Тема 1.4. Устройства ввода/вывода современных ЭВМ

Предыдущая123456789101112Следующая

I. Задания для самостоятельной работы

1. Изучить классификацию устройств ввода/вывода.

2. Рассмотреть принципы построения устройств ввода графических и звуковых данных.

3. Ответить на вопрос – какова роль видеопамяти в производительности видеоподсистемы ЭВМ.

4. Рассмотреть физическое устройство и характеристики видеосистем. Устройство CRT и LCD мониторов.

5. Ознакомиться с экологическими, санитарными и нормами безопасности при эксплуатации видеосистем.

6. Ответить на тестовые вопросы.

1. Что из перечисленного не относится к устройствам ввода?

· Монитор;

· Клавиатура;

· Микрофон;

· Сканер.

2. Что из перечисленного относится к устройствам вывода?

· Дигитайзер;

· Монитор;

· Световое перо;

· Джойстик.

3. Что из перечисленного можно отнести как к устройствам ввода, так и к устройствам вывода?

· Сканер;

· Дигитайзер;

· Модем;

· Плоттер.

4. Подберите слово к данному определению:

__________– это устройство оптического ввода, предназначенное для ввода в ПК черно-белых или цветных изображений, а также для считывания текста с бумажного носителя для последующей обработки.

· Световое перо;

· Сканер;

· Дигитайзер;

· Ламинатор.

5. Что из перечисленного не обозначает класс безопасности монитора?

· ТСО-95;

· MPR-IV;

· MPR-I;

· ТСО-99;

6. В каких мониторах используется люминофор?

- CRT;

- Плазменные;

- LCD с активной матрицей;

- LCD.

7. Время отклика (характеристика жидкокристаллической панели) – показывает время (в миллисекундах), необходимое для переключения пикселя…?

- с черного на белый цвет;

- с синего на красный;

- с белого на зеленый;

- с зеленого на красный.

II. План практического занятия (2ч.)

Тема: Форм-фактор ВТХ и размещение устройств ввода вывода

1. Изучение конструктивных особенностей стандарта ВТХ.

2. Изучение способов обеспечения теплового баланса периферийных устройств.

3. Сравнительная характеристика различных типоразмеров устройств в стандарте ВТХ.

III. Рекомендации по выполнению заданий и подготовке

к практическому занятию

Процесс создания нового форм-фактора настольных систем, получивший название BTX, развивался достаточно быстро. В ноябре 2003 года были кратко сформулированы требования к стандарту, а в июле того же года состоялась официальная презентация финального варианта The Balanced Technology Extended (BTX) 1.0 Public Release.

Термин «форм-фактор» используется в компьютерной промышленности в различных значениях. Часто он употребляется для обозначения общих размеров и формы вычислительной системы. Иногда этот термин употребляется для обозначения размеров и формы стандартных компонентов. Компоненты стандартного форм-фактора легко воспроизводить, обеспечивая при этом удобство компоновки различных элементов при разработке широкого диапазона систем различных типов и размеров. Такая стандартизация позволяет создавать серии ПК для различных моделей использования.



Спецификация BTX помогает стандартизировать описанные механические параметры сопряжения, общие для форм-факторов ATX и microATX. Отличительной особенностью спецификации BTX является поддержка широкого диапазона размеров системных плат.

Спецификация BTX обеспечивает большую гибкость, чем форм-факторы ATX и microATX, поскольку она описывает не только большее число допустимых размеров системных плат, но также регламентирует различные высоты системных компонентов. В этой спецификации определены две высоты системных компонентов, которые могут использоваться разработчиками. Кроме стандартной высоты, спецификация BTX регламентирует высоту для низкопрофильных компонентов, которые применяются в тех случаях, когда важно минимизировать общие размеры системы.

Вместе с тем, основными предпосылками разработки нового стандарта были, во-первых, увеличивающаяся потребляемая мощность различными устройствами, в том числе и процессором и, во-вторых (что во многом является следствием первой причины), нуждающаяся в серьезной модернизации система охлаждения (вентиляции) внутренних устройств.

В официальных документах назначение BTX сформулировано следующим образом: спецификации Balanced Technology Extended разработаны с целью стандартизации интерфейсов и определения форм-факторов для настольных вычислительных систем в области их электрических, механических и термических свойств. Спецификации описывают механические и электрические интерфейсы для разработки системных плат, шасси, блоков питания и других системных компонентов.

Наиболее значимыми преимуществами форм-фактора BTX перед привычным ATX являются:

- возможность применения низкопрофильных компонентов для конструирования миниатюрных систем;

- продуманное размещение элементов системы внутри корпуса с учетом путей прохождения потоков воздуха и взаимосвязанного термобаланса;

- масштабируемость форм-фактора (BTX, microBTX, picoBTX);

- возможность использования небольших блоков питания;

- оптимизированная структура крепления плат, более качественные механические характеристики для работы с более массивными системными платами и компонентами.

Для реализации спецификации BTX в системный блок включены два новых компонента: модуль теплового баланса (Thermal Module) и поддерживающий модуль или SRM-модуль (Support and Retention Module).

Модуль теплового баланса представляет собой массивный процессорный радиатор, помещенный в пластиковый кожух со встроенным вентилятором, втягивающим в систему забортный воздух. По замыслу разработчиков, этот вентилятор будет забирать воздух с передней стороны системного блока, для чего на лицевой панели должны быть предусмотрены специальные отверстия. Кожух модуля теплового баланса позволяет с минимальными потерями довести поток забортного воздуха к размещенным линейно компонентам системного блока и вывести нагретый воздух за пределы системы. При этом для эффективного охлаждения не требуется никаких дополнительных корпусных вентиляторов.

Спецификацией BTX предусмотрены три типовых размера системных плат, причем глубина всех трех одинакова – 266.7 мм.

Стандартная полноразмерная плата BTX имеет ширину 325.12 мм и на ней могут устанавливаться семь слотов для карт расширения: один – для видеокарты PCI Express x16, два – для карт PCI Express x1 и четыре – для PCI-карт (характерно, что слот AGP отсутствует даже на самой большой по размеру плате нового стандарта).

Второй типоразмер microBTX – максимальная ширина такой системной платы составляет 264.16 мм. На плате предусмотрен монтаж до четырех слотов расширения, из которых один – PCI Express x16, два – PCI Express x1 и всего один – для карты PCI.

Третий типоразмер picoBTX– ширина системной платы этого формата не должна превышать 203.2 мм. В компьютере на базе такой платы можно будет использовать всего одну карту расширения, чаще всего это будет высокопроизводительный видеоадаптер с интерфейсом PCI Express x16. Других слотов для карт расширения на плате picoBTX не предусмотрено.

Расположение компонентов подчинено одной идее – прямой поток воздуха, не встречая препятствий, должен проходить через комплектующие, которые обладают наибольшим тепловыделением.

С учетом этого воздушный поток, создаваемый вентилятором модуля теплового баланса, движется от процессора к радиатору системной логики, обдувая модули памяти и видеокарту, и далее воздух переходит к блоку питания, в котором собственный вентилятор работает на выдув.

В спецификации ВТХ хорошо просматривается тенденция к уменьшению размеров системных блоков, что вполне сочетается с растущей популярностью компактных barebone-систем. Согласно спецификации BTX, на основе трех рассмотренных выше типоразмеров плат можно проектировать персональные компьютеры в трех типах корпусов.

Самый большой тип корпуса носит название Expandable Tower («расширяемая башня»), который расчитан под полноразмерные системные платы BTX. По размерам он ближе всех к корпусам типа Midi Tower. В таком корпусе предусмотрены два 5.25-дюймовых и два 3.5-дюймовых отсека для накопителей.

Промежуточный вариант – корпус Desktop, близкий по размерам к одноименным компактным ATX-корпусам, расчитан под системную плату microBTX. В таком корпусе один 5.25-дюймовый и один 3.5-дюймовый отсек.

Самый малоразмерный корпус относится к типу Small Form Factor. Такой корпус включает также по одному отсеку 5.25 и 3.5-дюймов и расчитан на использование системной платы с типоразмером picoBTX.

При всех своих преимуществах новый стандарт ВТХ имеет и недостатки, главным из которых является отсутствие обратной совместимости с системными платами и корпусами стандарта АТХ. Например, установить ВТХ-плату в АТХ-корпус можно только, если такая возможность предусматривалась при проектировании.

По результатам изучения конструктивных особенностей, определяемых стандартом ВТХ, следует заполнить таблицу 3.

Таблица 3

Параметры BTX Micro BTX Pico BTX
Ширина системной платы, мм.
Длина системной платы, мм.
Количество слотов расширения.
Марка блока питания.
Тип корпуса для системной платы (название)

Правильные ответы на тестовые вопросы

№1 №2 №3 №4 №5 №6 №7

IV. Рекомендуемые источники

Основная литература

1. Бройдо, В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие/ В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2011. (глава 10, 11 и 12)

2. Башлы, П.Н. Вычислительные системы и сети: учебное пособие/ П.Н. Башлы. – Ростов-на-Дону: РИО Ростовского филиала РТА, 2012. (раздел 4)

Дополнительная литература

1. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера/ Э. Таненбаум. – 5-е изд.– СПб: Питер, 2012. (глава 2)

2. Башлы, П.Н. Технические средства информатизации: учебник/ П.Н. Башлы. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. (раздел 3, 4, 5 и 7)

3. Башлы, П.Н. Информатика: учебное пособие/ П.Н. Башлы. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. (глава 4)

V. Контрольные вопросы для самопроверки

1. Почему устройства ввода/вывода относятся к периферийным устройства ЭВМ?

2. Как классифицируются устройства ввода?

3. Что понимается под форм-фактором вычислительной системы?

4. Как классифицируются устройства вывода?

5. Какие устройства можно отнести одновременно к устройствам ввода и вывода?

6. Какие характеристики являются ключевыми при выборе сканера?

7. Какие виды печатающих устройств и технологий печати существуют?

8. Какие принципиально новые конструктивные изменения появились в стандарте ВТХ?

9. Какие устройства ввода/вывода используются для обработки звука в ЭВМ?

10. Почему LCD (жидкокристаллические) мониторы заменили CRT ( электронно-лучевая трубка) мониторы в настольных ПК?


Тема 1.5.Современные высокопроизводительные вычислительные системы

I. Задания для самостоятельной работы

1. Изучить классификацию и виды высокопроизводительных вычислительных систем.

2. Рассмотреть типовые архитектуры суперкомпьютеров.

3. Ответить на вопрос – в чем отличие многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем?

4. Ознакомиться с гибридной архитектурой многопроцессорных вычислительных систем (NUMA).

5. Рассмотреть характеристики первых 10 суперкомпьютеров рейтинга ТОР 500 (последней редакции).

6. Ответить на тестовые вопросы.

1. Какая из перечисленных архитектур не относится к ЭВМ с параллельной обработкой?

· Машины типа MISD;

· Машины типа MIMD;

· Многопроцессорные машины с SIMD;

· Машины типа CISK.

2. Какая из перечисленных архитектур реализует один поток инструкций и много потоков данных?

· MISD;

· SIMD;

· MIMD;

· SISD.

3. Какая из перечисленных архитектур реализует много потоков инструкций и много потоков данных?

· MIMD;

· SISD;

· MISD;

· SIMD.

4. Подберите слово к данному определению:

__________– система из нескольких компьютеров, имеющих общий разделяемый ресурс для хранения совместно обрабатываемых данных (набор дисков или дисковых массивов) и объединенных при помощи сетевых технологий на базе шинной архитектуры или коммутатора.

· Рабочая станция;

· Кластер;

· Транспьютер;

· Концентратор.

5. Какая из перечисленных архитектур является системой с симметричной мультипроцессорной обработкой?

· SMP;

· MPP;

· NUMA;

· Кластер.

6. Какая из перечисленных архитектур является системой с неоднородным доступом к памяти?

· NUMA;

· MPP;

· SMP;

· Кластер.

7. Что является единицей измерения производительности суперкомпьютеров?

· Байт в секунду;

· Флопс;

· Герц;

· Гигагерц.

II. План практического занятия (2ч.)

Тема: Анализ конфигурации вычислительной системы

1. Изучение инструментов вычислительной системы для анализа конфигурации.

2. Практический анализ конфигурации вычислительной системы.

3. Составление отчета.

III. Рекомендации по выполнению заданий и подготовке

к практическому занятию

Под конфигурацией вычислительной машины понимают набор аппаратных и программных средств, входящих в ее состав. Минимальный набор аппаратных средств, без которых невозможен запуск, и работа вычислительной машины определяет ее базовую конфигурацию.

Анализ конфигурации вычислительной машины (рассмотрим на примере персонального компьютера) целесообразно проводить в следующей последовательности:

- внешний визуальный осмотр компьютера;

- анализ аппаратной конфигурации компьютера встроенными средствами операционной системы;

- анализ программной конфигурации компьютера;

- анализ конфигурации вычислительной сети, в случае если компьютер к ней подключен.

В результате внешнего визуального осмотра компьютера определяются следующие данные по его конфигурации:

- тип корпуса системного блока (форм-фактор);

- виды и количество интерфейсов для подключения периферийных устройств, размещенные на задней стенке и лицевой панели системного блока;

- тип клавиатуры и способ ее подключения к компьютеру (количество клавиш, наличие специальных клавиш);

- тип ручного манипулятора («мыши») и способ ее подключения к компьютеру (манипулятор с механической или оптической системой позиционирования, проводной или беспроводный интерфейс подключения);

- тип монитора (ЭЛТ или жидкокристаллический).

Анализ аппаратной конфигурации компьютера, т.е. состава подключенных аппаратных средств, можно проанализировать специальными тестовыми программами, либо встроенными средствами операционной системы, включающей такое понятие как диспетчер устройств.

Более широкие возможности по анализу конфигурации компьютера, в том числе и программной среды, предоставляет модуль Сведения о системе.

Для доступа к указанному модулю выберите последовательно команды: Пуск – Все программы – Стандартные– Служебные – Сведения о системе.

Для анализа программной среды вычислительной машины помимо модуля Сведения о системе можно непосредственно просмотреть полный перечень установленного программного обеспечения, который вызывается последовательным выбором командПуск и далее Все программы.

Для анализа конфигурации вычислительной сети необходимо выбрать на рабочем столе ярлык Сетьили командуСетьпосле выбора командыПуск.

В открывшемся окне в случае подключения компьютера к локальной сети можно проанализировать конфигурациию сети.

По результатам работы заполните таблицу 4 (в таблицу следует заносить только реальные данные по конфигурации Вашего компьютера, в случае отсутствия какого-либо устройства ставится прочерк).

Таблица 4

№ п/п Наименование параметра Значение параметра
1. Тип и модель монитора
2. Форм-фактор корпуса системного блока
3. Клавиатура, интерфейс подключения
4. Вид манипулятора «мыши», интерфейс ее подключения
5. Интерфейсы подключения периферийных устройств на задней панели системного блока (наименование и количество)
6. Интерфейсы подключения периферийных устройств на лицевой панели системного блока (наименование и количество)
7. Процессор, модель, количество ядер, объем кэш-памяти и тактовая частота ядра
8. Объем оперативной памяти
9. Тип модема и сетевого интерфейса
10. Наименование и скорость привода для чтения оптических дисков
11. Модель и объем памяти накопителя на жестких магнитных дисках
12. Видеоадаптер, модель и объем видеопамяти
13. Модель звукового адаптера
14. Версия операционной системы
15. Другие периферийные устройства (принтер, сканер и т.д.)

Правильные ответы на тестовые вопросы

№1 №2 №3 №4 №5 №6 №7

IV. Рекомендуемые источники

Основная литература

1. Бройдо, В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие/ В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2011. (глава 1)

2. Башлы, П.Н. Вычислительные системы и сети: учебное пособие/ П.Н. Башлы. – Ростов-на-Дону: РИО Ростовского филиала РТА, 2012. (глава 5)

Дополнительная литература

1. Таненбаум, Э. Архитектура компьютера/ Э. Таненбаум. – 5-е изд.– СПб: Питер, 2012. (глава 8)

2. Таненбаум, Э. Современные операционные системы/ Э. Таненбаум. – 3-е изд. – СПб: Питер, 2012. (глава 8)

3. Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности/ Под редакцией: академика В. А. Садовничего, академика Г. И. Савина, чл.-корр. РАН Вл. В. Воеводина. – М.: Издательство МГУ, 2009. (раздел 1, 2 и 3)

V. Контрольные вопросы для самопроверки

1. Что понимается под конфигурацией вычислительной машины?

2. Какова последовательность анализа конфигурации вычислительной машины?

3. Что понимается под профилем оборудования?

4. Каковы преимущества системы с настраиваемым профилем оборудования?

5. Какие инструменты операционной системы Windows используются для анализа конфигурации компьютера?

6. Что понимается под вычислительным кластером?

7. Каковы особенности архитектуры MIMD?

8. Какой суперкомпьютер занимает первое место в рейтинге ТОР 500?

9. Какой суперкомпьютер Российской Федерации занимает наивысшее место в рейтинге ТОР 500?

10. Какова производительность суперкомпьютера №1 в рейтинге ТОР 500?


5829937318598863.html
5829980125891411.html
    PR.RU™