Внешние интерфейсы подключения к материнской плате

Serial ATA (SATA) – является последовательным интерфейсом для подключения накопителей (сегодня это, в основном, жесткие диски) и призван заменить старый параллельный интерфейс ATA. Стандарт Serial ATA первого поколения сегодня используется очень широко и обеспечивает максимальную скорость передачи данных 150 Мбит/с. Максимальная длина кабеля составляет 1 метр. SATA использует подключение "точка-точка", когда один конец кабеля SATA подсоединяется к материнской плате ПК, а второй – к жесткому диску.

VGA-порт – 15-контактный разъем. Предназначенный для подключения аналоговых мониторов по стандарту VGA. В настоящее данный интерфейс морально устарел и активно вытесняется цифровыми интерфейсами DVI, HDMI и DisplayPort.

Цифровой интерфейс DVI (Digital Visual Interface) передает видеосигнал в цифровом формате и обеспечивает высокое качество цифрового изображения. Интерфейс хотя и цифровой, однако, имеет совместимость с аналоговым разъемом VGA

Мультимедийный цифровой интерфейс с высоким разрешением HDMI (High Definition Multimedia Interface) чаще всего используется в устройствах домашнего развлечения (плоские телевизоры, blu-ray-плейеры). Разъем монитора также сохраняет высокое качество исходного сигнала.

Параллельный порт LPT – используется в основном для подключения принтера.

USB (UniversalSerialBus) предназначены для подключения к компьютеру таких внешних периферийных устройств, как мышь, клавиатура, портативный жесткий диск, цифровая камера, VoIP-телефон (Skype) или принтер. Теоретически, к одному host-контроллеру USB можно подключить до 127 устройств. Максимальная скорость передачи составляет 12 Мбит/с для стандарта USB 1.1 и 480 Мбит/с для Hi-SpeedUSB 2.0.

Сетевой концентратор или хаб (от англ. hub — центр) — устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами. Сетевой коммутатор (жарг. свитч от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узловкомпьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.

Основные характеристики ОЗУ

ОЗУ, образующие преимущественную долю ОП, допускают как считывание, так и изменение информации. Операции чтения и записи выполняются однотип­но, практически с одной и той же скоростью, и производятся с помощью электри­ческих сигналов.

Обычно микросхемы ОЗУ организуются в виде матрицы ячеек, каждая из ко­торых состоит из одного или более запоминающих элементов (ЗЭ) и имеет свой адрес. Каждый ЗЭ способен хранить один бит информации. Для ЗЭ любой полу­проводниковой памяти [триггеры] характерны следующие свойства:

• два стабильных состояния, представляющие двоичные 0 и 1;

• в ЗЭ (хотя бы однажды) может быть произведена запись информации по­средством перевода его в одно из двух возможных состояний;

• для определения текущего состояния ЗЭ его содержимое может быть счи­тано.

Моделью ЗЭ динамической памяти служит конденсатор. Бит информации та­кой памяти представляется в виде наличия (1) или отсутствия (0) заряда на кон­денсаторе. Считать значение, не изменив эту информацию, невозможно, поэтому после операции считывания заряд ЗЭ необходимо восстановить. Для экономии числа контактов ячейки памяти организованы как элементы некой таблицы. При считывании или записи содержимое целой строки переносится в специальный бу­фер, а после считывания содержимое буфера перезаписывается в ту же строку ЗЭ динамической памяти, т. е. производится перезаряд конденсаторов.

Время хранения заряда конденсатором из-за паразитных утечек заряда огра­ничено. Чтобы не потерять имеющиеся данные, необходима периодическая пере­запись информации, которая выполняется во время регенерации (refreshcycle).

При матричной организации ОЗУ (рис. 2) реализуется координатный принцип адресации ячеек. Адрес ячейки, поступающий по шине адреса А_n – A₀, про­пускается через логику выбора, где он разделяется на две составляющие: адрес строки и адрес столбца. Адреса строки и столбца запоминаются соответственно врегистре адреса строки и регистре адреса столбца микросхемы. Регистры соеди­нены каждый со своим дешифратором. Выходы дешифраторов образуют систему горизонтальных и вертикальных линий, к которым подсоединены запоминающие элементы матрицы, при этом каждый ЗЭ расположен на пересечении одной гори­зонтальной и одной вертикальной линии.

ЗЭ, объединенные общим «горизонтальным» проводом, принято называть строкой (row). Запоминающие элементы, подключенные к общему «вертикально­му» проводу, называются столбцом (column).

Фактически «вертикальных» про­водов в микросхеме должно быть, по крайней мере, вдвое больше, чем этого тре­буется для адресации, поскольку к каждому ЗЭ необходимо подключить линию [ШД], по которой будет передаваться считанная и записываемая информация.

Совокупность запоминающих элементов и логических схем, связанных с вы­бором строк и столбцов, называют яд ром микросхемы памяти. Помимо ядра, в микросхеме ОЗУ имеется еще интерфейсная логика, обеспечивающая взаимодей­ствие ядра с внешним миром. В ее задачи, в частности, входит коммутация нуж­ного столбца на выход при считывании и на вход — при записи.

Обращение к микросхеме ОЗУ обычно происходит в два этапа. Первый этап начинается с выдачи сигнала RAS (Row-AccessStrobe — «строб адреса строки»), который фиксирует в микросхе­ме поступивший адрес строки. Второй этап включает переключение адреса для указания адреса столбца и подачу сигнала CAS (Column-AccessStrobe — «строб адреса столбца»), который фиксирует этот адрес и разрешает работу регистра дан­ных микросхемы.

Сигнал выбора микросхемы CS (CrystalSelect) активизирует микросхему и используется для ее выбора в системах, состоящих из нескольких микросхем. Вход WE (WriteEnable — «разрешение записи»).определяет вид выполняемой операции (считывание или запись).

Записываемая информация, поступающая по шине данных, первоначально заносится во входной регистр данных, а затем — в выбранную ячейку. При вы­полнении операции чтения информация из ячейки до ее выдачи на шину данных буферизуется в выходном регистре данных. Обычно роль входного и выходного выполняет один и тот же регистр. На все время, пока ОЗУ не использует шину данных, информационные выходы микросхемы переводятся в третье (высокоимпедансное) состояние. Управление переключением в третье состояние обеспечи­вается сигналом ОЕ (OutputEnable — «разрешение выдачи выходных сигналов»). Этот сигнал активизируется при выполнении операции чтения.

Управление операциями с основной памятью осуществляется контроллером памяти. Обычно этот контроллер входит в состав центрального процессора либо реализуется в виде внешнего по отношению к памяти устройства. Хотя работа ми­кросхем ОЗУ может быть организована как по синхронной, так и по асинхронной схеме, контроллер памяти — устройство синхронное, т. е. срабатывающее исклю­чительно по тактовым импульсам. По этой причине операции с памятью принято описывать с привязкой к тактам. В общем случае на каждую такую операцию тре­буется, как минимум, пять тактов, которые используются следующим образом:

1) указание типа операции (чтение или запись) и установка адреса строки;

2) формирование сигнала RAS;

3) установка адреса столбца;

4) формирование сигнала CAS

5) возврат сигналов RAS и CAS в неактивное состояние

Следует учитывать также задержки, необходимые для стабилизации электри­ческих процессов, порождаемых управляющими сигналами.

Для микросхем динамических ОЗУ дополнительным требованием является необходимость периодической регенерации их состояния.