Короткі відомості про компакт-диски, роз’єми та мікросхеми

1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

Бердичівський політехнічний коледж

Контрольна робота

з дисципліни “Архітектура комп'ютерів”

(варіант №20)

Виконав:

студент групи Пзс-503

Лифар Сергій Олександрович

Перевірив:

Козик Вадим Юрієвич

м. Бердичів

2008 р.

Зміст

Формати компакт дисків. Короткий опис

Роз'єми звукових плат

Батарея RTC/NVRAM

Особливості інтерфейсу SCSI

Список використаної літератури

1. Формати компакт дисків. Короткий опис

CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory – пам'ять тільки для читання на компакт диску) це оптичний носій інформації, що має ємність від 650 до 870 Мбайт. Перший CD диск був розроблений у 1979 році сумісними зусиллями компаній Sony та Philips. Компакт диск представляє собою полікарбонатну круглу пластину, фізичний розмір якої складає: зовнішній діаметр – 120 мм. або 4,72 дюйма, діаметр внутрішнього отвору – 15 мм., товщина 1,2 мм. Кажуть, що такі розміри були вибрані тому, що на такому диску повністю розміщувалася Дев’ята симфонія Бетховена.

Штампована чи лита основа компакт диску фізично являє собою 1 спіральну доріжку, яка починається на внутрішній стороні та закінчується на зовнішній. Довжина між доріжками складає 1,6 мікрона (1/1000 мм.).

Зчитування інформації представляє собою процес реєстрації коливань проміння малопотужного лазера, що відбивається від металевої поверхні диску.

Існує декілька технологій запису компакт дисків, що визначають різні їх стандарти (формати компакт диску).

Двійкові біти 0 і 1на компакт дисках кодуються штрихами. Однак, якщо дані не організувати належним чином, накопичувачу та комп’ютеру навряд вдасться відшукати який-небудь сенс у тому нагромадженні двійкових чисел, яке представляє собою інформація яка зберігається на компакт диску. Тому дані записуються на диску у відповідності з певним форматом. Коли в процесі зчитування дані в їх потоці зустрічається та чи інша комбінація бітів, накопичувач (і комп’ютер) розпізнає формат та структуру розміщення інформації на диску. Якщо б у свій час не були б прийняті стандарти на формати представлення даних, індустрія компакт дисків не могла б існувати. Кожна фірма виробник випускала б власні накопичувачі й диски до них, але про їх сумісність не було б й мови, а наслідок, попит на такі «унікальні» вироби був би не великим.

Стандарти на формати необхідні для вдосконалення технологій. Наприклад, колеса зі суцільної гуми та відсутність підвіски підходили до старих автомобілів, швидкість руху яких не перевищувала 45 км./год. Але вже при швидкості 90 км./год. таке рішення може привести до аварії. Тому сучасний автомобіль не можливо уявити без надувних шин та амортизаторів.

Стандарти на формати представлення даних також безперервно розвиваються. На перших компакт дисках записувалась тільки текстова інформація, кодувати яку було відносно легко. Для представлення графіки знадобилися нові підходи, що привело до зміни стандарту. Використання анімації із синхронним звуком і «живого» відео потребувало подальших змін стандартів запису даних на компакт дисках.

Відмітимо, що стандарти CD-ROM зараз переживають період активного становлення та розвитку. Багато фірм розробляють нові підходи до запису даних, розширюючи тим самим можливості CD-ROM. Широке застосування того чи іншого стандарту залежить від його сумісності з іншими стандартами та підтримки із сторони фірм-виробників програмного забезпечення. Для правильного вибору накопичувача на компакт дисках необхідно розбиратися в цих питаннях і знати, в яких стандартах він зможе працювати.

Більшість виготовляємих на сьогоднішній день накопичувачів сумісні з попередніми стандартами CD-ROM, тому обширна бібліотека додатків, записаних на старих компакт дисках, буде для вас доступною.

Існують такі формати компакт дисків:

Red Book (CD-DA) був розроблений компанією Philips в 1980 році, визначав технологію запису і читання звукових файлів.

Yellow Book (CD-ROM) був розроблений в 1983 році для збереження звичайних даних. З 1989 року Yellow Book став міжнародним стандартом.

Green Book (CDI) для сумісного запису відео та аудіо інформації в стандарті mpeg1. CD-ROM XA дозволяв змішувати звукову та відео інформацію, при цьому звук був у закодованому вигляді.

Orange Book (CD-RW) був розроблений у 1989 році. Це стандарт звичайних перезаписуємих компакт дисків. Однією з найважливіших властивостей Orange Book є можливість багатосесійних записів. Багатосесійний компакт диск має декілька сесій, кожна з яких має власну нульову доріжку та кінцеву зону.

Фото диски (Photo CD) були розроблені фірмою Kodak у 1990 році для запису графічних зображень високої якості. Запис інформації проходить в певному кодованому вигляді, що дозволяє звичайну 15-ти Мбайтну картинку зберегти в 10 Мбайтах.

White Book (Video CD) – був розроблений в 1993 році для збереження 74 хв. відео та аудіо інформації в форматі mpeg1.

Blue Book (CD Extra) призначений для запису аудіо інформації у розмірі 80 хв.

2. Роз’єми звукових плат

Більшість звукових плат мають однакові роз’єми. Через ці мініатюрні (1/8 дюйма) роз’єми сигнали подаються з плати на акустичні системи, навушники та входи стереосистеми; до аналогічних роз’ємів підключається мікрофон, програвач компакт дисків та магнітофон. На Вашій платі встановлені (або повинні бути встановлені) роз’єми чотирьох типів.

Лінійний вихід плати. Сигнал з цього роз’єма можна подати на зовнішні пристрої – акустичні системи, навушники або на вхід стереопідсилювача, за допомогою якого сигнал можна підсилити до певного рівня. В деяких звукових платах, наприклад в Microsoft Windows Sound System, мається два вихідних гнізда: одне – для сигналу лівого каналу, а інше – для правого.

Лінійний вхід плати. Цей вхідний роз’їм використовується при мікшеруванні або запису звукового сигналу, який поступає від зовнішньої аудіосистеми на жорсткий диск.

Роз’їм для акустичної системи та навушників. Цей роз’їм присутній не на всіх платах. Сигнали на акустичні системи подаються з того ж роз’єма (лінійного виходу), що й на вхід стереопідсилювача. Якщо на платі є два окремих вихідних роз’єми, то на тому з них, який призначений для акустичних систем і навушників, сигнал потужніший – він повинен забезпечити нормальний рівень громкості для навушників і невеликих акустичних систем. Вихідна потужність більшості звукових плат складає приблизно 4 Вт. Сигнал на лінійному виході при цьому не проходить через підсилювальний каскад, тому якість звуку в ньому вища.

Мікрофонний вхід або вхід монофонічного сигналу. До цього роз’єма під’єднується мікрофон для запису на диск голосу або інших звуків. Запис з мікрофону є моно фонічною. Для підвищення якості сигналу в багатьох звукових платах використовується автоматичне регулювання підсилення (Automatic Gain Control - AGC). Рівень вхідного сигналу при цьому підтримується постійним і оптимальним для перетворення. Для запису краще за все використовувати електродинамічний або конденсаторний мікрофон, розрахований на опір навантаження від 600 Ом до 10 кОм. В деяких дешевих звукових платах мікрофон під’єднується до лінійного входу.

Роз’їм для джойстика/MIDI. Для підключення джойстика використовується 15-ти контактний D-образний роз’їм. Два його контакти можна використовувати для управління MIDI-пристроєм, наприклад, клавішним синтезатором. Деякі звукові плати для MIDI-пристроїв мають окремий роз’їм. В деяких сучасних комп’ютерах порт для джойстика може знаходитися на системній платі або на окремій платі розширення. В цьому випадку при підключені ігрового контролера необхідно уточнити, який саме використовується в поточній конфігурації операційної системи.

Роз’їм MIDI. Аудіоадаптери зазвичай використовують той же порт джойстика що й роз’їм MIDI. Два контакти в роз’ємі призначені для передачі сигнали к MIDI-пристрою (наприклад, до клавішного синтезатора) та від нього. У більшості випадків краще придбати окремий роз’їм MIDI у виробника аудіоадаптера, яки включається в порт джойстика. Такий роз’їм має два круглих 5-ти контактних роз’єми DIN, які використовуються для підключення MIDI-пристроїв, а також роз’їм для джойстика. Оскільки сигнали для MIDI-пристроїв і джойстика передаються по різним контактам, можна підключати джойстик і MIDI-пристрій одночасно. Таким чином, якщо Ви плануєте підключити до персонального комп’ютера зовнішні MIDI-пристрої, то Вам потрібен тільки цей роз’їм. А MIDI-файли, яки отримують з Web-серверів можна програвати за допомогою внутрішнього синтезатора звукової плати.

Внутрішній контактний роз’їм. На багатьох звукових платах є спеціальний роз’їм для підключення до внутрішнього накопичувача CD-ROM. Це дозволяє програвати звук з компакт дисків через акустичні системи підключені до звукової плати. Зверніть увагу, що цей роз’єм відрізняється від роз’єму для підключення контролера CD-ROM до звукової плати, так як дані по цьому внутрішньому роз’єму не передаються на шину комп’ютера. Але навіть якщо цього роз’єму не має, Ви всеодно можете прослуховувати аудіо компакт диски через акустичну систему, під’єднавши за допомогою зовнішнього кабелю лінійний вхід звукової карти до вихідного роз’єма для навушників на приводі CD-ROM.

Усі роз’єми на звукові платі (лінійний вхід, лінійний вихід і роз’єми, до яких підключається акустична системи) маленькі, при чому мають один і той же розмір – 1/8 дюйма. Три роз’єми зазвичай маркіруються, але при установці комп’ютера на столі (або під ним) ці надписи іноді важко прочитати. Частіше за все персональний комп’ютер не в змозі програвати звук саме тому, що акустична система підключена не в свій роз’єм.

3. Батарея RTC/NVRAM

Усі 16-розрядні чи більш сучасні системи мають мікросхему особливого типу, в якій знаходиться годинник реального часу (Real-Time Clock – RTC), а також хоча б 64 байт (включно дані годинника) енергонезалежного ОЗУ (Non-Volatile RAM – NVRAM). Ця мікросхема офіційно називається мікросхемою RTC/NVRAM, але зазвичай на неї посилаються як на мікросхему CMOS, або CMOS-пам'ять. Такі мікросхеми використовують живлення від батарей і можуть зберігати інформацію декілька років.

Сама перша мікросхема, яка використовувалася в оригінальних ІВМ АТ, була виготовлена фірмою Motorola та мала номер 146818. не дивлячись на те, що сьогодні подібні мікросхеми виготовляються сотнями фірм і мають різні параметри всі вони сумісні з цією мікросхемою.

Вона містить годинник реального часу, які повідомляють програмі про поточний час та дату, при чому час і дата будуть представлятися правильно навіть при відключені системи. Частина мікросхеми, яка називається NVRAM, має інші функції. Вона призначена для зберігання даних про конфігурацію системи включаючи об’єм встановленої пам'яті, типи накопичувачів на гнучких та жорстких дисках, а також іншу подібну інформацію. Деякі нові системні плати для зберігання даних про конфігурацію мають мікросхеми розширення NVRAM об’ємом 2 Кбайт і більше. Це особливо актуально для систем Plug and Play, конфігурація яких має параметри не тільки системної плати, але й встановлених адаптерів. Після включення живлення ця інформація може бути прочитана в будь-який момент.

Для того щоб запобігти стиранню NVRAM і збою годинника у той час коли система виключена, до цих мікросхем підводять живлення від спеціальної батарейки. Частіше за все використовується літієва батарейка, оскільки вона має досить тривалий час роботи, особливо якщо живить мікросхему RTC/NVRAM, яка використовує мало енергії.

Самі високоякісні сучасні системи мають новий тип мікросхеми, в які вбудована батарейка. При нормальних умовах строк служби таких батарей вимірюється 10 роками, що набагато перевищує термін експлуатації комп’ютера. Якщо в нашій системі використовується один з таких блоків, то батарея і мікросхема заміняються одночасно, оскільки вони конструктивно об’єднані. Цей блок вставлений в гніздо на системній платі, але у випадку коли його необхідно замінити особливих проблем не виникає.

У деяких системах батареї зовсім не застосовуються. Наприклад, Hewlett-Packard використовує спеціальний акумулятор, який автоматично перезаряджається при кожному включені системи. Якщо система не включена, акумулятор буде забезпечувати RTC/NVRAM енергією, необхідної для роботи на протязі тижня або довше. Але якщо комп’ютер залишиться виключеним на більш тривалий час, дані, які зберігаються NVRAM, будуть втрачені. В такому випадку система може перезагрузити з архівної мікросхеми RОM, встановленій на системній платі. Єдина інформація, яку можна втратити, - поточна дата та час, але її можна ввести заново. При використанні акумулятора сумісно з архівом ROM виходить доволі надійна система, оснащена усім необхідним для зберігання інформації.

В багатьох системах допускається використання традиційних батарейок, які можуть або впаюватися безпосередньо в системну плату, або підключатися через роз’єм. При використанні системи з впаяною батареєю не виникає ніяких проблем навіть у випадку виходу її з ладу, оскільки завжди можна застосувати звичайні вставляємі батарейки.

Звичайні батареї бувають різних видів. Кращими є літієві, оскільки вони можуть служити від 2 до 5 років. Існують системи із звичайними лужними батареями, які вставлені у спеціальний затискач. Їх використанню надають перевагу менше, оскільки вони частіше виходять з ладу та не служать так довго, як літієві. До того ж вони можуть потекти, а попадання електроліту на системну плату може її зіпсувати.

Літієві батареї мають самі різні вихідні напруги. Які застосовують в персональних комп’ютерах зазвичай дають напругу 3,6, 4,5 або 6 В. Якщо ви маєте батарею, впевніться в тому, що нова та стара батареї мають однакову напругу. В системних платах можуть використовуватися батареї з різними напругами, які мають перемикач, який дозволяє встановити необхідне значення. Якщо у вас саме така системна плата, то, для того щоб правильно вибрати установку, зверніться до документації. Звісно, легше за все замінити зіпсовану батарею точно такою ж, оскільки у цьому випадку відпаде необхідність зміни положення перемикача.

При заміні батареї слідкуйте за полярністю, інакше можна зіпсувати мікросхему RTC/NVRAM (CMOS). Зазвичай роз’єм для батареї на системній платі, як і сама батарея має ключ, щоб запобігти невірному підключенню. Призначення контактів цього роз’єму повинно бути описано в документації. На всяк випадок рекомендується перед заміною батареї записати значення усіх параметрів конфігурації системи, які зберігаються в NVRAM. У більшості випадків достатньо запустити програму установки параметрів BIOS і переписати або роздрукувати усі значення параметрів. Деякі програми установки параметрів BIOS дозволяють зберегти дані NVRAM у файлі, а потім відтворити їх у випадку необхідності.

Замінивши батарейку, включіть комп’ютер і використайте програму установки параметрів BIOS, для того щоб перевірити (та встановити у випадку необхідності) значення дати, часу та будь-яких інших параметрів, які зберігаються в NVRAM.

4. Особливості інтерфейсу SCSI

Інтерфейс малих комп’ютерних систем – Small Computer System Interface (SCSI) – не дисковий, а системний. Це не ще один різновид контролера, а шина, яка може забезпечити роботу 7 або 15 пристроям. Деякі адаптери дозволяють підключити більшу кількість пристроїв.

Однин з пристроїв, який називається основним (host) адаптером, виконує роль зв’язної ланки між шиною SCSI та системною шиною персонального комп’ютера. Шина SCSI взаємодіє не з самими пристроями (наприклад, з жорсткими дисками), а з вбудованими в них контролерами.

Як було сказано вище, шина SCSI може забезпечити роботу 8 або 16 підключених до неї модулів, кожному з яких присвоюється свій ідентифікаційний номер – SCSI ID. Один з модулів є платою адаптера, яка встановлена в комп’ютері, інші сім – периферійні пристрої. До одного й того ж основного адаптера можна підключити жорсткі диски, накопичувачі на магнітній стрічці, CD-ROM, сканери та інші пристрої (не більше 7 або 15). В більшості комп’ютерів можна встановлювати до чотирьох основних адаптерів (тобто загальна кількість пристроїв може досягати 28), а так як в деяких нових модифікаціях до кожної шини SCSI можна підключати до 15 периферійних пристроїв, то загальна кількість пристроїв може досягати 60!

Купуючи жорсткий диск SCSI, ви насамперед отримуєте одразу три пристрої: власно жорсткий диск, контролер і SCSI-адаптер. По суті, більшість SCSI-дисків являє собою жорсткі IDE-диски із вбудованим адаптером шини SCSI. Але ви можете зовсім не цікавитись типом контролера, встановленого у жорсткому диску, безпосередньо до нього комп’ютер звернутись не може, як це було б при підключені звичайного контролера до системної шини. Взаємодія зі SCSI-пристроями виконується через основний адаптер встановлений в розєм системної шини, тому звернутись до жорсткого диска можна тільки у відповідності до протоколу SCSI.

Фірма Apple першою звернула увагу на інтерфейс SCSI як на доволі дешевий спосіб вибратись з типика, в який вона сама себе загнала. Інженери фірми Apple зрозуміли, що відмова від роз’ємів розширення привів до перетворення комп’ютерів Macintosh в замкнути систему. Тоді стало зрозуміло, що оптимальним рішенням в такій ситуації стане введення в систему порту SCSI для підключення периферійних пристроїв. Оскільки в комп’ютерах РС можливість розширення була передбачена спочатку, особливої необхідності у введені інтерфейсу SCSI тривалий час не було. Усім здавалося, що 8 роз’ємів розширення, до яких можна підключати самі різні пристрої та контролери, доволі достатньо.

Однак зараз інтерфейс SCSI стає все більш популярним у світі РС-сумісних комп’ютерів завдяки широким можливостям для розширення системи та розробки багатьох приладів зі вбудованим інтерфейсом SCSI. Однією з обставиною, стримуючою введення цього інтерфейсу, була відсутність стандарту. Кожна фірма-виробник мала своє уявлення про те, як повинен робити інтерфейс SCSI, особливо відносно основних адаптерів.

Інтерфейс SCSI задовольняє стандарту в тій же степені, що й загальновідомий RS-232. В ньому, як і в RS-232, визначаються розводки контактів, а не способи взаємодії пристроїв. Підсистема SCSI зв’язується з комп’ютером за допомогою програм-драйверів, але, нажаль, більшість цих програм призначені для роботи тільки з конкретними пристроями та основними адаптерами. Наприклад, в комплект графічного сканеру входить основний адаптер для підключення до комп’ютер; до накопичувача CD-ROM додається інший основний адаптер і спеціальний драйвер, призначений тільки для цього адаптера. Навіть якщо в комп’ютері встановлені ці два адаптери, то для управління SCSI-дисками нам знадобиться третій, оскільки в призначених для сканера та CD-ROM основних адаптерах не має вбудованої самозавантажувальної BIOS, в якій була б передбачена підтримка жорстких дисків. Підтримка більшості SCSI-пристроїв вбудована в операційні системи Windows 9x.

Шина SCSI внесла великий переполох у світ РС-сумісних комп’ютерів саме через відсутність стандартів на основні адаптери, програмні інтерфейси та способи підтримки в BIOS підключених до шини жорстких дисків SCSI. На щастя, існує декілька простих способів, за допомогою яких можна позбавитись від усіх кошмарів, зв’язаних з несумісністю.

Саме через відсутність стандарту на інтерфейс виникають ситуації, коли в обхід шини SCSI являється неможливим використовувати жорсткі диски, виконувати з них завантаження комп’ютера або працювати з декількома операційними системами. Стандартні системні BIOS комп’ютерів ХТ і АТ розраховані на взаємодію з контролерами жорстких дисків ST-506/412, ESDI або АТА. Інтерфейс SCSI на стільки відрізняється від цих стандартних дискових інтерфейсів, що потребується розробка принципово інших процедур для системної BIOS, щоб зробити можливим завантаження комп’ютера з таких жорстких дисків. Такі процедури або записані в ROM BIOS на системній платі, або зберігаються у якості розширення в мікросхемах ПЗУ на платі основного адаптера SCSI.

Список використаної літератури

1. Мюллер, Скот. Модернизация и ремонт ПК, 13-е видання. Видавничий дім «Вільямс», 2003.

2. Конспект лекцій.

3. Інтернет.