Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ВНЕ́ШНИЕ УСТРО́ЙСТВА ЭВМ

  • рубрика
  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 5. Москва, 2006, стр. 466-467

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: А. В. Ермолович

ВНЕ́ШНИЕ УСТРО́ЙСТВА ЭВМ, ап­па­рат­ные сред­ст­ва (час­то кон­ст­рук­тив­но от­де­лён­ные от осн. бло­ка ЭВМ), рас­ши­ряю­щие функ­цио­наль­ные воз­мож­но­сти ЭВМ за рам­ки вы­чис­лит. опе­ра­ций про­цес­со­ра и ра­бо­таю­щие под её управ­ле­ни­ем. В осн. пред­на­зна­че­ны для хра­нения ин­фор­ма­ции и об­ме­на дан­ны­ми ме­ж­ду ЭВМ и объ­ек­та­ми внеш­ней сре­ды (поль­зо­ва­те­ля­ми, объ­ек­та­ми управ­ле­ния и др.). Как пра­ви­ло, В. у. ЭВМ де­лят на уст­рой­ст­ва внеш­ней па­мя­ти (на­ко­пи­те­ли), уст­рой­ст­ва вво­да-вы­во­да, уст­рой­ст­ва свя­зи.

На­ко­пи­те­ли слу­жат для дли­тель­но­го хра­не­ния дан­ных (напр., про­грамм, ре­зуль­та­тов рас­чё­тов, тек­стов), по срав­не­нию с опе­ра­тив­ным за­по­ми­наю­щим уст­рой­ст­вом ха­рак­те­ри­зу­ют­ся бо́льшим объ­ё­мом хра­ни­мой ин­фор­ма­ции и низ­ким бы­ст­ро­дей­ст­ви­ем. На­ко­пи­тель со­сто­ит из од­но­го или не­сколь­ких (напр., на­ко­пи­тель на жё­ст­ких маг­нит­ных дис­ках – НЖМД) фи­зич. но­си­те­лей дан­ных, го­лов­ки за­пи­си и счи­ты­ва­ния (для на­ко­пи­те­лей вос­про­из­во­дя­ще­го ти­па – толь­ко счи­ты­ва­ния) и од­но­го или не­сколь­ких при­во­дов, из­ме­няю­щих по­ло­же­ние го­лов­ки от­но­си­тель­но но­си­те­ля. Не­ред­ко для ра­бо­ты с од­ним но­си­те­лем ис­поль­зу­ют сра­зу неск. го­ло­вок чте­ния/за­пи­си (напр., на­ко­пи­те­ли на маг­нит­ных лен­тах – НМЛ).

По ти­пу дос­ту­па к дан­ным на­ко­пи­те­ли де­лят на уст­рой­ст­ва с по­сле­до­ва­тель­ным (для чте­ния/за­пи­си бло­ка дан­ных тре­бу­ет­ся про­смотр всех пред­ше­ст­вую­щих бло­ков) и про­из­воль­ным (для чте­ния/за­пи­си нуж­но­го бло­ка дан­ных не тре­бу­ет­ся счи­ты­ва­ния всех пред­ше­ст­вую­щих бло­ков) дос­ту­пом. В на­ко­пи­те­лях с по­сле­до­ва­тель­ным дос­ту­пом (напр., НМЛ) вре­мя дос­ту­па к бло­ку дан­ных за­ви­сит от его ме­сто­по­ло­же­ния. В совр. НМЛ ис­поль­зу­ют ме­то­ды, по­зво­ляю­щие от­но­си­тель­но бы­ст­ро пе­ре­ме­щать го­лов­ку к за­дан­но­му бло­ку дан­ных (напр., ин­декс­ные мет­ки). К совр. стан­дар­там НМЛ мож­но от­не­сти LTO и VXA, пер­вый из ко­то­рых при­ме­ня­ет ли­ней­ную, а вто­рой – вин­то­вую (на­клон­ную, helical scan) схе­му за­пи­си ин­фор­ма­ции на лен­те. Наи­бо­лее рас­про­стра­нён­ный вид НМЛ – стри­ме­ры.

При про­из­воль­ном (пря­мом) дос­ту­пе вре­мя дос­ту­па к бло­ку дан­ных не за­висит от его ме­сто­по­ло­же­ния на но­си­теле. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли НЖМД (или вин­че­сте­ры) и на­копи­те­ли на оп­тич. дис­ках (CD-ROM, DVD-ROM, по­лу­чив­шие даль­ней­шее раз­ви­тие в стан­дар­тах HD-DVD и Blue Ray). Ши­ро­ко рас­про­стра­нён­ные в про­шлом на­ко­пи­те­ли на гиб­ких маг­нит­ных дис­ках (НГМД, дис­ке­та) по­сте­пен­но вы­хо­дят из упот­реб­ле­ния. На сме­ну им при­шли оп­тич. на­ко­пи­те­ли с воз­мож­но­стью пе­ре­за­пи­си (CD-RW, DVD-RW) и твер­до­тель­ные на­ко­пи­те­ли на ос­но­ве флэш-па­мя­ти. К на­ко­пи­те­лям с про­из­воль­ным дос­ту­пом так­же от­но­сят маг­ни­то­оп­тич. дис­ки, на­ко­пи­тель Бер­нул­ли, zip-дис­ко­во­ды, Floptical (НГМД с по­зи­цио­ни­ро­ва­ни­ем го­лов­ки по оп­тич. мет­кам) и др.

Уст­рой­ст­ва внеш­ней па­мя­ти мо­гут быть с по­сто­ян­ны­ми или смен­ны­ми но­си­те­ля­ми. По­сто­ян­ный но­си­тель яв­ля­ет­ся ча­стью са­мо­го уст­рой­ст­ва и не мо­жет быть из­вле­чён из не­го в про­цес­се функ­цио­ни­ро­ва­ния (напр., жё­ст­кие дис­ки). Смен­ный но­си­тель не яв­ля­ет­ся ча­стью уст­рой­ст­ва и мо­жет ус­та­нав­ли­вать­ся в на­ко­пи­тель и из­вле­кать­ся из не­го в про­цес­се ра­бо­ты (напр., стри­ме­ры, гиб­кие и оп­тич. дис­ки). Ре­зуль­та­ты рас­чё­тов мо­гут быть со­хра­не­ны на смен­ном но­си­те­ле и пе­ре­не­се­ны на др. ЭВМ, под­дер­жи­ваю­щую тот же фор­мат смен­ных но­си­те­лей на фи­зич. и ло­гич. уров­нях. Не­смен­ные на­ко­пи­те­ли име­ют бо­лее вы­со­кую ско­рость дос­ту­па к дан­ным и пред­на­зна­че­ны для хра­не­ния той ин­фор­ма­ции, ко­то­рая ча­ще все­го ис­поль­зу­ет­ся в ра­бо­те (напр., про­грамм опе­ра­ци­он­ной сис­те­мы, сер­вис­ных про­грамм). Боль­шин­ст­во совр. на­ко­пи­те­лей энер­го­не­за­ви­си­мы, что обес­пе­чи­ва­ет со­хра­не­ние дан­ных те­ку­ще­го се­ан­са ра­бо­ты с ЭВМ в слу­чае от­клю­че­ния пи­та­ния се­ти.

Уст­рой­ст­ва вво­да-вы­во­да осу­ще­ст­в­ля­ют ввод дан­ных в ЭВМ, вы­вод ре­зуль­та­тов вы­чис­ле­ний, а так­же не­об­хо­ди­мые для это­го пре­об­ра­зо­ва­ния дан­ных. В пер­вых ЭВМ ввод ин­фор­ма­ции про­из­во­дил­ся по­бит­но по­сред­ст­вом ште­ке­ров и пе­ре­клю­ча­те­лей, а вы­вод осу­ще­ст­в­лял­ся на циф­ро­вые ин­ди­ка­то­ры. По­я­вив­шие­ся позд­нее уст­рой­ст­ва вво­да-вы­во­да сим­воль­ной ин­фор­ма­ции с пер­фо­карт и пер­фо­лент, элек­трич. пи­шу­щие ма­шин­ки, те­ле­тай­пы, а так­же ал­фа­вит­но-циф­ро­вые пе­ча­таю­щие уст­рой­ст­ва обес­пе­чи­ли бо­лее вы­со­кую ско­рость об­ме­на дан­ны­ми.

В совр. ЭВМ для вво­да дан­ных ча­ще все­го при­ме­ня­ют кла­виа­ту­ру и раз­лич­ные ви­ды ма­ни­пу­ля­то­ров (мышь, трек­бол, джой­стик), а для вы­во­да – ин­ди­ка­тор­ные па­не­ли и ви­део­дис­плеи (мо­ни­то­ры). Сис­те­мы план­шет­но­го вво­да и гра­фо­по­строи­те­ли (плот­те­ры) по­зво­ля­ют ра­бо­тать с гра­фич. ин­фор­ма­ци­ей. Ис­поль­зу­ют­ся так­же сис­те­мы аку­стич. свя­зи с ЭВМ, вклю­чаю­щие уст­рой­ст­ва рас­по­зна­ва­ния и син­те­за ре­че­вых сиг­на­лов. Ввод дан­ных с пе­чат­ных но­си­те­лей осу­ще­ст­в­ля­ет­ся при по­мо­щи ска­ни­рую­щих уст­ройств (план­шет­ные, ба­ра­бан­ные, руч­ные ска­не­ры). Для вы­во­да ин­фор­ма­ции в ви­де твёр­дой ко­пии (напр., на бу­ма­ге) при­ме­ня­ют пе­ча­таю­щие уст­рой­ст­ва (прин­те­ры). Т. н. «объ­ём­ные прин­те­ры» по­зво­ля­ют по­лу­чать объ­ём­ные мо­де­ли не­боль­ших объ­ек­тов из спец. пла­сти­ка. В руч­ном или ав­то­ма­тич. ре­жи­ме при по­мо­щи спец. обо­ру­до­ва­ния мо­жет осу­ще­ст­в­лять­ся ввод трёх­мер­ных мо­де­лей в па­мять ЭВМ.

У совр. спе­циа­ли­зир. ЭВМ (разл. на­зна­че­ния) на­бор В. у. весь­ма ши­рок (напр., разл. дат­чи­ки, ис­пол­нит. уст­рой­ст­ва), и функ­ции мно­гих из них лишь ус­лов­но мо­гут быть оп­ре­де­ле­ны как ввод-вы­вод. Напр., бор­то­вая ЭВМ ле­та­тель­но­го ап­па­ра­та по­лу­ча­ет дан­ные от ги­ро­ско­пов, ра­да­ра, тер­ми­на­ла сис­те­мы гло­баль­но­го по­зи­цио­ни­ро­ва­ния и ис­поль­зу­ет их для управ­ле­ния ру­ля­ми кур­са и вы­со­ты, по­да­чи то­п­ли­ва и пр.; ЭВМ кон­ди­цио­не­ра управ­ля­ет ско­ро­стью вра­ще­ния вен­ти­ля­то­ра и ра­бо­чим цик­лом ком­прес­со­ра на ос­но­ва­нии дан­ных тер­мо­мет­ра и гиг­ро­мет­ра. В ка­че­ст­ве В. у. ЭВМ мо­гут вы­сту­пать ска­не­ры штрих-ко­дов, ви­део­про­ек­тор, ис­точ­ник бес­пе­ре­бой­но­го пи­та­ния и др.

Уст­рой­ст­ва свя­зи при­ме­ня­ют для ор­га­ни­за­ции ка­на­лов пе­ре­да­чи дан­ных. На не­боль­ших рас­стоя­ни­ях для под­клю­че­ния внеш­них уст­ройств ши­ро­ко при­меня­ют спе­циа­ли­зир. по­сле­до­ва­тель­ные ши­ны USB и IEEE-1394 (FireWire). Для обес­пе­че­ния од­но­вре­мен­ной ра­бо­ты боль­шо­го чис­ла по­сле­до­ва­тель­ных или па­рал­лель­ных ка­на­лов вво­да-вы­во­да ис­поль­зу­ют спе­циа­ли­зир. мно­го­пор­то­вые ком­му­ни­ка­ци­он­ные пла­ты, снаб­жён­ные спе­циа­ли­зир. про­цес­со­ром для эф­фек­тив­ной ор­га­ни­за­ции пря­мо­го дос­ту­па к па­мя­ти (ПДП, от англ. DMA – direct me­mory access). При ПДП пе­ре­да­ча дан­ных по об­щей ши­не ме­ж­ду опе­ра­тив­ной па­мя­тью и пе­ри­фе­рий­ным уст­рой­ст­вом (напр., жё­ст­ким дис­ком) про­ис­хо­дит без уча­стия центр. про­цес­со­ра, что зна­чи­тель­но ус­ко­ря­ет пе­ре­сыл­ку дан­ных и сни­жа­ет на­груз­ки на центр. про­цес­сор.

Для свя­зи на боль­ших рас­стоя­ни­ях при­ме­ня­ют раз­но­об­раз­ные ви­ды мо­де­мов, ко­то­рые осу­ще­ст­в­ля­ют пе­ре­да­чу, при­ём и пре­об­ра­зо­ва­ние (в со­от­вет­ст­вии с вы­бран­ным стан­дар­том – про­то­ко­лом) циф­ро­во­го сиг­на­ла в ана­ло­го­вый (и об­рат­но). Мо­де­мы де­лят на встраи­вае­мые (реа­ли­зуе­мые в ви­де пла­ты рас­ши­ре­ния) и внеш­ние (под­клю­чае­мые к ЭВМ с по­мо­щью по­сле­до­ва­тель­но­го ка­на­ла или ши­ны USB). В ка­че­ст­ве ка­на­ла свя­зи мо­гут вы­сту­пать те­ле­фон­ные ли­нии, вы­де­лен­ные про­вод­ные или оп­то­во­ло­кон­ные ли­нии, ра­дио­ре­лей­ные ли­нии свя­зи и др. Факс-мо­дем, кро­ме тек­стов, мо­жет при­ни­мать и пе­ре­да­вать фак­си­миль­ные со­об­ще­ния. К уст­рой­ст­вам свя­зи от­но­сят так­же шиф­ра­то­ры и де­шиф­ра­то­ры, пред­на­зна­чен­ные со­от­вет­ст­вен­но для шиф­ров­ки и рас­шиф­ров­ки вы­ход­ных и вход­ных тек­стов.

Лит.: Ав­де­ев В. А. Ком­пью­те­ры: ши­ны, кон­трол­ле­ры, пе­ри­фе­рий­ные ус­трой­ст­ва. М., 2001.

Вернуться к началу