218
УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Шины, модем
ПОНЯТЬ
Передача данных может происходить как между разными устройствами одного компьютера, так и между разными компьютерами, подключенными к одной сети (локальной или глобальной).
Название и назначение. ШИНА
Передача информации внутри компьютера (чаще говорят обмен информации) осуществляется с помощью шин.
Шина - совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.
Отличительным признаком шины от других систем соединения является наличие трех групп линий, по каждой из которых передается свой вид информации: шина данных, шина адреса, шина управления.
Шина, связывающая только два устройства, называется портом.
Виды и особенности
Шины в компьютере различаются по своему назначению:
системная шина (или шина ЦПУ);
шина кэш-памяти предназначена для обмена информацией между ЦПУ и кэш-памятью;
стандартные и локальные шины ввода/вывода. Локальная шина - это скоростная шина, предназначенная для обмена информацией между быстродействующими периферийными устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и пр.) и системной шиной. Стандартная шина ввода/вывода используется для подключения более медленных устройств (мыши, клавиатуры, модемов).
СИСТЕМНАЯ ШИНА
Системная шина - это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией между процессором и памятью и их связь с периферийными устройствами.
Принципы работы
Системная шина имеет следующие компоненты:
шину данных, по которой происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения, установленными в слоты, и памятью;
адресную шину, по которой передаются адреса устройств, регистров ввода/вывода и ячеек оперативной памяти. Процесс обмена данными возможен лишь в том случае, когда известен отправитель и получатель этих данных. Каждое устройство компьютера, каждая ячейка памяти, в том числе, каждая ячейка оперативной памяти имеют свой уникальный адрес. Все вместе эти адреса образуют адресное пространство;
шину управления. Для успешной передачи данных не достаточно установить их на шине данных и задать адрес на шине адреса. Необходимо передать еще служебные сигналы, что делать с передаваемыми данными по указанным адресам. Такими сигналами являются: запись или чтение, готовность к приему или передаче данных, подтверждение приема данных, сообщение о сбое какого-либо устройства (аппаратное прерывание) и т.п. Все эти сигналы передаются по шине управления.
Разные фирмы выпускают технику с различным схемным решением тех или иных узлов компьютера, однако системная шина является, как правило, стандартом, то есть неизменна. Вы можете, например, вставлять в Ваш компьютер, выпущенный во Франции, контроллер, изготовленный в Сингапуре.

Рис. 1. Схематичное представление шины на материнской плате
ЦПУ - центральный процессор; ГТЧ - генератор тактовой частоты; DMA - устройство прямого доступа к памяти; слоты расширения = разъемы для установки карт расширения (видеокарты, звуковой карты и пр.)
Основные пользовательские характеристики
Основными характеристиками шины являются:
разрядность, то есть количество бит, параллельно “проходящих” через нее. Чем выше разрядность шины, тем больше данных может быть передано за определенный промежуток времени и выше производительность компьютера;
пропускная способность, то есть количество бит информации, передаваемых по шине за секунду.
Разрядность шины адреса, адресной шины и шины управления, как правило не совпадают.
ПРИМЕР
Компьютеры с процессором 80286 имеют 16-разрядную шину данных,
компьютеры семейства Pentium - 64 разрядную шину данных.
Разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство. Если разрядность адресной шины - n, то максимальный адрес, который может быть по ней передан - 2n. Очевидно, количество ячеек оперативной памяти не должно превышать 2n, иначе ячейки с большими адресами не будут использоваться, поскольку процессор не сможет адресоваться к ним.
ПРИМЕР
Компьютеры с процессором 80286 имеют 24-разрядную адресную шину и могут адресовать память объемом 4 Мб (224 = 4 194 304 байт = 4 Мб). Компьютеры семейства Pentium имеют 32 разрядную адресную шину и могут адресовать память объемом 4Гб .
Для определения пропускной способности шины необходимо умножить разрядность шины на тактовую частоту, которая, как и для процессора, определяется генератором тактовой частоты.
ПРИМЕР
Для 16-разрядной шины при тактовой частоте 8,33 МГц пропускная способность равна:
16 бит 8,33 МГц = 133,28 Мбит/с = 133,28 Мбит/с : 8 бит = 16,66 Мбайт/с
Для 32-разрядной шины с тактовой частотой 66 МГц пропускная способность 266,6 Мб/с.
ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ
В англоязычных странах шина носит название bus. Это же слово означает еще и “автобус”. И в самом деле напрашивается прямое сравнение разрядности шины и автобуса: чем больше в автобусе посадочных мест, тем больше людей в нем можно перевезти.
Название и назначение. МОДЕМ
Модем - сокращенно от “МОдулятор-ДЕМодулятор” - устройство для передачи цифровой информации через аналоговые линии связи, например, через телефонные линии или с помощью радиоволн.
Принцип действия
Модем принимает от компьютера данные в цифровом виде (программу, текстовый, звуковой или графический файл), разделяет их на управляющие команды и полезную информацию, преобразует в аналоговый сигнал и передает в канал связи.
На противоположном конце в приемном модеме происходит обратное преобразование, и в приемный компьютер информация попадает в цифровом виде.
По сути модем - это цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь.
Необходимость промежуточного включения модема между компьютером и телефонной линией объясняется тем, что цифровое и аналоговое представление информации не совпадают и подключить компьютер напрямую к телефонной линии нельзя.
Особенности
Модемы бывают внутренние и внешние.
Внутренний модем по своей конструкции представляет съемную карту расширения, установленную на материнской плате, на которой размещены все компоненты, обеспечивающие обмен данными, и гнезда для подключения кабеля телефонной линии.
Внешний модем подключается к разъему на задней панели системного блока. Он занимает место на рабочем столе, однако дает возможность отслеживать процесс передачи данных благодаря встроенным в него индикаторам состояния.
Основные пользовательские характеристики
Основными характеристиками модемов являются:
Скорость передачи данных по каналам связи измеряется бодами. Бод - это бит в секунду. Скорость модема оценивается числом информационных битов, передаваемых за одну секунду. Низкоскоростные модемы работают со скоростями 2400 или 9600 бод. Высокоскоростные модемы работают со скоростью передачи 33600, 65000 бод и более.
Протокол - стандарт, регламентирующий процедуру установления связи или режимы передачи данных между различными устройствами (между двумя модемами или между модемом и компьютером).
Наиболее важными протоколами являются:
протокол аппаратной коррекции ошибок;
протокол аппаратного сжатия данных с контролем ошибок;
протоколы передачи файлов.
Программная поддержка
Программное обеспечение модема включает в себя:
программы по согласованию способов и скоростей передачи данных передающего и принимающего модемов;
протоколы передачи файлов, которые обеспечивают безошибочную передачу данных, управление потоком передаваемых данных, передачу служебной информации, защиту соединения (например, паролирование).
Итак, для безошибочной передачи данных применяются специальные методы. Они могут быть реализованы как с помощью специальной аппаратуры, так и с помощью программ.
ПРИМЕР
При использовании протокола Xmodem данные передаются блоками определенной длины по 128 байт. Этот блок дополняется кодом начала блока, кодом номера блока, и одним байтом с контрольной суммой входящих в блок данных. Принимающий компьютер тоже вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с принятой. Если они не совпадают, то посылается сообщение об ошибке и блок передается еще раз. Переданные блоки упорядочиваются затем по номерам блоков и записываются во временный файл.
К дополнительному программному обеспечению модемов относятся программы работы с факсами и данными, программы подключения к Internet, программы работы с голосовыми возможностями и пр.
ЗНАТЬ
Передача информации внутри компьютера осуществляется с помощью шин.
Передача информации между компьютерами может осуществляться как по специальным каналам связи (сетевым кабелям, с помощью которых компьютеры объединяются в локальную сеть), так и с использованием обычных каналов связи - телефонных линий, каналов радиосвязи и пр.
Передача информации между компьютерами, не объединенными в локальную сеть, осуществляется с помощью модемов.
Шина - совокупность токопроводящих линий, по которым обмениваются информацией устройства компьютера.
Системная шина. Системная шина - это главная магистраль, по которой происходит обмен информацией процессора и памяти и из связь с периферийными устройствами.
Системная шина имеет следующие компоненты:
шину данных;
адресную шину;
шину управления.
Основными характеристиками шины являются:
разрядность, то есть количество бит, одновременно “проходящих” через нее;
пропускная способность, то есть количество бит информации, передаваемых по шине за секунду.
Разрядность адресной шины определяет доступное адресное пространство. Если разрядность адресной шины - n, то максимальный адрес, который может быть по ней передан - 2n. Именно это количество ячеек оперативной памяти доступно процессору.
МОДЕМ - устройство для передачи цифровой информации через аналоговые линии связи, например, через телефонные линии или с помощью радиоволн. По сути представляет собой цифро-аналоговый и аналого-цифровой преобразователь.
Основными характеристиками модемов являются:
Скорость модема оценивается числом информационных битов, передаваемых за одну секунду.
Протокол - стандарт, регламентирующий процедуру установления связи или режимы передачи данных между различными устройствами (между двумя модемами или между модемом и компьютером).
Наиболее важными протоколами являются:
протокол аппаратной коррекции ошибок;
протокол аппаратного сжатия данных с контролем ошибок;
протоколы передачи файлов.