Системные ресурсы ПК

Архитектурный облик PC-совместимого компьютера определяется рядом свойств, обеспечивающих возможность функционирования программного обеспечения, управляющего периферийным оборудованием. Программы могут взаимодейст­вовать с устройствами разными способами:

• используя вызовы функций операционной системы (прерывания DOS, API Windows и т. п.),
• используя вызовы функций базовой системы ввода/вывода (BIOS),
• непосредственно взаимодействуя с регистрами периферийных устройств или контроллеров интерфейсов.

Такой «толстый пирог» из слоев совместимости существует благодаря изна­чальной открытости архитектуры первых IBM PC и сохранения имеющихся решений (пускай иногда и не самых лучших) в последующих моделях, обрас­тающих новыми узлами. Любой PC-совместимый компьютер имеет следующие характерные черты:

· Процессор, совместимый с семейством х86 фирмы Intel или фирмы АМД (семейство Athlon).

• Единую систему распределения пространства адресов памяти между опера­тивной стандартной (Conventional Memory), не превышающей 640 Кбайт, служебной памятью периферийных адаптеров, постоянной памятью и рас­ширенной оперативной памятью.
• Унифицированное распределение адресов пространства ввода/вывода с фиксированным положением обязательных портов и совместимостью их программной модели.
• Систему аппаратных прерываний, позволяющую периферийным устрой­ствам сигнализировать процессору о необходимости исполнения некото­рых обслуживающих процедур.
• Систему прямого доступа к памяти, позволяющую периферийным устрой­ствам обмениваться массивами данных с оперативной памятью, не отвле­кая на это процессор.
• Набор системных устройств и интерфейсов ввода/вывода.
• Унифицированные по конструктиву и интерфейсу шины расширения (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, AGP, PC Card, USB, IEEE-1394), состав которых может варьиро­ваться в зависимости от назначения и модели компьютера.
• Базовую систему ввода/вывода (BIOS), выполняющую начальное тести­рование и загрузку операционной системы, а также имеющую набор функ­ций, обслуживающих системные устройства ввода/вывода.

С первых моделей PC определился облик системных устройств ввода/вывода, к которым поначалу относилась лишь клавиатура, видеоадаптер с монитором и принтер, подключаемый к последовательному или параллельному порту, а в современных системах – к USB порту. Система развивалась от простейших накопителей на гибких дисках, к которым вскоре добавились и жесткие, объем которых стремительно рос и продолжает расти. Сейчас в дисковую систему входят накопители разных типов, a CD-ROM уже попал и в список загрузочных устройств. Все эти устройства имеют поддержку BIOS, что позволяет прикладным программам или опера­ционной системе их использовать без каких-либо дополнительных драйверов. Давно появившаяся «мышь» тоже входит в список стандартных устройств (хотя BIOS ее может и не поддерживать). Сейчас в список стандартных устройств добавился и цифровой аудиоканал.

Неограниченное расширение спектра возможных подключаемых периферий­ных устройств обеспечивают интерфейсы PC. Устройства, ранее называемые видеоадаптерами, сейчас более точно называют графическими адаптерами — под «видео» стали подразумевать «живое изображение», которое раньше выводить на экран монитора PC просто не имели возможности. Хотя точность здесь относительна — есть адаптеры MDA, которые настоящую графику не поддерживают.

Клавиатура

Клавиатура PC представляет собой унифицированное устройство со стандартным разъемом и последовательным интерфейсом связи с системной платой. В ка­честве датчиков нажатия клавиш применяют механические контакты (открытые или герконовые), кнопки на основе токопроводящей резины, емкостные датчики и датчики на эффекте Холла. Типы клавишных датчиков влияют на надежность, долговечность и, конечно же, цену клавиатуры. Последние два типа являются самыми долговечными, поскольку в них исключены механические контактные системы. Независимо от типов применяемых датчиков нажатия клавиш, все они объединяются в матрицу. Клавиатура содержит внутренний контроллер, выпол­ненный обычно на микросхеме из семейства MCS-48 фирмы Intel, осуществля­ющий сканирование матрицы клавиш, управление индикаторами, внутреннюю диагностику и связь с системной платой последовательным интерфейсом по линиям KB-Data и KB-Clock.

Среди обычных (стандартных) исполнений существуют 3 основных типа клавиатур:

• Клавиатура XT — 83 клавиши, в оригинале без индикаторов. Впоследст­вии к ним добавили индикаторы состояния NumLock и CapsLock, управ­ляемые внутренним контроллером по нажатию соответствующих клавиш. Однако состояние этих индикаторов могло не быть синхронизированным с флагами в ОЗУ, которыми пользуются драйверы.
• Клавиатура AT — 84 клавиши, которая отличалась от XT появлением дополнительной клавиши sysreq загадочного назначения и индикаторов Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock. Двунаправленный интерфейс с систем­ной платой позволяет программе корректно управлять индикаторами, а также программировать некоторые параметры клавиатуры и производить диагностику.
• Расширенная клавиатура (Enhanced) — 101/102 клавиши, применяемая в большинстве моделей AT и PS/2, ставшая современным стандартом. Некоторые расширенные клавиатуры (например, «Microsoft Natural») имеют 104 или 105 клавиш, появились и 122-клавишные модели.

Клавиши расширенной клавиатуры разделены на 4 группы:

• основная клавиатура;
• функциональная клавиатура;
• цифровая клавиатура (Numeric Keypad), при выключенном индикаторе NumLock (или включенном numlock и нажатии shift) используемая для управления курсором и экраном;
• выделенные клавиши управления курсором и экраном, дублирующие эти функции цифровой клавиатуры.

По электрическому интерфейсу клавиатуры XT и AT совпадают, за исклю­чением того, что двунаправленный интерфейс позволяет клавиатуре AT прини­мать команды от системной платы. Однако по логическому интерфейсу они несовместимы, а клавиатура AT иногда имеет переключатель режима XT/AT. Клавиатура PS/2 отличается от AT только исполнением разъема, при необхо­димости можно использовать переходник (лучше мягкий).

Внутренний контроллер клавиатуры способен определить факты нажатия и отпускания клавиш, при этом можно нажимать очередную клавишу, даже удер­живая несколько ранее нажатых. При нажатии клавиши клавиатура передает идентифицирующий ее скан-код. При удержании клавиши в нажатом положе­нии через некоторое время клавиатура начинает автоповтор передачи скан-кода нажатия этой клавиши. Задержка автоповтора (Typematic Delay) и скорость автоповтора (Typematic Rate) для клавиатур AT программируются командами, посылаемыми в контроллер 8042. Расширенная клавиатура позволяет выбирать 1 из 3 наборов скан-кодов.

Задание параметров автоповтора, выбор таблиц скан-кодов, управление све­тодиодными индикаторами, а также управление режимом сканирования мат­рицы клавиш и запуск диагностического теста осуществляется командами, посылаемыми центральным процессором в порт 60h (см. интерфейс клавиату­ры). Перед посылкой команды необходимо убедиться в готовности контроллера к их приему — бит 1 порта 64h должен иметь нулевое значение. При начальном тестировании POST в случае ошибки клавиатуры выводится сообщение с возможным указанием скан-кода залипшей клавиши.

Кроме традиционного стандартного исполнения существуют и другие варианты клавиатур. Малогабаритные клавиатуры портативных компьютеров интегриро­ваны в общий корпус, но часто эти компьютеры имеют разъем для подключения обычной внешней клавиатуры, работать с которой все-таки удобнее. Некоторые производители оригинальных PC-совместимых компьютеров применяют собственные конструкции клавиатур, разъемов и даже интерфейса (например, Olivetty), что затрудняет их замену. При отсутствии поддержки производителем или поставщиком это может привести к тому, что в один момент компьютер может стать «чемоданом без ручки», поскольку механика клавиш подвержена износу. Кроме того, на клавиатуры иногда проливают чай (или хуже того — сладкий кофе), что выдерживают далеко не все конструкции. Существует мно­жество вариантов клавиатур по используемым датчикам, по ощущениям от на­жатия и по расположению клавиш. Имеются разные эргономические варианты: клавиатуры, «разламывающиеся» на две половины, имеющие подкладки для рук и т. п. При большом объеме клавиатурного ввода на эти нюансы есть смысл обратить внимание, поскольку неправильное положение рук оператора может приводить и к профессиональным заболеваниям. По ощущению от нажатия раз­личают клавиатуры с «кликом» и без него. «Клик» — это щелчок, раздающийся при срабатывании нажатой клавиши. Щелчок может быть акустическим (это сильно раздражает соседей оператора по помещению) и механическим, ощуща­емым пальцами как преодоление некоторого предела упругости, после которо­го нажимаемая клавиша проваливается. В клавиатурах без клика срабатывание датчика почувствовать не удается, и, если оператор не привык смотреть на экран, возможны пропуски символов или их ложные повторы. Конечно же, выбор клавиатуры — дело вкуса пользователя, но он определяется и финансо­выми возможностями — цены клавиатур могут различаться на порядок.