Блок питания
Перед
тем как описать подключение проводов, расскажем о блоке питания,
основная задача которого – преобразование напряжения сети (220 вольт) в
напряжение, используемое устройствами компьютера (3,3; 5 и 12 вольт).
Блок питания имеет небольшую цену, однако при его повреждении может
выйти из строя весь компьютер, и, кроме того, можно получить
электрический разряд, дотронувшись до корпуса. Лучше приобрести
надежный тип такого блока, на котором должна быть марка производителя.
Современный
блок питания представляет собой импульсный блок, а не силовой (которые
использовались для преобразования напряжения для телевизоров в 60-х
годах). Импульсный блок содержит в себе больше электроники и имеет свои
достоинства и недостатки.
https://www.youtube.com/watch?v=0tlSeVm—g0
К достоинствам следует отнести небольшой вес,
возможность непрерывного питания при его падении в течение времени до 1
секунды. К недостаткам — наличие не очень продолжительного срока службы
по сравнению с силовым блоком из-за присутствия электроники.
Основной характеристикой блока питания является вид
разъема для подключение к материнской плате. Этот разъем может
быть: 24 4, 24 4 4, 24 8 4, 24 8 4 4 pin.
Например, 24 4 обозначает, что имеется два разъема, один на 24
штырьков, второй на 4.
Кроме
того, если установлена мощная видеокарта, то она может требовать
дополнительный разъем, который может быть: 2х(6 2), 2х6 2х(6 2),
2х6 2х8, 3х6 3х8, 3х6 3х(6 2), 4х(6 2), 6, 6 (6 2), 6 2, 6 6, 6 6 8,
6х(6 2), 8х(6 2) pin.
Имеется версия АТХ12V,
который определяет многие параметры, в том числе разъем питания к
материнской плате. Так по стандарту 1.3 должен быть разъем 20 4, по
стандарту 2.0 – 24 4.
В блоке питания может быть установлен либо один, либо два
вентилятора,
с диаметром вентилятора первый от 60 до 140 мм, второй 40-90 мм. Чем
больше по длине лопасти, тем меньшее количество оборотов нужно, тем он
менее производит шума.
Блок питания может иметь: блоки защиты от короткого
замыкания, защиты от перегрузки, защиты от перенапряжения.
Также блок питания характеризуется количеством разъемов:
15-pin для разъема SATA
(от 1 до 23), 4-pin для Floppy
накопителя (гибких дисков) (от 1 до 8)
, 4-pinIDE (жесткие диски, DVD-RW), 6-pinPCI-I
(от 1 до 12, используется в основном для видеокарт).
Может указываться максимальный уровень
шума (до 46 Дб) и минимальный (от 7 до 33 дБ). Приемлемым
можно считать уровень шума до 40 Дб. Желательным — до 30 дБ.
Также может быть указан ток по разным линиям
12 вольт: для первой линии от 5 до 118А, второй – 8 – 86, третьей 6 –
40А, четвертый 8 – 40, … восьмой 25-30. По этим линиям происходит
питание процессора и видеокарт. Данные параметры интересны для
любителей игр. В блоке питания может быть внутренняя подсветка.
Многие
блоки питания имеют стандартные размеры и отличаются друг от друга, в
основном, мощностью и количеством разъемов для питания устройств внутри
системного блока. Как правило, на блоке имеется этикетка, в которой
указана его мощность.
Она может быть от 150 до 1000 ватт.
Наиболее распространенными являются значения: 200, 230, 250, 300, 350,
400, 450 ватт. Если мощность блока небольшая, а требуется большее
напряжение, то возможны потеря данных и сбои при работе. Так как
однопроцессорные системы имеют меньшее потребление, чем двуядерные,
грубо говоря, для обыкновенного компьютера требуется около 250 – 350
ватт, а для двуядерных 350-450 вт.
Для
того, чтобы узнать какой блок питания нужен для конкретного компьютера,
можно воспользоваться программой Power Supply Calculator (ее можно
найти в интернете по имени программы). Данная программа не
просматривает устройства на компьютере, а подсчитывает потребление на
основании введенных в нее формул. Окно программы показано ниже.
В окне программы нужно указать вид
процессора (Core), справа количество ядер,
его (их) частоту (Freqency). Справа укажем:
количество заполненных слотов оперативной памяти (Memory),
потребляемая мощность материнской платы (Motherboard),
потребляемая мощность вентилятора над центральным процессором (CPUCooler), число
вентиляторов в системном блоке (Casefans), количество жестких дисков (HDD), оптических накопителей (CDROM/CDRW/DVD), сколько
потребляют другие устройства, например, звуковая плата (Other), тип видеокарты (Videocard).
Как видно, потребляемая мощность – 119 ватт, 133 ватт – пиковая
нагрузка. Прибавим еще примерно 30-40 процентов для надежности и
получим 200 ватт. (133х0.4=186, но таких блоков с этим значение
мощности нет, имеются 150 или 200, ближайшее значение, которое больше
полученного – 200 ватт).
Мощность
блока питания должна быть двух видов: долговременная и пиковая. Но
обычно указывается одна величина, которая, как правило, является
пиковой. На это и нужно рассчитывать при покупке.
Можно
примерно, суммировав количество потребляемого тока, самому определить
необходимую мощность, имея в виду, что материнская плата потребляет
15-40 ватт, видеоплата от 10 до 60 вт (но может доходить до 300 вт для
мощных серий), плата расширения 10-15 (небольшая – 5 ватт), накопитель
для гибких дисков около 1-5 ватт, жесткий диск 10-30, CD-RW/DVD-RW 10-25, FDD
– 5-7 ватт, оперативная память 10 вт на один гигабайт.
Хороший
блок питания подавляет шумы, имеет конденсатор большой емкости, который
предохраняет от краткосрочных выбросов электроэнергии и их провалов.
Размер блока определяется конструкцией корпуса. В последнее время
наибольшую популярность имеют блоки стандарта АТХ.
Нельзя
включать блок питания, не подключенный к устройствам, так как он должен
быть под нагрузкой. То есть он должен быть подключен не менее чем к
двум устройствам, иначе может выйти из строя. Блоки питания старых
моделей могут быть разных размеров, поэтому при покупке нового лучше
взять с собой старый, чтобы купить похожий.
Блок
питания имеет свой сетевой фильтр и, если ноль и заземление совпадают,
то это допустимо. Если ноль перепутать с фазой, то на системном корпусе
будет напряжение около 110 вольт, что опасно для человека, если одной
рукой он коснется до батареи центрального отопления, а другой — до
корпуса компьютера.
Если
подключаемое устройство к компьютеру подключено к разным фазам по
сравнению с компьютером, то может произойти пробой и электронные схемы
выйдут из строя, особенно при использовании параллельного порта.
Поэтому подключение лучше выполнять при отключенном компьютере.
Кроме того, на задней поверхности блока
питания находится переключатель напряжения.
Установите напряжение, которое может быть 115 или 230 вольт. У нас в
стране в основном используется 220 вольт, хотя очень редко может
встретиться 127 В.
Для
извлечения блока питания нужно отвинтить четыре винта на задней
стенке корпуса, а для некоторых видов — несколько винтов.
Вентилятор.
В компьютере находится обычно два вентилятора: один в блоке питания,
второй над процессором. Но могут быть дополнительные вентиляторы в
блоке питания, на материнской плате для охлаждения чипсетов, для
оперативной памяти, в корпусе системного блока, на видеоплате и для
жестких дисков.
Находящийся
в блоке питания вентилятор охлаждает не только блок питания, но и
устройства внутри системного блока. Вентиляторы бывают двух типов; с
постоянной скоростью вращения и терморегулирумые
вентиляторы. Терморегулируемый вентилятор включается, когда температура
окружающего его воздуха поднимается выше определенной установленной
границы.
К его достоинствам можно отнести пониженное потребление
электроэнергии, так как он включается только при необходимости и
работает временами не на полную мощность. К недостаткам следует отнести
большую стоимость, возможность поломки, так как содержит больше
электронных компонентов, повышенный шум (завывание) при большом
повышении температуры и сложность определения поломки.
Так, если
вентилятор с постоянным числом оборотов выключился, то ухо человека это
сразу определит, а если выключен терморегулирующий вентилятор, то
пользователь при включении компьютера не услышит шума вентилятора.
Такой вентилятор включается со временем, когда температура внутри блока
повысится. В основном из-за более низкой стоимости у нас чаще
приобретаются вентиляторы с постоянным числом оборотов.
Вентиляторы
для процессоров отличаются тем, для какого разъема они предназначены.
Это могут быть: Socket 1155/1156, Socket 1366, Socket
1567, Socket
2022, Socket 478, Socket 603, Socket 604, Socket
754, Socket
771, Socket 775, Socket 939, Socket 940, Socket
A(462)/370, Socket
AM2, Socket AM2 , Socket AM3, Socket F, Socket
F , Socket G34.
Довольно
редко может использоваться водяное охлаждение, которое охлаждает
довольно эффективно, но уже выпускаются вентиляторы, которые не
уступают водяному охлаждению, но значительно дешевле. Также могут
использоваться для охлаждения процессора тепловые трубки, количество
которых может достигать до 12.
Могут
быть другие характеристики: время безотказной работы (от 10 000 до
400 000), высота вентилятора (от 8 до 340мм), диаметр вентилятора,
минимальная и максимальная скорость вращения (до 4 000 — до
16 000
оборотов в минуту), минимальный и максимальный воздущный поток (до 70 —
до 200 CFM), минимальный и максимальный
уровень шума (до 40 дб — до 65 дб), площадь рассеивания.
Вентилятор
может иметь регулятор оборотов, который позволяет изменять скорость
вращения вентилятора. Они могут иметь ручное регулирование и находиться
в секциях 2.5, 3.5 дюймов или как заглушка PCI
карты, но могут находиться и в других местах. Они могут иметь дисплей,
на котором высвечивается температура и скорость вращения.
Разъем
вентилятора может иметь 3х или 4х штырьковый разъем. Для того, чтобы
разгрузить материнскую плату, можно подключить непосредственно к блоку
питания. Для этого желательно иметь переходник (если необходимо) Molex в комплекте.
Могут
быть безвентиляторные блоки питания, которые охлаждаются при помощи
радиаторов. Такие блоки бесшумны, неплохо отводят тепло, но являются
маломощными (до 600 вт) и имеют большую стоимость. Также может быть
водяное охлаждение.
Основное деление подшипников, которые
могут устанавливаться на вентиляторов: подшипники качения и скольжения.
Подшипник качения
– тот подшипник, который обычно используется, например, в велосипедах и
имеет два обода, между которыми находятся шарики (цилиндры).
Он
отличается тем, что дешевле, меньше требует усилий при начале
раскручивания, меньше шумят, но имеет большее трение, чем другие виды,
при разгоне. Кроме того, его легче поменять в случае необходимости. В
одном подшипнике может быть несколько подшипников качения (два или
четыре).
Другой вид – подшипники скольжения, которые
представляют собой две округлые поверхности, между которыми находится
смазка. При разгоне они испытывают меньше трения. В зависимости от вида
смазки, такие подшипники могут быть гидродинамическими (смазка
жидкая), газовым (смазка – газ), граничным (поверхности
вала и подшипника соприкасаются полностью) и другие.
Может быть комбинированная
схема,
когда имеется два подшипника, один качения, второй скольжения. Такой
подшипник служит в два раза дольше, чем подшипник скольжения. Могут
быть и другие виды подшипников, например, магнитные. Они используют
принцип вращения поверхностей в магнитном поле.
В
старых компьютерах вентилятор выгонял воздух из системного блока, а в
новых (стандарт АТХ) — загоняет. При этом происходит лучшее охлаждение
и меньшее количество пыли попадает внутрь системного блока. Иногда
могут быть установлены фильтры для очистки воздуха, которые по мере их
загрязнения нужно регулярно менять, иначе количество попадающего в
системный блок воздуха уменьшится и он будет слабее охлаждать
электронные компоненты.
Работа
с современным системным блоком со снятой крышкой имеет худшее
охлаждение, чем при закрытой крышке, так как при продуманной
конструкции блока струи воздуха направлены на более разогреваемые
компоненты. Кроме того, сила этих потоков больше при закрытой крышке
корпуса, чем при открытой.
Маркировка проводов должна иметь стандарт
18AWG(16AWG), но не
старый — 20AWG (используется для удешевления).
Блок питания должен по размеру
соответствовать системному блоку. Имеется марка PowerMan,
которая обозначает незарегистрированную марку, и может применяться как
известными производителями, так и подпольными. Вес должен быть от 1.
Если
производитель известный, то можно зайти на его сайт и сравнить описание
с продающимся блоком. Если имеются различия (количество проводов,
мощность и пр.), то производителем может быть подпольная фирма,
поставившая марку известной фирмы.
Если блок питания имеет 24 контакта,
а материнская плата – 20, то существуют переходники, позволяющие
установить такой разъем. Если дополнительный разъем на материнской
плате имеет 8 штырей, а в блоке питания – 4, то его также можно
вставить без переходника в разъем (если центральный процессор
потребляет меньше 100 ватт).
Дополнительный разъем (4 штыря) появился,
чтобы разгрузить основной разъем (20 штырьков), поэтому, если
устройства компьютера не потребляют много электроэнергии (нет
дополнительного питания для карт расширения, не вся оперативная память
установлена), то можно попробовать установить блок питания с 20
штырьковым разъемом без дополнительного разъема (4 pin).,
При
подключении проводов лучше устройства подключать на разные линии, а не
несколько на один провод, который выходит из блока питания.
Время
от времени блок питания и системный блок нужно прочистить при помощи
пылесоса и небольшой кисточки, особенно, если блок питания начал сильно
греться. Другой причиной сильного нагрева может быть плохая работа
вентилятора.
Можно
проверить блок питания в работе. Для этого нужно воспользоваться
программой, которая фиксирует напряжение в режиме мониторинга. Запишите
размер напряжения, которое подается на процессор, видеопамять,
оперативную память. Затем запустите программу, которая нагружает
процессор и другие устройства, например, перекодирование фильма,
графическую программу с выполнением преобразований или что-либо в этом
духе. После этого сравните покаяния. Если они изменились на десятые
доли, то блок питания желательно заменить.
Подключение проводов.
Блок питания имеет две стороны, откуда выходят провода или имеются
разъемы. На задней части системного блока находятся два разъема: для
электрошнура, другой конец которого подключается в сеть, и разъем,
через который подключается электропитание к дисплею.
При этом
электропитание на дисплей подается при включении компьютера, то есть
одновременно с включением компьютера включается и монитор. Однако
последние виды дисплеев комплектуются проводами, которые
непосредственно подключаются в сеть. Это сделано для того, чтобы
снизить нагрузку на блок питания. Так что данный разъем в современных
компьютерах практически не используется.
С
другой стороны блока питания, которая выходит внутрь системного блока,
находится два отверстия для проводов. Один провод подсоединен к кнопке
включения компьютера, находящейся на передней панели системного блока.
Из второго отверстия тянутся провода разного цвета.
Цвет провода имеет
определенное значение, которое будет объяснено ниже. Если вы
собираетесь отключать сами провода в компьютере, то имеет смысл
сначала записать цвет проводов, куда они вставляются и в какой
последовательности (например, слева черный, справа желтый), после чего
начинать отсоединение проводов.
Блок имеет следующие провода (как правило,
в документах к блоку указывается и длина проводов):
— питания материнской платы (могут быть
20 4, 24 pin);
— питания видеокарты (например, 6, 8 pin);
— несколько для питания SATA
(15 pin);
— несколько для питания IDE
(имеет другое название — PATA) (4 pin);
— дополнительного питания для карт PCI-E, в основном для
видеокарты) (6 или/и 8 pin);
— питания флоппи накопителя (4 pin).
Также
придаются переходники и разветвители. Разветвитель это провод, который
одним концом прикрепляется к имеющемуся проводу, идущему от блока
питания, а на втором конце имеется несколько проводов с разъемами.
Чтобы
уменьшить нагрузку на блок питания, желательно не подключать к нему на
задней стороне системного блока провод для энергоснабжения дисплея, а
подключать дисплей к отдельному удлинителю (или в розетку). Имеет смысл
к этому удлинителю подключить и другие устройства, такие, например, как
принтер, блок питания для модема, динамиков, сканер и пр.
К
материнской плате
подключается либо один разъем АТХ (с двадцатью контактами), либо два
разъема по шесть проводов. Некоторые материнские платы могут иметь как
20-контактный разъем, так и два разъема по шесть проводов. В этом
случае нужно подключить один из этих вариантов.
Разъем АТХ трудно
подключить неправильно, а при двух разъемах по 6 проводов нужно быть
осторожными. Последовательность проводов (для двух разъемов по 6
проводов) по их окраске должна быть следующая: оранжевый, красный,
желтый, синий, черный, черный, черный, черный, белый, красный, красный,
красный.
Сигнал PowerGood.
После включения компьютера в течение 0,3-0,5 сек. происходит
самотестирование блока питания, после чего, если все в норме, на
материнскую плату посылается сигнал Power-Good.
Будьте
особенно внимательны при подключении материнской платы. Это основное
устройство. На некоторых платах нанесена маркировка штырьков. Но если
ее нет, а вы сомневаетесь в правильности подключения, лучше всего
обратиться к специалисту. Перед подключением нужно взять штекер и
потянуть слегка за провода.
Если провода легко выходят из штекера, то
таким штекером пользоваться нельзя. Кроме того, обратите внимание, как
присоединена материнская плата к корпусу. На винтах должны быть
изоляционные шайбы, чтобы плата не закоротила на корпус (если имеются
провода к винту, то шайбы не нужны).
Эксплуатация.
Если у вас старый компьютер, то вентилятор блока питания производит
большой шум. Новые блоки питания не производят большого шума и лучше
приобрести новый блок питания. При приобретении желательно
устанавливать блок с чуть большей выходной мощностью.
Почему возникают
ошибки при недостаточной мощности? Вращение жестких дисков происходит с
большой скоростью, и при падении напряжения может произойти замедление
вращения, в результате чего данные будут считываться неверно. Кроме
того, при позиционировании головок может произойти падение напряжении,
и головки установятся между дорожками.
Чтобы
блок питания не вышел из строя, не включайте его, когда к нему не
подключено несколько устройств, иначе он может сгореть. Если в
компьютере имеется нестандартный блок (по размерам, местонахождения
вентилятора вне блока, другие разъемы) то при модернизации нужно также
покупать нестандартный, который обычно дороже, чем обычный.
Если
вентилятора совсем не слышно, то работоспособность вентилятора
проверьте рукой, имеется ли поток воздуха около выходного отверстия
вентилятора. Если нет, то нужно покупать новый блок, иначе компьютер
может перегреться и выйти из строя, тем более что стоимость блока не
такая большая.
При
покупке попросите включить компьютер, чтобы получить представление об
уровне шума вентилятора. В блоке может находиться электростатическое
электричество, даже после его отключения от сети. Поэтому в случае
поломки его нужно отнести специалисту, а лучше всего купить новый, тем
более что стоит он недорого. Сами блоки имеют разные размеры, поэтому
при замене нужно их знать.
Чтобы
блок питания работал дольше, его нужно очищать от пыли, однако ни в
коем случае не разбирать его. Удаление пыли лучше выполнить при помощи
пылесоса, при выключенном компьютере. Если на нем имеются специальные
фильтры, то по мере ее накапливания фильтры желательно менять.
В
компьютере имеется два источника питания. Когда он включен, то работает
блок питания, когда выключен, то работает батарейка на материнской
плате для сохранения параметров BIOS и работы внутренних часов.
При
работе со шнурами выполняйте следующие правила. Не используйте шнур с
плохим штепселем. Не делайте лишних изгибов шнура, иначе металлические
провода в нем могут порваться. При вынимании штепселя из разъема ее
тяните за шнур. Не трогайте кабель влажными руками, не кладите на него
тяжелые предметы, не ходите по нему.
Не
подключайте в одну розетку много устройств, имеющих большую суммарную
мощность. Во время грозы лучше выключить компьютер и отсоединить
штепсель из розетки. Не передвигайте системный блок и устройства за
провод.
Установка блока питания. Чтобы
установить это устройство, нужно:
— снять защитную крышку или боковую панель
системного блока,
—
зарисовать подключение проводов (лучше повесить по бирке на каждый
разъем), отвернуть винты по бокам блока питания и снять старый блок
(иногда только открутить четыре винта на задней стороне системного
блока). Установите новый блок. При установке обязательно завинтите
винты для крепления к системному блоку.
После этого подключите провода,
как это было записано, или, если вы забыли зарисовать, обратиться к
описанию каждого устройства, установить защитную крышку или боковую
панель, проверить переключатель на задней стороне блока, который должен
быть 220 вольт (для большинства случаев), включить компьютер и
проверить работу компьютера.
При замене
блока питания нужно учесть, что он тяжелее, чем может показаться.
Подключение
компьютера к электросети
Почти все устройства, которые подключены к сети (монитор,
системный блок, принтер и др.), имеют толстую вилку. Поэтому
желательно электророзетку
иметь европейскую, для подключения с утолщенными штырями вилки, с
контактом заземления.
На практике в домашних условиях обычно подключают
к стандартной розетке через специальный переходник в виде удлинителя с
несколькими розетками или через защитный фильтр. В этом случае не
обеспечивается заземление, а сделать это нужно, так как если его не
будет, то может произойти замыкание электротока на корпус компьютера,
которое приводит к повреждению электронных устройств или поражению
человека током.
Заземлять
нужно розетку, а не системный блок. При подсоединении к проводам
заземления к тепловой батарее, нужно иметь в виду, что это не всегда
может быть хорошим заземлением, например, когда трубы соединяются через
краску или изолирующий элемент, через которые электроток не проводится.
Хотя такой случай довольно редок, лучше протестировать, имеют ли
батареи заземление или нет.
В
сельских условиях можно в землю закопать металлический лист, от
которого проводится медный провод. В городских условиях можно
использовать один из контактов (заземление) от электроплит, но делать
это должен специалист-электрик. В некоторых случаях можно заземление
подключить к нулевому проводу электропроводки, иногда это может быть
эффективно, но ни в коем случае не к фазе, однако подключение к
нулевому проводу также должен производить специалист.
Компьютер и его компоненты работают устойчиво при стабильном
напряжении.
Допускаются определенные пределы перепада, которые обычно составляют до
5 процентов, хотя для некоторых внутренних устройств внутри системного
блока могут достигать и 10 процентов.
При этом более современные
устройства, с ростом их производительности, становятся более уязвимы к
этим перепадам. При больших изменениях напряжения могут быть потеряны
данные и со временем устройство может выйти из строя. При
перенапряжении уменьшается толщина проводников, что приводит их к
разрушению.
Могут быть различные виды нарушения
электропитания: Blackout – пропадание
напряжения; Brownout – подсадка напряжения –
падение амплитуды; Strike – броски или
всплески напряжения в сторону повышенного значения напряжения; Electromagneticinterference
– электромагнитные помехи; Frequencydeviation – отсутствие частоты.
Гребни
представляют собой повышение напряжения на нескольких периодах, прогиб
заключается в падении напряжения на нескольких периодах, шумы —
наложение многих колебаний различных частот на основную частоту.
Все
эти нарушения могут привести к потере данных, ухудшению изображения на
дисплее, перегреву микросхем и двигателей накопителей. В результате
программа может зависнуть, то есть перестать реагировать на нажатия
клавиатуры и мыши, и дело кончится поломкой устройств. Чтобы защититься
от них, используются сетевые фильтры, стабилизаторы, источники
бесперебойного питания.
Иногда
после замены материнской платы и после включения компьютер может не
запускаться. Причина может быть в неправильной подаче сигнала Power-Good,
который свидетельствует о том, что блок питания работает нормально.
Это
происходит потому, что задержка сигнала находится не в тех пределах,
которые необходимы, запуск компьютера может происходить постоянно друг
за другом. В этом случае нужно заменить блок питания на другой, у
которого сигнал Power-Good
согласован с материнской платой.
Сетевые фильтры
– наиболее распространенный, в основном из-за своей дешевизны по
сравнению с другими устройствами. Представляет собой блок розеток и
имеет кнопку включения, что очень удобно, так как одной кнопкой можно
включить все устройства, которые подсоединены к фильтру.
Они могут
частично подавлять шумы и всплески, иногда гребни. Данный вид
рекомендуется и для подключения бытовых приборов, таких, как
радиоприемники, телевизоры, видеомагнитофоны и пр., что продлевает срок
их службы. Кроме того, они имеют евророзетки, так что не нужны
дополнительные переходники.
Стабилизаторы
– подавляют те же виды нарушений электропитания и имеют улучшенные
характеристики для этого подавления, но более дороги и громоздки.
Используются редко, хотя и более долговечны.
Источники бесперебойного питания (UPSUninterruptablePowerSystem
— системы бесперебойного питания). Самые устойчивые системы, которые
могут предохранять от всех видов нарушений электропитания.
Они имеют
аккумуляторные батареи, от которых и происходит питание компьютера и
которые заряжаются от сети. Имеются разные виды источников
бесперебойного питания, которые отличаются тем, что аккумуляторные
батареи могут подключаться время от времени, в зависимости от нарушений
электропитания (резервные), либо постоянно питают компьютер
(онлайновые), либо комбинацией вышеперечисленных методов
(интерактивные).
Одним
из главных преимуществ источников бесперебойного питания является
поддержка электроэнергии после отключения электропитания на несколько
минут, при этом при отсутствии энергии в электросети вступают в рабочее
состояние аккумуляторные батареи.
Актуальность
применения подобных устройств возникает при частых сбоях в местных
сетях электроснабжения, а также при важности сохранения данных,
поступающих в компьютер в режиме реального времени, к примеру, при
обслуживании серверов. Потому условно источники бесперебойного питания
(ИБП) можно условно подразделить на три категории:
Источники
бесперебойного питания обычно находятся в корпусах прямоугольной формы,
внешне напоминающие корпус системного блока в виде минибашни, имеют
розетки для подключения к внешней электросети и к компьютеру (таких
розеток может быть несколько), индикаторы режимов работы ИБП, как
правило, это – «сеть», «батарея», «перегрузка» и «неисправность
батареи».
Многие модели имеют разъемы для подключения к портам
компьютера, наиболее часто через шину USB для управления некоторыми
режимами ИБП, например, bypass – режим «обхода», когда электроэнергия
от внешнего источника поступает непосредственно в компьютер и так
далее.
Менее
распространены внутренние устройства, выполняющие роль резервного
электропитания. Как правило, такие модели имеют отдельную батарею,
которая крепится на «липучках» к днищу системного блока, а блок
управления выполнен на PCI- карте. Однако такие батареи маломощны и не
могут обеспечить длительное электропитание при отключении внешнего
источника.
Основа
электропитания в ИБП – собственный аккумулятор. Средний срок службы
таких батарей от 3 до 6 лет, однако, при необходимости ее можно
заменить на новую. По характеру материалов, применяемых в
аккумуляторах, они делятся на:
— свинцово-кислотные. Эти батареи наиболее
распространены ввиду своей низкой стоимости и достаточно высокой
надежности;
-никель-кадмиевые. По цене они в несколько
раз дороже свинцово-кислотных, однако обладают значительным запасом
емкости.
-литиево-ионные. Они имеют малые размеры и
при этом значительный запас мощности, потому используются в основном в
ноутбуках;
-смешанного типа – железоникелевые,
свинцово-цинковые и иные разновидности.
В
будущем нас ждут новые технологии и применение таких перспективных
моделей, как протон-полимерные и воздушно-цинковые батареи.
По
ГОСТУ 13109-87 определяются следующие нормы работы: напряжение
220 В ±
10 %; частота 50 Гц ± 1 Гц; коэффициент нелинейных
искажений формы
напряжения для длительных — менее 8 % и кратковременных
— менее 12 %.
Некоторые
ИБП с целью повышения надежности работы системы внешняя сеть – конечная
нагрузка имеют электронную схему Power Factor Correction (PFC -«корректирование
фактора мощности», но встречается вольный перевод как «компенсация
реактивной мощности»).
PFC
может быть также использован в блоках питания и может быть активным и
пассивным. Более дешевым является пассивный вариант, при котором
коэффициент мощности составляет примерно 0.75, то есть 25 % получаемой
энергии рассеивается. У активного такой коэффициент приближается к 1.
Может содержаться также Booster
– ступенчатый автоматический регулятор напряжения, содержащий
автотрансформатор. Это устройство позволяет корректировать напряжение,
без использования аккумуляторных батарей, что позволяет увеличить срок
службы этих батарей.
По виду электросхем, применяемых в ИБП,
различают три основных вида:
1.
Резервные (off-line, standby). Это самые простые и наиболее дешевые
устройства, а потому самые распространенные. Здесь внешняя электросеть
подключена сразу к компьютеру, а при ее отключении происходит переход
на питание от встроенной батареи.
Обычно эти устройства не обеспечивают
стабилизацию внешнего питания и при всех аномалиях в электросети
производится переключение на аккумулятор. Как правило, эти устройства
бесшумны, мало выделяют тепла, но не корректируют ни частоту, ни
напряжение и относительно долго переключают питание на батареи (до 12
мс).
2.
Линейно-интерактивные (line-interactive). Схема такого устройства
похожа на резервный тип, однако дополнительно имеет стабилизующий
автотрансформатор, сглаживающий электроток при повышенных и пониженных
значениях напряжения. Такой блок значительно повышает срок эксплуатации
внутреннего аккумулятора.
3.
Неавтономный режим (online). Источники бесперебойного электропитания с
двойным преобразованием электроэнергии. Эти устройства имеют
специальный блок, обеспечивающий заданные значения питания компьютера
по амплитуде и частоте. Имеет быстрое переключение (равное нулю), но
сильно нагреваются и имеют небольшое КПД (80-95%)..
В
этом блоке вначале выпрямитель производит преобразование переменного
тока внешней сети в постоянный, а затем инвертор выполняет обратную
задачу – постоянный ток становится переменным, но с нужными параметрами
по частоте и амплитуде. Эти устройства, называемые также онлайн-ИБП,
обеспечивают практически мгновенное переключение на питание от
внутреннего аккумулятора и обратно.
Таким
способом, компьютер полностью защищен от нестабильности внешней
электросети и ее перегрузки. Кроме того, здесь используется режим
«обхода» (bypass), когда при неисправности самого устройства напряжение
от внешнего источника подается непосредственно на компьютер.
При
очевидных преимуществах такие блоки имеют весьма сложные электронные
компоненты и потому более дороги по сравнению с другими типами ИБП, но
находят применении при важности сохранения работоспособности
подключенных устройств, например, жизненно важных приборов в медицине,
крупных серверах и так далее.
Другие характеристики:
— работа с входным однофазным (домашние условия) или
трехфазным током;
— ширина диапазона входного напряжения в вольтах, при
котором происходит стабилизация питания;
— входной коэффициент мощности, практически КПД (0.6
до 0.99). Отдельно может указываться и КПД. Хороший, если 0.9 и выше,
плохой, если ниже 0.8;
— минимальная и максимальная входная частота,
то есть, частоты, при которых происходит работа не от батарей. В
большинстве моделей от 47 до 53 герц, но могут быть от 45 до 70 гц;
— наличие цепей от перегрузки, короткого замыкания,
высоковольтных импульсов, фильтрация помех.
— минимальное и максимальное входное напряжение,
то есть, напряжение, при которых происходит работа не от батарей. В
большинстве моделей от 187 до 263 вольт, но могут быть от 160 до 284
вольт;
— выходная мощность в вольт-амперах (VA) или ваттах (W).
Также выходной ток может быть однофазным и трехфазным;
— выходное напряжение в вольтах;
— минимальная и максимальная выходная частота
определяет, какая частота имеется на выходе. Во многих моделях она
может быть от 47 до 50,4 герц;
— время переключения на аккумуляторы в миллисекундах
(от 0 до 20 мс);
— время автономной работы в минутах (5-15 мин);
— время работы при половинной нагрузке в минутах (от
5 до 120 мин);
— время полной зарядки аккумуляторной батареи в
часах (от 1.5 до 50);
— срок службы аккумуляторных батарей в годах;
— наличие гальванической развязки,
то есть, отсутствие прямого прохождения тока, обычно через
трансформатор. Это позволяет защититься от высокочастотных импульсов;
— горячая замена батарей (аккумуляторов, то есть,
замена без выключения ИБП;
— защита антенного кабеля. Дополнительная возможность
защиты не только электрической сети, но и антенны от высокочастотных
импульсов;
— защита локальной сети. Дополнительная возможность
защиты не только электрической сети, но и сети компьютеров (разъем RJ-45) от высоковольтных импульсов;
— защита телефонной линии. Дополнительная возможность
защиты не только электрической сети, но и телефонной линии (разъем RJ-11) от высоковольтных помех;
— защита от высоковольтных импульсов, от короткого
замыкания (в ИБП), от перегрузки
— наличие звуковой сигнализации в аварийных случаях;
— наличие интерфейса Ethernet
10/100 для того, чтобы управлять ИБП через локальную сеть, и/либо интерфейса
RS-232 (или USB) для управления через компьютер;
— количество выходных разъемов (UPS)
для тех устройств, для которых требуется бесперебойное питание;
— количество выходных разъемов (общее), которое
позволяет подключать как устройства, требующие UPS,
так и устройств, не требующих UPS (например,
периферийные устройства);
— коэффициент нелинейных искажений характеризуется
расхождением от идеальной синусоидальной линии (от 1 до 15 %);
— максимальная поглощаемая энергия импульса, то есть,
какой импульс может выдержать ИБП (от 80 до 2000 Дж);
— подключение дополнительных батарей, что увеличивает
срок службы аккумуляторов;
— стабильность выходного напряжения при работе
батарей (от 1 до 15% от номинала). Для домашних пользователей данный
параметр не критичен;
— тип предохранителя (автоматический или плавкий);
— уровень шума (от 35 до 79 Дб);
— форма выходного сигнала (чистая синусоида или
ступенчатая аппроксимация синусоиды). Для аудиотехники можно
использовать только чистую синусоиду;
— возможность замены аккумуляторных батарей без
специальных инструментов;
— возможность установки в серверную стойку (указывается
высота в юнитах (1-42U));
— наличие ЖК-экрана;
— холодный старт, то есть, включение ИБП при
отсутствии напряжения в сети.
Принтеры
и сканеры не обязательно подключать к сетевому фильтру, так как их
бесперебойная работа не так важна. Кроме того, при работе они могут
потреблять значительное количество электроэнергии (до одного киловатта)
и можно повредить источник бесперебойного питания.
Если
неисправен блок питания, то он может вывести из строя весь компьютер.
Поэтому не экономьте на блоке питания, покупайте надежный. Чтобы блок
питания работал дольше, его подключают не напрямую в сеть, а через
источник бесперебойного питания.
В сети энергоснабжения нашей страны
часто бывают скачки напряжения, частоты. Особенно часто это может
происходить утром или вечером, когда промышленные предприятия начинают
или заканчивают свою работу. Кроме того, может случиться, что
выключится электрический ток в вашем офисе или дома, в этих случаях
спасает UPS.
Он позволяет стабилизировать напряжение и в зависимости от
моделей может питать ваш компьютер электроэнергией некоторое время,
достаточное для того, чтобы сохранить данные и выключить компьютер. Но
основное его достоинство — стабилизация напряжения.
Такие устройства
достаточно дороги, стоимостью более 30 долларов. Если у вас нет такой
возможности, то приобретите сетевой фильтр, например, «Пилот» (Pilot),
который продлит жизнь вашего компьютера, хотя этот прибор может
защитить компьютер только от некоторых недостатков электропитания.
Стоимость такого устройства около 10 долларов.
Существуют
фильтры в виде подставки под монитор или системный блок. Они имеют
кнопки для включения компьютера и его внешних устройств, могут иметь
разъем для телефона, для защиты от наводок в телефонной линии.
Источник
бесперебойного питания должен иметь мощность на 40% больше, чем
потребляется, так как при включении возникают пиковые нагрузки. Для
ноутбуков не требуется заземление, однако применение сетевого фильтра
ему не повредит.
Некоторые
производители на своих узлах в системе Интернет организовали страницы,
в которых, введя параметры своего компьютера, включающее тип системного
корпуса, процессора, монитора и др. устройств, можно выбрать
оптимальную модель источника бесперебойного питания.
Последовательный,
параллельный, порты usb и wirefire,
irda, bluetooth,
wi-fi.
В компьютере для подключения разных видов
устройств используется три вида портов: последовательные, параллельный
и USB.
Последовательный порт
становится устаревшим, все реже используется и служит для подключения
таких устройств, как модемы, сканеры, графопостроители, мыши,
нуль-кабели для соединения компьютеров между собой и др. Скорость
передачи данных может быть от 1 200 до 115 200 бит/сек, он более
медленный, чем параллельный, но позволяет передавать данные на большие
расстояния.
При
этом передача данных происходит побитно, то есть по одной линии
пересылается бит за битом. Типичным примером является связь через
телефонную сеть, где имеется только два провода. В отличие от
последовательной, параллельная передача позволяет передавать
одновременно несколько бит, используя для этого несколько линий.
В
принципе, для одной линии нужно два провода, один из которых будет
«землей», иногда для последовательной передачи используется три
провода, один для передачи, один для приема, третий – «земля». Для
соединения последовательных портов используется два вида разъемов:
DB9
и DB25, где числа свидетельствуют о количестве контактов в разъеме.
Подключение производится в одном направлении, то есть установить
неправильно невозможно. Как правило, в разъем с 9 штырями подключается
мышь. Что делать, если вы хотите подключить другие внешние устройства,
требующие последовательного порта, который требует также 9 штырей?
Для
этого существуют переходники, содержащие на одном конце 9 штырей, а на
другом 25 отверстий. Такой переходник можно вставить в другой
последовательный порт. При отключении разъемов нельзя тянуть за провод,
нужно вытаскивать, держа штекер рукой. Чем бережнее отношение к кабелю,
тем дольше он прослужит.
Для
последовательного порта внутри компьютера происходит параллельная
передача, которая осуществляется по нескольким проводам. После
поступления данных из компьютера в специальное устройство (UART), они
преобразуются и передаются далее последовательно.
Процесс
переключения выполняется следующим образом. Центральный процессор
передает в буфер порта байт, далее UART, получив которое, посылает
стартовый бит, свидетельствуя о том, что готов передавать информацию на
другой конец провода, после чего посылает бит данных, затем стоповый
бит, сигнализирующий о том, что байт передан.
На другом конце провода
находится другой UART, который принимает данные, обрабатывает их, после
чего посылает прерывание для центрального процессора. Если процессор
долго не может принять данные, то он может их и не получить вовсе, так
как UART, получив следующий байт, сбрасывает предыдущий байт и на его
место посылает следующий, посылая об этом для центрального процессора
сообщение, которое называется переполнением регистра.
Центральный
процессор передает по системной шине байт информации через порт,
указывая его адрес, после чего шина освобождается для других целей.
UART независим от процессора и системной шины, преобразует данные в
последовательную форму, передавая его побитно по последовательному
каналу.
Для того, чтобы передавать эту информацию, UART использует
встроенный в него тактовый генератор, который генерирует импульсы,
синхронизируя их с принимающим устройством. Причем частота работы может
быть различна и зависит от тактовой частоты генератора.
На
другом конце находится другой UART, который принимает переданные
данные. Получив байт, он проконтролирует его и проверит на четность.
Если она имеется, устройство перешлет байт в выходной порт и организует
прерывание, после чего центральный процессор начнет его обработку,
анализируя соответствующую программу. Если он не успел принять байт, то
он теряется и на его месте помещается следующий байт.
В
UART 16 550 появился буфер, куда можно вводить 16 байт. Чтобы
использовать буфер в последовательном канале, требуется специальное
обеспечение в BIOS, которое там обычно и бывает, так как BIOS и UART
устанавливаются на материнской плате и продаются вместе, но если даже
такого обеспечения не имеется, то Windows 9х сконфигурирует это
автоматически.
Кроме устанавливаемых портов в компьютере, можно
расширить их число путем добавления отдельной платы с портами.
Существуют также станции сбора данных, через которые можно подключить
несколько последовательных устройств. Для ноутбуков существуют
док-станции, которые также расширяют возможности компьютера с
добавлением последовательных и параллельных портов.
Последовательный
порт может использовать следующие скорости: 50, 75, 110, 150, 300, 600,
1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/сек. В самом
начале работы контроллер передает последовательность согласования, при
которой выбирается стандарт, по которому будет происходить работа. Если
устройство, подключенное к порту, не ответит, то контроллер переходит
на более низшую скорость передачи.
Обозначаются
последовательные порты как СОМ, всего их может быть четыре: СОМ1 (с
портом по адресу 3F8h), СОМ2 (2F8h), СОМ3 (3E8h) и СОМ4 (2E8h). При
этом для 1-го и 3-го порта используется прерывание с номером 4, а для
2-го и 4-го – 3-й номер прерывания.
В
настоящее время используется стандарт IEEE 1894. Он работает со
скоростью передачи данных до 115 200 бит/сек, имеет три провода для:
передачи данных, «земли», и один для управляющих сигналов.
Обычно последовательная передача
происходит через провода, однако существуют и беспроволочные
устройства, основанные на передаче данных с помощью инфракрасных
датчиков. Они часто используются в ноутбуках. Скорость передачи в этом
случае может достигать максимальной скорости в 115 Кбит/сек.
Клавиатура
относится к стандартным устройствам и использует специальный интерфейс
со своим разъемом. Она имеет также последовательный способ передачи
данных, включает разъем, который может содержать 5 или 6 штырьков.
Кроме того, буфер для данных находится не в микросхеме, а в области
оперативной памяти и его можно расширить. Его содержимое доступно для
программ, что довольно важно.
Мышь также
работает с последовательным каналом связи и подключается к стандартному
порту, используя гнездо DB9 или DB25, однако может подключаться и к
специальному разъему типа PS/2.
Параллельный порт становится
устаревшим и редко используется. Существуют устройства, которые требуют
более высокой скорости передачи данных, чем по последовательному
каналу, например, принтер, внешние жесткие диски, стримеры. Для этих
целей был разработан специальный способ передачи, который назван
параллельным по тому типу, как он реализован.
На
задней панели системного блока расположены два разъема, которые имеют
25 отверстий, то есть, в отличие от последовательного разъема, где
находятся штыри, в последовательных имеются отверстия. Главной
характеристикой этих интерфейсов является количество передаваемых
данных, которое измеряется в битах в секунду или bps (bit per second).
Старые
компьютеры позволяли передавать данные по параллельному порту в одном
направлении и использовались только для подключения принтеров, а новые
— для передачи данных в двух направлениях. Поэтому на старых моделях
нельзя подключить модем, дополнительный жесткий диск и другие
устройства, которые требуют передачи данных от устройства к компьютеру.
Данные передаются по определенным
правилам, иначе называемым протоколами.
Например, может быть следующая последовательность: стартовый бит, 8 бит
данных и стоп-бит или другая последовательность: стартовый бит, 8 бит
длины сообщения, само сообщение, символ конца сообщения.
В данных
случаях управляющими символами являются стартовый бит, стоп-бит, длина
сообщения, символ конца сообщения. Понятно, что количество бит
сообщения состоит из управляющих символов и непосредственно данных.
Кроме описанных выше, могут использоваться биты контроля четности.
Если
вы посылаете символ 10010011, то бит контролячетности
(в режиме Ever — бит контроля четный) равен 0 или (в режиме Odd — бит
контроля нечетный) равен 1. То есть сумма всех битов (восемь данных и
бит контроля) будет четным или нечетным.
При
передаче данных посылается байт и специальный сигнал, называемый
стробом. По его получения принтер отправляет сигнал о том, что данные
получены. Несколько управляющих линий служат для передачи сигналов от
принтера, например, о том, что кончилась бумага, возникла
неисправность, необходимо произвести перезагрузку принтера и так далее.
Стандартные интерфейсы этого порта способны передавать до 150 Кб/сек,
что выше, чем при последовательной передаче данных. Разъем для этого
порта имеет 25 контактов (DB25). Первые порты позволяли посылать данные
только к принтеру. В дальнейшем этот порт позволил посылать данные и в
обратном направлении. При этом можно использовать для передачи и
управляющие линии, которые передают по полбайта одновременно.
Со
временем, когда появилась необходимость подключения иных устройств
(внешние CD-ROM, жесткие диски и пр.) возникли другие задачи для этого
порта, в связи с этим возник стандарт IEEE1284, который позволяет,
помимо вывода информации на принтер, использовать и другие внешние
устройства.
Могут существовать следующие типы
параллельного порта по стандарту IЕЕЕ1284:
— стандартный (SPP).
Является устаревшим видом с передачей данных от 1020 б/сек. до 200
кб/сек, имеет только однонаправленную передачу данных от компьютера к
внешнему устройству;
— порт EPP(EnhancedParallelPort) позволяет передавать данные
в обоих направлениях, имеет возможность через канал DMA
передавать данные в оперативную память, минуя процессор, возможно
подключение до 64 устройств, а передавать данные – до 2 мгб/сек.;
ЕРР
разработан таким образом, что сам посылает байт по каналу связи и, если
в стандартном методе требовалось для посылки команд участие
центрального процессора, то теперь достаточно контроллера порта. Если
стандартный порт мог передавать данные только в одном направлении, то
стандарты ЕРР и ЕСР двунаправленные, то есть позволяют передавать
данные в двух направлениях.
Кроме того, введен буфер для промежуточного
хранения данных, а максимальная скорость может быть увеличена до 2
Мб/с., что позволяет организовать быструю работу с внешними
устройствами, такими, как CD-ROM, жесткими дисками, сканерами и другими
устройствами.
— порт ECP
(ExtendedCapabilityPort)
позволяет подключать до 128 устройств. Отличие данного порта
заключается в том, что он использует сжатые данные, что может
существенно сократить время передачи данных.
Порт
ЕСР имеет расширенные возможности по сравнению с ЕРР и выполнен с
внутренним сжатием данных, что позволяет передавать больше данных. При
этом в устройстве, которое подсоединено к этому порту, должна быть
предусмотрена распаковка данных, если этого нет, то происходит передача
без сжатия данных.
Многие современные лазерные принтеры используют эти
стандарты (ЕРР и ЕСР). Порт ЕРР совместим со стандартным портом и для
его установки требуется только новое программное обеспечение. Данные
могут передаваться через выделенный канал DMA, что снижает нагрузку на
центральный процессор, но уменьшает количество свободных каналов.
Кроме
того, это устройство позволяет использовать канал, когда другой занят,
то есть, например, посылать сообщения по факсу, когда происходит печать
на принтере (для устройств, имеющих факс и принтер в одном модуле). К
портам ЕРР и ЕСР можно подключать несколько десятков устройств по
цепочке.
Кроме того, существуют наращиваемые
устройства,
подключаемые по цепочке. К примеру, подключенное к компьютеру
Zip-устройство может иметь еще один разъем, к которому можно подключить
дополнительное устройство, например, принтер.
Zip-устройство,
установив, что сообщение приходит не для него, посылает его дальше, то
есть является сквозным. В силу того, что форматы развиваются, при
работе устройств могут возникнуть проблемы. В этом случае желательно
переставить устройства и снова попробовать их в работе, возможно,
перейти в стандартный режим работы порта.
Чтобы подключить порт,
нужно включить соответствующую опцию в BIOS, в котором АТ обозначает
стандартный порт, а ЕСР – порт ЕСР. К параллельному порту можно
подключать разные устройства. А что делать, если имеется два или более
устройств, которые нужно подключать к порту время от времени не в виде
цепочки?
Для этого созданы переключатели в виде отдельного блока, один
из разъемов которого соединен проводом с компьютером, а другие связаны
с внешними устройствами, например, со струйным или лазерным принтерами.
Дешевые модели имеют переключение в виде выключателя, но существуют и
модели, которые позволяют переключать устройство программно.
Компьютер может иметь до трех параллельных
портов для своей работы. Они обозначаются как LPT1, LPT2, LPT3
(от слова Line Printer). При включении компьютера происходит опрос
параллельных портов по адресам: 3ВСh, 378h и 278h, а при их нахождении
первому из устройств присваивается символ LPT1.
Стандарт
IEEE1284 принят в 1994 году и устанавливает стандарты SPP, EPP и ECP.
Существующие кабели имеют длину не более двух метров. Стандарт IEEE1284
распространяется и на кабели, которые должны быть перевиты, иметь экран
из фольги, что позволило увеличить их длину до 10 метров со скоростью
порядка 2 мб/сек. На таких кабелях имеется надпись IEEE std 1284-1994
Compliant.
Стандарты
последовательного и параллельного канала называется также портами
вводами/вывода. Микросхемы для работы последовательного порта находятся
на материнской плате, и так как иногда не все его параметры
установлены, то нужно заглянуть в BIOS компьютера.
Система Windows 9х
сама настраивает параметры, тогда как в некоторых случаях для Windows
3.11 и DOS нужно внести изменения в Autoexec.bat и Config.sys. После
установки основных параметров пользователи могут менять одну
характеристику — это скорость передачи данных по каналу, не трогая
остальные.
Приведенные
режимы задаются в BIOS компьютера. В компьютере могут поддерживаться
три параллельных и четыре последовательных интерфейса, однако на
практике существует меньшее их число в зависимости от количества
выводных контактов сзади на системном блоке.
Все разъемы подключаются
внутри системного блока к материнской плате, в более старых моделях для
этого существовали специальные карты. При тестировании портов могут
применяться специальные заглушки, без которых невозможно произвести
тестирование в полном объеме.
Не
все порты используют прерывание, которое у них имеется, поэтому ошибки,
связанные с неправильной установкой прерываний, происходят довольно
редко. А при тестировании двух портов, которые имеют один и тот же
базовый адрес, отдельно порты могут выдать нормальный результат, но при
одновременной работе давать сбои. Все это нужно учитывать при
тестировании.
USB (UniversalSerialBus
— универсальная последовательная шина) является наиболее
распространенной шиной и служит для подключения внешних устройств.
Существует несколько стандартов этой шины.
Стандарт 1.0 начал использоваться
с 1995 года, начиная с системы Windows 98
имеет два режима передачи данных: со скоростью передачи: низкой 1,5
Мбит/сек или высокой 12 Мбит/сек, напряжение – 8 вольт.
Стандарт 2.0 появился в 2001 году,
имеет три вида передачи данных: низкой (Low-speed) 10-1500 Кбит/сек, высокой (Full-speed) 0.5-12
Мбит/сек и Hi-speed
со скоростью 25-480 Мбит/сек, может подключать до 127 устройств.
Стандарт 3.0
появился в 2008 году и начинает использоваться в настоящее время.
Максимальная скорость передачи данных составляет 4.8 Гбит/сек, что в
десять раз больше, чем в стандарте 2.0, увеличился подаваемый ток с 500
мА до 900 мА.
Существует три вида разъема: тип USB А, USBB, USBmini.
Разъем USBA используется на
компьютерах для подключения USB-устройств
(рисунок ниже).
Разъемы
по стандарту 1.0 и 2.0 идентичны и можно подключать устройства
стандарта 1.0 к разъему 2.0 и наоборот. В этом случае устройство будет
работать по стандарту 1.0. Разъемы по стандарту 2.0 и 3.0 отличаются
друг от друга, так как по стандарту 3.
Разъем USB В
используется на принтерах и МФУ (рисунок ниже).
Разъемы
по стандарту 1.0 и 2.0 идентичны и можно подключать устройства
стандарта 1.0 к разъему 2.0 и наоборот. В этом случае устройство будет
работать по стандарту 1.0. Разъемы по стандарту 2.0 и 3.0 отличаются
друг от друга, так как по стандарту 3.
Разъем USBmini В часто называется просто мини служит для
подключения небольших устройств, таких как фотоаппарат, сотовый
телефон, mp3-плеер, внешние жесткие диски и
прочее (смотри рисунок ниже).
Также существуют USBmini А, но он практически не
используется и USBmicro
тип В для подключения мобильных телефонов.
Для
подключения дополнительного устройства применяется разветвитель
(«хаб»), который имеет несколько входов для устройств USB и один выход
для подключения к другому компьютеру или иному концентратору. Каждое
дерево USB имеет встроенный концентратор и разъем для подключения
других устройств, поддерживающих USB (рисунок ниже).
Если провода для подключения недостаточно
по длине, то можно воспользоваться удлинителем, вид которого показан
ниже.
Питание
устройство может получать от шины или иметь свой источник питания,
который подключается к электросети. Чтобы идентифицировать устройство,
каждый элемент должен иметь свой собственный номер, который
определяется по его серийному номеру.
В
USB используется одна линия прерывания и она может поддерживать до 127
устройств. При небольшой скорости передачи данных могут использоваться
неэкранированные кабели.
Для
работы порта USB необходимо, чтобы его поддерживала и операционная
система. Так, Windows 95 версии OSR 2.1, Windows 98 и более поздние
версии имеют такую поддержку. Кроме этого, при покупке карты расширения
с портом USB нужно проследить, чтобы этот порт также поддерживался и
BIOS компьютера.
Шина
USB работает под управлением контроллера шины, который определяет
устройство, посылающее данные. При этом оно может обслуживать два вида
передач: изохронное, при котором часть данных может быть потеряна и ее
нужно контролировать; это используется для музыкальных фрагментов и для
обеспечения точной передачи данных, что требуется при передачи кода
программы.
Можно подключить к шине USB клавиатуру, для чего может
потребоваться специальный переходник (если клавиатура имеет разъем PS/2, рисунок ниже), но его должна поддерживать
BIOS.
Кроме
того, можно подсоединить и мышь, которая имеет штекер USB. Конечно, при
наличии USB и мыши лучше пользоваться не последовательным каналом, а
шиной USB, что увеличивает число свободных портов у компьютера.
При
наличии большого числа устройств, подключенных к последовательному или
параллельному каналам, можно использовать специальную карту, которая
имеет дополнительные разъемы для портов.
IЕЕЕ1394
принят в 1995 году, основан на шине FireWire
(«огненный провод»), используемой компанией AppleComputer.
Также называется
высокопроизводительной последовательной шиной (HighPerformanceSerialBus, HPRS).
Он имеет большее быстродействие, чем шина USB
2.
0, а именно, частоты 98 Мбит/сек, 196.6 и 393 Мбит/сек, округляющиеся
до 100, 200, 400 Мбит/сек для стандарта IEEE
1394a. Устройства обозначаются S100, S200,
S400. Стандарт IEEE 1394b
имеет быстродействие в 800 и 1600 мбит/сек, а по стандарту S3200 – 3 200 Мбит/сек.
Шина USB имеет заявленную скорость 480 Мбит/сек,
однако, на практике скорость значительно ниже. В данной шине (FireWire) gjlftnczgbnfybtyfecnhqjcndj? Lj
1.
Вид разъема IEEE
1394a показан выше, а по другим стандартам имеются другие виды разъемов.
Шина
позволяет подключать до 63 устройств без применения концентраторов,
причем устройства могут обмениваться информацией не только с
компьютером, но и между собой. На одном устройстве может быть до
двадцати семи разъемов для подключения к компьютеру или к другим
устройствам.
Устройства
могут быть подключены и отключены при работающем компьютере.
Идентификация при этом происходит автоматически. В этом стандарте
устройства можно объединять в сеть при помощи специальных мостов.
В некоторых компьютерах, особенно в
переносных, могут использоваться каналы инфракрасного диапазона,
которые передают данные при помощи не проводов, а инфракрасного
излучения, не влияющего на радиоволны, поэтому радиоприемник не
почувствует присутствия данного устройства.
Инфракрасные волны имеют
небольшой радиус действия, не проходят через стены, что позволяет
работать с такими устройствами конфиденциально. Они называются ИК-порт
или IrDA по названию ассоциации, которая определяет стандарты для этих
устройств, и позволяют передавать данные со скоростью 115,2 Кбит/сек, а
для высоких скоростей — 1,152 и 4 Мбит/сек.
Устройство
приема-передачи находится внутри компьютера и не видны. Если в
компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее
устройство через разъем USB, которое
позволяет работать с этим видом передачи данных.
Bluetooth
(перевод — синий зуб) разработана в 1998 году и используется для
беспроводной связи с компьютером. Он не имеет разъема и располагается
внутри компьютера (устройства), используется для передачи данных при
помощи радиоволн между различного вида компьютеров, сотовыми
телефонами, принтерами, фотоаппаратами, клавиатурой, мышью, джойстики,
наушники, МФУ, сканерами и прочими.
Устройство
приема-передачи находится внутри компьютера и не видны. Если в
компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее
устройство через разъем USB, которое
позволяет работать с этим видом передачи данных.
Имеются стандарты: 1.0 (1998 год),
2.0 EDR
(2004) со скоростью передачи данных 3 Мбит/сек, на практике около 2
Мбит/сек, 2.1 (2007 год) с использование энергосберегающей технологии,
упрощенное установление связи между устройствами, также стала более
защищенной, 2.
1 EDR стало требоваться еще
меньше электроэнергии, еще больше упростилось соединение устройств и
повысилась надежность, 3.0 HS (2009) со
скоростью передачи до 24 Мбит/сек. 4.0 стал использоваться в iPhone в 2022 году, позволяет передавать данные со
скоростью в 1 Мбит/сек. порциями от 8 до 27 байт.
Существуют профили
для этого стандарта, которые представляют собой набор функций. Для
того, чтобы устройства могли работать по конкретному профилю, нужно
чтобы оба устройства поддерживали этот профиль. Например, A2DP (двухканальная
передача стерео аудиоданных), AVRCP
(передача стандартных функций телевизоров), BIP
(пересылка изображений), BPP (пересылка
текста, электронных писем на принтер) и так далее
Wi-Fi используется для создания беспроводной
сети. Разработан в 1991 году NCRCorporation и AT@T, сопровождается альянсом компаний Wi-FiAliance
и соответствует стандарту IEEE 802.11.
Используется для подключения к сети (локальной и интернет) компьютеров
и сотовых телефонов.
Устройство
приема-передачи находится внутри компьютера и не видны. Если в
компьютере нет такого устройства, то можно подключить внешнее
устройство через разъем USB, которое
позволяет работать с этим видом передачи данных.
Имеются следующие стандарты: 802.11а
использует частоты в 5 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 54
Мбит/сек.; 802.11b использует
частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость (в теории) до 11 Мбит/сек.
(практически не используется); 802.
11g
использует частоты в 2.4 Ггц, обеспечивая скорость до 54 Мбит/сек.
(наиболее распространенный); 802.11n
использует частоты в 2.4 и в5 Ггц, обеспечивая скорость от 150 до 600
Мбит/сек. (недавно разработанный, начинает набирать силу).
В данном
стандарте увеличена дальность передачи данных, на связь меньше
действуют преграды. Данный стандарт использует технологию MIMO (MultipleInputMultipleOutput
– множественный ввод, множественный вывод), которая позволяет
использовать отраженные волны от стен.
Если устройство имеет одну
антенну, то может работать со скоростью 150 Мбит/сек, две антенны – 300
Мбит/сек, три – 450 – Мбит/сек, четыре (еще не выпускаются) – 600
Мбит/сек. Однако заявленная скорость передачи данных отличается от
реальной. Так вместо 300 Мбит/сек получается около 100 -130Мбит/сек
(так как половина передаваемой информации – служебные символы), что
также достаточно для работы. А при наличии стен, скорость еще падает,
например, для трех стен снизится до 50 Мбит/сек.
Так
как некоторые бытовые приборы работают на частоте 2.4 Ггц (например,
микроволновая печь), они могут создавать помех. Поэтому желательно
иметь устройство, которое работает на двух частотах: на 2.4 и 5 Ггц.