2 Методические указания по выполнению практических работ

2.1 Практическая работа№1

Тема: Подключение периферийных устройств к ПК

Цель работы: познакомиться со способами подключения периферийных устройств, знать назначения и технические характеристики интерфейсов, структуру системной платы компьютера.

Приборы и оборудование: стенд-тренажер «Персональный компьютер».

Пояснение к работе: Данная работа рассчитана на два занятия. Студент должен уметь определять разъемы различных интерфейсов, подключать периферийные устройства к ПК, понимать структуру системной платы.

Краткие теоретические сведения:

Шиной (Bus) называется вся совокупность линий (проводни­ков на материнской плате), по которым обмениваются информа­цией компоненты и устройства ПК. Шина предназначена для об­мена информацией между двумя и более устройствами. Шина, свя­зывающая только два устройства, называется портом .Шина имеет места для подключения внешних устройств — сло­ты, которые в результате становятся частью шины и могут обмениваться информацией со всеми другими подключенными к ней устройствами.

Шины в ПК различаются по своему функциональному назна­чению:

• системная шина (или шина CPU) используется микросхема­ми Cipset для пересылки информации к CPU и обратно (см. также рис. 2.4);

• шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между CPU и кэш-памятью (см. также рис. 2.4);

• шина памяти используется для обмена информацией между оперативной памятью RAM и CPU;

• шины ввода/вывода информации подразделяются на стандарт­ные и локальные.

Локальная шина ввода/вывода — это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстро­действующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и системной шиной под управлением CPU. В настоящее время в качестве локальной шины используется шина PCI. Для ускорения ввода/вывода ви­деоданных и повышения производительности ПК при обработке трехмерных изображений корпорацией Intel была разработана шина AGP (Accelerated Graphics Port).

Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения к перечисленным выше шинам более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов, старых зву­ковых карт). До недавнего времени в качестве этой шины ис­пользовалась шина стандарта ISA. В настоящее время — шина USB.

Шина имеет собственную архитектуру, позволяющую реали­зовать важнейшие ее свойства — возможность параллельного под­ключения практически неограниченного числа внешних устройств и обеспечение обмена информацией между ними. Архитектура любой шины имеет следующие компоненты:

• линии для обмена данными (шина данных);

• линии для адресации данных (шина адреса);

• линии управления данными (шина управления);

• контроллер шины.

Контроллер шины осуществляет управление процессом об­мена данными и служебными сигналами и обычно выполняется в виде отдельной микросхемы либо в виде совместимого набора микросхем — Chipset.

Шина данных обеспечивает обмен данными между CPU, картами расширения, установленными в слоты, и памятью RAM. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть пе­редано за один такт и тем выше производительность ПК. Компью­теры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных, с CPU 80386 и 80486 — 32-разрядную, а компьютеры с CPU семей­ства Pentium — 64-разрядную шину данных.

Шина адреса служит для указания адреса к какому-либо устройству ПК, с которым CPU производит обмен данными. Каж­дый компонент ПК, каждый регистр ввода/вывода и ячейка RAM имеют свой адрес и входят в общее адресное пространство PC. По шине адреса передается идентификационный код (адрес) отпра­вителя и (или) получателя данных.

Шина управления передает ряд служебных сигналов: за­писи/считывания, готовности к приему/передаче данных, под­тверждения приема данных, аппаратного прерывания, управле­ния и других, чтобы обеспечить передачу данных.

Основные характеристики шины

Разрядность шины определяется числом параллельных проводников, входящих в нее. Первая шина ISA для IBM PC была восьмиразрядной, т. е. по ней можно было одновременно пере­давать 8 бит. Системные шины современных ПК, например, Pentium IV — 64-разрядные.

Пропускная способность шины определяется коли­чеством байт информации, передаваемых по шине за секунду. Для определения пропускной способности шины необходимо умно­жить тактовую частоту шины на ее разрядность. Например, для 16-разрядной шины ISA пропускная способность определяется так:

(16 бит * 8,33 МГц) : 8 = 16,66 Мбайт/с.

При расчете пропускной способности, например шины AGP, следует учитывать режим ее работы: благодаря увеличению в два раза тактовой частоты видеопроцессора и изменению протокола передачи данных удалось повысить пропускную способность шины в два (режим 2х) или в четыре (режим 4х) раза, что эквивален­тно увеличению тактовой частоты шины в соответствующее чис­ло раз (до 133 и 266 МГц соответственно).

Внешние устройства к шинам подключаются посредством ин­терфейса (Interface — сопряжение), представляющего собой сово­купность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информаци­ей между ним и центральным процессором.

К числу таких характеристик относятся электрические и вре­менные параметры, набор управляющих сигналов, протокол об­мена данными и конструктивные особенности подключения. Об­мен данными между компонентами ПК возможен, только если интерфейсы этих компонентов совместимы.

Задание:

1. Заполните таблицу, используя стенд-тренажер «Персональный компьютер» и данные по основным характеристикам наиболее применяемых шин:

Шина	Разрядность, бит	Тактовая частота, МГц	Пропускная способность, Мбайт/с	Типичное применение	Примечание
ISA 8-разр.
ISA 16-разр.
EISA
VLB(VESA)
PCI 32-разр.
AGP(1х)
AGP(2х)
AGP(4х)

2. Составьте структуру типового подключения шин и включите ее в отчет.

3. Дайте краткое описание особенностей каждой из шин ввода-вывода.

4. Оформите отчёт о проделанной работе.

Содержание отчёта:

Отчёт выполняется в журнале по практическим работам и должен содержать:

1. Номер и тему практической работы.

2. Цель работы.

3. Описание выполненного задания.

4. Вывод.

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение шин ПК?

2. Назовите основные характеристики шин ПК?

3. В чём отличие шин и порта ПК?

4. Какие параметры шин влияют на производительность процессора?

5. В чём особенность применения локальных шин?