ-45 одноразовые, восстановлению не подлежат. Если в
ъеме возникла неисправность, его срезают и ставят новый.
установке разъемов надо обязательно соблюдать правильную разводку
Роводов. Например, если в разъеме на одном конце провода, подключен-
0 к хабу, какой-то провод соединен с контактом 1, то на другом конце,
। ^лишенном к РС, этот провод должен быть также соединен с контактом
Удобства провода витой пары должны быть маркированы.
(1 ^етыРех паР кабеля на самом деле используются только две. Одна пара
’ — на передачу, вторая пара (3, 6) — на прием.
470
Аппаратные срвд^
хаб
________Ethernet 10 Based 12- Рой Hub_
1 2 3 4 5 6 7 в 9 Ю 11 12 AUX BNC
□□□□□□□□□□□□ ww л
Рис. 16.15. Сеть на витой nape
Хаб является центральным устройством в сети на витой паре, от него
сит работоспособность сети. Он подключается к сети электропитай
должен находиться вблизи электрической розетки. Обычно хаб устанай
ется на столе, вешается на стену или монтируется в специальную ci
Его надо располагать в легкодоступном месте, чтобы без проблем откл1
(подключать) кабели и следить за индикацией портов.
Хабы выпускаются на разное количество портов: 8,
12 или 16. CooTi
венно к нему можно подключить такое же количество PC.
Хабы можно объединять, подключая друг к другу через порт RJ-45 и
чая сложную каскадную структуру (рис. 16.16). При этом надо прид«
ваться некоторых правил: во-первых, не должно получаться закольцова
путей, во-вторых, между любыми 2 станциями всегда должно оказый
не более 4 хабов.
Многие хабы имеют дополнительные разъемы для подключения то1
или толстого кабеля Ethernet (BNC- и DIX-разъемы). Это позволяет об
нить витую пару с коаксиальными сегментами. На одном хабе должен^
задействован только один из двух коаксиальных разъемов (BNC или D
Рис. 16.16. Каскадирование хабов
Глава 17
Laptop и notebook
Компоненты, имеющиеся в портативных компьютерах типа 1арЯ
notebook., в принципе соответствуют компонентам, установленным в PQ
desktop (рис. 17.1), — иначе нельзя было бы гарантировать их совмести!
с настольными РС. Большинство компоненов notebook настолько мя
тюрны, что есть даже notebook со встроенным приводом CD-ROM. У|
шение размеров РС дает ряд значительных преимуществ:
□
□
□
Благодаря оптимальной компоновке современные notebook имеют ря
ры примерно 5x28x22 см |
Снижение общего веса компьютера; вес notebook составляет в ср^
2,7 кг |
Экономичное энергопотребление |
Рис. 17.1. Комга
ты notebook I
J
473
17 Laptop и notebook
piaaaj^—•-------------------------------------
предшественники laptop и notebook
едщественники laptop и notebook еще выпускаются сегодня. Область их
именения достаточно широка. Среди них можно отметить такие, как
{^rtfolio, Hexaglot или в простейшем случае обычный программируемый
* „данный калькулятор. Все эти устройства применяются в ограниченных
областях. Например, с помощью программируемого карманного калькулято-
можно выполнять только математические расчеты, правда, достаточно
сложные. Калькулятор-переводчик содержит большое количество слов и
понятий на различных языках в форме банка данных. Но если попытаться
использовать его для расчета, например, тригонометрической функции, то
из этого ничего не получится (рис 17.2).
Рис. 17.2. Настольная элек-
тронная записная книжка
Hewlett Packard Нр95х
Можно выделить следующие общие свойства подобных устройств:
□
□
□
Q
Узкая область применения
Отображение информации чаще всего происходит небольшим количест-
вом символов и строк на жидкокристаллическом дисплее (LCD-дисплее)
Отсутствие возможности для подключения других систем обработки и
хранения информации
®вод данных обычно выполняется с клавиатуры
Основные функции в применяемой области, например, арифметические
операции или обработка банков данных, жестко заданы в ROM, и поэтому
Используемое программное обеспечение не может быть модифицировано
^Рвые портативные компьютеры были созданы фирмой Epson. Официаль-
но Эти УстР°йства назывались еще не laptop, a Palmtop или Handheld
i ej(ipUter- Например, Epson НХ20 имел 16 Кб памяти, весил 1,7 кг и на сво-
L. ^В-дисплее был способен отображать 120x32 пиксела.
474
Аппаратные среде-,
В качестве CPU использовалось устройство G301. Модель РХ16 имел)
разрешение CGA, память 256 Кб, дисковод 3,5" и была оснащена проц
ром V20. Эти устройства были совместимы с PC типа XT.
Laptop
Первые портативные компьютеры типа laptop (рис. 17.3), совместимые )
были изготовлены фирмой Toshiba, которая до настоящего времени
направлении занимает на рынке ведущие позиции, что объясняется выс
качеством ее продукции. Компьютеры этой группы примерно cootbctctbi
по размерам переносной пишущей машинке. Важнейшим их достоин^
был LCD-дисплей с диагональю экрана 9—10", хотя и работающий в ре
CGA. Быстродействие определялось высокой тактовой частотой примени
CPU типа 80286, 80386SX (16 и 20 МГц) и было сравнимо с настольный
выпускаемыми в то время и с менее мощными CPU. *]
Рис. 17.3. Один из перв
laptop фирмы Toshiba
47b
„а 17 Laptop и notebook
ppaBajJ.--------------
ка4естве носителей информации в них использовались дисководы 3,5" для
вскет емкостью 720 Кб или 1,44 Мб, а также стандартные винчестеры,
обычно емкостью 20 Мб.
рС этой группы имели два существенных недостатка:
а Могли работать только от сети
а Весили 7—10 кг из-за использования стандартных компонентов PC
Несмотря на имеющиеся недостатки реакция пользователей на появление
портативного компьютера была положительной, и laptop продолжал разви-
ваться и дальше. Происходила миниатюризация элементов и устройств этих
рС, повлекшая за собой уменьшение весовых параметров и энергопотребле-
ния, а также продолжала повышаться их производительность.
Notebook
Дальнейшее развитие laptop привело к появлению более миниатюрных РС
типа notebook (рис. 17.4), называемых также “блокнотными”, “карман-
ными” компьютерами или даже ПК-блокнот. К этому типу относятся РС,
отвечающие следующим основным критериям:
□ Размеры формата А4 (210x297 мм) и менее
□ Работают только от батарей (элементов питания)
□ Вес 2—4 кг
17.4. Notebook с раскрытым LCD-дисплеем
'Сд
Дует отметить, что различают системный и дорожный вес notebook. Сис-
Ный вес учитывает вес постоянно установленных накопителей, батареи и
Дема. Если в устройстве имеется модульный отсек для накопителей, то
тывается вес накопителя CD-ROM. При вычислении дорожного веса
b°°k к его системному весу добавляется вес адаптера сети и шнура пи-
476
Аппаратные сред
Особенности notebook
Notebook, в отличие от РС, характеризуется:
□ Миниатюрными как внутренними компонентами, так и перифери:
устройствами
□ Автономным питанием
□ Низким энергопотреблением
□ Малыми габаритами и весом
Миниатюризация и интеграция материнской пла
Материнская плата в РС типа notebook имеет не только другие разм
сравнению с платой типа Baby-AT (глава 4), но и отличается значи
более высокой степенью интеграции компонентов. На материнской
размещены уже не только основные элементы, такие как CPU, nai
разъемы для дополнительных чипов, по также чины видеокарты, и, ка
вило, контроллер приводов дискет, жестких дисков, параллельного и
довательного интерфейсов. Хотя подобная плата имеет существенное
инство, состоящее в оптимальном использовании места, но ей прис
два больших недостатка:
□ Замена отдельных элементов обычным для РС способом невозможн
как они жестко встроены в плату; из этого следует второй недостато
□ При выходе из строя одного элемента чаще всего приходится зам
всю плату. Поиск и устранение неисправностей на плате notebook з
тельно сложнее, чем на обычной материнской плате РС, потому Ч!
дельные функциональные компоненты не могут быть извлечены из
ринской платы и проверены автономно
Приводы
В notebook обычно установлены дисководы 3,5", предназначенные дл
имеющих корпус Slimline (глава 4). Старые дисководы для дискет ем»
720 Кб в настоящее время практически не встречаются.
В notebook, как правило, установлен винчестер размером 2,5" (рис.
также разработанный для корпуса Slimline. Емкость таких винчестеров;
временных notebook составляет 1—3 Гб. Появились модели notebook, ol
дованные винчестером емкостью 5 Гб.
Широкое распространение получили notebook со встроенным при!
CD-ROM (рис. 17.6), а в последних моделях notebook устанавливаю!
накопители DVD.
К сожалению, стандартизация в области использования миниатюрных
водов отсутствует. Notebook различных фирм часто используют модиц
рованные приводы, которые хотя по принципам обработки информаи
работе механических узлов функционируют, как и их старшие браты
часто имеют измененный разъем для подключения привода.
17. Laptop и notebook
477
Рис. 17.5. Винчестер для notebook размером 2,5" и емкостью 80 Мб
Рис. 17.6. Notebook
фирмы Panasonic со
встроенным приводом
CD-ROM
^ергопитание приводов осуществляется не по отдельному кабелю, а непо
Средствснно от контроллера материнской платы.
^Им образом, при замене дефектного привода или установке более емкого
ИНчестера в большинстве случаев лучше ориентироваться на модели этих
е Изготовителей.
478
Аппаратные среде:
В случае отсутствия схемы распайки разъема (которую крайне редко м
найти в документации), вряд ли есть шанс самостоятельно выполнит:
добную замену или установку устройств других фирм.
Питание
Рациональное энергопитание является важнейшим условием для р
notebook. Сегодня вряд ли найдутся малогабаритные устройства, к
работают только от силовой сети 220 В. Современные notebook име
этой цели встроенные аккумуляторные батареи. Если силовой сети
нет, то РС работает от аккумуляторов, если же питание осуществлж
сети, то в это время происходит подзарядка аккумуляторной батареи,
зователь практически не имеет возможности влиять на процесс заряд
кумуляторов.
При покупке компьютера обращайте внимание на то, чтобы блок ц
мог работать не только от сети 220 В, т. к. он должен иметь возмо:
автоматически перестраиваться на различные системы питания.
В процессе гарантийной эксплуатации необходимо проверить, соблю,
ли рекламированная фирмой-производителем продолжительность авт
ной работы устройства. В случае снижения мощности аккумуляторов до
от паспортной, правомерно настаивать на замене приобретенного порта
ного РС.
По данным изготовителей средняя продолжительность работы аккумуля
ных батарей находится, как правило, в пределах 2—3 часов, но на прак
следует ориентироваться на время, не превышающее 2 часов.
Аккумулятор может выдерживать до 1000 циклов разряда и заряда, од
это только теоретическое значение и весьма иллюзорное. Это значение
жет быть достигнуто лишь в случае, когда строго выдерживаются врем:
ряда, ток заряда, температурный режим и т. п.
Стандартным аккумуляторам необходимо около 14 часов, чтобы быть
ностью заряженными. С использованием средств импульсной техники
операцию можно выполнить за время около 1 часа.
Для того чтобы в процессе зарядки аккумулятор полностью набрал пасг
ную мощность, его необходимо предварительно полностью разрядит^.
В комплект некоторых устройств, использующих аккумуляторы, входят
циальные приспособления, которые полностью разряжают батарею. С
ствуют также и приспособления, в которых аккумулятор заряжается в
ние нескольких секунд очень сильным током, а затем мгновенно разря
ся. Имейте в виду, что из-за быстрой зарядки сильным током в:
аккумулятора образуются газы, которые необходимо отводить. Эта one]
негативно отражается на продолжительности работы аккумуляторной
реи, поэтому не рекомендуется для частого применения.
Так как аккумуляторные батареи не стандартизированы, то при по
notebook следует обратить внимание и на покупку запасных батарей к
Laptop и notebook
479
пЬ10теру- В последних моделях notebook устанавливают ионно-литиевые ба-
тареи, которые продлевают время работы РС фактически на час, по сравне-
нию с широко используемыми никель-гибридными батареями.
У портативных устройств, работающих от аккумуляторных батарей, продол-
жительность работы определяется их токопотребляющими компонентами.
Поэтому целесообразно работать на notebook в экономичном режиме, кото-
рый можно установить в CMOS Setup компьютера. Чаще всего для этого
существует отдельный пункт меню под названием Power Save Functions.
В этом режиме происходит автоматическое отключение питания компонен-
тов которые потребляют самый большой ток от аккумулятора, — LCD-
дисплей и винчестер. Поэтому не удивляйтесь, если через пять минут после
того, как вы прекратили нажимать клавиши или перемещать мышь, мони-
тор станет темным, а винчестер перестанет издавать характерные звуки. При
нажатии клавиши или перемещении мыши эти компоненты снова вернутся
в рабочее состояние.
Имеются еще и другие возможности уменьшения потребления энергии. На-
пример, если вычисления не производятся, то CPU в режиме Stand By пере-
ходит на более низкую тактовую частоту и не потребляет полную мощность.
Некоторые модели notebook поддерживают режим Auto Suspend. В этом ре-
жиме через определенный заданный промежуток времени или при закрытии
крышки notebook происходит запись содержимого оперативной памяти в
специальный раздел жесткого диска и полное выключение компьютера. При
закрывании крышки LCD-экран большинства notebook выключается.
Для поддержки расширенного управления питанием под MS-DOS должен
. быть загружен драйвер POWER.EXE. В операционной среде Windows 95
конфигурация системы управления потреблением энергии осуществляется
автоматически.
Дисплей
Notebook, разумеется, оснащен не обычным монитором. В данном случае
применяется жидкокристаллический дисплей (LCD-дисплей), причем еще
с°всем недавно цветной дисплей был скорее исключением, чем правилом,
ЧТо объяснялось его высокой стоимостью.
и
современных notebook широко используются 13,3" жидкокристаллические
силен, имеющие такой же размер рабочего поля экрана как 15" настоль-
L е м°ниторы. Появившиеся в последнее время 14" жидкокристаллические
I сПлеи в этом смысле мало уступают 17" мониторам с электронно-лучевой
I Губкой.
I ф^₽м°й Sharp разработан жидкокристаллический дисплей (Wide Note) с
I Ун₽МаТОМ из°бражения на экране 16:9. Обладая разрешением 1024x600, этот
I' 8о сальный экран выглядит как стандартный 11,1" дисплей с разрешением
к *600, дополненный с одной стороны полосой, вмещающей еще 224x600
480
Аппаратные среде.
элементов. Благодаря этому объем воспроизводимых данных возраста
28%. О проблемах, особенностях и принципах действия LCD-дисплее)
тайте в главе 11.
Расширение возможностей notebook
Из-за отсутствия стандартизации при покупке notebook необходимой^
тить особое внимание на некоторые моменты, которые в дальнейшей!
зволят избежать лишних затрат на расширение возможностей РС. pj
Стоимость notebook выше примерно на 100—200% стоимости настолы
РС с аналогичными характеристиками. И так как расширение возможна
notebook может быть осуществлено только заменой всей системы, то эта
ляется дорогим удовольствием. а
Расширение памяти ч
Чаще всего модуль памяти notebook состоит из расположенных на матей
ской плате элементов DRAM или их весьма экзотической разновидия
ZIP-RAM (рис. 17.7). Подобный компьютер едва ли может быть расшии
смысле увеличения основной памяти. иа
Рис. 17.7. Экзотическое и дорогое расширение памяти
Значительно проще расширяются модели, имеющие обычные SIP-i
SIMM-модули. Многие производители также предлагают для этих И
специальные карты, которые устанавливаются в специальные разъемы^
нако эти карты в силу своей специфичности очень часто по стоимости^
вышают цену обычных устройств памяти в три раза и более.
J
481
? 7' Laptop и r,otebook
с ли вы остановили свой выбор на определенной модели notebook, обратите
ди^ание, чтобы память РС была не менее 16 Мб, а еще лучше — 32 Мб.
Процессор
Как правило, производительность CPU, устанавливаемых в notebook, ни-
чем у CPU настольных РС. Кроме того, кристаллы CPU для настоль-
ных РС расходуют много энергии, и если их устанавливать в notebook, за-
ояда аккумуляторной батареи навряд ли надолго хватит. Поэтому наряду с
обычными CPU разрабатывают мобильные версии процессоров с меньшим
энергопотреблением. Так, CPU Pentium MMX/233 мобильной версии по-
требляет 5,5 Вт, а такой же CPU для настольных РС — 17 Вт.
Подключение
i внешних периферийных устройств
Подключение внешних периферийных устройств к notebook осуществляется
' с помощью как стандартных, так и специальных разъемных соединений. В
этом разделе будет рассмотрено стандартное подключение.
Устройства ввода/вывода
Notebook легко подключается к стационарным РС. Однако иногда возникает
необходимость его использования в качестве основного рабочего РС. По-
этому при покупке notebook обратите внимание на то, чтобы два весьма не-
комфортабельных (из-за их размеров) компонента notebook — клавиатуру и
монитор — можно было заменить обычными устройствами ввода/вывода.
Для подключения клавиатуры MFII в большинстве notebook имеется не
стандартный 5-контактный разъем, а клавиатурный разъем PS/2, для ис-
пользования которого необходим специальный переходник (см. главу 12).
Подсоединение внешнего монитора происходит через 15-контактный разъем
°бычной VGA-карты. Как правило, имеется возможность переключаться
Между встроенным и внешним мониторами с помощью специальных пере-
ключателей.
h
& и LCD-дисплей не воспроизводит цвета, то внешний монитор, как пра-
С10’ преобразует сигналы встроенной карты в цветное изображение. Чаще
го в notebook установлены графические карты, которые соответствуют
Ндарту VGA с разрешением 800x600 и 256 цветами.
JpHBOfl
^Дельных notebook присутствует разъем, который позволяет подключать
. Млний дисковод 5,25".
^бывайте о возможности использования и других внешних приводов,
К?11.МеР> стримера, которые могут подключаться через параллельный ин-
^Л^йс. Правда, при использовании стримера чтение/запись данных осу-
тВляется достаточно медленно.
492
Аппаратные среде:
Также к notebook может быть подключен жесткий диск PC Card, о koi
сказано в этой главе.
Последовательный и параллельный интерфейсы
Обычно notebook оборудован последовательным и параллельным интег
сом. Новейшие модели также оборудованы последовательным инфра
ным беспроводным интерфейсом (см. главу 13) и разъемами USB.
Многие notebook вместо мыши имеют встроенный в корпус трэ1
(рис. 17.8), который чаще всего расположен в клавиатуре. Это доста!
удобно (если, конечно, уметь с ним работать) и экономит разъем после,
тельного интерфейса.
Рис. 17.8. Notebook
с трэкболлом
Вход/выход видео
Некоторые современные notebook имеют специальные порты для подкл
ния непосредственно к ним телевизора, видеомагнитофона или видео!
ры и предназначены для ввода/вывода телевизионных сигналов сис
NTSC.
Вход/выход аудио
Многие современные notebook имеют встроенные стереодинамики и
рофон. Кроме того, большинство современных notebook оборудован#
циальными разъемами для подключения внешних акустических сис1
микрофона.
fflgBa 17. Laptop и notebook 483
Специальная периферия
g зависимости от фирмы-изготовителя и модели notebook могут быть обору-
дованы дополнительными периферийными устройствами, а также, как пра-
вил0, предусмотрена возможность для их внешнего подключения.
Интерфейс шины
g notebook нет возможности для установки обычных карт расширения сис-
темы, так как здесь нет слотов, присущих обычной плате. Если все же воз-
никает необходимость подключения к шине дополнительных устройств, то
эту возможность предоставляет соответствующий внешний разъем.
Для подключения внешних устройств до недавнего времени применялись
16-разрядные гнезда PC Card. В настоящее время им на смену пришли 32-
разрядные гнезда Card Bus, которые способны обеспечить передачу данных
со скоростью 132 Мбит/с. Гнезда Card Bus совместимы с PC Card.
PC Card
Миниатюрные карты PCMCIA (PC Card) часто применяются для увеличе-
ния производительности и расширения возможностей notebook.
Аббревиатура PCMCIA означает Persona! Computer Memory’ Card International
Association (Международная ассоциация no картам памяти ;шя PC). Под этим
именем в 1989 г. появились первые такие карты размером е кредитную кар-
точку, которая устанавливается в специальный внешний разъем. В начале 1995
г. устройства PCMCIA были переименованы в PC Card, так как в настоящее
время на основе PC Card изготавливаются не только съемные карты памяти,
но и сетевые адаптеры, модемы, винчестеры и т. д. Разработана даже PC Card,
содержащая процессор 80486, для быстрой модернизации notebook.
Для РС, не имеющих слотов PCMCIA, выпускаются специальные устройст-
ва Card R.edders, которые подключаются обычно к параллельному порту
компьютера. В этом случае PC Card устанавливаются в специальный кар-
ман, оборудованный разъемом для карт Type III (табл. 17.1).
Таблица 17.1. Стандартизация карт PCMCIA (PC Card)
Тип Размеры, мм Назначение
Туре | 54x85,6x3,3 Микросхемы памяти ROM и RAM (до 64 Мб)
тУре и 54x85,6x5,5 Факс-модем; адаптер для подключения карт перифе- рийных устройств (модемов, факс-модемов, принте- ров, сканеров, звуковых карт, SCSI-адаптеров)
гУРе in 54x85,6x10,511 Винчестеры; радиомодемы; пейджеры
^°СКОЛ^ у толщина карты не соответствует ширине стандартного слота PCMCIA,
•орта оборудована разъемом 3,3 мм.
484
Аппаратные среде
Существуют также PC Card Type IV, предлагаемые фирмой Toshiba, п]
они не стандартизованы. Эти карты имеют различную толщину. Сущее
карты Type IV толщиной 14 мм, используемые для подключения вищ
ров большой емкости (540 Мб и более).
Факс-модем
Notebook часто используется где-то в дороге. Поэтому многие поел
модели оснащены встроенными факс-модемами. Соответствующий р
можно определить по обозначению Line In и Line Out соответственн
входа и выхода.
Встроенная карта предоставляет возможность не устанавливать вне
модем и соответственно экономит разъем. Это оптимальный вариан
пользователя, который во время своих поездок желает обмениваться щ
манией с другими пользователями посредством телефонной сети. •;
Docking station
Достаточно новыми для notebook являются так называемые docking j
Docking station представляет собой “стыковочную станцию”, в котору
танавливается notebook (рис. 17.9). Docking station оборудован блоком
ния с зарядным устройством, к нему подключены обычные монитор,
виатура и другие периферийные устройства. Таким образом, в сс
docking station notebook работает как системный блок. ”
Рис. 17.9. Docking station для notebook
485
„„ 17 Laptop и notebook
fflaBaj—-—-------------------------------------------
Специальные принадлежности и устройства
деется большое число различных полезных и относительно бесполезных
оинадлежностей и устройств для notebook. В их числе различные перифе-
ийные средства: портативные печатающие устройства всевозможных моди-
Аикацйй; модели портативных манипуляторов, заменяющих мышь; карман-
ные адаптеры для локальных сетей; сканеры-ручки и т. п.
Лужны ли эти устройства, решайте сами. Необходимо помнить лишь о том,
цто благодаря обилию таких устройств можно легко превратить удобный
переносной компьютер в его противоположность.
Характеристики современных notebook приведены в табл. 17.2.
Таблица 17.2. Характеристики некоторых современных notebook
Характеристика Compaq Armada 1520DM Gateway Solo 9100 S5-166 HP OmniBook 5700CTX
Вес (системный/ дорожный), кг 3,4/3,6 3,9/4,2 3,2/3,6
Габариты, см 5,1x30x24 4,8x31x24 4,8x29x23
Тип CPU Pentium/133 Pentium MMX/166 Pentium MMX/166
RAM (стандартная/ максимальная), Мб 18/80 (EDO) 32/160 (SDRAM) 32/128 (EDO)
LCD-дисплей (разре- шение), дюйм/точек SVGA 11,3 (DSTN)/800x600 XGA 13,3 (TFT)/1024x768 SVGA 12,1 (TFT)/800x600
Видеопамять, Мб 1 4 2
Емкость винчестера, Гб 1,4 2,9 2,9
Дисковод сменный сменный внутренний
Синтез звука FM. FM, WaveTable FM
CD-ROM 10-скоростной встроенный 10-скоростной встроенный 10-скоростной встроенный
и скорость модема '«анные/факс), Кбит/с встроенный 33,6/14,4 PC Card 33,6/14,4 PC Card 33,6/14,4
ntsc° вход/ВЬ1Х°а -/+ +/+ -
^L'rDA/USB +/- +/+ +/-
Глава 18
Диагностика ошибок
Существует множество причин, вследствие которых нарушается работос
собность персонального компьютера. Однако только в редких случаях [
идет действительно о настоящем отказе. Как правило, даже после много
ней эксплуатации конструктивные элементы, которые не испытывают м<
нической нагрузки (материнские платы, платы расширения), еще до)
время будут служить. Опыт подсказывает, что вряд ли найдется хоть о-
компьютер, который прекратил свою работу точно в день истечения raj
тийного срока. Неисправности и ошибки обычно проявляются уже в пер,
часы работы.
Если вы приобретаете новый РС, то должны поинтересоваться, прошел
он так называемый Burn-In-Test. С помощью этого теста производитель,
пытывает РС в течение 24 или 48 часов. РС, которые прошли этот тес1
полным правом можно считать надежными. В случае сомнений следует!
вторить этот тест в домашних условиях. Хорошему компьютеру ни в Ю
мере не повредит непрерывная работа в течение двух суток.
В книге мы описываем наиболее распространенные ошибки и способы
устранения. Естественно, что вы не сможете самостоятельно решить
проблемы. Однако после наших рекомендаций вы, как пользователь, смо
те устранить (или избежать), по крайней мере, 80% наиболее pacnpoci
ценных ошибок. Оставшиеся 20% зависят от наличия у вас специалы
инструментов, диагностического программного обеспечения, а также eai
компетентности в электрических схемах и опыта работы с паяльником,
веты:
□ Выясните, при каких ситуациях происходит сбой, попытайтесь его л(
лизовать. Например, если речь идет о зависании системы, выясните;
происходит ли это при выполнении определенной программы, проШ
ется ли эта ошибка в приложениях Windows или DOS
□ Запишите, какое последнее сообщение выдал РС. Хотя часто сообше
об ошибке ничего не говорит, однако последнее сообщение компьКН
перед зависанием системы иногда позволяет сделать заключение об
точнике неисправности
(равз 18- Диагностика ошибок 487
д Вспомните, когда ошибка проявилась в первый раз: при запуске новой
программы, после установки новой карты или подключения периферий-
ного устройства
Диагностика с помощью
программного обеспечения
ЦрИ обнаружении ошибки, прежде чем вы приметесь за диагностику аппа-
ратных средств РС, необходимо попробовать определить и локализовать
ошибку с помощью специальных программных тестов. Естественно, это
возможно, если РС находится в состоянии, коТда можно запустить тести-
рующую программу. В противном случае оперировать можно лишь аппарат-
ными средствами.
Подобные ошибки встречаются относительно редко. Чаще всего речь идет о
неверной установке или дефектах, идентифицируемых с помощью про-
граммного обеспечения, и которые нет необходимости устранять путем за-
мены и конфигурирования аппаратных средств. Типичными примерами та-
ких ситуаций являются конфликты прерываний, которые приводят к зави-
санию внешнего устройства.
Существует большое количество программ, которые диагностируют компью-
тер, “лечат” его и оказывают помощь при ремонте. Естественно, здесь мы
не можем рассмотреть все сервисное программное обеспечение. Рассмотрим
только то, которое получило наиболее широкое распространение среди
-Пользователей.
Новым достижением является программа ВарСо. Она используется всеми
крупными фирмами, занимающимися программным обеспечением, такими
как Microsoft, Lotus, Borland, для тестирования создаваемых ими программ-
НЬ1Х продуктов на персональных компьютерах различного типа.
Мь‘ хотим предостеречь вас от использования информации по эталонному
Юстированию, которую предлагают многочисленные специальные журналы
0 РС. Во многих случаях они приводят наилучшие параметры, которые да-
ко не всегда объективны для конкретного компьютера.
MSD
с
операционной системой MS-DOS версии 6.0 и выше поставляется про-
диагностики MSD (Microsoft Diagnostics), представляющая собой на-
Рйй Тестов> который хотя и не может диагностировать отдельные перифе-
еОс/1Ь1е устройства или конструктивные элементы, но надежно определяет
°яние системы (тип центрального процессора, тактовую частоту, тип и
, аК{етры винчестеров и памяти, интерфейсы и т. д.).
488
Аппаратные средств
CHECKIT
Одной из наиболее известных программ тестирования и диагностики
является программа CHECKIT. Мы рекомендуем использовать ее нс
версию 4.0 (вместо старой 3.1). С помощью этой программы вы сможете
дежно диагностировать свой компьютер.
PC TOOLS
Что делал бы компьютерный мир без программ PC Tools Pro и Norton Util
Оба набора программ (PC Tools Pro и Norton Utilities) располагают много
ленными модулями, в том числе и такими, которые выдают системную!
формацию о РС.
Наряду с приведенным выше программным обеспечением имеются л
программы для тестирования отдельных элементов системы, напрй
LandmarkTest или CoreTest для проверки винчестера.
К сожалению, все тестовые программы не успевают за развитием РС.
пример, при тестировании винчестера соответствующими тестовыми 1
граммами важно учитывать наличие элементов кэш-памяти, поскольку j
в случаях, когда кэш-память установлена, тест-программа может это пр
норировать. '
Сообщение об ошибках в ROM BIOS
Основной тест проверки системы уже установлен в РС — это так назы
мый POST {Power On Self Test), который интегрирован в ROM BIOS. С
мощью этого теста при включении компьютера проверяются самые ва
функции РС, прежде всего, работа CPU и RAM.
Информация об ошибке или дефекте конструктивного элемента выво)
на экран монитора в виде сообщения в форме Error at. . .. Самые ва
группы выводимых кодов ошибок представлены в табл. 18.1, а сообщен
в табл. 18.2.
Таблица 18.1. Некоторые коды ошибок, сообщаемых Р
Код ошибки Причина
01... Ошибка не локализована
02... Ошибка питания
1... Ошибка на материнской плате
2... Ошибка RAM
3... Ошибка клавиатуры .
4... Ошибка монохромной графической карты (MDA, Hercules)
глава 18. Диагностика ошибок_____________________________________________489
Таблица 18.1 (продолжение)
КОД ошибки Причина
~5... 6... 7... 9... ю... 11... 12... 13... 14... 17... 18... 30... 74... 85... Ошибка карты CGA Ошибка дисковода Ошибка сопроцессора Ошибка LPT1 Ошибка LPT2 Ошибка СОМ1 Ошибка COM2 Ошибка игрового порта Ошибка принтера Ошибка винчестера Ошибка карты расширения Ошибка первой карты сети Ошибка карты VGA Ошибка дополнительной памяти (EMS)
Таблица 18.2. Некоторые сообщения AMI-BIOS об ошибках
Сообщение об ошибке Причина Рекомендации по устранению
Address Line Short Короткое замыкание в адресной шине С: Drive Error Ошибка первого вин- честера С. Drive Failure Неисправность перво- го винчестера CD-2 Timer-Error Неисправность тайме- ра 2 CMOS Battery State Low Разряжен аккумулятор CMOS Checksum Failure Ошибка в CMOS RAM Последовательно замените все платы, в противном случае — ошибка в материнской плате Хотя BIOS находит винчестер, но не может к нему обратиться; проверьте соответствующие разъемы; исправьте параметры CMOS Setup Никаких “признаков жизни” пер- вого винчестера; проверьте разъемы; возможны проблемы синхронизации со вторым вин- честером Замените соответствующую микросхему Установите внешнюю аккумуля- торную батарею Внесите изменения конфигура- ции в CMOS Setup, если это не поможет, установите внешнюю аккумуляторную батарею или замените элемент 80С206
490 Аппаратные средств
Сообщение об ошибке Причина Таблица 18.2 (продолженмВ Рекомендации по устранению
CMOS Display Type Вход CMOS видеокар- ты не настроен Внесите изменения в Setup; переключите джампер материнской плате
CMOS Memory Size Missmatsch POST определил ем- кость памяти РС, от- личную от заданной в CMOS SETUP Вставьте элемент памяти илИ измените установку в CMOS
CMOS System Option not set Ошибка в CMOS RAM Не установлены соответствиями щие значения конфигурацией проверьте и при необходимости внесите изменения
D: Drive Error Ошибка второго вин- честера Хотя BIOS находит винчестер, не может к нему обратитвЯИ проверьте соответствующей разъемы; исправьте парамет^^М CMOS Setup
D: Drive Failure Неисправность второ- го винчестера Никаких “признаков жизни” врЩ рого винчестера; проверй^И разъемы; возможны проблешИ синхронизации с первым винче^Н стером 1И
FDD Controller Failure Неисправность кон- троллера FDD Отсутствует или неиспрвввЩ контроллер FDD • “jM
HDD Controller Failure Неисправность кон- троллера HDD Отсутствует или неиспР|8в^^И контроллер HDD
Intr #1 Error Ошибка первого кон- троллера прерываний Отсоединена плата расширенной возможно, неисправен элемея^И 80С206, замените его
Intr #2 Error Ошибка второго кон- троллера прерываний Отсоединена плата расширенЙ^И возможно, неисправен элемЭД^М 80С206, замените его
КВ/Interfaces Error Ошибка интерфейса клавиатуры Неисправность в разъеме кМ^В виатуры или ошибка BIOS виатуры '
Keyboard Error Ошибка клавиатуры Клавиатура не подсоединили или на ее выход не поступая^Н данные
Keyboard is Locked Unlock it Блокировка клавиш Не повернут ключ на корп^^И РС; кабель ключа отсоединении материнской платы ^И|
Однако возможны ошибки, причины которых лежат гораздо глубже, Щ
не в состоянии отобразить какое-либо сообщение на экране монитв
В этом случае он делает то же, что и больной человек: стонет. И не про
так, а некоторое количество раз в зависимости от вида ошибки (табл. 18-3
Глава 18- Диагностика ошибок 491
Таблица 18.3. Акустические сообщения AMI-BIOS об ошибках
ЧИСЛО звуковых сигналов Причина Рекомендации по устранению
1 Refresh Failure — RAM не может провести регенерацию Проверьте элементы памяти
2 Parity Error — ошибка четности памяти Проверьте элементы памяти
3 Base 64 КВ Memory Failure — ошибка в области памяти от 0 до 64 Кб Проверьте элементы памяти
4 Timer not operational — ошибка таймера 1 Замените соответствующую микросхему
5 Processor Error — ошибка CPU Проверьте наличие и пра- вильность установки CPU
6 8042-Gate A20 Failure — невоз- можно переключиться в защи- щенный режим Замените элемент 8042
7 Processor Exception Interrupt Error — неисправность CPU или его ошибку невозможно лока- лизовать Замените CPU
8 Display Memory Read/Write Error — видеокарта неисправна или отсутствует видеопамять Установите видеокарту или микросхемы памяти на ви- деокарту
.9 Rom Checksum Error— некор- ректный ROM BIOS Замените ROM BIOS
10 CMOS Shutdown Register Error — ошибка при чтении и записи CMOS RAM Замените элемент 80С206
11 Cache-Error/External Cache Bad — ошибка внешней кэш-памяти Проверьте элементы SRAM и при необходимости заме- ните их
иРи перечислении ошибок предполагается, что в РС установлены монитор
видеокарта. Для акустической диагностики ошибок необходимо выпол-
^НИе еще двух условий: материнская плата должна быть подсоединена к
,°Ку питания, и динамик должен быть подсоединен к разъему с обозначен
SPEAKER или SPK. Как уже сказано, должна быть установлена ви-
Ву Кй1Эта> а подключение монитора необязательно. Если видеокарта отсутст-
ет, динамик будет издавать восемь звуковых сигналов.
^Устические сообщения об ошибках указывают, как правило, на ошибки ма-
иНской платы. Такие ошибки обычно устранимы только при ее замене.
492
Аппаратные средств
Устранение неисправностей
важнейших компонентов
Мы исходим из того, что все описанные выше ошибки встречаются дов
но редко. При приобретении отдельных конструктивных элементов или
вых систем вы получаете у продавца чек и гарантийные обязательства и
ли конструктивный элемент не функционирует, можете его заменить.
Обычно ошибки внезапно проявляются тогда, когда происходит реконс'
ция РС. Мы здесь опережаем события, частично излагая материал глав:
в которой описывается изменение конструкции РС. Однако там даны пр
ческие рекомендации по установке того или иного компонента или пе]
рийного устройства, но ошибки могут проявиться всегда. В этой главе м
тели бы указать основные причины неисправностей и дать рекомендащ
их устранению.
Материнская плата
Ошибки в материнской плате, как правило, идентифицируются уже
граммой POST. Во время эксплуатации материнскую плату заменяют р(
самой частой причиной ошибок является ее перегрев. Следует позаботи
чтобы корпус РС постоянно охлаждался воздухом! Мощные CPU 1
DX/4 и Pentium должны быть оснащены стандартными радиаторами
микровентиляторами.
Проблемы с материнской платой проявляются обычно сразу же пс
установки. В связи с этим мы хотим обратить ваше внимание на нею
“мелочи”, которые могут привести к крупным неприятностям.
Если вы неверно подключили питание к материнской плате (одна из не
гих возможностей ее повредить), то наши рекомендации уже не понада
плату не “оживить”. И все-таки вы должны снова повторить операцию'
ключения материнской платы, но уже без ошибок,
чтобы,
себе зарок никогда так больше не делать и, во-вторых, обеспечить прав)
снабжение РС питанием.
Итак, два черных кабеля выхода источника питания должны быть ра<
жены друг возле друга, как показано на рис. 18.1. На материнской,
расположен 2-контактный разъем, который должен быть соединен с
кой Reset (рис. 18.2), расположенной на передней панели корпуса. П]
жатии на кнопку Reset система перезапускается. Если вы по ошибк
ключили к этому разъему другой кабель, то это может привести к 1
рывному перезапуску системы. В данном случае подключите
правильно и перезагрузите компьютер.
Предположим, что вы, по собственному разумению, правильно уста!
материнскую плату, однако РС не только не “капризничает”, но
подает никаких звуковых сигналов. В этом случае речь может идти
^ава 18. Диагностика ошибок
493
i
йСправной материнской плате и не о коротком замыкании. Причина может
врыться в купленном вами дешевом корпусе, в котором крепится материн-
ская плата. Возможно, несмотря на то, что вы прочно закрепили плату, кон-
такт все равно отсутствует из-за имеющихся зазоров. Для того чтобы устра-
нить этот дефект, вы должны попытаться переустановить плату и при необ-
ходимости подложить под винты диэлектрические шайбы.
-5В
Power
Good
з
5
&
+5В
3
I
&
+5В
3
Q
Л
&
+5В
3
X
корпус
3
о
л
&
+5В
3
I
корпус
3
X
I
корпус
3
корпус
3
а
к
X
я
от блока
питания
CUCZJt J EZZZJ EZ__] С__] I || IГ II II II I
Р8 Р9
Материнская плата
Рис. 18.1. Подключение питания к материнской плате
7
Рис. 18.2. Разъемы для подключения
элементов передней панели компьютера
494
Аппаратные среде-
Подобную ошибку существенно легче найти, если перед установкой г
провести “внештатный” тест, рекомендуемый в главе 20.
Если при тестировании системы POST не подает звуковых сигналов, н
гласно тесту, RAM отличается от установленной, проверьте установку
росхем памяти. Скорее всего, речь идет не о неисправных элементах г
ти, а об отсутствии контакта. Это относится, прежде всего, к SI
модулям.
На некоторых РС после установки опций SHADOW RAM может случ]
так, что 340 Кб RAM “отсутствуют”. Это не должно вас беспокоить
скольку эта область памяти между 640 Кб и 1 Мб для вас как для поль
теля все равно ограничена. Некоторые изготовители BIOS работают по
визом: “Что не используется пользователем, можно не учитывать!”.
Сравнивайте иногда записи в Setup с теми, что были сделаны ранее,
компьютер выдает сообщения:
CMOS Battery State Low
CMOS Configuration Error
или, что еще хуже, все ваши установки в CMOS Setup отсутствуют, то,
рее всего, неисправна аккумуляторная батарея (элемент 80206), обесг
вающая питание CMOS RAM, где регистрируется конфигурация С
Setup. Для того чтобы избежать утомительного и ответственного про!
конфигурации системы заново, рекомендуем заранее переписать эту ин
мацию и хранить ее. Первые признаки разряда аккумуляторной ба'
проявляются в отставании системных времени и даты.
В случае выхода аккумуляторной батареи из строя вы должны ее замё
Лучше доверить эту операцию специалисту, поскольку, если вы не yi
грамотно работать с паяльником, то можете повредить печатные провс
ки вокруг аккумуляторной батареи.
Лучше всего в этом случае воспользоваться разъемом для подклю1
внешней аккумуляторной батареи. Такой разъем имеется на больши
материнских плат. Мы рекомендуем использовать литиевые батареи,
рые более долговечны (рис. 18.3).
Рис. 18.3. Аккумуляторные батарей (внутренние и внешние)
18. Диагностика ошибок
495
ссди вы выяснили, что материнская плата уже оснащена такой внешней
баТареей, проверьте, правильно ли она подсоединена (рис. 18.4). Обратите
йцмание на то, чтобы красный провод от внешней батареи был подключен
к контакту 1 (Pin 1) соответствующего разъема. Проверьте по документации
на материнскую плату, не должна ли батарея активизироваться джамперами
на плате.
Рис. 18.4. Расположение
аккумуляторной батареи на
материнской плате
Если РС постоянно зависает и при этом “прощается” с вами сообщением об
одной и той же ошибке, то, возможно, вы слишком переусердствовали при
настройке CMOS Setup и при этом забыли “поинтересоваться” у материн-
ской платы, способна ли она работать в столь быстром режиме. В этом слу-
чае вы должны привести свой CMOS Setup к стандартным значениям (Auto
Configuratuon with BIOS Defaults). PC будет работать медленнее, но зато на-
дежно. А если все-таки ошибки такого рода будут продолжать возникать, то
лучше обратиться к специалистам, которые диагностировали данную плату.
Предварительно запишите сообщение об ошибке, появляющееся на экране
Монитора, так как это может ускорить процесс ремонта.
Ошибки винчестера могут проявляться либо на аппаратном, либо на про-
РДМмном уровне.
^отличие от материнской платы и карт сопряжения, винчестер работает не
ра^?МНо’ и вам наверняка известен характерный звук, сопровождающий его
ййя/ ^инчестеР с неисправным приводом или поврежденной головкой чте-
1рВваг1ИСи не издает никаких звуков. Кроме того, вы заметите изменение
Ром ХаРактеРНого звука, возникающее при замедленном или слишком быст-
ц вРащении винчестера.
ПрдвВ°НачалЬн° мы исходим из того, что винчестер исправен, а вы лишь не-
ДаццИЛьн° подсоединили к нему кабель данных. Для подключения к шине
L Ых IDE-винчестера используется 40-жильный кабель, а для подключе-
496
Аппаратные средсц
ния SCSI-винчестера к HOST-адаптеру — 50-жильный. Здесь мы не
сматриваем MFM-, RLL- и ESDI-карты.
Имейте в виду, что при подключении кабелей вы могли ошибиться два
как при его подключении к винчестеру, так и при подключении к кон'
леру. Обратите внимание, что цветная маркированная жила должна п<
дить к контактам 1 разъемов (рис. 18.5).
цветная маркированная жила=Р1п 1
Подключение
к HDD1
Подключение
к HDD 2
Контроллер
Рис. 18.5. Кабель данных IDE-винчестера
Ошибка подключения винчестера может привести к нарушению ра|
блока питания. Таким образом, прежде чем исследовать снабжение пип
ем вашей системы, проверьте правильность подсоединения винчестера, а
Другая причина может состоять в том, что винчестер не совместим с (Я
высокой частотой работы шины. Для IDE-винчестеров предел состав
10 МГц, более высокая частота приводит к его отказу. Измените такта
частоту шины в Advanced CMOS Setup в пункте Bus Clock Rate. *1
При установке более чем одного винчестера, они должны идентифИч!
ваться определенным образом. Для SCSI-винчестера это ID-номер (оЯ
равный 0); для IDE-винчестера имеются два возможных состояния, ощй
ляемых положениями джамперов, которые характеризуют, какой изд
возможных жестких дисков является первичным (Master), а какой вПЯ
ным (Slave). Таким образом, перед установкой проверьте состояние Ви
стера, определяемое этими джамперами. 4
Мы не можем здесь привести более подробное описание всех варианте»
стояний винчестера, поскольку каждый тип платы и каждая модели
своему идентифицирует себя как Master или Slave. Соответствующие Д|
перы обычно находятся на обратной стороне платы или внизу среди ’1
тронных компонентов. Рис. 18.6 окажет вам помощь при подключе™
конфигурировании винчестера. , д
Стандартное состояние для IDE-винчестера — Master без Slave. Если Я
теме установлен только один жесткий диск, то он всегда Master. л
При установке второго IDE-винчестера необходимо выставить джампеи
только на втором (новом) диске (как Slave), но и на первом (как М||
Положение джамперов представлено на рис. 18.6. Д
18. Диагностика ошибок
497
интерфейсный разъем 3.тнтя1ТМЬ1й
«□•кон1 ак I ныи
Печатная
плата
разъем питания
Фронт
Ключ (контакт 20 отсутствует)
• • • • • • Master
• • • • а:: Slave
::::а Включение светодиода
а:::: Резервное (не используется)
:::й: Резервное (не используется)
Винчестер Положение джамперов (состояние HDD)
Master Slave
г°лько один HDD в системе Установлено Не установлено
HDD1 Установлено Не установлено
HDD2 Не установлено Установлено
с
Monl18,6- Назначение разъемов и джамперов IDE-винчестеров фирмы Seagate
‘ Дели ST309A, ST3120A и ST3144A
чем вы отформатируете винчестер с помощью средств DOS, не за-
^Ьте внести соответствующие изменения в CMOS Setup. Ошибочные па-
Метры могут привести к ошибкам функционирования винчестера и всей
’^Темы в целом.
498
Аппаратные с ре дсп
Помните о том, что SCSI-винчестеры необходимо указать в CMOS
Not Installed (рис. 18.7).
Setup
Разъем питания
Резистивные
матрицы
Разъем для подключения
SCSI-интерфейса
Вывод 1
PNC 1 2 4
Плата
РАЗЪЕМ ПИТАНИЯ
№ выв. Напряжение
1 +12 В вход
2 +12 В выход
3 +5 В выход
4 +5 В вход
Джампер выбора
SCSI ID-номера
PNC1 2 4
SCSI 1D-0 • • • • • • • • • •
SCSI ID-1 ::b::
SCSI ID-2 :::S:
SCSI ID-3 ::SS:
SCSI ID-4 ::::S
SCSI ID-5 ::M
SCSI ID-6 :::aa
SCSI ID-7
Рис 18.7. Конфигурирование SCSI-винчестера
Еще раз скажем о дисках MFM, RLL и ESDI. Если они не прошли фор
тирование на предприятии-изготовителе на низком уровне или вам необ
димо изменить параметр Interleave, то этот процесс должен осуществляв
утилитами, поставляемыми с этими дисками. Широко известными явля
программы Disk-Manager ONTrack (главным образом для дисков Seagate!
программа SpeedStor Storage Dimension (не перепутайте с программой Sst
Лишь после этого их можно форматировать на высоком уровне.
Винчестеры типа IDE и SCSI не могут быть отформатированы на ни
уровне. После проведения подобной акции они могут стать непригодный
дальнейшему использованию. О причинах этого подробно написано в гл
f-fiaB3 1 в- Диагностика ошибок 499
£Сли вы создали на винчестере несколько логических дисков, но забыли,
что первый логический диск должен быть отмечен как активный, то появит-
ся сообщение:
Error loading operating system
Устранение ошибки достигается соответствующей опцией меню программы
FDISK. Если вы назначили в FDISK секционирование всего диска как од-
ного раздела (вы не хотите “нарезать” физический диск на логические дис-
ки), FDISK автоматически определит этот раздел как active, то есть диск, с
которого загружается операционная система.
Если в системе два винчестера, то это может привести к конфликтам
(рис. 18.8). В первую очередь речь идет о проблеме синхронизации, так как
оба жестких диска могут иметь различные значения времени доступа и пе-
редачи данных. Если ваши диски от одного производителя, то это является
гарантией для их гармоничного “сотрудничества”. Таким образом, вы долж-
ны стремиться, чтобы при наличии в вашей системе IDE-винчестера второй
жесткий диск был от того же производителя, что и первый. Однако можно
подобрать и IDE-винчестер с похожими параметрами (фирмы-изготовители
могут быть различными).
Конфигурация
HDD1 (Master)
HDD2 (Slave)
₽HC. 18.8. Два IDE-винчестера в одной системе — слева Master, справа Slave
Рактически никогда не возникают проблемы при использовании в одной
«•системе одновременно IDE- и SCSI-винчестеров. В большинстве случаев
°ни будут функционировать даже еще и лучше. Однако помните, что в этом
Учае система имеет как AT-BUS-контроллер, так и SCSI Host-адаптер, и
каждом из них находятся контроллеры дисководов. Но вам не удастся
'ановить четыре дисковода. Вы должны на одном из контроллеров (IDE
и SCSI) запретить управление дисководами, установкой соответствующего
аМпера в положение Disabled.
^Ной из распространенных причин неработоспособности винчестера явля-
i ‘залипание” головок чтения/записи. В этом случае при включении РС
I Не услышите знакомый шум, сопровождающий его работу.
500
Аппаратные среде,
Для того чтобы восстановить работоспособность винчестера, необх<
извлечь его из корпуса РС и отсоединить кабели данных и питания, а
резко повернуть винчестер в горизонтальной плоскости (рис. 18.9).
Рис. 18.9. Для “отк
вания" головок па
буйте резко noeei
винчестер и
Далее, будучи достаточно тяжелыми, диски останутся практически не1
движными, а головки чтения/записи сместятся в направлении вращения^
Если вам не удалось таким образом устранить “залипание” головок, ма
пойти на крайние меры — открыть корпус винчестера и подтолкнуть f
головок. После этого закройте корпус винчестера. Следует отметить, 4W
операции по вскрытию винчестера необходимо производить в малозапм
ных помещениях, не курить во время работы и следить, чтобы внутрьД
честера не попали посторонние предметы. Если у вас нет уверенное!
своих силах по “оживлению” винчестера, обратитесь в ремонтную мае
скую.
Имейте в виду, что причиной, по которой не вращаются диски винчест
может быть не только “залипание” дисков или отсутствие контакта в ка!
питания. Возможно, неисправна плата управления винчестера, которая (
полагается непосредственно в его корпусе. Для проверки этой платы мО
взять плату такого же типа из работающего винчестера и вставить ее в*
винчестер.
Если причина неисправности действительно в плате управления, вы сйй
те хотя бы переписать данные с вышедшего из строя винчестера, a S
либо искать плату самостоятельно, либо отдать винчестер в мастерскую^
CD-ROM |
Самая распространенная причина нарушения работоспособности CD-fl
заключается в его ошибочной конфигурации в файлах CONFIG.S4
AUTOEXEC.BAT (см. главу 19).
f naea 18. Диагностика ошибок 501
Обратите внимание на то, что для установки CD-ROM всегда необходимы
два драйвера: высокого и низкого уровней. Это относится как к CD-ROM,
которые управляются собственными картами сопряжения или звуковыми
картами, так и к тем, которые управляются SCSI Host-адаптером или АТ-
gUS-контроллером.
Драйвер высокого уровня называется MSCDEX.EXE и обычно поставляется
вместе с CD-ROM. Однако вы также можете найти его и в DOS (версии 6.0
и выше) и Windows 3.1 (и более поздние версии). Вы должны интегрировать
запуск MSCDEX.EXE в AUTOEXEC.BAT. Если вы обнаружите, что драйвер,
поставляемый с CD-ROM, имеет более старую дату своего создания и зани-
мает значительно больше места, чем драйверы DOS или Windows, выберите
более актуальный драйвер. Иногда это приводит к ошибке:
False DOS-Version
В этом случае вы обречены на использование “родного” драйвера CD-ROM.
Все изложенное выше относится и к CD-ROM, управляемому SCSI-
контроллером. Однако в этом случае соответствующие драйверы должны
быть ориентированы на работу с протоколом SCSI. Эти драйверы поставля-
ются вместе с CD-ROM или SCSI Host-адаптером. Соответствующие имена
файлов этих драйверов начинаются с символов “aspi...” (Advanced SCSI
Programming Interface, AS PI).
Когда вы приобрели SCSI CD-ROM, у вас, наверное, уже имелись и другие
периферийные устройства, например, винчестер или сканер, управляемые
SCSI-контроллером. Так же как и для IDE CD-ROM, драйверы для SCSI
CD-ROM после установки автоматически запускаются из файлов
AUTOEXEC.BAT и CONFIG.SYS. SCSI-устройства обращаются к Host-
адаптеру через ID-номер, причем каждое SCSI-устройство имеет собствен-
ный номер. ID-номер вашего CD-ROM, естественно, не должен совпадать с
ID-номером другого SCSI-устройства.
Отметим следующие причины нарушения работы привода CD-ROM:
° Привод CD-ROM должен находиться только в горизонтальном положении
° Если CD-ROM упорно отказывается загружать компакт-диск, это может
означать, что вы установили компакт-диск “наизнанку”. Некоторые вы-
движные контейнеры (Caddy) не загружают компакт-диск, если обнару-
живается небольшой перекос или неправильное его вложение в контейнер
°. Ошибка чтения также может возникнуть, если испачкалась линза объ-
ектива оптической системы привода CD-ROM. В этом случае можно
попробовать очистить линзу потоком воздуха или использовать специ-
альное средство для очистки, которое продается в специализированных
магазинах. Некоторые CD-ROM снабжены автоматической очисткой
объектива сканирования и соответствующим образом реагируют на за-
сорение линзы
Аппаратные средства^
502
□ Иногда фирменные CD-ROM отказываются читать нелицензионные
ки CD-ROM (как правило, китайского производства). Это. вполне ноЕ
мально и не говорит о том, что привод CD-ROM неисправен. Если же
предпочитаете использовать китайские полуфабрикаты, то уточнит
продавца при покупке привода его возможности
Рис. 18.10. Распол?
ние гнезд с обра)
стороны корпуса к
ютера
Интерфейсы
Уживается ли ваша мышь с модемом? Работает ли безупречно джойс
Если к вашему РС одновременно подключены плоттер, мышь и ручной
нер, то не отключается ли регулярно один из них?
Если все в порядке, то вы подключили интерфейсы корректно: все с
фигурировали правильно и верно установили все драйверы. К сожалей»
это не всегда так. Однако вы можете заранее предусмотреть возмо
ошибки, приводящие к отказу периферийных устройств.
Вы приобрели плату расширения с двумя последовательными интерфей»
ми. Один из них работает безупречно, а другой не регистрируется даж
ROM BIOS или не проходит программный тест. В этом случае проверВ
подсоединили ли вы один из кабелей, связывающих разъем Sub-D с кар]
контроллера портов ввода/вывода (ошибка новичков, нередко встречаю
ся и у профессионалов). В большинстве карт один или два разъема интВ
фейса интегрированы не прямо на плату, а занимают внешний слот
могут помещаться в гнезда, расположенные с обратной стороны корпуса
(рис. 18.10). Также проверьте, подходит ли маркированная цветная жила)
беля к контакту 1 разъема (рис. 18.11). Может получиться так, что хотя В
правильно подсоединили кабель, но при этом перепутали номера раз
которые обычно отмечены как ASYNC1 и ASYNC2. Поменяйте местами
соединения.
Так же как и во многих других случаях, при наличии большого количе
карт расширения могут возникать перехваты прерываний и конфликты
ресов. С помощью программного теста нужно определить, как разд
прерывания отдельных устройств и карт (рис. 18.12).
Глава 18. Диагностика ошибок
503
Рис. 18.11. Правильное подклю-
чение разъема СОМ1
Стандартную конфигурацию интерфейсов вы найдете в описании соответст-
вующих карт, но, несмотря на это, хотелось бы остановиться на следующих
существенных факторах.
Если вы эксплуатируете более чем два последовательных интерфейса, то
должны разделить прерывания. В табл. 18.4 приведена стандартная конфи-
гурация.
Отметим, что далеко не все устройства обязательно работают с прерывания-
ми (например, принтер, подключенный к параллельному порту).
Если вы хотите устранить конфликт между портами путем разделения пре-
рываний COM3 и COM4 (рис. 18.13) с СОМ1 и COM2, имейте в виду, что
IRQ с номером больше, чем 7, активизируется только через 16-разрядный
слот. Однако большинство контроллеров портов ввода/вывода разработаны
Для 8-разрядных слотов, что приводит к тому, что для COM3 и COM4 не-
возможно подобрать свободные прерывания.
Интерфейс
СОМ1
COM2
COM3
COM4
LPti
LPT2
LPT3
Таблица 18.4. Стандартная конфигурация интерфейсов
IRQ Базовый адрес I/O
4 3F8h
3 2F8h
4 3E8h
3 2E8h
7 378h
5 278 h
Не зарезервировано в ROM BIOS 3BCh
504
Аппаратные сред<
bdl IL_ HDD FDD JF^ 1 CN1 CN2 1 5 JP2 □ JP3 j JP4 16 1 8 Fl_ JP3:I/O ADDRESS I CN4 CN3 CN5 LED индикатор HDD CN1 порт HDD CN2 порт FDD CN3 параллельный порт A L CN4 параллельный порт В Я CN5 параллельный порт s JP3 I/O адрес (2S/1P) 'j JP4 IRQ уровень (2S/1P) ш JP1 1-5 закорочен: FDD доступен j 1-5 открыт: FDD запрещен •/ JP2 закорочен: HDD доступен Я открыт: HDD запрещен
1 2 3 4 5 6 RESULT J
1 0 PARALLEL PORT AT 378H (LPT1) ‘DEFAULT
0 1 PARALLEL PORT AT 278H (LPT2) Ц
0 0 PARALLEL PORT DISABLE
1 0 SERIAL PORT A AT COM 1 ‘DEFAULT
0 1 SERIAL PORT A AT COM3
1 1 SERIAL PORT A AT COM4
1 0 SERIAL PORT A AT COM2 ‘DEFAULT
1 1 SERIAL PORT A AT COM3 J
0 1 SERIAL PORT A AT COM4
0 0 0 0 SERIAL PORT A AT В DISABLE
JP4:IRQ SETTING
1 2 3 4 5 6 7 8 RESULT .»
1 0 0 SERIAL PORT A AT IRQ4 ‘DEFAULT jX
0 1 0 SERIAL PORT A AT IRQ5
0 0 1 SERIAL PORT A AT IRQ9 g
1 0 0 SERIAL PORT В AT IRQ3 ‘DEFAULT j
0 1 0 SERIAL PORT В AT IRQ9 3
0 0 1 SERIAL PORT В AT IRQ<
1 0 PARALLEL PORT A AT IRQ5
0 1 PARALLEL PORT A AT IRQ7 ‘DEFAULT J
0 0 PARALLEL PORT DISABLE J
О Джампер открыт
1 Джампер закорочен
Рис. 18.12. Возможные варианты установки IRQ и базового адреса на карт*
троллера портов ввода/вывода
plaeg.
18. Диагностика ошибок
505
С0М1 COM2
Рис. 18.13. Типичное располо-
жение разъемов СОМ1 и COM2
Ручная конфигурация интерфейса, как правило, неизбежна. Возможные ва-
рианты конфигурации представлены в документации на карту. И только в
крайнем случае на карте меняют положение джамперов, ответственных за
адрес прерывания.
РС может обрашаться одновременно только к одному игровому порту. Но
это не значит, что система ограничена только одним джойстиком. Если
компьютер имеет два игровых порта, например, на карте контроллера пор-
тов ввода/вывода и на звуковой карте, то во избежание конфликтов вы
Должны запретить использование одного из портов. Этот запрет осуществ-
ляется путем переключения соответствующего джампера или DIP-
переключателя на карте (рис. 18.14).
Рис. 18.14. DIP-переключа-
тель 1 деактивизирует игро-
вой порт
^Деокарта
МоьЬ1Цин₽тво неполаД°к в системе отображения информации (видеоадаптер,
связано не с неисправностью аппаратуры, а неправильной уста-
*°й соответствующих джамперов или настройкой программных драйверов.
Аппаратные средства
506
Аналоговый
выход видео
Цифровой
выход видео'
Обычно установка видеокарты не вызывает особых проблем. Однако пр
переходе от монохромной карты к цветовой необходимо знать некотор
связанные с этим нюансы.
На некоторых материнских платах имеется джампер, который переключа
ся в зависимости от наличия цветной или монохромной карты в РС. Ст
дартное положение джампера для 386-карты Color показано на рис. 18.15.
Подключение Расширение
светового пера
Cirrus Logic
иПППП1_Г^
1“"“1 SW1
J2
. GD 510
Переключатель
режимов^'' .
W1
OD W3
00 ООО W5
W2
I Cirrus Logic
GO 520
8
W4
J5
BAR
Рис. 18.15. Графическая карта VGA (для шины ISA)
Вы должны указать тип вашей карты в CMOS Setup. Если, например,
идет о карте VGA, выберите:
Primary display: VGA or EGA
На видеоплатах находятся джамперы и переключатели, которые конфи
руют графическую карту. Перед изменением конфигурации системы мы
комендуем переписать все положения переключателей и джамперов.
Иногда графическая карта может аппаратно переходить в состояние ож
ния (Waitstate). Это имеет место в том случае, если карта работает быс
чем шина или периферия. С этим вам придется волей-неволей мириться.
Вероятно, вы не поверите, однако некоторые 16-разрядные карты VGA
гут работать в 8-разрядном слоте. Естественно, далеко не так быстро и
фективно, как в 16-разрядном слоте.
Печально, но графическая карта может вывести из строя монитор (хотя
встречается крайне редко). Если на вашей видеокарте VGA вы обнарУЛ
джампер, с помощью которого можно активизировать режим Non Interim
не спешите его установить. Установив неправильное управление монито
вы можете сломать его. Дело в том, что не каждый монитор может ра
в режиме построчной развертки.
Глава 18. Диагностика ошибок 507
Прежде чем установить графическую карту в более предпочтительный ре-
жим Non Interlased, ознакомьтесь с документацией на монитор, может ли он
вообще работать с более высокими частотами разверток (см. главы 10 и 11).
На некоторых старых картах VGA вы найдете множество настроек для адап-
тации карты к монитору, чаще всего в виде DIP-переключателей. Ошибоч-
ные настройки сразу же будут заметны: либо монитор вообще не сможет
преобразовать сигналы, поступающие с видеокарты, либо появятся пробле-
мы с синхронизацией, если вы установили другой видеорежим (например,
текстовый режим DOS при работе с Windows). Каждая карта работает со
своими настройками; смотрите документацию на вашу видеокарту и монитор.
Обычно вы можете установить в системе две различные карты; во всяком
случае, карты VGA уживаются с другими не VGA-картами, например,
Hercules. Для конфигурации двухмониторного режима вы должны использо-
вать руководства к соответствующим видеокартам.
Имеет ли смысл установка второй карты, зависит от программного обеспе-
чения. Если вы, например, работаете с программами САПР, то это может
быть очень полезно, так как первый монитор можно использовать для ото-
бражения чертежей, а второй — для вывода текстовых сообщений. В этом
случае вы должны отконфигурировать видеокарты не только аппаратно, но
и установить драйверы видеокарт для соответствующих программ под MS-
DOS.
Если видеокарта не поддерживает указанное количество цветов, то это мо-
жет быть обусловлено следующими причинами:
□ Соответствующий драйвер, находящийся на прилагаемой к видеокарте
* дискете, установлен некорректно или вообще не установлен. Само по се-
бе программное обеспечение не поддерживает все цвета видеокарты. По-
пробуйте переустановить (установить заново) соответствующий драйвер с
дискеты или из программы Windows Setup
□ Если цвета не чистые (налезают друг на друга, а некоторые вообще от-
сутствуют), скорее всего, неисправна микросхема RAM DAC. В этом слу-
чае обратитесь к продавцу видеокарты, чтобы он поменял этот элемент
(или всю видеокарту)
а Если создалось впечатление, что на мониторе отображается меньшее ко-
личество цветов, то неисправна микросхема RAM DAC или на карте ус-
тановлен недостаточный объем видеопамяти. В главе 10 вычислены объ-
емы видеопамяти, необходимые видеокарте для отображения определен-
ного количества цветов
° Если только один из цветов, например, голубой, изображается другим
Цветом или цвет скачкообразно изменяет свой оттенок, то причина этого,
скорее всего, в нарушении контакта разъемов карты. Осмотрите разъем
кабеля монитора. Возможно, вам придется с помощью пинцета удалить
°статки обломанных контактов разъема видеокарты
508
Аппаратные средства
При тестировании видеопамяти диагностические программы обычно да
ошибочные результаты. Например, сообщение на экране монитора о тхз
что память видеокарты составляет 256 Кб, не всегда верно. Многочислен^
тестовые программы лишь подстраиваются, чтобы определить объем виде
памяти в 256 Кб, который является стандартным значением для карт IB
VGA. Если вы хотите определить размер видеопамяти более надежно,
разберите компьютер, извлеките видеокарту, идентифицируйте элемен'
памяти на ней и посчитайте суммарный размер видеопамяти.
Для карты VGA предусмотрена специальная область памяти, которая
чинается с адреса AOOOh. Первые 64 Кб (область A000h:AFFFh) испод?
ются в расширенном графическом режиме. В то время как облг
B000h:B7FFh используется для монохромной графической карты, 32
области B800h:BFFFh служат для выведения изображения текстового ре;
ма VGA. В область с адресами C000h:C7FFh отображается VGA ROM BIC
При конфликтах памяти, выраженных в том, что другая карта расширен
задействует область, забронированную для карты VGA, система завис?
Если вы хотите быть уверены, что никакие посторонние данные не возд?
ствуют на занимаемую область, исключите ее с помощью менеджера EMS,
Если вы используете драйвер EMM386.EXE, то в файл CONFIG.SYS внес
те следующие изменения:
Device=C:\DOS\EMM386.EXE /X=A000-C7FF
Звуковая карта
Самые важные параметры аппаратного управления звуковой картой внос
ся в файл AUTOEXEC.BAT. Типичными являются следующие строки:
Set Scund=C:\BLASTER
Set Blaster=A220 17 DI H5 P330 T6
Вы можете внести их в AUTOEXEC.BAT с помощью редактора DOS. ОД
ко гораздо удобнее воспользоваться программой Setup, обычно постам
мой со всеми звуковыми картами, которая автоматически вносит измене?
в AUTOEXEC.BAT или при необходимости в CONFIG.SYS. 1
На экране монитора может возникнуть следующее сообщение:
Out of environment space (недостаточно места в области окружения).^
Эта ошибка легко устраняется внесением соответствующих изменений (1
дополнений) в CONFIG.SYS:
Shell=C:\COMMAND.СОМ /Е:512 /Р
Значение 512 определяет объем в байтах, добавляемых к области окруж?
интерпретатора команд. Если это значение вас все же не удовлетворяет
можете увеличить его.
Глава 18. Диагностика ошибок 509
Звуковая карта конфигурируется с параметрами, которые записаны в файле
конфигурации. Обычно здесь не бывает никаких проблем, потому что на-
стройки почти для всех звуковых карт являются стандартными:
□ Базовый адрес порта ввода/вывода — 220h
□ IRQ-5
□ DMA-канал для 8-разрядной передачи — 1
Для 16-разрядных MIDI-совместимых звуковых карт могут быть добавлены
следующие настройки:
□ Базовый адрес порта MIDI — 330h
□ DMA-канал для 16-разрядной передачи — 5
Причина ошибок звуковой карты в большинстве случаев вызвана конфлик-
тами ее конфигурации с другими картами. Для проверки работоспособности
звуковой карты сделайте одно из следующих действий:
□ Используйте программу диагностики, которая показывает распределение
номеров IRQ и DMA, а также базовые адреса портов ввода/вывода, на-
пример, MSD или CHECKIT. Если вы обнаружите дублирование адресов,
устраните эту ошибку
□ Отсоедините все карты расширения, кроме видеокарты, и еще раз про-
верьте звуковую карту. Подсоединяйте по отдельности отключенные кар-
ты и каждый раз проверяйте звуковую карту. Если установленные сис-
темные параметры звуковой карты используются другой картой, измени-
те конфигурацию какой-либо из этих конфликтующих карт
Часто бывает недостаточным произвести изменение конфигурации на про-
граммном уровне. Возможно, следует переключить на карте джамперы или
DlP-переключатели.
Как уже говорилось, на большинстве звуковых карт находится игровой порт,
адрес которого может конфликтовать с адресом игрового порта на картах
последовательного/параллельного интерфейсов. Один из этих портов необ-
ходимо деактивизировать и лучше это сделать с помощью джампера.
Есть несколько причин неисправностей звуковой карты, в результате кото-
рых возникают искажения сигналов звука. В самом простом случае это на-
рушение контакта в разъеме для подключения акустических систем. Воз-
можно, регулятор громкости выведен на максимум, в результате чего пере-
купается выходной усилитель. Похожая ситуация также возникает в
стР°йствах Hi-Fi или в усилителях музыкальных инструментов.
Если отсутствует звук в среде Windows, проверьте в файле SYSTEM.INI
ТРоки, относящиеся к звуковой карте. В разделе [drivers] должны быть
троки, содержащие подобную информацию:
[drivers]
timer = timer.drv
510
Аппаратные средсп
midimapper = midimap.drv
midi = sb 16 fm.drv
ЛИ
aux = sb 16 aux.drv
wave = sb 16 sn.drv
Если ваша звуковая карта— SoundBlaster, то в разделе [sndbiast.d
должны быть добавлены следующие строки:
Port = 220
MIDIPort = 330
Int = 7
DMAChannel = 1
HDMAChannel = 5
Эти цифровые значения зависят от конфигурации компьютера. Если вь
найдете подобные записи, то сделайте следующее:
□ Внесите вручную эти значения в файл SYSTEM.INI •
□ Запустите программу Windows Setup для звуковой карты '
□ Установите драйверы для Windows, имеющиеся в вашем распоряже
(обычно поставляются вместе со звуковой картой)
Типичные ошибки SCSI-устройств
Установка SCSI-устройств очень проста. Если вы работаете с дружествен
программой установки, такой как EZ-SCSI, которая поставляется совмес
с HOST-адаптером, то проблем с установкой не возникнет. Однако и в э
случае могут возникнуть определенные аппаратные проблемы, которые
зывают ошибки при работе таких устройств.
Программная установка драйвера зависит от типа соответствующего НО
адаптера. Поэтому вы не сможете просто установить контроллер Fti
Domain вместо контроллера Adaptec. В этом случае следует внести coon
ствующие изменения в конфигурацию РС.
Если ID-номер винчестера некорректно установлен и совпадает с ка^
либо номером другого SCSI-устройства, то такое пересечение может при]
ти к тому, что идентифицироваться будет больше устройств, чем имеет
наличии.
Если CD-ROM единственный SCSI-прибор в системе, то можно деакт»
зировать BIOS на HOST-адаптере, так как привод CD-ROM (в отличи*
SCSI-винчестера) обычно после этого функционирует. Таким образом,
сэкономите до полминуты при запуске системы.
SCSI-устройства соединяются с HOST-адаптером 50-жильным плоским
лем. Для большинства устройств длина этого кабеля может превышать 50
Такая длина кабеля возможна при сопряжении устройств с помощью НО
fjjaea 18. Диагностика ошибок
511
адаптера Adaptec 1542х. Но все-таки между отдельными устройствами могут
возникнуть проблемы синхронизации. Если вы подключили к HOST-адаптеру
несколько SCSI-устройств, но время от времени проявляются отказы из-за
сИНхронизации, используйте более короткий кабель.
Протокол SCSI позволяет подключать к шине HOST-адаптера несколько
устройств. Первое и последнее устройства на этой шине должны быть снаб-
жены сопротивлением нагрузки (терминатором), а промежуточные устрой-
ства могут быть без терминатора.
Если SCSI-HOST-адаптер использует IRQ 14, то могут возникать проблемы
с Windows. В этом случае используйте другое IRQ или в файле SYSTEM.INI
в разделе [386Enh] сделайте следующую запись:
Virtual HDIrg = False
Глава 19
к
изм
Программная
настройка РС
В этой главе рассказывается о параметрах CMOS Setup, установка
повышает быстродействие компьютера, описываются возможности
ния конфигурации компьютера средствами операционной системы п
модификации файлов AUTOEXEC.BAT и CONFIG.SYS и при помощи,!
которых утилит DOS. Таким образом, мы отказались от рассмотрения
ширных и между тем не совсем понятных программных продуктов
Shareware, а ограничились стандартными вспомогательными средствами. '1
Прежде чем начинать улучшать конфигурацию системы, следует изготовив
загрузочную (системную) дискету. На этой дискете должно располагать
ядро операционной системы и некоторые полезные файлы. Кроме т
системная дискета необходима как второй ключ к компьютеру, наприЩ
если система по какой-либо причине не загружается с винчестера.
Мы исходим из того, что на винчестере уже установлена полная операц
ная система, и соответствующие файлы DOS располагаются на диске
директории DOS. Номер версии DOS можно узнать, набрав команду
командной строке. Чтобы создать загрузочную дискету:
1. Включите компьютер и ожидайте появление на экране приглашения
2.
3.
или аналогичного. j
Вставьте дискету в дисковод А: и отформатируйте ее с помощью комаЯ
FORMAT A:/S fl .1
При этом одновременно три файла, составляющих' ядро операциоНя
системы (IO.SYS, MSDOS.SYS, COMMAND.COM) будут перенесен1|
дискету (в операционной системе DR DOS эти файлы называются так ж
После окончания форматирования на экране монитора появится сооТЧ
ствующее сообщение. В принципе системная дискета уже готова. |
Если вы хотите работать с русской клавиатурой, то скопируйте на дич|
ту соответствующий драйвер клавиатуры, например: |
COPY C:\DOS\KEYBRU.EXE А: 1
piasa 19. Программная настройка PC 513
4 Запишите менеджер памяти HIMEM.SYS, так как при загрузке РС с дис-
кеты вы, вероятно, захотите использовать память выше 1 Мб (если, ко-
нечно, она имеется). Наберите команду:
COPY C:\DOS\HIMEM.SYS А:
Теперь на дискету записаны все необходимые файлы, и системная диске-
та почти готова. Но она чаще всего нужна тогда, когда РС не в состоянии
загрузиться с винчестера (например, программы повреждены вирусом).
Самый надежный способ борьбы с вирусами — это заново отформатиро-
вать винчестер. Для форматирования винчестера требуется скопировать
на системную дискету еще три утилиты DOS: файлы SYS.COM,
FORMAT.COM и FDISK.EXE.
COPY C:\DOS\SYS.COM А:
COPY C:\DOS\FORMAT.COM А:
COPY C:\DOS\FDISK.EXE А:
Теперь все необходимые файлы находятся на дискете. Однако после за-
грузки РС с такой системной дискеты оба драйвера HIMEM.SYS и
KEYBRU.EXE не будут функционировать, потому что они должны запус-
каться на выполнение из файлов CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT соот-
ветственно. Конечно же, эти файлы можно просто скопировать с винче-
стера на дискету А: и откорректировать их соответствующим образом,
однако лучше создать минимальную стандартную конфигурацию загру-
зочной дискеты, и к тому же эти файлы быстрее сделать заново.
5. Запустите редактор текстовых файлов, входящий в состав DOS, с помо-
щыо~ команды:
EDIT A:\CONFIG.SYS
На экране монитора появится окно редактора. Курсор мигает в первой
строке первого столбца. Теперь введите следующие строки, нажимая по-
сле каждой из них клавишу <Enter>.
DEVICE = A:\HIMEM.SYS
Files = 30
Buffers = 20
Затем нажмите комбинацию клавиш <Alt>+<D> и клавишу <S>. Файл
CONFIG.SYS будет сохранен на дискете.
Так как вы еще находитесь в редакторе DOS, нажмите клавиши
<Alt>+<D> и затем <N> (для нового файла). Наберите следующие
Команды:
KEYBRU
bromt $P$g
₽АТН = А: \;А: \DOS
514
Аппаратные средств,
Для сохранения файла нажмите <Alt>+<D> и <U>, а в поле File N,
(Имя файла) наберите
А:\ AUTOEXEC.BAT
7. Для выхода из редактора нажмите комбинацию клавиш <Alt>+<D>+<B>
8. Извлеките дискету из дисковода.
Можно переписать на дискету драйвер мыши MOUSE.COM j
MOUSE.SYS (не забудьте вызвать его в AUTOEXEC.BAT или описа’
файле CONFIG.SYS в строке device=).
Настройка CMOS Setup
Основные установки
CMOS
Setup достаточно
подробно рассмотрены
в г.
5, здесь мы остановимся лишь на тех опциях, которые могут повысить
изводительность системы.
В качестве примера рассмотрим AMI BIOS, однако аналогичные опции i
сутствуют и в Award или Phoenix BIOS.
Прежде чем изменять в CMOS Setup какие-либо установки, следует зас
сировать уже установленные опции. Если принтер не реагирует на наж
клавиши <PrintScreen>, перепишите установки на лист бумаги, чтобы в
чае необходимости вернуться к ним, поскольку может получиться так, ч
результате изменений, внесенных в CMOS Setup, система перестанет за
каться.
Если вы изменяли установки в CMOS Setup случайным образом, и не ?
ните, что и зачем изменяли, попытайтесь нажать клавишу <Insert>.
большинства версий BIOS это означает возвращение к стандартным зН
ниям, которые в любом случае позволяют запустить систему. ?
Standard CMOS Setup
В этом окне нет опций для оптимизации системы, но можно проверить
ответствие установки системных времени и даты реальным значег
(рис. 19.1). '
Используя документацию на винчестер, следует проверить, соответствуй
установленные параметры винчестера фактическим, которые обеспечиЗ
максимум емкости для винчестера данного типа. Предположим, что РС
рудован IDE-винчестером, параметры которого всегда записывают
CMOS Setup.
Выбор параметров винчестера из списка стандартных значений (от О Д
не охватывает всех возможных вариантов. Винчестер может иметь набо
раметров, которого нет в списке стандартных. Например, количество
вок при совпадении остальных параметров должно быть равно 8, а на в:
piasa 19. Программная настройка PC 515
в11нчестере реально имеется 9 головок. При этом не используется весь объем
в11нчестера, так как одна из головок не будет работать. В этом случае следу-
еТ установить тип диска 47.
BIOS SETUP PROGRAM - STANDARD CMOS SETUP
(C) 1993 American Megatrends Inc., all Rights Reserved
pate i'mn/date/year) : Mon. Dec 26 1995 1 Base memory size : 64 0 KB Tine (hour/min/sec) : 17:30:43 |Ext. memory size : 7168 KB
Dayliht saving ; Disabled Cyln Hard disk C: type : 47 1010 Hard disk D: type : Not Installed Floppy drive A: : 1.44 MB, 31/2’ Floppy drive B: : Not Installed prymarv display: : VGA or EGA Keyboard Installed Read WPCom LZone Sec Size 16 65535 1310 51 402 MB
Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat
26 27 28 29 3 3 8 15 2 9
Month Jan, Feb Dec Date 3 1, 32 , 03 3 1 Year . 19 01, 1 902 2 099
_ 3 10 4 11 5 6 7
12 13 14 16
1 7 1 ) 8 1 9 20 2 1 28 2 2 >
SSC = Exit,|—= Select, PgUp/PgDn * Modify 24 25 26 27 29 30
Рис. 19.1. Заставка CMOS Setup
Учтите, что в случае изменения параметров винчестер не будет больше опо-
знаваться, не говоря уже о том, что все файлы будут потеряны. Поэтому вы
должны сохранить всю необходимую информацию и лишь затем заново
произвести конфигурирование и переформатирование винчестера.
Advanced CMOS Setup
Здесь имеются параметры, которые влияют на производительность РС.
Weitek Processor
Если вычислительная система располагает сопроцессором Weitek, то эта оп-
Ция должна быть установлена в состояние Present. Дело в том, что многие
Материнские платы распознают сопроцессор только тогда, когда эта опция
Установлена в CMOS Setup.
?°РРУ Drive Seek at Boot
System Boot Up Sequence
^°*H° сэкономить время и, кроме того, поберечь дисковод, если устано-
Ть Первую опцию на Disabled, а для второй выбрать С:, А:. Однако если РС
лХен сначала загружаться с дискеты, то следует оставить последнюю ус-
j1Vh°BKy в виДе А:, С-’ в противном случае РС будет игнорировать загрузоч-
У1° дискету в дисководе А:.
516
Аппаратные средстве
System Boot Up CPU Speed
Вы должны установить эту опцию в состояние High.
External Cache
Материнская плата типа 386DX и выше обычно оборудована элемента]
кэш-памяти. Эти элементы существенно повышают производительность ]
и обязательно должны быть активизированы. Данная опция может быть j
тановлена в состояние Disabled только в том случае, если РС постоянно '
висает из-за неполадок с чипами SRAM. Для локализации ошибки деа1
визируйте эту память.
Многие материнские платы устроены таким образом, что выключение _
жима Turbo просто отключает внешнюю кэш-память, чтобы РС работу
медленнее. '1
II,
Internal Cache
Внутренней кэш-памятью оборудуются процессоры 486 или Pentium. 1
оснований устанавливать эту опцию в состояние Disabled, если CPU не И1
ет повреждения кэш-памяти. Но в этом случае вы должны серьезно по
мать о замене процессора.
Shadow-Options (
Желательно разрешить запись Video ROM и System ROM в Shadow-пам
(Enabled). При этом данные, которые находятся в BIOS видеока{
(соответственно ROM BIOS материнской платы), будут переноситься в с
мент адаптера, расположенного в основной памяти в адресах от 640 Ко
1 Мб, где обращение к ним существенно быстрее. Эта опция значится
увеличивает производительность системы, хотя и ведет к потере двух бло
по 64 Кб в области верхней памяти (Upper Memory). Но если система
рудована 2 Мб RAM, то данное обстоятельство можно не учитывать.
Можно использовать Shadow-память и для записи ROM BIOS таких
расширения, как SCSI-контроллеры или сетевые платы.
Advanced Chipset Setup
Здесь находится большинство опций, изменение которых может увели’
быстродействие системы или привести к ее полной неработоспособнс
Следует устанавливать только те значения опции, которые поддерживаг
аппаратным обеспечением материнской платы. Соответствующее преду
ждение на экране может не появиться, а выдержит ли РС такие устано
обнаружится в результате сбоя. Правда, сломать или разрушить вы здесь
чего не сможете и, если хранятся старые установки, то всегда можно
нуться к ним (или к стандартным установкам).
Глава 19. Программная настройка РС 517
DRAM Speed Option
Fast Page Mode DRAM
Эти опции относятся к скорости используемых DRAM-элементов оператив-
ной памяти. Если они имеют время доступа 60 нс, то следует установить
опцию Fastest (Скорейший). Если используются чипы, обеспечивающие
время доступа 70 нс, то при установке данной опции система может завис-
нуть. Еще хуже обстоит дело с чипами 80 нс.
Если материнская плата работает с частотой 33 МГц, то применяйте элемен-
ты памяти со временем доступа максимум 70 нс, а если CPU общается с па-
мятью с частотой 50 МГц, то по возможности используйте чипы 60 нс.
Memory Waitstate
Cache Waitstate
Состояние ожидания (Waitstate) имеет значение не только для оперативной
памяти, но и для элементов кэш-памяти. Чем меньше значение этих пара-
метров, тем выше производительность системы.
Hidden Refresh
Как уже говорилось, элементы памяти DRAM должны постоянно регенери-
роваться. При установке опции Hidden Refresh в состояние Enabled RAM бу-
дет “освежаться” без приостановки CPU.
AT Bus Clock Selection
Стандартная шина (ISA) никогда не работает синхронно с тактом процессо-
ра. Стандартное значение установлено на 8,33 МГц, но его можно увели-
чить. Если с помощью этой опции увеличить частоту работу шины, напри-
мер, до 33 МГц, то это приводит к проблемам для некоторых типов карт и
компонентов. Так для IDE-винчестера установка значения тактовой частоты
больше, чем 10 МГц, не увеличивает его быстродействие, но может привес-
ти к неустойчивой работе.
Cache Read Hit Burst
^та опция доступна только при наличии материнской платы с процессором
°6 или Pentium. Она определяет порядок доступа 2-1-1-1 к данным, нахо-
дящимся в кэш-памяти (L2). Однако некоторые материнские платы не под-
держивают эту опцию.
Организация стартовых файлов
(Disk Operating System) состоит из системы ввода/вывода и оболочки.
Истема ввода/вывода хранится на диске в двух скрытых файлах с именами
• SYS и MSDOS.SYS.
518
Аппаратные средства
EGA а;.
Рис. 19.2. Стартовые файлы CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT
Файл IO.SYS содержит программы взаимодействия с аппаратными сред
вами и ROM BIOS. Из файла IO.SYS в RAM PC загружаются различ
драйверы для работы с аппаратной частью РС и ROM BIOS. Фа
MSDOS.SYS содержит программы для работы с файловой системой DOS
обслуживания прикладных программ. В Windows 95 файл WINBOOT.S
заменяет файлы IO.SYS и MSDOS.SYS.
Файл IO.SYS первым записывается в корневой каталог, причем в перв
кластер, а файл MSDOS.SYS — вторым. Оба эти файла записываются
системный диск командой FORMAT или SYS.
Оболочка COMMAND.COM (командный процессор DOS) является част
операционной системы и отвечает за общение с пользователем (комащ
DIR, VER, TIME, МЕМ и др.). Часть команд (внутренние команды) сода
жится непосредственно в COMMAND.COM, который загружается в па
резидентно, а часть находится на диске в виде файлов (niem.exe, format.ca
и др.). В Windows 95 командный процессор загружается только при налич
файла AUTOEXEC.BAT.
Для организации памяти и установки драйверов имеются два стартов
файла, относящихся к операционной системе: CONFIG.SYS и AUTOEXEC.^
(рис. 19.2). За время развития DOS функции этих файлов несколько пе
распределились. Начиная с DOS 6.x, более важным стал CONFIG.SYS
более что почти все команды AUTOEXEC.BAT могут быть интегрированы*?
CONFIG.SYS.
Прежде чем производить изменения в этих файлах, следует скопировать
дискету их первоначальные версии (у вас уже есть загрузочная дискета,
Глава 19. Программная настройка РС
519
дучше использовать для этой цели другую). Не старайтесь изменять все ко-
мандные строки этих файлов сразу, а по возможности делайте это последо-
вательно. Лучшим контролем правильности или ошибочности соответст-
вующих установок является перезапуск системы. На рис. 19.3 представлена
последовательность загрузки РС.
Рис- 19.3. Последовательность загрузки РС
команды стартовых файлов
ХЕМ
Ко
g Манда REM (Remark) обозначает, что данная строка при загрузке не обра-
•^Ть1Вается. Таким образом, за REM может располагаться комментарий.
Щи е С помощью КЕМ можно деактивизировать, не стирая соответствую-
е команды и параметры в стартовых файлах.
520
Аппаратные средств)
DEVICE
DEVICEHIGH л
Периферийные устройства, такие как мышь, ручной сканер или привод Ct
ROM, нуждаются во внешних драйверах и, кроме того, система долж|
“знать” об их присутствии. Драйверы объявляются в файле CONFIG.SYS
помощью команды DEVICE=. Но если вы хотите поместить эти драйверу
верхнюю область памяти, что всегда разумно, то вместо DEVICE примени
DEVICEHIGH или DH. Однако в
CONFIG.SYS должен быть описан
EMM386.EXE.
этом случае в первой строке фа
драйвер HIMEM.SYS, а во вто]
й
II
LOADHIGH
LH
С помощью команд LOADHIGH или
и программы загружаются в верхнюю область памяти. Вы можете это ji
пользовать для освобождения стандартной памяти для прикладных пи
грамм. а
LH файла AUTOEXEC.BAT драйв®
?!
INSTALL
INSTALLHIGH
f
До появления MS DOS версии 6.0 некоторые драйверы, например, драйй
клавиатуры, описывались исключительно в файле AUTOEXEC.BAT, но |
чиная с этой версии появилась возможность устанавливать ИЗЙ|
CONFIG.SYS с помощью команды INSTALL=. Для загрузки драйвер!
верхнюю память воспользуйтесь командой INSTALLHIGH. •]
Размер файла CONFIG.SYS не имеет значения. При его создании обратЯ
внимание на то, что некоторые команды должны располагаться в строгой
ределенном порядке.
CONFIG.SYS является ASCII-файлом, то есть в тексте не содержи!
управляющих кодов за исключением управляющего символа CR, котоИ
генерируется при нажатии клавиши <Enter> в конце строки, и сими
конца файла EOF, который автоматически вставляется при закрытии фая
Поэтому этот файл можно вызывать и обрабатывать с помощью редакя
Dos- 1
Конечно же, вы можете воспользоваться и специальными текстовыми^
дакторами типа WinWord. Однако не забудьте, что после такого редаетИ
вания файлы AUTOEXEC.BAT или CONFIG.SYS следует сохранить в
мате ASCII или MS-DOS. j|
Начиная с MS-DOS 6.2, появилась возможность пошагового выполН<Д
стартовых файлов. Если во время загрузки РС (при появлении на экЯ
монитора сообщения Started MS-DOS) нажать клавишу <F5>, то Ф«И
AUTOEXEC.BAT и CONFIG.SYS вообще не будут запускаться, что прйВв
глава 19. Программная настройка РС 521
к установке стандартных значений (американский драйвер клавиатуры,
приглашение DOS в форме С:>, без менеджера памяти и т. п.).
Если во время загрузки РС нажать клавишу <F8>, то перед выполнением
каждой строки компьютер будет “интересоваться”, надо ли ее выполнять. В
ответ нужно нажимать <Y> (Yes) или <N> (No). В этом случае проще вы-
явить ошибки в организации стартовых файлов.
К каждой команде файлов AUTOEXEC.BAT и CONFIG.SYS, начиная с вер-
сии DOS 5.0, можно запросить текст помощи, который появляется на экра-
не монитора. Для этого нужно набрать следующую команду:
Help {команда DOS}
где параметр {команда dos} заменяется на команду, информацию о которой
вы желаете получить, например:
Help SmartDrv
Пример файла CONFIG.SYS
Здесь мы рассмотрим только те командные строки файла CONFIG.SYS, ко-
торые служат для оптимизации работы системы. Единый файл CONFIG.SYS
для оптимизации работы всех РС создать невозможно, поскольку это опре-
деляется многими факторами. Изменения в CONFIG.SYS относятся к двум
областям:
□ Организации рабочей памяти
□ Установки резидентных программ и драйверов
Команды файла CONFIG.SYS выполняются в определенной последователь-
ности:
1.
2.
3.
Команды DEVICE в порядке их расположения.
Команды INSTALL.
Команды Shell, определяющие' путь к интерпретатору команд
(COMMAND.COM).
Рассмотрим пример файла CONFIG.SYS и поясним каждую его строку,
тот стартовый файл можно использовать на РС с процессором 386 с 2 Мб
W более) памяти. Мы также исходим из того, что РС оборудован мышью,
РИводом CD-ROM Mitsumi и звуковой картой (Sound Blaster 16 ASP), для
еспечения функционирования которых используются соответствующие
драйверы. Работа происходит преимущественно под Windows и поэтому же-
_ ельн° иметь как можно больше расширенной памяти. Клавиатура имеет
Сский драйвер. РС оборудован IDE-винчестером.
Нем ** Мой CONFIG.SYS **
** Организация памяти **
Device = C:\DOS\HIMEM.SYS
522
Аппаратные средства
Device = C:\DOS\EMM386.EXE NoEms
DOS = High, Umb
REM ** Драйверы клавиатуры и мыши **
Installhigh = С:\DOS\KEYB RU, 437, C:\DOS\KEYBOARD.SYS
Installhigh = C:\MOUSE\MOUSE.COM
REM ** Драйвер CD-ROM
Devicehigh = C: \CDROM\MTMCDS. SYS /D.-MSCD001 /Р:260 /Е
Installhigh = C:\DOS\MSCDEX.EXE /D:MSCD001 /М:15 /Е
REM ** Установка окружения **
Shell = C:\DOS\COMMAND.COM /Е:512 /Р
Country = 07,866,C:\DOS\COUNTRY.SYS
Devicehigh = C:\DOS\SETVER.EXE
Files = 60
Buffers = 10
Break = On
Stacks =0,0
Switches = /F '-'J
Организация памяти
Драйвер HIMEM.SYS должен всегда загружаться первым. Он обеспечива
практически все основные функции для использования расширенной пан
ти (XMS) и области верхней памяти (НМА): производит выделение, кой
рование и освобождение блоков памяти в этих областях. Поэтому, разуме!
ся, он не может определяться с помощью команды Devicehigh, так как г
вым открывает верхнюю область.
EMM386.EXE разрешает доступ к блокам верхней памяти UMA и поэт
всегда должен устанавливаться. Для этого драйвера важно указать пара)
ры, которые требуются для эмуляции отображаемой памяти (EMS). В ;
сматриваемом примере установлен специфический параметр NoEms, ук<
вающий на то, что байты для EMS предоставлены не будут. Это объясни
тем, что Windows и приложения Windows работают с памятью XMS.
Если вы работаете с программным обеспечением, которому необходима
мять EMS, то следует отделит^ от XMS часть памяти для дальнейшег
использования как EMS. Этого можно достичь установкой параметра^'
пример, 512 вместо NoEms. Это означает, что 512 Кб памяти XMS эмули{
ся как память EMS.
Если вы хотите непременно освободить определенную область памя'
сегменте адаптера между 640 Кб и 1 Мб чтобы, например, перенести
ROM BIOS
карты адаптера, то вы должны исключить эту
область с
щью параметра х=аааа-вввв (здесь X обозначает исключение). Так, Д'
нительный параметр x=c800-D000 обозначает, что область памяти, oi
п
Глава 19. Программная настройка РС 523
ченная адресами C800h и DOOOh не доступна операционной системе и при-
кладным программам.
командная строка oos=High,UMB дает возможность операционной системе
загружаться частично в область памяти (НМА), а также в свободные блоки
памяти (UMA). Если вы хотите загрузить операционную систему в стан-
дартную память, то можете определить это с помощью командной строки
DOS=Low, NOUMB.
Драйверы клавиатуры и мыши
Драйверу клавиатуры указывается использовать русскую клавиатуру. Этот
драйвер также можно установить в файле AUTOEXEC.BAT. Параметр 437
загружает набор знаков, который хотя и соответствует кодовой таблице
США, но в комбинации с параметром Ru обеспечивается набор и воспроиз-
ведение на экране символов русского алфавита. С помощью параметра 850
можно использовать “многоязычный” набор знаков, но в этом случае в таб-
лице ASCII будут недоступны псевдографические символы со значениями
кодов более 128. Строка C:\dos\keyboard.sys указывает путь, где находится
драйвер клавиатуры.
Для установки драйвера мыши, который в нашем случае расположен на
диске С: в директории MOUSE, используется командная строка
Installhigh = C:\MOUSE\MOUSE.COM.
Драйвер CD-ROM
В примере показаны оба драйвера, обеспечивающие работоспособность
привода “CD-ROM. Драйвер нижнего уровня устанавливается с помощью
команды Devicehigh. Для различных приводов CD-ROM этот драйвер, как
правило, имеет свое имя. В нашем примере для CD-ROM Mitsumi этот
Драйвер имеет имя MTMCDS.SYS. Параметр d:Mscdooi ставит в соответствие
приводу CD-ROM диск Di. .Имя привода msdooi используется драйвером
высокого уровня MSCDEX, который описан строкой ниже. Также драйверу
Должен быть предоставлен адрес порта, не пересекающийся с адресами
ФУгих портов ввода/вывода. В нашем примере это порт с адресом 260.
ногие драйверы могут использовать расширенную память. Для этого в ко-
андной строке запуска необходимо указать опцию /е.
Как ясно из приведенного выше текста, для работы CD-ROM необходим
дп -И ДрайвеР высокого уровня, в качестве которого обычно используется
аивер MSDEX. Он поставляется с приводом CD-ROM или, начиная с
6репИИ DOS 6.0, входит в ее стандартную поставку. MSCDEX — это аб-
ПоЯьДатура Microsoft Compact Disk Read Only Memory Extension. Вы можете ис-
bQc3OBaTb Драйвер, прилагаемый к приводу, и драйвер, поставляемый с
бод ’ ОНи °ба работают без проблем, но все-таки старайтесь использовать
i В е новый драйвер, который, как правило, занимает меньше памяти.
I а1Цем примере имя привода (D.) и его характеристика (D:MSCD001), кото-
524
Аппаратные среде
рые заданы в строке Devicehigh, передаются драйверу MSCDEX. Парами»
и: 15 указывает драйверу использовать для хранения промежуточных даниИг ]
15 буферов, а параметр /е разрешает драйверу использовать расширещ^в>
память. Wk (
Драйвер MSCDEX может также загружаться с помощью ;
AUTOEXEC.BAT. Для наглядности мы загружаем его в CONFIG.^»
командой instaiihigh. Драйвер с расширением SYS должен всегда за^К
жаться первым.
Установка окружения
shell = С:\dos\command.сом /Е:512 /р указывает полный путь к интерпи^В
тору команд COMMAND.COM. В качестве альтернативы можно указа^Ц
интерпретатор команд 4DOS.COM, если такой интерпретатор имеется
теме.
С помощью параметра /е:512 увеличивается размер памяти для перемен^^Н
окружения на 512 байт. Если указан параметр /р, то COMMAND.СОМ^^В
гружается в память резидентно.
country=07,866,С:\dos\country.sys указывает системе принимать ВО ВНЙ^Е
ние особенности страны, например, при представлении времени, даты^^И
нег, порядка сортировки и т. д. Эта команда не относится к драйверу
виатуры. 07 — код страны (России), 866 — код кирилйиИЬ
C:\dos\country.sys указывает на файл, в котором содержатся coorM^Hg
вующие характеристики страны.
Вызов программы setver не является обязательным. Ее указание в
CONFIG.SYS поможет в том случае, если вы работаете с программамщ^И|
торые отказываются работать при изменении версии DOS. С поМв^И|
SETVER можно отметить подобные программы до их запуска, чтобы
они выполнялись в вашей версии DOS. Для этого из DOS запу
SETVER.EXE и в качестве параметров укажите программу и номер в<
DOS. j
С помощью команды Files=60 определяется количество файлов, KQ
может быть открыто одновременно (максимум 255). Для того чтобы
мить место в памяти, вполне уместно задать значение этого параметру
до 60. Если для работы какого-либо приложения требуется больше одН
менно открытых файлов, чем задано в CONFIG.SYS, то на экране пой
сообщение об аварийном завершении работы этого приложения. М]
программы установки “серьезных пакетов” автоматически изменяют^
CONFIG.SYS, устанавливая число файлов, необходимое для их норма®
функционирования. J
Количество буферов Buffers=io является фактором, который также <Я
ляет использование рабочей памяти. Каждый буфер занимает пол кило®
при этом речь идет о промежуточном блоке памяти для хранения дЛ|
^ава 19. Программная настройка РС 525
который используется при операциях чтения/записи информации на диске-
тах и жестких дисках. Данные переносятся блоками по 512 Кб.
рели РС имеет меньше, чем 1 Мб памяти, то необходимо установить число
буферов между 15 и 20. Программа кэширования винчестера SMARTDRV
гораздо эффективнее, поэтому при использовании подобных программ кэ-
ширования количество буферов можно установить от 5 до 10.
Если вы разрешили DOS использовать область верхней памяти (НМЛ), то
буфер расположится в этой области. При этом не занимается место в основ-
ной памяти.
Обычно возможно прервать выполнение программы с помощью комбина-
ции клавиш <Ctrl>+<C> или <Ctrl>+<Pause(Break)>. Командная строка
вгеак=оп указывает, что проверяется, нажата ли соответствующая комбина-
ция клавиш.
После обработки прерывания процессор продолжает выполнение прерван-
ной программы, используя адрес, сохраненный в стеке (Stacks). Обычно при
установке stacks = о, о проблем не возникает. Однако если система или
программа сообщают об ошибке типа Stack Overflow или Exception Error
12, то необходимо увеличить это значение. Windows записывает командную
строку stacks=9, 256 (9 элементов величиной по 256 байт), которую можно
обнаружить в CONFIG.SYS после установки WINDOWS, — это все-таки
приблизительно 2 Кб памяти. Необходимо вручную уменьшить это значение
«только в случае проблем опять установить прежнее значение 9, 256.
Запись switches = /г приводит к тому, что при загрузке MS-DOS, кроме
сообщения started ms-dos ..., на экране монитора больше никаких сооб-
щений не возникает.
Пример файла AUTOEXEC.BAT
уже отмечалось выше, большинство команд, которые имеются в файле
CONFIG.SYS, можно также использовать и в файле AUTOEXEC.BAT. Сле-
4ует записать в CONFIG.SYS как можно больше команд. Однако для про-
г₽аМм, которые загружаются с помощью команды install (соответственно
stallhigh), переменные окружения (команда set) недоступны. Если про-
Жма, загружаемая с помощью команды install, выполняется некоррект-
4>’ Необходимо удалить ее из файла CONFIG.SYS и вставить в
AUTOEXEC.BAT.
** мой AUTOEXEC.BAT **
&ЕМ ** Оформление рабочей среды**
®Echo off
₽t°Tpt Hello $P$G
** Путь **
= С:\;C:\DOS;C:\WINDOWS;C:\EXCEL;C:\MUELL;C:\TOOLS
617
526 Аппаратные средств
REM ** Звуковая карта “
LH C:\BLASTER\SB16SET /М:255 /VOC-.200 /CD:200 /MIDI:200 /LINE-.200
/TREBLE-.200 /BASS:127 /SPK:200 /М1С:200
REM ** Кэширование винчестера**
C:\DOS\SMARTDRV.EXE 2048 1048 С+ D
REM ** Переменные окружения **
Set Temp = C:\TEMP
Set Sound = C:\BLASTER
Set Blaster = A22C 17 DI H5 РЗЗО Тб
C:\WINDOWS\WIN:
Оформление рабочей среды |
Команда @Echo off указывает на то, что следующие за ней строки команд
будут выводиться на экран. Если же в начале любой строки поставить Я
вол @, то выполнение команд, содержащихся в этой строке, не будет:|
бражаться соответствующими записями на экране монитора. Я
Команда Prompt изменяет формат приглашения, показывающего готов™
DOS к принятию команд. В нашем примере после любезного привете!
Helio содержится информация о текущем каталоге. В этой команде длд]
менения формата приглашения можно использовать сочетания специалй
символов, которые имеют следующие значения: j
$р — текущий дисковод и каталог; $h — удаление предыдущего симвм
$п — текущий дисковод; $е — символ “ESC” (код 27); *4
$d — текущая дата; $g — символ “>”; 1
$t — текущее время; $1 — символ “<”; J
$v — версия DOS; &b — символ “ | ”;
$_ — переход на новую строку; $$ — символ “$”.
&s — пробел; ?1
С помощью команды Path можно установить, в каких директориях fl
производиться поиск выполняемых программ. В команде path перечисЯ
ся через точку с запятой директории, в которых расположены исполняй
программы общего назначения. И
Количество знаков, которое можно использовать в команде Path, огрей
но 127. Эта величина не изменяется, даже через параметр е-./хххх в коМ
Shell. I
I
Звуковая карта 1
Драйверы звуковых карт используют переменные окружения, заданн
помощью команды set, поэтому описываются в файле AUTOEXEC.BAT
J
^ада 19. Программная настройка РС
527
Команда LH C:\BLASTER\SB16SET /М:255 /VOC:200 /CD:200 /MIDI:200 /LINE:200
treble-.200 /bass: 127 /spk:200 /MIC:200 определяет конфигурацию звуко-
8ой карты (громкость, тон и т. д.). В нашем примере установки относятся к
Sound Blaster 16 ASP.
Кэширование винчестера
Следует установить программу кэширования винчестера, поскольку она су-
щественно ускоряет его функционирование. При этом не имеет значения,
используется ли программа SMARTDRV (рис. 19.4) из DOS, Windows или
одна из многочисленных утилит, например, PCCache из пакета PC Tools.
C:\DOS>smartdru/s
Hicrosoft SMftRTDriue Disk Cache version 5.9
Copyright 1991,1993 Microsoft Corp.
Rook for 256 elements of 8 192 bytes each
Thor» have been 24 723 cache hits
and 6 371 cache nisses
Cacht size: 2 697 152 bytes
Cache size while running Windows: 2 697 152 bytes
drive Disk Caching Status buffering
read each e write cache
Й: yes no no
В: yes no no
С: yes yes no
D • yes yes no
irite behind data will be committed before command prompt returns
For help, type "Smartdru /?'.
CADOS>_
₽Ис" 19.4. Заставка программы SMARTDRV
₽°грамма кэширования резервирует в расширенной (XMS) или отобра-
(EMS) памяти определенные области, в которых временно запоми-
ся последние данные, записанные или считанные с винчестера. По-
до/ ое обращение к этим данным происходит намного быстрее, поскольку
: уп к RAM всегда быстрее, чем к внешним носителям данных.
^Канашего примера c:\dos\smartdrv.exe 2048 1024 с+ d определяется
<° °Дин раз в начале работы, чтобы программа SMARTDRV самостоя-
HajL0 загрузилась в расширенную память. По умолчанию величина кэш-
Равна 256 Кб. При общей памяти РС от 4 Мб и выше это значение
Увеличить- При 8 Мб и более можно установить эту величину, как в
Примере: 2048 Кб. Второе значение, здесь 1024, определяет, что кэш
। р°грамм Windows не может быть меньше, чем 1024 Кб.
528 Аппаратные среде-
Параметры с+ и d относятся к приводам, которые должны кэшироа
В нашем случае это С: и D:. Таким образом, кэшировать можно и CD-]
+ обозначает, что кэширование происходит как при чтении, так и при:
си. Здесь + установлен для винчестера, поскольку CD-ROM не может
сывать информацию.
Если речь идет лишь о кэшировании чтения, то говорят Write through (
если же кэшируется и запись, то говорят Write behind Ccche. Записывг
данные сначала запоминаются в кэш-памяти и затем перезаписывают
диск, как только позволят системные ресурсы. Принципиально испол^
ние кэширования записи разумно, опасность состоит лишь в том, что
система зависнет (или отключат электроэнергию), то данные, которые’
дятся в кэш-памяти и еще физически не записаны на диск, будут потей
Сделаем еще несколько замечаний по поводу использования прога
SMARTDRV: 1
□ Программа кэширования винчестера должна всегда загружаться^
менеджеров памяти HIMEM и EMM386, так как свой буфер она »
лагает в расширенной памяти
“Связывание” программы кэширования с помощью команды LH |
ней памятью не обязательно, поскольку, если достаточно ме
SMARTDRV автоматически загружается в верхнюю память
Кэширование сжатых дисков хотя и возможно, но мы не рекоме
этого делать, так как в
тормозиться
Не стоит одновременно
личных производителей,
сти от системной конфигурации вашего компьютера (диск, кон
материнская плата, шина и т. д.) приводит к наилучшим результата)
Программа кэширования не может заменить аппаратную кэш-п
установленную на винчестере, а лишь поддерживает ее
Программа кэширования не обслуживает гибкие диски
□
□
этом случае работа системы будет сущее
□
использовать две программы кэширован
Протестируйте, какая из программ в завй
□
□
Переменные окружения
Команда set определяет так называемую переменную окружения. В >
случае речь идет о свойствах и параметрах некоторых программ и Д
операционной системы. Команда set тетр = c:\temp, например, У
системе располагать создаваемые программами временные проме
файлы в директории temp на диске с:, set sound= c:\blaster указы
файлы, относящиеся к звуковой карте, находятся в директории с.-М
set Blaster = А220 17 di Н5 рззо те определяет параметры звуко
ты, похожие на параметры драйвера. Наша карта Sound Blaster закреп
собой базовый адрес ввода/вывода, равный 220, при этом он не совп
адресом привода CD-ROM. Используются IRQ7 и DMA1 для 8-разр
^aga 19. Программная настройка PC 529
р]ЛА5 для 16-разрядного преобразования, 330 обозначает базовый адрес
I^IDI-порта тб — это идентификатор карты.
|(ак и привод CD-ROM, звуковую карту устанавливают с помощью специ-
альной программы установки, которая автоматически записывает необходи-
мые команды и параметры в стартовые файлы. Однако точное знание от-
дельных параметров в случае возникновения проблем поможет вам при
диагностике ошибок. Поэтому сначала следует принять параметры, устанав-
ливаемые автоматически, и только в случае нарушений функционирования
системы или отдельного устройства изменить и переконфигурировать стар-
товый файл вручную.
Те, кто еще использует Windows, могут вызвать его автоматически сразу же
после загрузки DOS при помощи команды c:\windows\win:. Параметр:
(двоеточие) обозначает, что заставка Windows на экране не будет появлять-
ся, что экономит пару секунд при его загрузке.
Оптимизация работы винчестера
Некоторые методы ускорения доступа к винчестеру описаны ранее. Только
в крайнем случае следует отказываться от кэширования жесткого диска. Од-
нако имеются еще некоторые средства, улучшающие работу системы с вин-
честером, которые связаны скорее не с оптимизацией скорости обмена дан-
ными, а с более эффективной организацией данных.
дефрагментация винчестера
Скорость доступа к винчестеру зачастую уменьшается пропорционально
Увеличению количества размещенных на нем файлов. Это связано с тем, что
Данные на диске обычно фрагментированы, т. е. нс всегда находятся внутри
°ДНой логической единицы,-так сказать “одним куском”. В результате мно-
П'Численного стирания и копирования с течением времени образуются на-
снОДщие “дыры” в данных, и файл большого размера (если на диске нет
^вободной единой области) разрывается на фрагменты, которые вставляются
вь1щеуКазанные “дыру” Для того чтобы прочитать такой файл, головка
ния/записи должна несколько раз переместиться. Фрагменты при необ-
^^Мости могут снова объединяться в одну логическую единицу с помо-
Нию ^блицы размещения файлов (FAT), которая хранит общую информа-
Чес 0 Физически рассредоточенных “кусках” файлов. Таким образом, логи-
ки файлы объединены, но для чтения данных должна потрудиться
Ияц Ка чтения/записи. Чем чаще она будет позиционироваться для чтения
Записи данных, тем дольше будет длиться процесс их преобразования.
|^И°х?ЧисленнЬ1е утилиты, такие как Масе, PC Tools (Compress, Optimizer)
bfL, Orton Utilities (SpeedDisk), уже давно и успешно борются с подобными
Д- °ЯТельствами, проводя дефрагментацию данных на винчестере. Начиная
Аппаратные средст
530
с версии DOS 6.0, в стандартной поставке имеется утилита DEFRAG,
рая выполняет аналогичную функцию (рис. 19.5). При такой дефрагмен
□ Анализируется FAT
□ Соединяются разрозненные части файлов
□ Формируется новая таблица размещения файлов
После дефрагментации винчестера вы обнаружите, что доступ к файлам ст
более быстрым и, кроме того, благодаря скрупулезному анализу поверхнбс
диска выявлены непригодные сектора, а также “мусор”, т. е. данные, и
формация о которых не помещена в FAT. Эти данные можно удалить.
1
DI
Stop
Legend
[Defrag Legend
□
В
S
□
a
Pause
Hide Details J
- Def ragmenthg Prive С
ППП ДПП ]пп^йпскзпшп(зппппШпипшНпооНйННппНпппН|
□□□□□□□□□□□□□□□□□tmanimnnaxnnnaannoccnncEiannanDni
□□□□□□□ах|аппаппппазппазтпотппазпаПпазааспзс!аота|
Optimized (defragmented) data
Unoptimized data that:
0 Belongs at beginning of drive
В Belongs in middle of drive
В Belongs at end of drive
Free space
Data that wifi not be moved
Bad (damaged) area of the disk
Data that's currently being read
Data that's currently being witlen
Each box represents one disk duster
Close |
matBarntto
OODDDODDBBBl
□
□
г
□
□
□
□
□
Defragmenting file system...
imiii
19% Complete
IgfiStart] !*я'| Control Panel
: 14:49 Ч
Рис. 19.5. Заставка при дефрагментировании винчестера утилитой DEFRAG
Если FAT не в порядке, то вам не удастся обойтись только средствами!
рационной системы и придется воспользоваться специальными проград
ми Norton Disk Doctor или Program DiskFix PC Tools. В случае, если oHI
в состоянии восстановить FAT, остается только одно: спасать данные, Ш
торым еще имеется доступ, и форматировать диск. ,3
Несколько замечаний по использованию утилиты DEFRAG: «я
□ Для повышения скорости доступа к данным важно физическое naffig
ние данных на диске. Например, можно изменить расположение фИ
на диске в соответствии с расширением их имен |
ffiaea 19. Программная настройка PC
531
0 С помощью команды DEFRAG не удается дефрагментировать сетевой диск
0 DEFRAG не может запускаться в окне DOS из Windows
а Перед запуском DEFRAG необходимо для безопасности скопировать са-
мые ценные данные, хотя аварии с DEFRAG случаются редко
0 Можно применять DEFRAG, если диск компрессирован с помощью
DOUBLESPACE, но если он компрессирован с помощью драйвера
Stacker, то в данном случае имеется специальная программа SDEFRAG
Компрессия винчестера
Использование “невидимых” архиваторов файлов поможет увеличить сво-
бодное пространство винчестера в 2 и даже в 3 раза. Эти программы, рабо-
тая в фоновом режиме, будут постоянно следить за всеми обращениями к
жесткому диску, используя соответствующие алгоритмы сжатия файлов при
записи их на диск, либо автоматически распаковывая файлы при чтении с
диска.
Исходя из нашего опыта, рекомендуем отказаться от компрессии, если на
вашем винчестере имеется еще достаточно свободного места. Применяйте
компрессию только тогда, когда уже нет абсолютно никакой другой воз-
можности увеличить свободное пространство винчестера.
При использовании программ компрессии рекомендуется компрессировать
весь диск только в крайнем случае. С MS-DOS поставляется компрессор
DOUBLESPACE, с помощью которого все сжатые (компрессированные)
файлы собираются в один общий файл. В некомпрессированной части дис-
ка находится файл DBLSPACE.BIN, который берет на себя управление ком-
прессированными частями и определяет другую файловую систему, не со-
вместимую с FAT системы DOS. В этом и состоит основная проблема при
компрессии: если управление нарушено, то обычно теряется доступ к сжа-
файлам.
К
* программам компрессии относятся такие программы, как Stacker фирмы
«с Electronics, Expanz фирмы InfoChip, Squish Plus фирмы Sundog и др.
Роме того, имеются программы, работающие со специальными типами
* илов, например, FontSpace фирмы Isogon сжимает файлы растровых изо-
Ражений шрифтов, а программа SQZ Plus фирмы Symantec работает с элек-
°нными таблицами Lotus 1-2-3 и Symphony.
К^ак° Работаете ли вы с программами DoubleSpace, SStore или Stacker, при
Рессии винчестера обратите внимание на следующие обстоятельства:
Прежде чем начать компрессию винчестера, необходимо обеспечить пол-
Ую безопасность данных
Q п
Отменяемые вами программы компрессии должны иметь возможность
Роизвести декомпрессию. То есть, если вы заметите, что компрессия не
Ринесла существенной выгоды, то сможете без проблем реконструиро-
Ть старое состояние
532 Аппаратные средств!
□ Так как при работе с компрессированным диском при операциях зад
и чтения данных соответственно происходит их компрессия или дек
прессия, то обычно время доступа к данным увеличивается, что заву
от быстродействия процессора и винчестера !
□ Для обслуживания компрессированного диска невозможно применят
же программы, что и для некомпрессированного. Это следует уже из
го, что программы обслуживания CHKDSK или DEFRAG всегда ccj
ются на известную FAT-структуру
□ Результат компрессии зависит от типа данных. Текстовые и графича
данные (например, формата PCX, BMP) компрессируются хор
(сжимаются в 2 — 10 раз). Файлы с расширением EXE и СОМ сжима
ся в 1,5—2 раза. Архивированные файлы (с расширением ARJ, ZIP -jf
вообще не сжимаются. ,
д
Архивация файлов
Имеются и другие возможности сжатия данных: речь идет об архивам
Наиболее известные из них — ARJ, LHA и PK.Z1P. 7
Большинство из этих программ не надо специально покупать, так кай
предлагаются как программы общего пользования (Shareware) или сво
ного распространения (Freeware). Хорошую помощь при архивации да?
(поскольку каждый пользователь имеет любимый архиватор) могут ок?
специальные оболочки (так называемые Packer-Shells), такие как SHEZ
GUS, которые самостоятельно определяют архивированный файл и паи
ют его распаковать (так называемый процесс разархивации). Подобные^
дочки обычно лишь управляют имеющимися программами-архиватс(
общего пользования.
Принцип работы архиваторов основан на поиске в файле “
формации и последующем ее кодировании с целью получения минимал:
объема. Самым известным методом архивации файлов является сжати
следовательностёй одинаковых символов. Например, внутри вашего
находятся последовательности байтов, которые часто повторяются. В)
того, чтобы хранить каждый байт, фиксируется количество повторяюв
символов и их позиция. Для наглядности приведем следующий пример/
Архивируемый файл занимает 15 байт и состоит из следующих символе!
BBBBBLLLLLAAAAA «
В шестнадцатеричной системе: 3
42 42 42 42 42 4С 4С 4С 4С 4С 41 41 41 41 41
Архиватор может представить этот файл в следующем виде (шестН!
теричном): -
01 05 42 06 05 4С 0А 05 41 “
избыточной?
гпавз 19. Программная настройка РС
533
дт\ последовательность можно интерпретировать следующим образом: с
цервой позиции пять раз повторяется символ “В”, с позиции 6 пять раз по-
вторяется символ “L” и с позиции 11 пять раз повторяется символ “А”.
Согласитесь, очень простая демонстрация алгоритма архивации. Очевидно,
чТо для хранения файла в такой форме требуется лишь 9 байт, что на 6 байт
меньше исходного представления.
Описанный метод является простым и очень эффективным способом сжа-
тия файлов. Однако он не обеспечивает большой экономии объема, если
обрабатываемый текст содержит небольшое количество последовательностей
повторяющихся символов. Более изощренный метод сжатия данных, ис-
пользуемый в том или ином виде практически любым архиватором, — это
так называемый оптимальный префиксный код и, в частности, кодирование
символами переменной длины (алгоритм Хаффмана). Код переменной дли-
ны позволяет записывать наиболее часто встречающиеся символы и группы
символов всего лишь несколькими битами, в то время как редкие символы
и фразы будут записаны более длинными битовыми строками. Например,
анализируя любой английский текст, можно установить, что буква Е встре-
чается гораздо чаще, чем Z, а X и Q относятся к наименее встречающимся.
Таким образом, используя специальную таблицу соответствия, можно зако-
дировать каждую букву Е меныпим числом бит и использовать более длин-
ный код для более редких букв.
Популярные архиваторы ARJ, РАК, LHARC, PKZIP работают на основе
алгоритма Лемпела-Зива. Эти архиваторы классифицируются как адаптив-
ные словарные кодировщики, в которых текстовые строки заменяются ука-
зателями на идентичные им строки, встречающиеся ранее в тексте. Напри-
мер, все слова этой книги могут быть представлены в виде номеров страниц
и номеров строк некоторого словаря. Важнейшей отличительной чертой
этого алгоритма является использование грамматического разбора предше-
ствующего текста с разложением его на фразы, которые записываются в
словарь. Указатели позволяют делать ссылки на любую фразу в окне уста-
новленного размера, предшествующего текущей фразе. Если соответствие
найдено, текущая фраза заменяется указателем на своего предыдущего
Двойника.
Применение этих архиваторов всегда эффективно для долговременного хра-
Нения данных.
При архивации, как и при компрессировании, степень сжатия файлов зави-
т °т их форматов. Графические файлы типа TIFF или GIF уже заранее
дрессированы (хотя имеется и разновидность формата TIFF без ком-
и здесь даже самый лучший архиватор навряд ли что-нибудь най-
Ст Для упаковки. Совсем другая картина наблюдается при архивации тек-
°вых файлов, файлов PostScript и им подобных.
Глава 20
Установка
дополнительных
компонентов
В этой главе мы приведем лишь некоторые из возможных приемов и
дов, с помощью которых монтируются конструктивные элементы РС, вц
му что, с одной стороны, имеется большое количество периферий!!
устройств, описанием установки и замены которых на материнской па
можно было бы заполнить весь объем книги, а, с другой стороны, послч)
вательность и характер выполнения большинства операций чаще всего <5
жи между собой. Установив карту один раз, вы уже не будете испитый
никаких проблем. ,d
Подготовка к работе
Установку новых компонентов и их замену мы будем рассматривать в
последовательности операций, которые для наглядности представим в М
структурных схем. Четкое выполнение всех операций позволит избей!
ошибок при установке дорогостоящих компонентов РС.
Для модернизации РС вам не потребуется какой-либо специальный ин₽1
мент. Нужно только оборудовать рабочее место и выбрать время. , я
Прежде чем разбирать РС, следует подготовить свободное хорошо осв^И
ное рабочее место, например, письменный или кухонный стол, на коТЧ
не должно быть стаканов с кофе, пепельниц и других посторонних прев
тов. Поблизости должны, быть расположены как минимум три свобоЯ
розетки электрической сети. JI
д
При работе с РС необходимо соблюдение основного правила: спешка Я
только при ловле блох. Не торопитесь, при установке и замене компов
всегда требуется гораздо больше времени, чем запланировано. Вы не
тите что-либо в РС, если не будете торопиться и соблюдать меры пред
рожности. Ниже еще раз упомянуты два правила, соблюдение которьй
хранит вашу жизнь: j
Глава 20. Установка дополнительных компонентов 535
□ Не разбирайте блок питания! Здесь нет ничего, что требовало бы ремонта
□ Не разбирайте монитор! Даже при отключенном от сети мониторе ваша
жизнь подвергается опасности поражения остаточным электростатиче-
ским зарядом
Заниматься разборкой РС должны спокойные люди.
Для разборки и сборки РС не надо применять силу. Все механические и
электрические соединения разъединяются без особого труда.
В главе 19 было изложено, как создать системную дискету. Сделайте еще
один дубликат, так как поврежденный дисковод может разрушить вашу дис-
кету. Кроме того, нужно иметь несколько чистых отформатированных дис-
кет, которые соответствуют формату дисковода, для установки программ
или сохранения информации.
Установка карт расширения
Установка и переконфигурация карты расширения относится к стандартной
операции при монтаже РС. Часто возникает необходимость поменять ста-
рую карту на новую или установить дополнительную карту.
В последующем примере речь идет о схеме замены графической карты
(рис. 20.1). Пусть в исходном состоянии РС был оборудован монохромной
графической картой, и вот вы купили новый Multisync-монитор, который
несовместим со старой графической картой, и поэтому возникла необходи-
мость приобрести и установить новую графическую карту.
Шаг Т-5
Операции следует проводить с выключенным РС. Отсоедините разъем мо-
нитора от карты, потому что, во-первых, в противном случае вы не сможете
открыть корпус, а, во-вторых, вам будет проще обнаружить необходимую
графическую карту среди большого количества других карт. Карта не просто
вставлена в слот, но еще и закреплена винтами, которые нужно, конечно
Же, отвернуть. Для этого вы можете воспользоваться пинцетом или острыми
Клещами, так как, если ваша отвертка не намагничена, винты, вероятнее
всего, упадут вниз.
Шаг 6
^Режде всего, проверьте, не была ли установлена старая видеокарта в 8-
ъ Рядный слот. Новая карта должна устанавливаться в 16-разрядный слот.
и старая карта находилась в коротком слоте, вы, конечно же, не сможете
Ст° Использовать. В этом случае надо извлечь карту (рис. 20.2) и запереть
с п°м°щью заглушки, которая крепится винтами. Открытая панель
^°Та> хотя и способствует охлаждению системы, но также является и щелью
я Проникновения пыли.
536
Аппаратные с ре дсп
1.Отключите монитор и РС от электросети
2. Отсоедините разъем монитора от графической карты
3. Откройте корпус РС
4. Идентифицируйте старую графическую карту
5. Открутите винты фиксации старой графической карты
6. Была ли старая карта установлена в 8-разрядный слот?
Да_________________________
Извлеките старую видеокарту
Закройте защитную панель
Нет
Извлеките старую видеокарту
Найдите свободный 16-раз-
рядный слот
ч
7. Установите на новой видеокарте джамперы и DIP-переключатели (например, ||
время задержки, джампер Interlased)
8. Переставьте на материнской плате джампер mono/color <
9. Установите новую карту в 16-разрядный слот
10. Подсоедините кабель монитора и включите монитор
11. Включите РС и вызовите CMOS Setup
12. В Standart CMOS Setup установите опцию Prymary Display в состояние VGA
13. Сохраните CMOS Setup и перезапустите PC
14. Видеокарта функционирует?
Да
Нет
Обратите внимание на акустический сигй
(8-кратный звуковой сигнал)
Проверьте правильность конфигурирования картйб
Проверьте корректность выбора слота 1
Проверьте регулировку монитора
15. Проведите программное тестирование
16. Закрепите винтами карту и разъем монитора
17. Настройте карту (например, Shadow-RAM)
18. Закройте корпус
19. Инсталлируйте драйвер, адаптируйте приложения для VGA, юстируйте монитор
Рис. 20.1. Схема установки графической карты
Шаг 7
Прежде чем устанавливать новую графическую карту, необходимо изу<1
ее возможности и установить в необходимое положение все джамперы Ич
реключатели. Дело в том, что после установки карты вы не сможете их
ставить из-за тесноты в корпусе РС.
Гпава 20. Установка дополнительных компонентов
537
Рис. 20.2. Извлечение карты расширения
Шаг 8-9
Вернемся снова к материнской плате. Не забудьте, что на ней расположен
джампер color/mono. Местоположение этого джампера указано в документа-
ции на материнскую плату. На большинстве плат он находится вблизи ак-
кумулятора. После этого установите плату в 16-разрядный слот.
Новая плата имеет “привычку” с трудом входить в разъем. В данном случае
вы должны приложить немного (немного!) усилий, при этом вставляйте
плату без перекосов (рис. 20.3).
Не закрепляйте плату винтами, так как если первый тест покажет, что не
Все в порядке, вам снова придется ее извлекать.
^аг 10-13
'р
еперь проведите первое тестирование карты. Подсоедините к карте мони-
°Р и включите его. После этого запустите РС. На экране монитора должно
°явиться короткое сообщение типа
Elsa Winner 1000 VGA BIOS Version 3.03.10
Copyright 1993 ELSA GmbH, Aachen
^11 rights reserved
Рис. 20.3. Установка графической карты в 16-разрядный слот и ее фиксация
Вновь перезапустите РС с целью внесения изменений в CMOS Setup,
возможно, он и сам определит, что установка в CMOS Setup, ссылающ|
на графическую карту, больше не соответствует действительности. С ши
щью комбинаций клавиш <Ctrl>+<Alt>+<Esc> (для Award BIOS) или |
виши <Dei> для (AMI BIOS) вы можете вызвать CMOS Setup и в Stoj
CMOS Setup выставить корректное значение опции Primary Display.
шем случае установите vga. После изменения CMOS Setup не забудьте^
сохранить! Снова перезапустите компьютер. J
Шаг 14
Это решающий шаг. Или^вы сделали все правильно, или вам
начинать поиск ошибки до тех пор, пока она не будет обнаружена. Вояи
ные причины ошибок приведены в главе 18, однако на некоторые осот
ности следует обратить внимание сейчас. Если РС подает 8-кратный зя
вой сигнал, то однозначно можно сказать, что карта не совсем К°РРЦ
установлена в слот. Извлеките ее и установите заново. Возможно, каря
ботает, но не так, как вам хотелось бы (например, вызывает зависание^
темы). В этом случае проверьте установку всех джамперов на карте и ей
пряжение с монитором. Ч
Глава 20. Установка дополнительных компонентов 539
Если монитор остается совершенно темным, то, возможно, для продуциро-
вания изображения он нуждается в прогреве в течение пары секунд. Уточ-
ните положение регуляторов яркости и контрастности.
Шаг 15-16
Если на экране монитора появляется изображение, то следует провести
программное тестирование карты. Для этого можно использовать как про-
граммы, которые обычно поставляются с картой, так и программные утили-
ты типа CHECKIT, PC Tools или Norton Utilities. Если вас удовлетворяют
результаты тестирования, то можете завинтить карту и закрепить разъем мо-
нитора с помощью шестигранных или пластиковых винтов.
Шаг 17
Если карта функционирует, следует приступить к программной оптимиза-
ции. В первую очередь мы предлагаем перевести Video BIOS в сегмент адап-
тера. Это достигается с помощью опции video shadow ком в Advanced CMOS
Setup. Напомним, что для VGA резервируется область памяти, начиная с
AOOOh.
Шаг 18-19
Если замена видеокарты была единственной запланированной монтажной
операцией, то можете закрыть корпус и попробовать, как работают прило-
жения с новой картой. Начинайте с Windows, потому что прямо здесь мож-
но установить соответствующий драйвер, определяющий режим работы мо-
нитора. В случае необходимости вы также можете провести незначительную
юстировку синхронизации, ширины и высоты кадра и прочее.
Замена материнской платы
и элементов памяти
Для замены материнской платы следует планировать больше времени, чем
Для замены видеокарты.
Пусть ваш РС оборудован материнской платой с CPU 386, которую вы хо-
ТИте заменить платой с процессором 486. К новой материнской плате вы
фланируете подключить старые карты расширения и приводы. Емкость ра-
°Чей памяти на старой плате составляет 4 Мб и организована в виде четы-
рех SIMM -модулей емкостью по I Мб. Предположим, вы решили, что но-
1И РС должен иметь 8 Мб памяти. В этом случае модули памяти со старой
о..атьг можно оставить, но следует приобрести еще 4 дополнительных
ММ-модуля.
Цля наглядности мы разделили весь процесс реконструкции на три этапа:
едготовка (рис. 20.4), извлечение старой и установка новой материнской
'Латы.
540
Аппаратные средств
Подготовка к замене материнской платы
1. Запишите параметры HDD
2. Запишите все существенные параметры CMOS Setup
3. Откройте корпус
4. По возможности маркируйте старые платы расширения
Рис. 20.4. Схема подготовки к работе по замене материнской платы
Шаг 12
Прежде чем приступать к установке новой платы, мы настоятельно ц
мендуем еще раз взглянуть на старую материнскую плату, чтобы запи
наиболее существенные данные, которые находятся в старом CMOS Se
В первую очередь к таким данным относятся параметры винче^
(рис. 20.5), поскольку он будет устанавливаться снова.
Hard Disk С. Туре 47 = USER TYPE
Cyln Head WPCOM LZone Sect Siz$
768 14 1024 1024 62 326 Hi
Рис. 20.5. Пример параметров винчестера <;i
'if.
Вы найдете эти параметры в Standard CMOS Setup под обозначением
Disk С: type. Если установлены два винчестера, вы, конечно же, дой
переписать параметры каждого из них.
Переписывать другие установки CMOS нет необходимости, поскольку
новой материнской платы они все равно изменятся.
Шаг 3-4
Выключите компьютер и.откройте корпус. Если вы впервые увидели oti
тым корпус РС, то начните с того, что перепишите расположение кабел
местонахождение карт. Конечно, на новой материнской плате карты рас
рения, возможно, будут находиться на другом месте, однако, если у вас
никнут сомнения в назначении той или иной карты, знание их старого
положения будет полезным.
Извлечение старой материнской платы
После подготовки приступайте к следующему этапу — извлечению С!
материнской платы (рис. 20.6).
Глава 20. Установка дополнительных компонентов 541
1. Отсоедините все кабели соединения материнской платы
2. Отсоедините другие мешающие кабельные соединения
3. Извлеките карты расширения
4. Открутите винты крепления материнской платы
5. Извлеките плату
6. Извлеките модули памяти
7. Удалите пластмассовые стойки
рис. 20.6. Схема извлечения старой материнской платы
Шаг 1
На этом шаге вы должны записать все, что вам неясно. При этом можете
закрепить маркировку кабелей с помощью изоляционной ленты.
Кабели, идущие к материнской плате от блока питания, обеспечивают ее
током. При их отключении обратите особое внимание на то, каким образом
были установлены разъемы на материнской плате. Если при подключении
этих кабелей к новой материнской плате перепутать полюса, то это может в
долю секунды превратить вашу плату в груду металлолома.
Наряду с кабелями питания, вы должны отсоединить кабели, идущие к пе-
редней панели корпуса, то есть к переключателям Keylock и Turbo, кнопке
Reset и светодиодным индикаторам Power и Turbo. Не ищите кабель инди-
кации работы винчестера на материнской плате, он соединен напрямую с
контроллером жесткого диска (кроме случаев, когда контроллер винчестера
установлен прямо на материнской плате).
Шаг 2
Если вы отсоединили все кабели, идущие от материнской платы, то можете
также отсоединить и другие кабели РС, которые могут помешать вам при
извлечении платы из системного блока. В этом случае решайте сами, остав-
лять ли некоторые кабели соответствующих карт, например, отходящие от
мультикарты. Естественно, чем меньше кабелей вы отсоединили, тем мень-
ше придется подключать и тем меньше риск неправильного подсоединения.
Шаг 3
На этом шаге удалите и сохраните в коробочке винты, фиксирующие карты
Расширения. Затем поочередно извлеките сами карты.
возможно, при этом вам придется применить несколько больше усилий,
Чем вы думали. Обратите особое внимание на то, чтобы извлекать карты
строго вертикально, в противном случае вы рискуете их “свернуть” или вы-
вернуть вместе со слотом.
располагайте карты возле корпуса и при этом обратите внимание на то,
чтобы не было контакта между картами и корпусом (рис. 20.7). Хотя корот-
542
Аппаратные средства Р(у
кое замыкание и не грозит, но печатные проводники карт очень чувстви*
тельны к жесткому прикосновению и могут быть повреждены, что приведет-
к выходу карты из строя.
Рис. 20.7. Извлеченные карты расширения
Шаг 4
Материнская плата фиксируется к основанию корпуса обычно двумя
тремя винтами (рис. 20.8). Речь идет о резьбовых винтах, которые меныц
тех, которыми укрепляются в своих отсеках приводы. При откручиванИ!
винтов, крепящих материнскую плату, старайтесь применять как можи
меньше силы. Используйте подходящую крестообразную отвертку, чтобы!
разрушить головку винта. Обратите внимание на то, чтобы острие отверти
ни в коем случае не соскальзывало и не царапало материнскую плату. Хот
вы и устанавливаете новую плату, но и старая еще может пригодитыЯ
Иногда материнская плата крепится с помощью гаек с обратной сторон*
корпуса. В этом случае операцию по извлечению материнской платы лучи*
проводить вдвоем. М
Шаг 5 гч
После удаления винтов материнская плата держится только на специальна
пластмассовых стойках, поэтому вы не сможете сразу же вертикально ее Я|
влечь. Вы должны переместить плату в правую или левую сторону, в зав!
Гпава 20. Установка дополнительных компонентов
543
Рис. 20.8. Винты, фиксирующие материнскую плату
симости от того, где она расположена. При выполнении этой операции
лучше полагаться на ощущения, а не на силу. Извлекайте материнскую пла-
ту из корпуса обеими руками (рис. 20.9).
Шаг 6
После извлечения старой материнской платы вы должны обеспечить ее ста-
ильное положение. Лучше всего использовать для этого прокладку из по-
ристой резины или, в крайнем случае, картонную коробку, в которой рас-
полагалась новая плата. Если вы решили заимствовать старые элементы па-
мяти, то не убирайте плату с рабочего стола.
544
Аппаратные средства
Рис. 20.9. Извлечение материнской платы из корпуса
Говоря о панели SIMM-модуля, обычно имеют в виду пластмассовый разъ- .
ем, который с помощью маленьких защелок с обеих сторон фиксирует мо-
дуль в правильном положении. Вы должны одновременно справа и слева .
отжать эти защелки (рис. 20.10) и извлечь модуль из разъема. Поместите
четыре извлеченных модуля памяти в безопасное место. мК
Рис. 20.10. Извлечение SIMM-модулей
Глава 20. Установка дополнительных компонентов
545
Шаг 7
Этот шаг необязательный. Если у вас имеются новые пластмассовые стойки,
то старые можете оставить на старой плате (на радость ее новому владель-
цу). Если же они вам нужны, то извлеките
их с помощью острых щипцов, в случае
необходимости используйте плоскогубцы,
как это показано на рис. 20.11.
Прежде чем устанавливать новую плату,
можете запаковать и убрать старую в на-
дежное место. Положите плату не просто в
коробку, а заверните ее в целлофановый
пакет. Можно использовать коробку от
новой платы.
Рис. 20.11. Удаление стоек из старой
материнской платы
Установка новой материнской платы
Теперь приступайте к установке новой платы. Показанная на рис. 20.12
структурная схема имеет уже более сложный вид, поскольку при проведении
этой операции пользователями часто совершаются ошибки.
Шаг 1
Так же тщательно, как вы извлекали SIMM-модули из старой карты, уста-
новите их в новую (рис. 20.13). Обратите внимание на правильную комплек-
тацию — банк должен быть полностью заполнен модулями памяти:
□ Установите SIMM-модуль в слот банка под углом 70° к материнской плате
а С легким нажимом выровняйте его по вертикали до щелчка
В документации на материнскую плату вы найдете информацию об органи-
зации банков памяти. Этот вопрос подробно рассмотрен в главе 5.
возможно, раньше вы не обратили внимания на различие времени доступа к
старым и новым элементам памяти. Старайтесь избегать смешения различных
Модулей памяти. Проблемы при работе на РС обычно возникают в случае,
если времена доступа к элементам памяти расходятся более, чем на 20 нс.
546 Аппаратные средства Рс
1. Установите старые и новые модули памяти
2. Проведите внешний тест с блоком питания и видеокартой
3. Плата функционирует?
Да Нет
Обратите внимание на акустическое сообщение
Проверьте обеспечение питанием
Проверьте сопряжение монитора с видеокартой
Проверьте корректность установки элементов памяти
4. Отсоедините питание и видеокарту
5. Установите стойки
6. Установите и закрепите в корпусе материнскую плату
7. Подключите питание, видеокарту и монитор
8. Внутренний тест прошел успешно?
Да Нет
Ищите источник ошибок в п. 4-7 (либо повторите внешний тест)
9. Установите карты расширения
10. Подключите кабели, ведущие от /к картам расширения
11. Подключите к корпусу необходимые кабели (Reset, Turbo и др.)
12. Проведите установку основных элементов в CMOS Setup
13. Проведите тест функционирования обслуживающих элементов
14. Тест прошел успешно?
Да Нет
Ищите источник ошибок
Тестируйте отдельно карты расширения
15. Закройте корпус
16. Настройте материнскую плату с помощью CMOS Setup, командных файлов и др.
Рис. 20.12. Схема установки материнской платы
547
Гпава 20. Установка дополнительных компонентов_
Шаг 2
Прежде чем устанавливать материнскую плату в корпус РС, проведите
внешний функциональный тест. Для проведения этого теста необходимы
лишь четыре компонента: источник питания, видеокарта, монитор, дина-
мик. Положите плату рядом с компьютером и подключите разъемы питания.
Еще раз обращаем ваше внимание на правильную установку полюсов обоих
разъемов источника питания! Черные провода кабелей разъемов питания
должны быть рядом. Пример неправильного подключения питания к мате-
ринской плате приведен на рис. 20.14. Установите видеокарту и подключите
к ней монитор. Как было указано в главе 18, ошибки можно обнаружить и с
” сигналов. Для этого следует подключить динамик,
корпусе РС.
помощью акустических
расположенный в
Рис. 20.13. Установка SIMM-модуля
Шаг 3-4
Перед включением РС проверьте правильность подключения кабелей пита-
ния к материнской плате и отсутствие контакта токоведущих частей мате-
ринской платы с корпусом РС. Теперь включите питание РС и, конечно
Же, монитора. Если на мониторе появляются сообщения и указывается ко-
личество памяти, то “первый тайм” вы выиграли.
Писк в динамике — это сигнал об ошибке. Обратитесь к главе 18. Представ-
ленная там информация поможет обнаружить причину ошибки. Возможно,
548 Аппаратные средства Рс
некорректно установлена лишь память. Проверьте SIMM-модули и надеж-1
ность их установки в разъеме.
Если плата по-прежнему не работает, проверьте еще раз все подключенные
компоненты: динамик, видеокарту и монитор. Если материнская плата не,
имеет дефектов, то вы должны выявить ошибки на этой фазе. !
Шаг 5-7 |
После успешного завершения теста можно устанавливать плату в корпус.
Действуйте здесь так же, как и при извлечении старой платы, но в обратной!
порядке. После отключения РС демонтируйте компоненты тестирования5,1
установите пластмассовые стойки в плату, продвиньте плату в прорезй5
скольжения в основании корпуса и прикрутите.
Если новая плата, в отличие от старой, имеет другие размеры, напримерф
Half Size или Baby Size, то перед установкой разберитесь, какому отверстию*»
соответствует стойка и куда закручивать винты. Плата прочно "сидит” Ж/’
двух винтах, важно только, чтобы вы предусмотрели диэлектрические шайР
бы для избежания короткого замыкания. Для подготовки второго небол^У Л
того теста, правда, теперь внутри корпуса, вновь установите компоненты^ ''
как и на шаге 2. ;
Шаг 8
Здесь идет речь только об установлении факта работоспособности материн-*
ской платы в корпусе с помощью программы POST. Если тест не работает^Ц?
то единственная причина состоит в том, что произошло короткое замыканияйк
материнской платы. В этом случае необходимо вновь отсоединить материн-fy
скую плату и выявить ошибку. Обычно ошибка быстро устраняется, если! >
над и под винтами, которыми плата крепится к дну корпуса, вы установите!
пластиковые шайбы, потому что только здесь возможен контакт (пРеД?|Ш
положительно, пластмассовые стойки установлены правильно). .
Так как установка шайб требует порой много терпения, вы можете заранее® ,
смочить шайбы каплей клея и закрепить. Jjfe
шаг 9-13 ш
Если второй тест^был успешно завершен, можете перейти к комплектации®
РС. Вновь установите платы расширения и подключите кабели данныНЦ
(рис. 20.15). Посмотрите свои записи, если забыли, куда были подключении^
кабели. Обратите внимание на то, чтобы по ошибке не установить ИмЯЕ
разрядную карту в 8-разрядный слот. 'Hi
11-й шаг несколько нервозный. Вы должны подсоединить к плате двух-^^ИИ
четырехполярные кабели, идущие от фронтальной панели корпуса. Если
заранее не описали соответствующие разъемы, посмотрите документациИ^^И
Если вы забыли записать соответствие цветов кабелей, обратитесь к главе
Глава 20. Установка дополнительных компонентов
549
На шаге 12 устанавливаются важнейшие опции Standard CMOS Setup. Есте-
ственно, для этого необходимо запустить РС, а клавиатура и монитор долж-
ны быть подключены. Без мыши пока можно обойтись. Вызовите Standard
CMOS Setup с помощью соответствующих клавиш. Сообщение на мониюре
подскажет, какую клавишу или комбинацию клавиш надо использовать.
Установите значения параметров CMOS Setup для новой платы. Детальное
объяснение этого вы найдете в главе 5.
Запомните установленные опции, затем проверьте работоспособность кно-
пок Reset и Turbo. Если индикатор питания (Power) светится, то с большой
вероятностью переключатель KeyLock также функционирует, потому что оба
эти элемента связаны. Не забудьте подключить индикатор работы винчесте-
ра к соответствующему контроллеру. Если один из индикаторов не светится,
то вы либо перепутали кабели, либо где-то имеется плохой контакт. Реко-
мендация здесь только одна: пробуйте до тех пор, пока не добьетесь нор-
мального функционирования.
Шаг 14
Если вы правильно установили параметры CMOS Setup, то с помощью тес-
товых программ проведите тестирование каждого периферийного устройства.
550
Аппаратные средства Pq
Для проведения быстрого начального тестирования можно ограничиться
ошибками, выдаваемыми операционной системой. Форматируйте дискету
командой FORMAT, тестируйте диски с помощью программ CHKDSK или
SCANDISK, проверьте память с помощью утилиты МЕМ и запустите при-
ложения.
Очень хорошим индикатором полного функционирования материнской пла-
ты является Windows. Если запуск Windows происходит успешно, то, как
правило, все компоненты материнской платы в исправности.
Шаг 15-16
Если результаты тестирования вас удовлетворяют, можно завинчивать кор-
пус РС. Предварительно убедитесь, что вы не забыли в корпусе РС отвертки
и винты, и что со всех кабелей удалена изолента и другие бирки.
Последним шагом является настройка материнской платы. При этом следу-
ет сначала выполнить соответствующие установки в CMOS Setup (см. гла^г
5), а затем провести программную настройку (см. главу 19). 'fit
Ж
Замена процессора . ?
Со временем вы, конечно же, захотите увеличить мощность своего РС. Наи-
более простой способ связан не с заменой материнской платы, а лишь с ус*
тановкой нового процессора (рис. 20.16). е
1. Выберите тип нового процессора зИ
2. Отключите питание, снимите корпус системного блока
3. Идентифицируйте гнездо для процессора ж
4. Имеется свободное гнездо OverDrive (ZIF)?
Да Нет
Установите OverDrive-процессор в гнездо OverDrive (или ZIF) или гнездо сопроцессора Извлеките старый процессор. Уста^ новите на его место новый J ’
5. Включите PC
6. Произведите соответствующие установки в CMOS Setup *д|
Рис. 20.16. Схема установки нового процессора
s
i
Шаг 1
Если вы имеете РС на базе процессора 286 или 386, то возможности по
мене CPU в настоящее время отсутствуют. Сейчас фирма Intel считает ci
им базовым процессором Pentium. Однако ряд фирм предлагают некотор!
варианты замены CPU на модули OverDrive.
Основная стратегия фирмы Intel по модернизации процессоров связана
программой OverDrive, которая использует технологию процессоров D^
Глава 20. Установка дополнительных компонентов
551
DX4 и Pentium. Процессоры OverDrive с питанием +5 В поставляются со-
вместно с регулятором напряжения и охлаждающим вентилятором.
На сегодняшний день выгоднее приобрести новую материнскую плату с
процессором Pentium, чем тратить нервы и время на поиск уже безнадежно
устаревших модулей OverDrive.
Шаг 2-4
Как правило, на новых материнских платах панель для установки процессо-
ра выполнена таким образом, что корпус CPU может быть удален с помо-
щью специального рычажка без особых усилий. Такая панель (рис. 20.17)
называется ZIF (Zero Insertion Force), в противоположность ему стандартную
панель обычно называют LIF (Low Insertion Force). Если ваш PC оборудован
CPU i486SX, то процессор OverDrive может быть установлен как в специ-
альную панель'.(возможно ZIF), так и в панель, предназначенную для со-
процессора. В случае отсутствия дополнительных панелей, новый процессор
устанавливается на месте старого. Так микросхема OverDrive может устанав-
ливаться в панель PGA основного процессора.
Рис. 20.17. Установка процессора в панель ZIF
Для удаления старого CPU из панели PGA мы рекомендуем воспользоваться
специальным приспособлением, напоминающим “грабли”, которое входит в
комплект процессора OverDrive.
Материнские платы на базе CPU i486DX2 также могут иметь панель
OverDrive. Однако эта панель отличается дополнительным рядом контактов
и предназначена для процессоров OverDrive типа Pentium.
Ular 5-6
включите PC — новый процессор должен заявить о себе соответствующим
сообщением на экране монитора. Перезапустите компьютер, войдите в
MOS Setup и измените соответствующие опции, связанные со скоростью
Работы нового процессора (Waitstate, AT Bus Clock Selection и др. за более
п°Дробной информацией обратитесь к главам 5 и 19).
552
Аппаратные средстве Рс
Подключение дисковода
Мы исходим из нереальной ситуации, что у вас нет ни одного дисковода, hq
вы хотели бы сразу установить два дисковода (FDD). '
Как правило, существуют дисководы 3,5" и 5,25". Будем считать, что мень-
ший дисковод вы хотите конфигурировать как дисковод А:, а больший как
В: (рис. 20.18).
1. Проверьте наличие свободных кабелей данных и питания
ч 2. Идентифицируйте свободные встроенные отсеки .ц
3. Имеется ли свободный отсек 3,5" для установки дисковода?
Да ТТЛ Нет
Удалите заглушку 3,5" на передней панели Дисковод 3,5" укрепите на кронштейне ц : 1
Идентифицируйте отсек 5,25"
Удалите заглушку 5,25" на передней панели"
4. Временно закрепите дисковод
5. Подключите кабель питания
6. Подсоедините кабель данных
7. Произведите изменения в CMOS Setup . .
8. Установка прошла успешно?
Да Нет 11
Переполюсовка кабеля данных | I :
Переполюсовка входа контроллера < 1 .
Неверные данные в CMOS Setup
9, Зафиксируйте дисковод в отсеке г.
10. Проведите тестирование, выполнив команду FORMAT ' c 1
Рис. 20.18. Схема установки дисковода 35 Шаг 1-2 Первый шаг является подготовительным. Даже самые хорошие дисководу невозможно использовать, если на блоке питания больше нет свободная кабелей. В этом случае необходимо использовать Y-образный разветвит®^ (рис. 20.19), который должен быть в ассортименте любой солидной фирМ| по торговле компьютерными компонентами. Ч Так же проверьте кабель данных. Нужен обычный кабель, но он долЖЧ быть достаточно длинным, чтобы в корпусе Tower вы могли соединить оЯ дисковода, даже если они располагаются не в соседних отсеках. л J
Глава 20. Установка дополнительных компонентов
553
Рис. 20.19. Y-образный разветвитель для подключения питания
Одновременно на втором шаге необходимо определить, в какие отсеки вы
будете устанавливать дисководы.
Шаг 3
Большинство корпусов имеют отдельные отсеки для дисководов 3,5". Если
вы желаете использовать такой отсек, то удалите соответствующую заглуш-
ку. В большинстве случаев это достигается отщелкиванием пластиковой
пластины на передней панели (реже ее необходимо отодвинуть). Если отсе-
ка 3,5" нет, то не остается ничего другого, как приобрести специальную ра-
му {Mounting Kit) и установить в нее дисковод. Затем дисковод 3,5" вместе с
этой рамой вставляется в'отсек 5,257-
Шаг 4-5
Прежде чем вы установите дисковод в отсек, зафиксируйте его с помощью
Двух винтов в горизонтальном или вертикальном (возможно только для дис-
ковода 3,5") положении и соедините с блоком питания.
Мы рекомендуем временно фиксировать дисковод винтами (рис. 20.20).
Возможно, вы сэкономите время, если для первого теста дисковод будет
просто лежать на столе.
Ч1аг 6
При подсоединении кабеля данных (рис. 20.21) руководствуйтесь приведен-
ной на рис. 20.22 схемой. Обратите внимание на то, что цветной маркиро-
ванный провод указывает на контакт 1 разъема. Это указание равносильно
Аппаратные средства PC
Глава 20. Установка дополнительных компонентов
555
554
как для разъема дисковода, так и для контроллера. Маркированная жила в
большинстве случаев поможет избежать неправильного кабеля. В этом также
может помочь и ключ, имеющийся на большинстве разъемов кабеля данных.
Рис. 20.22. Подключение дисковода: 3,5 как А. и 5,25 как В
Шаг 7
Для того чтобы уведомить систему о наличии дисковода и сообщить ей код
его опознавания А: или В:, необходимо лишь установить тип привода в
CMOS Setup. При нашей конфигурации в CMOS Setup должны быть уста-
новлены опции, приведенные на рис. 20.23.
BIOS SETUP PROGRAM - ADVANCED CMOS SETUP
(C) 1993 American Megatrends Inc., all Rights Reserved
Date (mn/date/year)
Time (hour/min/sec)
Dayliht saving
Hard disk C; type
Hard disk D: type
Floppy drive A:
Floppy drive B:
Prymary display.
Keyboard
Mon, Dec 26 1995 Base memory size ; 640 KB
17;30:43 Ext, memory size : 7168 KB
Disabled Cyln Head WPCom LZone Sec Size
47 1010 16 65535 1010 51 402 MB
Not Installed
1.4 4 MB, 3V?’
1.2 MB, 51/4*
VGA or EGA
Installed
Mor.tr. Jan, Feb, ........Dec
Date : 01, 02, 0 3............31
Year •. 1 90 1, 1 90 2........20 9 9
ESC - Exit,|*— = Select, PgUp/pgDn = Modify
Рис. 20.23. Установка дисководов в CMOS Setup
Шаг 8
Если при загрузке РС сначала мигнет индикатор первого дисковода, а затем
второго, значит вы все сделали правильно. Если при этом один из индика-
торов не засветится (или даже оба), то ошибки могут таиться в следующем:
О Проверьте еще раз установки в CMOS. Setup. Возможно, вы правильно
изменили соответствующие установки, но CMOS Setup не был сохранен
О Возможно, вы неверно установили кабель данных. Установите его таким
образом, чтобы цветная маркированная жила кабеля данных подходила к
Контакту 1 разъема
° Возможно, кабель данных подсоединен к дисководу правильно, а к кон-
троллеру — неправильно
Возможно, вы забыли подключить или плохо подключили кабель блока
питания
Если индикаторы не светятся, до это не обязательно является следствием
Дефекта или ошибок подключения дисководов. Проверьте в Advanced
CMOS Setup, установлена ЛИ ОПЦИЯ Floppy Drive Seek at Boot В ПОЛОЖС-
йие Enabled. При деактивизации этой опции дисководы при запуске РС
йе проверяются
556
Аппаратные
отформатируйте на каждом дисководе дискеты типа DD и HD.
C:\DOS\FORMAT а:
C:\DOS\FORMAT Ь:
К КОНТ
Дисковод А:
5,25"
Рис. 20.24. Подключение дисководов 5,25" как А: и 3,5" как В:
Шаг 9-10
Если первый тест прошел успешно, можно зафиксировать дисководы,"!
рекомендуем использовать все четыре винта, чтобы дисковод был пр
закреплен в отсеке.
После окончательной установки дисководов можно еще раз их проте
вать. Для этого с помощью команд DOS:
Изменение идентификатора дисковода
Для изменения идентификатора дисковода нет необходимости перекл
джамперы, а достаточно лишь выполнить следующие два шага:
I. Поменяйте местами разъемы кабеля данных. На рис. 20.24 показано,
дисковод 5,25" установлен как дисковод А:, а дисковод 3,5" как В:. -
2. Внесите изменения в установки Standard CMOS Setup в соответств
конфигурацией дисководов.
Дисковод В:
3,5"
Подключение второго IDE-винчестеру
В главе 18 были рассмотрены возможные причины ошибок, возникай
при использовании двух винчестеров. Перед тем как окончательно п
решение, установить ли еще один винчестер или продать старый и у
вить новый с большей емкостью, вы должны прочитать соответствуй^
материал данной книги.
1'пава 20. Установка дополнительных компонентов 557
Проводить ли перед установкой второго винчестера полное сохранение дан-
ЯЬ1Х, вы должны решить самостоятельно. Будьте внимательны: вы можете
абсолютно правильно установить дополнительный винчестер, но отвлечься
Л сегментировать по недоразумению первый диск вместо второго!
При последующем описании мы исходим из того, что вы располагаете 1DE-
винчестером и приобрели себе еще один винчестер 3,5" с аналогичными ха-
рактеристиками. Схема установки второго IDE-винчестера представлена на
рис. 20.25.
1. Извлеките старый винчестер
2. Конфигурируйте его как "Master и Slave"
3. Имеется свободный отсек 3,5" для установки винчестера? "
Да Нет
Вмонтируйте в шасси винчестер 3.5" "Идентифицируйте отсек 5.25"
4. Временно закрепите винчестер
5. Подключите кабель питания
6. Подсоедините кабель данных
7. Произведите изменения в CMOS Setup
8. Сегментируйте второй винчестер
9. Отформатируйте второй винчестер
10. Установка прошла успешно?
Да Нет
Проверьте переполюсовку кабеля данных
Проверьте переполюсовку входа контроллера
Проверьте установки CMOS Setup
J1. Зафиксируйте винчестер
^З^Проведите тестирование с помощью соответствующих программ
**Ис. 20.25. Схема установки второго IDE-винчестера
Ч1аг 1-2
g
отличие от дисковода приоритет винчестера не зависит от подключения
еля данных. Приоритет определяется переключением джамперов на пла-
винчестера. Соответствующий выбор для первого винчестера Master, а
°Н RBToPoro slave- Если до сих'пор в РС имелся лишь один винчестер, то
Доу Ь1Л отконФигУРиРован как Master без slave, и вам не остается ничего
ра^г°го, как извлечь его, поскольку джамперы на большинстве винчестеров
Положены с обратной стороны или сбоку монтажной платы (рис. 20.26).
fc?ai< -617
558
Аппаратные средства Pq
Рис. 20.26. Извлечение винчестера
•г
Для определения винчестеров как Master и slave нужна лишь документация
на оба жестких Диска. г Г
Мы, к сожалению, не можем в этом разделе предложить полный обзор кон-|
фигураций, так как соответствующие джамперы отличаются не только у раз-;
личных производителей, но и даже в разных моделях одной фирмы. Однако,-,
чтобы получить общее представление, приведем два примера (рис. 20.27^
20.28). J
'"11-’
Шаг 3
Так как вы устанавливаете винчестер 3,5", то необходимо проверить, нахо- *
дится ли за заглушкой на корпусе компьютера свободный отсек для ycrag®.
новки накопителя. Если такого нет, можно приобрести специальный крепеДу
и установить на шасси РС.
Шаг 4-6 Ж
После выставления джамперов следует временно, но надежно, установИДИв
привод в отсек и закрепить его, затем подключить к винчестеру питанчЦ
Подсоединение кабеля данных к IDE-HDD не должно вызывать проблеяв
При подключении винчестеров нужно учитывать, что маркированная
кабеля данных должна подходить к контакту 1 разъема.
Глава 20. Установка дополнительных компонентов
559
JP12 JP13 Функции
on on D37X5 является самостоятельным винчестером
off on Подключены два винчестера; D37X5 — Master
Рис. 20.27. Конфигурация первого винчестера как Master
JP12 ‘ JP13 Функции
on on D37X5 является самостоятельным винчестером
on off Подключены два винчестера; D37X5 — Slave
Рис. 20.28. Конфигурация второго винчестера как Slave
Шаг 7-9
Прежде чем испытывать второй винчестер, необходимо внести соответст-
вующие изменения в CMOS Setup (см. главы 5 и 7). После сохранения но-
вых опций заново перезапустите компьютер. Но второй винчестер еще не
эктивен, поскольку он, хотя и зарегистрирован РС, но еще не инициализи-
рован операционной системой.
Несмотря на это, вы уже можете приложить ухо к новому винчестеру и ус-
лышать “пробуждение” двигателя.,
ь
°озможно, после завершения работы POST на экране монитора возникнет
с°общение D:Drive Failure ИЛИ D:Drive Error, КОТОрОе Означает, ЧТО ВЫ
должны подготовить винчестер для того, чтобы с ним могла работать опера-
560
Аппаратные среда
ционная система. Для этого нужно вызвать программу FDISK (рис. 21
которая позволяет разметить винчестер, создать на нем логические дис
присвоить им имена.
N inion (oiiim.indet f DISK 7 ;.......7 7-77;; 7 7;.....hwb
10 X ia :;.j| я.;|иа| E3| tgjjjji А|__________________________
Microsoft Windows 95
Fixed Disk Setup Program
(C)Copyright Microsoft Corp. 1983 - 1995
FDISK Options
Current fixed disk drive: 1
Choose one of the following:
1. Create DOS partition or Logical DOS Drive
2. Set active partition
3. Delete partition or Logical DDS Drive
4. Display partition information
5. Change current fixed disk drive
Enter choice: Ц]
___Pr№ fas ВД----------------------------------------—
Рис. 20.29. Заставка программы FDISK
Будьте осторожны с программой FDISK. При разметке винчестера анн
руются хранящиеся на нем данные. Если система идентифицировала
винчестера и спрашивает через управляющее меню, какой из них (пе|
или второй) вы желаете сегментировать, естественно, вы должны ответ
что второй.
Так как речь идет о втором винчестере, вы можете запустить FDISK с д
С:. При установке нового винчестера желательно скопировать на ди
утилиты FDISK.EXE, FORMAT.COM и SYS.COM (как это было опис;
главе 19).
Разделите ли вы новый физический жесткий диск на несколько логич<
или оставите неделимым — решать вам.
Вы не можете объявить второй винчестер активным и способным к заг
с него системы, однако на этом жестком диске можно установить Д1
операционную систему, например UNIX или OS/2.
Если разметка второго диска с помощью программы FDISK заверпи
успешно, отформатируйте его командой FORMAT.
Шаг 10
Перезапустите РС. Если возникнут ошибки POST, то, возможно, плохо
соединен кабель данных или произведены некорректные записи в С
Setup.
Слава 20. Установка дополнительных компонентов
561
Если вы уверены, что все сделали правильно, оба винчестера все равно мо-
гут “не ужиться”, если между ними возникнет проблема синхронизации (см.
главу 19). В этом случае следует временно убрать первый диск и запустить
систему со второго винчестера (для этого, разумеется, он должен быть от-
форматирован как системный). Если все протекает без проблем, можно по-
пробовать изменить конфигурацию системы и объявить новый винчестер
как Master, а старый как Slave. В этом случае следует позаботиться о дан-
ных на винчестере.
Шаг 11
На этом шаге необходимо окончательно укрепить оба винчестера и закрыть
корпус (рис. 20.30). Используйте стандартные винты, которые ни в коем
случае не должны быть длинными.
^Ис. 20.30. Окончательное закрепление винчестера
l-Uar 12
Проверьте новый диск с помощью теста. Достаточно один раз
^°Манды XCOPY скопировать данные со старого диска на новый. При по-
с помощью
Ч!
562 Аппаратные средств^^
добном тестировании вы должны перенести около 100 Мб данных для ср^Й,
нения синхронизации режимов обоих винчестеров.
Более подробные тесты, например, Core-Test или Checkit, также сообщат-^
скорости передачи данных {Transfer Speed). ч-g.
Подключение CD-ROM
Вы купили CD-ROM, который имеет собственный контроллер или бумИ
управляться контроллером на звуковой карте или IDE-контроллером. В
следнем случае он подключается так же, как второй винчестер. В этой глаН
мы не будем рассматривать устройства SCSI. В комплект поставки приваИ
CD-ROM входят сам привод и соответствующие монтажные кабели. В неяИ
торых случаях вам также предлагается и CD-диск, если нет, то приобретмИ
его отдельно.
Схема установки привода CD-ROM представлена на рис. 20.31.
Типичные ошибки, которые могут возникнуть при установке CD-ROM,
ложены в главе 18.
1. Установите карту контроллера Я
2. Установите привод |
3. Подключите кабели |
4. Установите программное обеспечение Л
5. Проведите тест работоспособности /?|
Рис. 20.31. Схема установки привода CD-ROM j
Шаг 1 J
Первый шаг состоит в установке карты контроллера, поставляемой совмей
но с приводом CD-ROM. Подключение этой карты осуществляется анам
гично описанному ранее подключению видеокарты: отыскивают свобод»!
место для установки карты, удаляют заглушку корпуса, устанавливают каш
при этом обращая внимание на то, чтобы были сделаны необходимые ус|
новки джамперов. 3
Шаг 2
Найдите свободный встроенный отсек 5,25", удалите фальшпанель (зашел!
нутую или завинченную) и вставьте привод в отсек (рис. 20.32).
Шаг 3
Если во встроенном отсеке уже установлено большое количество дрУ11
приводов (FDD, HDD), то следует заранее подключить кабель данных
20. Установка дополнительных компонентов
563
приводу CD-ROM, поскольку позднее будет непросто приблизиться к его
разъемам.
^Ис. 20.32. Установка привода CD-ROM
Подключите кабель питания и кабель данных к приводу CD-ROM
Фис. 20.33). Необходимо с первьЬс шагов зафиксировать горизонтальное по-
л°жение привода, иначе тестирование приведет к ошибочным результатам,
h
“Озможно, вы захотите подключить привод к уже имеющейся звуковой кар-
Те- В этом случае вам необходим лишь кабель данных между CD-ROM и
564
Аппаратные среде
звуковой картой, а также 2- или 4-жильный аудиокабель. При этом, е<
венно, еще понадобится и документация на звуковую карту для идеи’
кации соответствующих соединений.
Контакты джампера
Разъем для подключения
кабеля интерфейса
Аудиовыход (аналоговый)
Разъем питания (гнездо)
Разъем питания
Аудиовыход (цифровой)
Штырь заземления
\ / Разъем интерфейсного кабеля /
Разъем подключения к контуру заземлениях ---------------------------- /
(к корпусу компьютера) \ /
Перемычка джампера /
Режимы работы привода CD-ROM
Выбор кабеля (CSEL)
Slave (по умолчанию)
Master
Зарезервирован
Рис. 20.33. Подключение привода CD-ROM
Шаг 4
Теперь вы можете приступить к установке программного обеспе**®
Помните о том, что для работы привода CD-ROM необходимы два др®
ра: низкого уровня и высокого уровня (MSCDEX). Драйвер MSCDEX
всегда имеется в стандартной постановке MS-DOS. Как правило, вме®
приводом CD-ROM поставляется инсталляционная дискета. В этом <
достаточно запустить Setup.exe с дискеты, тогда драйверы скопируют
винчестер и соответствующие командные строки будут автоматически
Глава 20, Установка дополнительных компонентов 565
саны в стартовые файлы. Если на дискете содержится только “родной”
драйвер для CD-ROM, то его следует скопировать на винчестер и все изме-
нения в стартовых файлах CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT необходимо
проводить вручную. Некоторые примеры конфигурации приведены в главе 7.
Если на РС установлена операционная система Windows 95, то достаточно
просто подключить CD-ROM, затем включить компьютер. Система Windows 95
сама распознает новое устройство и подключит соответствующие драйверы.
В случае, если система не определила (или определила неправильно) тип
CD-ROM, вы можете установить драйвер вручную с помощью панели
управления (Control Panel). Ваш CD-ROM может не оказаться в списке со-
вместимых устройств или у вас нет инсталляционной дискеты с драйвером
CD-ROM под Windows 95, тогда используйте драйвер под DOS, описав его в
файле CONFIG.SYS.
Шаг 5
Для проверки работоспособности привода CD-ROM установите в него ком-
пакт-диск и скопируйте на винчестер несколько файлов. В качестве тесто-
вого лучше использовать диск, записанный с помощью CD-Recorder.
При обращении к CD-ROM вас не должно пугать сообщение invalid
Drive. Оно возникает в случае, если в привод не вложен компакт-диск.
После успешного проведения теста жестко закрепите привод CD-ROM в
отсеке.
Глава 21
Обслуживание PC
PC является сложным устройством, состоящим из множества микр
которые имеют очень высокую степень интеграции. Однако чем б
степень интеграции, тем выше и вероятность выхода микросхем из стр
Для сроков эксплуатации элементов обычно имеется один или более
циальных терминов, которые возможно найти в документации РС. П<
тие MTBF {Mean Time between Failure') обозначает среднее время paf
элемента между двумя поломками. Чаще всего оно измеряется в ч<
Второе понятие MTTR {Mean Time to Repair) обозначает среднее время
монта.
Любой технический прибор работает гораздо дольше, если он своеврем<
обслуживается. Это значит, что регулярный и заботливый уход за компь
ром, прежде всего, обеспечит бессбойную и безаварийную работу.
В некоторых узлах РС вы ничего не можете сделать или можете еде
очень мало, а в других — наоборот много. Далее дается ряд советов, как
больших затрат обслужить отдельные компоненты РС. При любом обед
вании действует правило: прежде чем лезть в компьютер щеткой или
рой тряпкой, должны быть отключены все силовые штекеры.
Корпус
РС выделяет тепло, для отвода которого в системный блок обычно вст
вентилятор, подающий в корпус большое количество воздуха. Однако
воздух проходит не только через специальные щели в корпусе, но и ’
все другие пазы и отверстия. Туда же попадает не только воздух, но 1
держащиеся в нем частицы. Осаждение пыли является самой распре
ценной причиной сбоев РС. Она или воздействует на работоспособ1
механических устройств, например, при попадании на головки
ния/записи в приводах дискет или из-за перегрева вызывает выход ко
нентов из строя.
глава 21. Обслуживание PC 567
для очистки “внутренностей” РС откройте его корпус. Вооружившись мяг-
кой кисточкой, можно удалить самые большие скопления пыли, которые
находятся на материнской плате, в области установки элементов RAM и на
блоке питания. В хорошо доступных местах можно убрать пыль при помощи
пылесоса, однако при этом следует быть внимательными, чтобы пылесос не
засосал из компьютера важнейшие детали. Можно справиться с пылью и
при помощи воздуходува, длинным и тонким шлангом которого можно дос-
тать до удаленных мест и очистить их.
Самый толстый слой пыли обычно скапливается на блоке питания, так как
здесь расположен вентилятор, который выдувает воздух с обратной стороны
корпуса. Обратную сторону блока питания можно очистить и не открывая
корпус РС (рис. 21.1). В большинстве других случаев нужно открывать кор-
пус не единожды.
Рис. 21.1. Г^еста скопления пыли на задней панели корпуса компьютера
Также при помощи пылесоса нужно очистить и внутреннюю часть блока
питания, обычно пыль пристает ко всем воздушным отверстиям.
Мы еще раз указываем на то, чтобы вы не забыли про внутреннюю часть
блока питания — каждое нецелесообразное проникновение внутрь блока
питания (рис. 21.2) не только нарушает гарантию, но и может быть опасно
Для вашего здоровья (что-значительно хуже). Если вы считаете, что дефект
блока вызван пылью, то несите его в мастерскую.
CAUTION
Do not remove this cover!
Trained service people only!
No servicesbie components inside!
Рис. 21.2. Предупреждение на блоке
питания
Пп
фостая возможность предотвращения попадания пыли имеется уже при
Вь1боре корпуса компьютера. Дверцы и заслонки препятствуют проникнове-
нию пыли через шлицы приводов или щели, возникающие при их установке.
568
Аппаратные средства .
Несколько дороже установка второго вентилятора, который можно приоб]
сти в магазине. Однако для его установки нужно сделать соответствуюц
отверстие в корпусе, ну и, конечно, обратить внимание на то, чтобы вен1
лятор можно было подключить к цепи питания РС (напряжение питан
вентилятора +12 В).
Кроме того, выгодно закрывать воздушные отверстия фильтрами, в качес
которых в настоящее время используются микрофильтры, а не громозди
проволочные фильтры. Благодаря им задерживаются наиболее крупные ч;
тицы.
При вскрытии корпуса РС следует проверить не только правильность и
дежность подключения соответствующих кабелей к приводам и материна
плате, но и обратить внимание на свободные кабели, которые могут i
звать короткое замыкание. Поэтому их следует изолировать, например, i
помощи изоленты.
Кабели, которые беспорядочно проложены внутри корпуса, часто являю
причиной, приводящей к серьезным последствиям. Кабельная неразбер:
также нервирует при установке и извлечении карт из слотов. Для npej
вращения этого есть хорошее и дешевое средство: жгутовка кабе
(рис. 21.3).
Большинство РС имеют пластмассовую переднюю панель и корпус из я
ти, покрытой слоем краски (чаще всего серого цвета). Для очистки внеш!
поверхности можно использовать обычный домашний очиститель, но пе
этим можно попробовать воспользоваться просто мягким сукном. Не п]
меняйте для очистки поверхности шампунь и средства, которые содер;
ацетон, так как эти вещества влияют на внешний вид пластмассы перед!
панели корпуса и приводов, а в худшем случае разрушают пластмассу.
Глава 21. Обслуживание PC 569
Дисководы
Приводы жестких дисков обычно в обслуживании не нуждаются. У вас ни-
когда не должно появляться мыслей об очистке винчестера от пыли — даже
если внутри винчестера находятся частицы пыли, все равно срок его службы
достаточно велик. Разборка винчестера с высокой вероятностью (99,99%)
приводит к его выходу из строя!
Первичную очистку можно выполнять при помощи пылесоса. Следует быть
очень внимательным и не вставлять насадку пылесоса в прорезь, так как в
результате добычей пылесоса могут оказаться головки чтения/записи или
другие небольшие механические части, находящиеся внутри дисковода, что
приведет к необходимости приобретения нового привода.
Значительные проблемы вызывает осаждение пыли на головке чте-
ния/записи. В результате на экране появляются сообщения типа can't read
disk in drive A:.
Однако прежде чем вы решите, что виноват дефектный или грязный при-
вод, проверьте используемые дискеты. Дискеты, которые без проблем чита-
ются на других дисководах, должны читаться и на вашем. Таким образом,
можно сразу определить, действительно ли виноват дисковод. Очистку голо-
вок чтения/записи необходимо поручать специалистам, а если еще не истек
гарантийный срок дисководов, то изготовителям или поставщикам.
Если вы непременно хотите очистить головки чтения/записи самостоятель-
но, необходимо обеспечить хорошее освещение. Для выполнения этой опе-
рации нужно открыть РС. Для грубой очистки подойдет все тот же пылесос,
а для тщательной очистки следует приготовить палочку с ватой или мягким
материалом, а еще лучше воспользоваться специальными чистящими диске-
тами или чистящими аэрозолями (Spray).
Нужно много света, так как головки расположены на тонких стальных под-
пружиненных пластинах, которые нельзя трогать и тем более сгибать. Разъ-
встировка головок явилась бы нежелательным последствием. При очистке
необходимо влажной палочкой провести 5—6 раз по каждой головке. Таким
образом могут быть удалены частицы пыли и дыма, а дисковод снова станет
Функционировать, если причиной сбоев было загрязнение головок.
Наряду с выполнением рекомендаций, которые находятся на конверте каж-
дой дискеты (рис. 21.4), нужно хранить дискеты в закрытом ящике, тогда:
Вы найдете необходимые данные быстрее, если не будете разыскивать
Дискеты по разным углам
Вы защитите дискеты от механического и магнитного влияния извне
Вы обеспечиваете определенную безопасность дискетам и хранимым на
Них данным
570
Аппаратные средст
□ Protect
О Schutzen
С Protiger
□ Proteger
□ Proteggere
□ ЛИ
□ No
□ Falsch
□ Non
□ No
□ Non
□ it Ж
□ Never
□ Nie
□ Jomais
□ Nunco
□ Giammai
□ Never
□ Nie
□ Jomais
□ Nunca
□ Giommai
□
Рис. 21.4. Рекомендации по обращению с дискетами
И еще советы по правильному обращению с дискетами:
□ Извлекайте дискеты из привода, только когда индикатор погашен
□ Храните дискеты 5,25" в их защитном конверте
□ Подписывайте дискеты только с легким нажатием. Не давите на за>
ный футляр и не сгибайте дискету
□ Никогда не касайтесь дискеты в незащищенной области
□ Не держите дискеты в местах с очень низкими или высокими темпе]
рами
□ Никогда не располагайте дискеты в электромагнитных полях
Вы должны учитывать, что в таких случаях потери данных не восстанош
Привод CD-ROM
Как уже неоднократно отмечалось, пыль является злейшим врагом кой
тера, особенно если она находится там, где ее не должно быть, наприме:
оптике привода CD-ROM.
ffiaea 21. Обслуживание PC 571
р{о можно очистить только тот привод, оптика которого доступна. Если CD-
gOM помещен в закрытый корпус, то не должно и появляться мыслей о его
вскрытии, потому что закрытый корпус уже сам по себе является хорошей
зашитой против пыли и грязи.
Никогда не применяйте для очистки материю, смоченную спиртом, а поль-
зуйтесь только аэрозольным очистителем для удаления пыли. Не следует
сдувать пыль с оптической системы CD-ROM, поскольку человек выдувает
не сухой, а влажный воздух. Обычно оптика привода CD-ROM покрыта
специальным слоем, который повреждается при влажной очистке. Поэтому
такой дисковод всегда очищают только потоком воздуха.
Клавиатура
Клавиатура является одной из немногих составных частей, не помещенных
в закрытый корпус. В качестве принципиальной профилактической меры
нужно удалять от клавиатуры все жидкости. Если на вашем рабочем месте
действует подобное правило, то в этом случае речь идет не о придирках ад-
министрации, а о заботе о клавиатуре.
Профилактической и действенной мерой для предотвращения загрязнения
клавиатуры является пластиковая крышка, которой клавиатура закрывается
сверху в нерабочее время. Такая крышка прикладывается ко многим клавиа-
турам. Если же ее нет, то вам ее охотно предоставит продавец аппаратуры.
При этом лучше приносить клавиатуру с собой, чтобы крышка после прес-
совки или штамповки подходила к ней.
Клавиатура притягивает пыль магическим образом. Однако укорачивает
жизнь клавиатуре или выводит ее из строя не только пыль, но и другие ве-
Ши, такие как сигаретный пепел, капающий из чашки кофе, канцелярские
скрепки и т. д. Грубая очистка может быть выполнена при помощи все того
же пылесоса.
Также можно удалить крупные частицы мокрой тряпкой или кистью. Не бой-
тесь, у хороших клавиатур контакты отделены резиновой мембраной от
внутренней части клавиатуры, но избытка влаги все же необходимо избегать,
п
D клавиатуре почти все сделано из пластика. Для ее очистки можно приме-
нять обычные магазинные чистящие средства, но ни в коем случае нельзя
Использовать очистители, которые содержат ацетон и другие вещества, рас-
творяющие пластмассу.
Если нажатие клавиши никоим образом не отражается на мониторе или от-
ельные клавиши западают, а внешнего загрязнения не видно, то нужно
Крыть клавиатуру, вывернув винты с обратной стороны ее корпуса. Часто
оследний винт расположен под наклейкой или находится под резиновой
Порой корпуса, обычно помеченный стрелкой.
^°сле снятия корпуса клавиатуры посмотрите на плату. Возможно, вы сразу
тисните причину отказа. Например, такие металлические предметы, как
Аппаратные средства PQf
канцелярские скрепки или заколки для волос, обычно приводят к коротка-
му замыканию. Если подобного вы не увидите, то, возможно, причиной яь-,
ляется плохой контакт. Чтобы устранить его, сначала очистите плату сухо,
тряпочкой, а затем опрыскайте ее специальным аэрозолем. I
Рекомендуются такие аэрозоли, как “Контакт-60” или “Контакт-WL”, кото-
рые продаются в магазинах электротоваров. Ни в коем случае не используе-
те растворители. .
Все описанные выше действия по обслуживанию клавиатуры, скорее всегф
не приведут к желаемому результату, если клавиатура была залита “Колой**
или “Балтикой”. В этом случае помогают только кардинальные мери:
Вскройте корпус и извлеките плату клавиатуры. Корпус и плату вымойте
теплой водой без мыла. Затем положите клавиатуру в теплое сухое место —
по возможности не под прямые солнечные лучи и не вблизи обогревателй
ных приборов. Микроволновая печь также не подойдет, так как клавиатура '
может покоробиться. После сушки в течение 1—2 дней снова соедините
детали.
Возможно, вам этот метод покажется грубым, однако не смейтесь: за времЯ'1’.
нашей многолетней работы мы его применяли довольно часто и успешй^у
Однако водяной душ следует использовать только в тех случаях, когда '
действительно больше ничего сделать нельзя. Ваши шансы на успех в этой
случае примерно равны 50 на 50. ч',
г;'
Мышь и ручной сканер
>!
Загрязнение мыши происходит по принципу, аналогичному принципу рабО'
ты пылесоса. Из-за плотного соприкосновения мыши с поверхностью пись'
менного стола или коврика она действует как пылесос. Это относится таюй
и к ручному сканеру, который работает по подобному принципу. *
Загрязнение мыши проявляется в случае, если указатель мыши дергается Й<
экране или легко двигается, например, в горизонтальном направлении, НС
его нельзя сдвинуть в вертикальном. ’
Мышь можно легко разобрать. Взгляните на мышь с обратной стороны, »
вы увидите держатель (чаще всего диск), который снабжен стрелке»
(рис. 21.5), указывающей, в каком направлении его нужно переместил
(повернуть). *
Рис. 21.5. Держатель на обратной стороне мыши
Глава 21. Обслуживание PC
573
После удаления держателя можно извлечь из выемки находящийся там шар.
Если вы теперь посмотрите в эту выемку, то увидите два или три подвиж-
ных ролика.
Загрязнена ли мышь, вы легко определите, если повнимательнее посмотрите
ца шар или на ролики. Обычно грязь скапливается на роликах. Необходимо
слегка заостренным предметом, например пинцетом или отверткой, очи-
стить места сильного загрязнения. Не работайте в таких случаях острым но-
жом. Ролики (рис. 21.6) чаще всего сделаны из мягкой резины или пласт-
массы, которые можно повредить, если нож соскользнет.
Рис. 21.6. Шар и ролики мыши
После того как ролики очищены от грязи, можно использовать палочку с
ватой, смоченной спиртом, для тщательной очистки этих роликов. Кроме
того, можно воспользоваться и дезинфицирующими средствами, которые
применяются в больницах.
Очистку обычной мыши следует выполнять не только тогда, когда она пере-
стает работать, а регулярно. Оптические мыши в подобном уходе не нужда-
ются. Обслуживание оптических мышей заключается в очистке коврика и
линзы на нижней стороне мыши.
Монитор
Обслуживание монитора заключается в очистке экрана и корпуса. Воздуш-
ное отверстия очищаются при помощи пылесоса. Если вы чистите влажной
лряпочкой, то следует быть внимательным, чтобы жидкость не попала через
574
Аппаратные средства
отверстия внутрь монитора, так как в этом случае короткое замыкание явл£
ется только вопросом времени. fa
Если снаружи много пыли, то ее много и внутри монитора. Эта пыль [О®
пятствует отводу выделяющегося тепла и приводит к перегреву монитор!
сокращая срок его службы. ' ч
Монитор работает с очень высоким напряжением. Для дилетанта вскрыт^
монитора опасно. Если вы предполагаете, что в мониторе скопилось mh<w»
пыли и опасаетесь последствий, то обратитесь к специалисту, который вы-
полнит необходимую очистку.
Есть мониторы со специальным защитным слоем, обладающим антибпиуД
вым эффектом (см. главу 11). Обычные стеклянные поверхности могут 6нК>
очищены обычными чистящими средствами, а с этими мониторами так Яу
ступать нельзя. Эти средства могут повредить специальное покрытие. ;ж
Для очистки подобных поверхностей моющие средства разбавляют. ОдмК
двух капель очистителя и влажной тряпочки вполне достаточно. В лювг
случае ознакомьтесь с документацией изготовителя монитора и узнайте,
кие даются рекомендации по очистке поверхности. Устойчивые пятна
дует потереть 20—30 раз с легким нажимом. 1д
Теми же методами, которыми вы чистите экраны, очищайте и стеклянГЙВ
поверхность сканера. Только чистая поверхность является гарантией безЦ
пречного сканирования оригинала. 9
Принтер ш
Полную очистку принтера следует выполнять только после его выключен!^
Игольчатый принтер
Некоторые пользователи печатают продолжительное время, не меняя Ч»
сящую ленту. При этом получается не только плохое качество печати, н$ч
повреждается головка принтера. Несложным и недорогим мероприятием
позволяющим сберечь иголки головки принтера, является регулярная см?*1
красящей ленты.
Внутри принтера имеется направляющая, по которой перемещается голой»
Если на эту направляющую оседают частицы пыли и грязи, то они действ?
ют как своего рода наждачная бумага. Через некоторое время головка при*»
тера уже больше не способна двигаться. Необходимо очищать эту нап₽Я
ляющую. Интервал между процедурами по очистке определяется тем, Ч
много печатали на принтере или как долго его не использовали. Эта
правляющая — хорошо отполированная штанга диаметром примерно 1 <
ее легко можно идентифицировать. М
I
Глава 21. Обслуживание PC
575
Головка принтера также нуждается в интенсивном уходе. Находящиеся в
головке иголки стучат по красящей ленте и давят через нее на бумагу. При
этом немного краски остается и на торцах иголок, а затем эта краска пере-
дается в головку или в каналы, по которым движутся иголки. Краска высы-
хает и в дальнейшем блокирует иголки при их рабочем движении (движение
иголок похоже на ход поршня в двигателе).
Так как действующая на иголки механическая сила достаточно велика, то
эти иголки, вероятнее всего, деформируются или в худшем случае обламы-
ваются. Печатное изображение, получаемое при “выпадении” одной иглы,
представлено на рис. 21.7.
Рис. 21.7. Изображение, получаемое на игольчатом принтере: нормальное
(слева), у принтера не полностью функционирует головка (справа)
Прежде чем вы установите новую головку принтера (а у некоторых изгото-
вителей ее цена соответствует цене целого принтера!), выполните планомер-
ную очистку.
Извлеките из принтера картридж с красящей лентой, чтобы получить доступ
к головке. При выключенном принтере можно руками передвинуть головку
по ее направляющей на середину для более удобной работы с ней, а еще
лучше, если головку извлечь, как описывается в документации.
При очистке головка может оставаться в устройстве. Нужно извлечь только
красящую ленту. Опрыскайте головку специальным аэрозолем, например,
Контакт-60”, чтобы сделать иголки подвижными и удалить имеющиеся
частицы краски. Примерно через I мин включите принтер и отпечатайте
что-либо на чистом листе бумаги. Повторяйте эту процедуру до тех пор, по-
ка на бумаге не перестанут оставаться следы краски.
Вы можете также обработать головку палочкой с ватой, смоченной спиртом,
и таким образом удалить остатки краски. Делайте это очень внимательно и
избегайте сильного давления на головку: если иголки выступают из головки
Далеко, то можно их нечаянно погнуть, что окончательно ухудшит качество
печати, тогда вы не обойдетесь без приобретения нового принтера.
576 Аппаратные спрпптнярЯр |
Струйный принтер Л i
Головка этого принтера нуждается в обслуживании. Наиболее проста i
работа для принтера, который имеет встроенные средства очистки. В поп<*а|1 1
ных моделях не следует предпринимать собственных мероприятий по очистт^т?
Для предотвращения высыхания чернил и закупорки капилляров рекомец^ 5
дуется удалять резервуар для чернил или всю головку, если резервуар встр<Ж j
ен в нее, в герметичный футляр. ,1я| I
Лазерный принтер Ж !
'Др
Лазерный принтер неприхотлив в обслуживании. Пусть у вас не возникав !
идей, связанных с разборкой принтера доя проведения генеральной его одВк
стки. Очищать нужно только те узлы, которые указаны в документации.
Для защиты от циркулирующего воздуха в большинстве принтеров имевяДИ*
фильтр. Его необходимо периодически заменять, так как он забивается иНЙ
лью, что может вызвать перегрев принтера.
Для защиты пользователя от вредного воздействия озона существует спэдИр
альный озоновый фильтр (чаще всего из активированного угля), котомМр
должен регулярно заменяться. Интервал времени между заменами фильяЕ
можно узнать из документации, чаще всего это 2—3 месяца при правилыИК
эксплуатации принтера. Яр
Со временем внутри принтера собираются частицы бумаги, которые, конечны»?
но, должны быть удалены. Не применяйте пылесос доя очистки внутренмм»
стей принтера! Внутри находятся многочисленные чувствительные деталв^
которые могут быть повреждены. Для очистки таких деталей в случае неов^'
ходимости используйте палочку с ватой или кисточку. Обычно к принтер
также прилагаются приспособления доя чистки. Д.
В зависимости от модели в принтер устанавливается кассета доя тонера иЛр
картридж, включающий другие элементы, например, барабан и тонер. Прв«.
смене этого устройства будьте внимательны, чтобы не просыпать тонф
внутрь принтера. И на внешних поверхностях пыль от тонера вызывает
грязнения, которые удаляются с большим трудом.
Если все же необходимо удалить рассыпанный тонер, то ни в коем случае Н
дуйте на него, это только разгонит тонер по всему принтеру. Используйте
палочку с влажной ватой, а если рассыпано много тонера, влажную тряпочку
Предметный указатель
А
Advanced Chipset Setup, ПО
Advanced CMOS Setup, 107
API, 422
AT BUS, 116
ATA, 215
ATAPI, 218
AT-BUS-коитроллер, 212
ATX, 43
АТ-контроллер, 209
AUTOEXEC.BAT, 525
Average Seek Time, 172
В
Baby-AT, 42
Basic Input Output System (базовая
система ввода/вывода), 98
BGA, 94
Bimodem, 444
BIOS, 98
Boot-сектор, 161
bps (bit per second), 233
Burn-In-Test, 486
Bus Clock Frequency, 170
Bus Mouse, 307
c
Caddy, 183
Card Bus, 483
CD, 180
CD-ROM, 180; 562
CD-ROM-XA, 184
CD-WORM, 188
Central Processing Unit, CPU, 47
Centronics, 224
Chipset Triton 430xX, 91
Chipset, 90
CMOS RAM, 98
CMOS Setup, 74; 98; 102; 514;
CMYK, 346
COMMAND.COM, 85
CONFIG.SYS, 521
Cyrix 6x86, 60
С-соединитель, 333
D
DataRAM, 81
DAT-Recorder, 197
DAT-стример, 197
DIP, 138
Direct3D, 424
Docking station, 484
DRAM, 138
E
EMM386.EXE, 87
EMS, 82; 86
F
FDISK, 179
Feature Connector, 246
FireWire, 219; 405
Floptical, 198
FM-синтез, 379
FPU, 69
FullSize, 42
578 Аппаратные средства ft/
н N
HDD, 161 HIMEM.SYS, 89 HMA, 82; 89 HOST-адаптер, 171 HP JetDirect, 358 HP-GL/2, 359; 365 Native Mode, 175 f-t NLQ (Near Letter Quality), 339 / Notebook, 288; 310; 475 NPU (Numeric Processing Unit), $$ NVRAM, 138
I Interleave-фактор, 174 Interrupt Requests (IRQ), 95 Interrupts, 95 IrDA, 334 IRQ, 95; 187 ISDN, 448 ISO9660, 182 J JPEG, 401 О ОЕМ-производитель, 32 OpenGL, 422 P PC Card, 483 PCL5, 359 Photo-CD, 184 Plug&Play, 101 POST (Power On Self Test), 98 PostScript, 359 i A ' \ s'- 1 "I A:
К Kermit, 443 Q QuickDraw3D, 423 QWERTY, 292 t
L Landing Zone, 166 Laptop, 288; 310; 474 Letter Quality, 339 Logical Unit, 171 L-Zone, 166; 177 M R RAM, 49; 71 RAM-Cartridges, 145 RAM-DAC, 251 RAM-PAC, 145 ROM BIOS, 86; 97; 488 ROM, 98 Cl J' 4 -
Master, 171 MIDI, 380 MNP, 436 MousePad, 299 Movie Grabbing, 396 MPEG-декодер, 399 Multi session CD, 184 s SCSI-II, 218 SCSI-Ill, 219 SIMM-модуль, 137; 142; 545 SIP-модуль, 137; 142 Slave, 171 ж
Предметный указатель
579
SMT, 141
SRAM, 80; 138
т
TagRAM, 53; 81
Track to Track Seek, 172
Translation Mode, 175
True Color, 251
u
UMA (Upper Memory Area), 82, 1
UMB (Upper Memory Block), 85,
88
UPS 33; 34; 35
V
V.xx, 436
VTOC, 182
W
WPCom, 177
WT-синтез, 380
X
Xmodem 1K, 443
Xmodem CRC, 443
Xmodem, 441
XmodemG, 444
XMS, 82; 89
ХТ-контроллер, 208; 209
Y
Ymodem, 443
YmodemG, 444
YUV, 386
z
Zmodem, 444
Zone Bit Recording, 175
580
A
Автопарковка, 166
Адресная шина, 113
Аккумуляторная батарея, 98
Алфавитно-цифровая область, 292
Аналого-цифровой
преобразователь, 374
Антибликовый слой, 275
Апертурная решетка, 266
Архитектура UMA, 129
Аудио, 374
Б
Банк, 71; 136
Бит/с, 233
Блок питания, 26
Бод, 233
Буфер клавиатуры, 85; 281
В
Вентилятор, 31
Видео, 381
Видеоадаптер, 411
Видеобластер, 383
Видеокарта, 238
Видеопамять, 86
Видеопринтер, 408
Видеосканер, 317
Винчестер, 161; 529
ESDI, 169
IDE, 556; 557
MFM, 168
RLL, 169
SCSI, 171
Виртуальный режим, 50; 52
Витая пара, 463
Внешний модем, 432
Разрядность данных внешняя, 49
внутренняя, 49
Внутренний модем, 431
Время доступа, 72; 74; 78; 80; 135; 172
Время позиционирования
головки, 172
____________Аппаратные средства PQ .
Г
Головка чтения/записи, 164
Графический акселератор, 416
Громкоговоритель, 39
д
Джампер, 69
Джойстик, 310
Дигитайзер, 312; 314
Дискета, 156
3,5”, 159
5,25", 157
DD, 158
ED, 155
HD, 158
Slimline 3,5", 155 s
Дисковод, 149; 552; 569
комбинированный, 155
Дисплей DSTN, 278
TFT, 278
жидко-кристаллический, 278 ,
Дорожка 160; 167
Драйвер
клавиатуры, 289
мыши, 302
3
Защитный экран, 275
Защищенный режим, 50
И
Игровой порт, 311; 377
Идикатор, 36; 37
Интерфейс, 222; 373
Искажение изображения, 274
Источник бесперебойного
питания, 33
К
Кабель Null-Modem, 428
Предметный указатель
581
Канал DMA, 187
Карта Hercules, 242
адаптера, 17
ввода/вывода видеосигналов, 393
расширения памяти, 147
расширения, 535
Карты-ускорители, 248
Кинескоп, 273
Клавиатура, 280; 571
Butterfly, 297
MFII, 282; 296
Windows, 296
для слепых, 299
промышленная, 298
с герконами, 287
с микропереключателями, 286
с пластмассовыми штырями, 285
сенсорная, 287
со считывающим устройством
штрихового кода, 298
со щелчком, 286
эргономическая, 297
Клиент-сервер, 453
Коаксиальный кабель, 463
Комплект OPL-3, 380
Контакт типа PAD, 142
Контроллер, 90; 91; 98; 203
FDD, 212
MFM, 207
SCSI, 212
клавиатуры, 91
прерываний, 95
Корпус, 14
АТХ, 25
Big-Tower, 22
Desktop, 18
FileServer, 24
LPX (mini-LPX), 42
Midi-Tower, 22
Mini-Tower, 21
NLX, 44
Slimline, 15
Super-Big-Tower, 23
Tower, 20
Кэш-контроллер, 53
Кэш-память, 52; 54; 55; 80; 91; 109;
внешняя, 146
внутренняя, 146; 145; 173
Л
Логический
диск, 179
номер, 171
Локальная
сеть, 450
шина VESA, 122
Люминофор, 269
м
Материнская плата, 41; 72; 539
Метод
зонно-секционной записи, 175
коррекции ошибок, 436
сжатия Video I и Indeo, 400
Модем, 430; 433
Монитор, 261; 573
LR, 277
TTL, 261
аналоговый, 270
газоплазменный, 279
монохромный, 261
мультичастотный, 270
растровый, 263
цифровой, 261
Монтаж линейный, 393; 398
нелинейный, 393; 397
MTBF, 169
Мультикарта, 203
Мультимедиа, 370
Мультимедиа-ускорители, 409
Мышь Serial Mouse, 301
инфракрасная, 308
оптическая, 308
радио, 309
н
Набор команд Hayes, 434
микросхем OPL-2, 380
Аппаратные средства РС
582
О
Обертон, 374
Объем видеопамяти, 247; 259
Одноранговая сеть, 453
Оперативная память, 50; 71; 131
Операционная система, 85
Оптическое разрешение сканера,
327
Оптоволоконный кабель, 464
Отображаемая память, 87
Оцифровка видеосигнала, 386
п
Память виртуальная, 50
Переключатель KeyLock, 39
Пиксел, 239
Плоттер, 363
барабанный, 364
режуший, 365
струйный, 365
электрический, 366
Полоса частот видеосигнала. 265
Порт
ЕСР, 230
ЕРР, 229
Прибор с зарядовой связью
(ПЗС), 315
Привод CD-ROM, 570
Принтер Impact,. 335
Non-Impact, 335
игольчатый, 336
лазерный, 348
матричный, 337
светодиодный, 350
строчный, 339
струйный, 343
термический, 361
липовый, 335
Протокол JLIP, 406
Процессор, 47; 550
8086/8088, 50
80286, 51
80386, 52
80486, 53; 80
AMD К5, 59
Pentium, 56
Pentium Pro, 61; 80
Pentium MMX, 62
Pentium II, 66
Псевдосеть, 452
P
Разрешение мыши, 300
экрана, 240
принтера, 341; 351
Разрядность
аналого-цифрового преобразова-
теля, 376
шины, 112; 113
Разъем Feature Connector, 383
Реальный режим, 50
Регенерация памяти, 133
Режим 8514/А, 248
DMA. 217
ЕСР, 333
HiColor, 251
True Color, 251
Real Color, 251
PIO, 216
Real Color, 251
Рендеринг, 419
Репитер, 468
С
Сектор, 160; 167
Сервер, 452 !
Сетевая карта, 458
Сеть Internet, 446
на толстом Ethernet, 464; 467
на тонком Ethernet, 464; 465
Сигнал Power Good, 28, 38
Сканер, 315
барабанный, 321
настольный, 319
планшетный, 320
проекционный,321
роликовый, 320
ручной, 318 #
Скэн-код, 280
Предметный указатель
583
Сменный жесткий диск, 189
Сопроцессор, 54; 68 Специальные клавиши, 292 Стандарт AGP, 128 АТХ, 31 DCI, 410 DDC, 410 DPMS, 410 DV, 404 HGC, 242 HiRes VGA, 248 IEEE 1284, 231 IEEE 1394, 129 LIM, 147 MPC, 371 MPEG, 402 MPR, 277 QIC, 197 Super VGA, 247 Стандартная оперативная память, Устройство OCR, 325 захвата видеосигнала, 383 Ф Файловый сервер, 457 Формат DV, 404 Форматирование, 168; 180 Форм-фактор, 162 Фотонаборный аппарат, 366 Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), 315 Функция Frame Grabbing, 396 Live Video in a Window, 397 Movie Grabbing, 396 MPEG Decoding, 399
□z Стандартный параллельный порт, 229 Старт X Хаб, 469
горячий, 39 холодный, 38 Стример, 196 Ц Цилиндр, 164; 167
т Цифровая камера, 317 Цифровой блок, 295
Таблица размещения файлов FAT, 161; 182 Тактовая частота, 49; 112 Теневая маска, 266; 272 Терминатор, 466 Технология MPEG, 399 RET, 353 Топология “звезда”, 454 кольцевая, 455 Трансивер, 467 Трэкболл, 309 ч Частота дискретизации, 375 кадров, 265 строчной развертки, 265 Чересстрочная развертка, 264 ш Шина, 112 EISA, 120 IEEE 1394, 219
584
ISA, 114
MCA, 120
Шина PCI, 123
Шина USB, 127
данных, 113
управления, 113
Шинная топология, 456
э
Электронная доска объявлений,
445
Электронная пушка, 266
Аппаратные средства р&
Электронно-лучевая трубка, 261; 3
263; 273
Элемент ,
DIP, 72
DRAM, 137
NVRAM, 144
SRAM, 144
ZIPRAM, 144
Ю
Юстировка изображения, 272
СЬ11У Готовятся к выпуску в издательстве
"BHV — Санкт-Петербург1 в 1998 году
В серии “В подлиннике”:
I. А. Тайц. Adobe PageMaker 6.5
2. А. Сигалов. Internet
3. Д. О'Доннел, Э. Лэдд. Microsoft Internet Explorer 4
4. С. Бэйн. Adobe Illustrator 7.0
5. Ш. Хант. CorelDRAW 8
6. С. Власенко. Windows 98
7. Г. Розенцвейг. Macromedia Director 6
8. С. Пономаренко. Macromedia FreeHand 7.0
9. П. Нортон. Устройство персонального компьютера (7-е издание)
10. П. Нортон. Программирование в Access 97 (2-е издание)
11. Microsoft FrontPage 98
12. Создание Intranet с помощью технологий Microsoft
13. С. Исаке. Dynamic HTML
14. Библиотека профессионала. Интеграция Windows NT и UNIX
15. Библиотека профессионала. Решение сложных вопросов в Windows NT 4
16. Библиотека профессионала. Восстановление Windows NT 4 после сбоев
17. Библиотека профессионала. Защита информации в Windows NT 4
В серии “Мастер”:
1. Ресурсы Microsoft BackOffice: Exchange Server и SMS
2. Ресурсы Microsoft BackOffice: SQL Server и SNA Server
3. А. Чекмарев. Средства визуального проектирования на Java
4. С. Золотов. Протоколы Internet
5. Ю. Тихомиров. Программирование 3-мерной графики
6. Д. Мюллер. Visual C++ 5
7. Г. Шилдт. Самоучитель C++ (3-е издание)
8. Д. Грей. Фильтры Photoshop
9. Д. Ханикатт, NL Браун. HTML 3.2
10. Библиотека разработчика. Ресурсы Microsoft Office 97
11. Библиотека разработчика. Ресурсы Microsoft Excel 97
12. Библиотека разработчика. Ресурсы Microsoft Access 97
В серии “Изучаем вместе с BHV":
1. Н. Енукашвили, Н. Макарова, Л. Садофьев. Основы компьютерной верстки
2. А. Баверсток. Как продать книгу
3. А. Хомоненко. Microsoft Word 97
4. Л. Бейлес. Откройте секреты Windows 98
5. Н. Культин. Программирование в Delphi 3
6. С. Березин. Internet у Вас дома (2-е издание)
7. И. Корешкин. Современные способы похудения
8. С. Пономаренко. CorelDRAW 8
9. П. Дарахвелидзе, Е. Марков. Теория и практика Delphi 4
Сделать заказ или получить более подробную
информацию можно в издательстве:
тел.: (812) 541 8551; факс: (812) 541 8461
e-maii: bhv@maii.nevaiink.ru; root@bhv.spb.su
и в библиотеке издательства:
http://www.bhv.ru
Россия, 199397, Санкт-Петербург, а/я 194