12.Корпуса вычислительных систем

Корпус ЭВМ изначально выполнял не только функцию защиты внутренних компонентов от механического повреждения, внешних электромагнитных помех и пыли, но также и следующее:

• Организация доступа к внешним интерфейсам вычислительной системы;

• Охлаждения внутренних компонентов вычислительных систем;

• Поддержка структурной целостности и надёжности компонентов внутренних интерфейсов ВС;

• Некоторые другие функции.

Корпуса бывают следующих видов:

• Горизонтальные (desktop, slim. barenone);

• Вертикальные (microtower, minitower, miditower, tower, bigtower).

Корпус компьютера содержит опорную стойку для закрепления внутренних компонентов компьютера, а также является оболочкой, обеспечивающей дополнительную защиту. Как правило, корпусы компьютера изготавливаются из пластика, стали или алюминия и имеют различные варианты оформления.

Размеры и компоновку корпуса называют форм-фактором. Среди множества различных типов корпусов наиболее распространены корпуса с форм-фактором "настольный" (горизонтальное расположение) и "башня" (вертикальное расположение). Настольный вариант может быть полноразмерным или компактным, а вариант "башня" - минимальным или полноразмерным.

Корпус компьютера называют по-разному:

• компьютерное шасси,

• стойка,

• башня,

• блок,

• корпус.

Корпус не только является защитной оболочкой и опорной стойкой для внутренних компонентов, но также обеспечивает среду для их охлаждения. Установленные в нем вентиляторы используются для перемещения воздуха по корпусу компьютера. Поток воздуха охлаждает нагретые компоненты и выходит из корпуса. Этот процесс позволяет избежать перегрева компонентов компьютера.

При выборе корпуса следует принять во внимание ряд факторов:

• размер материнской платы;

• количество отсеков для размещения внутренних или внешних дисков;

• доступное место.

Помимо защиты от окружающей среды, корпус позволяет предотвратить повреждения статическим электричеством. Для заземления внутренних компонентов их прикрепляют к корпусу.

Корпус следует выбирать в соответствии с физическими размерами блока питания и материнской платы.

13.Внешние интерфейсы вычислительных систем

Интерфейс — граница раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для соединения устройств.

По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно (например, LPT-порты). В последовательном интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной (возможно, и двухпроводной) линии. Эта линия может быть как однонаправленной (например, СОМ-порты, шина FireWire), , так и двунаправленной (USB).

При рассмотрении интерфейсов важным параметром является пропускная способность. Технический прогресс приводит к неуклонному росту объемов передаваемой информации. Если раньше матричные принтеры, печатающие в символьном режиме, могли обходиться и СОМ-портом с невысокой пропускной способностью, то современным лазерным принтерам при высоком разрешении не хватает производительности даже самых быстрых LPT-портов.

Вполне очевидно, что при одинаковом быстродействии приемопередающих цепей и пропускной способности соединительных линий по скорости передачи параллельный интерфейс должен превосходить последовательный. Однако повышение производительности за счет увеличения тактовой частоты передачи данных упирается в волновые свойства соединительных кабелей. В случае параллельного интерфейса начинают сказываться задержки сигналов при их прохождении по линиям кабеля и, что самое неприятное, задержки в разных линиях интерфейса могут быть различными вследствие неидентичности проводов и контактов разъемов. Для надежной передачи данных временные диаграммы обмена строятся с учетом возможного разброса времени прохождения сигналов, что является одним из факторов, сдерживающих рост пропускной способности параллельных интерфейсов.

Различают три возможных режима обмена устройств — дуплексный, полудуплексный и симплексный. Дуплексный режим позволяет по одному каналу связи одновременно передавать информацию в обоих направлениях. Он может быть асимметричным, если значения пропускной способности в направлениях «туда» и «обратно» существенно различаются, или симметричным. Полудуплексный режим позволяет передавать информацию «туда» и «обратно» поочередно. Симплексный - односторонний (во встречном направлении передаются только вспомогательные сигналы интерфейса).

Другим немаловажным параметром интерфейса является допустимое удаление соединяемых устройств. Оно ограничивается как частотными свойствами кабелей, так и помехозащищенностью интерфейсов. Часть помех возникает от соседних линий интерфейса — это перекрестные помехи, защитой от которых может быть применение витых пар проводов для каждой линии. Другая часть помех вызывается искажением уровней сигналов.

Существенным свойством является возможность «горячего» подключения/отключения или замены устройств (Hot Swap), причем в двух аспектах. Во-первых, это безопасность переключений «на ходу» как для самих устройств и их интерфейсных схем, так и для целостности хранящихся и передаваемых данных и, наконец, для человека. Во-вторых, это возможность использования вновь подключенных устройств без перезагрузки системы, а также продолжения устойчивой работы системы при отключении устройств. Далеко не все внешние интерфейсы поддерживают «горячее подключение» в полном объеме, так, например, зачастую сканер с интерфейсом SCSI должен быть подключен к компьютеру и включен до загрузки ОС, иначе он не будет доступен системе. С новыми шинами USB и Fire Wire проблем «горячего подключения» не возникает.

USB

USB (англ. Universal Serial Bus) — последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике.

Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА).

К одному контроллеру шины USB можно подсоединить до 127 устройств по топологии «звезда», в том числе и концентраторы. На одной шине USB может быть до 127 устройств и до 5 уровней каскадирования хабов, не считая корневого.

Спецификация USB 1.0 позволяет достигать скорости обмена данными 12 Мбит/с, USB 2.0 – 480 Мбит/с, следующая версия USB 3.0 – до 4,8 Гбит/с.

IEEE 1394 (FireWire, i-Link)

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) — последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами. Различные компании продвигают стандарт под своими торговыми марками.

Стандарт предусматривает возможность горячего подключения. Скорость передачи данных — до 400 Мбит/с в стандарте IEEE 1394/1394a, дополнительно до 1600 Мбит/с в стандарте IEEE 1394b и 3200 Мбит/с в спецификации S3200. Длина кабеля в самых современных модификациях – до 100 метров. Имеется возможность питания устройств от шины (до 1,5 ампер, напряжение от 8 до 40 вольт).

Устройство может иметь до 4 портов (разъемов). В одной топологии может быть до 64 устройств. Максимальная длина пути в топологии — 16. Топология древовидная, замкнутые петли не допускаются.

IEEE 1284 (LPT)

IEEE 1284 (порт принтера, параллельный порт, англ. Line Print Terminal, LPT) — международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера. В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств.

Имеет 25-контактный двухрядный разъём. Длина кабеля не должна превышать 3 метров. Как правило, в кабеле используется витая пара. Скорость передачи данных достигает 1,2 Мбит/с.

COM

Последовательный порт (COM-порт, от англ. Communication port) — двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией.

Ранее последовательный порт использовался для подключения терминала, позже для модема или мыши. Сейчас он используется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем. С помощью COM-порта можно соединить два компьютера, используя так называемый «нуль-модемный кабель».

Используются 9-контактные и 25-контактные разъёмы. Максимальная скорость передачи – 115200 бод. Стандарт разработан в 1969 году, в настоящее время считается морально устаревшим.

Беспроводные интерфейсы

Bluetooth — производственная спецификация беспроводных персональных сетей. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10-100 метров друг от друга (дальность очень сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях. Рабочая частота примерно равна 2,4 ГГц.

Wi-Fi — стандарт на оборудование Wireless LAN.

Установка Wireless LAN рекомендуется там, где развёртывание кабельной системы невозможно или экономически нецелесообразно. В нынешнее время во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определённых условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могут перемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi.

Мобильные устройства, оснащённые клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа или хот-споты.

Новейший стандарт Wi-Fi – стандарт IEEE 802.11n. Теоретически он способен обеспечить скорость передачи данных до 480 Мбит/с.