Напомню, что в компьютерах используется двоичная система счисления, которая основана на двух цифрах - 0 и 1. Информация любого типа может быть закодирована посредством двоичной системы и помещена в оперативную или долговременную память компьютера.
Впервые принцип двоичного счисления был сформулирован в 17 веке немецким математиком Готфридом Лейбницем.
В предыдущем выпуске мы ввели понятие бит для измерения некоторого количества информации. Бит - сокращение словосочетания "двоичная цифра" (binary digit - bit). Чтобы закодировать небольшое число достаточно 8 бит. Для работы с числами высокого порядка используются так называемые слова - 16-битовые числа, и двойные слова - 32-битовые числа. Вообще, существует несколько систем счисления - каждая сильна в своей области применения: двоичная, восьмеричная, десятеричная и шестнадцатеричная.
Последнюю следует выделить особо, т. к. именно шестнадцатеричная система счисления используется для обозначения адресов ячеек с данными в памяти компьютера. Удобство упомянутой системы позволяет применять ее в широком диапазоне задач помимо адресации. Для шестнадцатеричного представления пользуются цифрами от 0 до 9. "Цифры" от 10 до 15 изображаются символами от A до F. При написании перед шестнадцатеричным выражением ставят суффикс "h". Однако вам могут встретиться программы, где вместо суффикса "h" используется знак "#". Например, в HTML (Hyper Text Markup Language - язык гипертекстовой разметки; применяется при создании web-страниц) при указании шестнадцатеричного кода цветового оттенка возможна такая конструкция: #008000, обозначающая зеленый цвет.
В основе измерения данных больших объемов лежит байт. Информации, содержащейся в одном байте, обычно достаточно для представления одной буквы алфавита или 2 десятичных цифр. Более крупные единицы измерения: килобайт (1 Кбайт = 2¹⁰ байт = 1024 байта), мегабайт (1 Мбайт = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт = 1048576 байт), гигабайт (1 Гбайт = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт = 1073741824 байт). Современные носители информации позволяют хранить объемы данных, измеряемые сотнями гигабайт. И это в порядке вещей. Видео высокого качества, различные музыкальные альбомы, современные игры требуют наличия у пользователя максимально вместительного хранилища, по возможности и самого быстрого, а иметь под рукой ту или иную видеозапись либо песни любимых исполнителей хочется всегда.
Для кодирования символов 8-битовыми числами применяется таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange - стандартный американский код для обмена информацией). Первая, или "нижняя", половина таблицы ASCII (коды 0 - 126) содержит знаки препинания, арабские цифры и символы английского алфавита. Она является общепринятой во всем мире. В каждой стране "верхняя" половина таблицы ASCII (коды 127 - 255, или "расширенные" ASCII-коды) своя. Здесь находятся буквы национальных алфавитов и специальные символы.
Поддержка русского алфавита осуществляется посредством двух основных вариантов таблицы кодировок символов - кодовой таблицы 866 для операционной системы MS DOS и кодовой таблицы 1251 для операционной системы Windows. Запомните: русские буквы в этих кодировках расположены на совершенно разных позициях.
На этом тему представления информации в компьютерах мы завершим. Приведенных сведений должно быть достаточно для понимания последующего материала. Мы разобрали лишь основу основ, но для наших целей этого вполне хватит.
Теперь можно смело переходить к более детальному изучению узлов современного ПК.

В литературе компьютерной тематики, преимущественно о железе, вы столкнетесь с термином аппаратное обеспечение. Под аппаратным обеспечением понимают все внутренние компоненты и внешние устройства компьютера - интегральные микросхемы (в том числе микропроцессоры), дисководы, системные и интерфейсные платы, мониторы, принтеры, манипуляторы, модемы и т.д.
В прошлом выпуске мы подробно рассмотрели типовую начинку домашнего ПК. Системный блок персонального компьютера содержит корпус и находящиеся в нем источник питания, материнскую (системную) плату с процессором и оперативной памятью, платы расширения (видеокарту, звуковую карту), различные накопители (жесткий диск, дисководы, приводы CD-ROM), дополнительные устройства.
Системный блок обычно имеет несколько параллельных и последовательных портов, которые используются для подключения устройств ввода и вывода, таких как клавиатура, мышь, монитор, принтер.
В некоторых моделях домашних ПК системный блок с монитором собраны в едином корпусе (Apple iMac, Acer Aspire, Compaq Presario). Подобные системы не получили широкого распространения у нас в стране. Однако это не свидетельствует о их непригодности в решении одних и тех же задач с помощью компьютеров. Просто для российского покупателя экономически более выгодными выглядят решения на основе систем типа IBM PC.

Освоение принципов функционирования устройств персонального компьютера мне представляется целесообразным начать со сведений об имеющихся на сегодняшний день интерфейсах. Полученные знания пригодятся вам в выборе компонентов для современного ПК.
Интерфейс представляет собой аппаратно-логические устройства, отвечающие за совместную работу различных функциональных узлов. Современный компьютер битком набит всевозможными интерфейсами, обеспечивающими взаимодействие всего со всем. Именно из-за медленного развития интерфейсов по сравнению с самими комплектующими, существует множество узких мест в архитектуре компьютера, влияющих в большей или меньшей степени на производительность системы в целом. Покупка навороченной составляющей только обострит проблему: ведь вы приобретаете ее за свой счет, тратя немалую сумму, а она вопреки ожиданиям может функционировать не так как надо или ее покупка вообще никак не отразится на скорости выполняемых задач. Вот причины серьезно задуматься над проблемой выбора в первую очередь имеющихся сегодня интерфейсов. В своих статьях я постараюсь наиболее полно осветить указанную тему. Но для общего знакомства с современными стандартами взаимодействия комплектующих вам будет достаточно и тех сведений, которые я привожу чуть ниже. Подробным же изучением спецификации и параметров интерфейсов займемся в последующих выпусках.

Конечно, каждый знает, что вычислительная техника развивается головокружительными темпами. Давным-давно выведено эмпирическое правило, которое гласит, что каждые полтора года технические характеристики аппаратных средств удваиваются (нетрудно догадаться о подобной зависимости и в области программного обеспечения). Что это за характеристики? Да именно те, которыми нас так рьяно завлекают производители компьютерных комплектующих: тактовая частота процессора, объемы оперативной памяти, емкости жестких дисков и т.д. Но ведь компьютер - это не просто набор из комплектующих. Все компоненты системы взаимосвязаны между собой и контактируют друг с другом посредством интерфейсов.
Действительно, вряд ли кто-нибудь будет оспаривать эффективность мультипроцессорных систем, ставших популярными в последнее время. Однако наличие нескольких процессоров требует оснащения материнских плат иными наборами системной логики. Для надумавшего обзавестись мультипроцессорной платформой это означает очередную трату финансовых средств на новую материнскую плату, возможно, на блок питания с корпусом в придачу помимо самих процессоров (виновников "торжества" ;)).
Приведенную ситуацию еще можно пережить. Не всем требуется многопроцессорность. Но что прикажете делать, если только-только приобретен новенький винчестер соответствующей безразмерной емкости, а интерфейс его не обычный, т.е. не ATA-100/133 как у всех (и предыдущий у вас). В документации к винчестеру указан стандарт Serial-ATA. Ассортимент таких на современных прилавках компьютерных магазинов представлен широко. Да, интерфейс этот в большей степени отвечает современному этапу развития носителей информации. Но вам его преимуществ опробовать вроде бы и не удается. Другой стандарт - другая логика. Можно пойти по пути меньшего сопротивления, купив специальную плату расширения, контроллер SATA. Однако это лишние непредвиденные затраты. Смею вас уверить, что указанный путь не самый лучший выход из положения.
Но, как я говорил, интерфейсы претерпевают меньшие изменения за один и тот же промежуток времени нежели комплектующие персонального компьютера. Революционные коллизии в их стане происходят очень редко. Так было раньше. В настоящий момент мы переживаем аппаратно-архитектурный катаклизм. Происходит смена стандартов. У потенциального покупателя выбора не остается. Руководствоваться приходится не только собственными знаниями или опытом прошлых лет. Сегодняшний покупатель в большей мере прислушивается к банальной интуиции.
И таким образом можно еще долго рассуждать на тему устаревания интерфейсов и не входящей в интересы пользователя замены, но обратимся к фактам. Для начала немного терминологии. Совокупность интерфейсов определяет архитектуру персонального компьютера. Стандарты интерфейсов образуют стандарты на архитектуру.

Различают системную и локальную шины. Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управляющие структуры), которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Под протоколом передачи информации понимают правила, ее определяющие. Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также происходит обмен специальными служебными сигналами.
Для понятности представим системную шину в виде магистрали, шоссе и т.п. Компоненты компьютера: процессор, оперативная память, звуковая карта - это перерабатывающие сырье (информацию) заводы, расположенные по обеим сторонам шоссе на определенных расстояниях друг от друга. Здесь магистраль является связующей нитью между вкалывающими работниками. Грузовыми автомобилями (электрические импульсы для системных плат) производится транспортировка материала. Сначала главному заводу (процессору). Затем по мере переработки всем остальным. Продукт посредством магистрали (или шины) поставляется запрашивающему узлу рабочей цепи.
Принцип адресации в системной шине аналогичен привязке определенного адреса одному из заводов. Поэтому для осуществления доставки информационного сырья требуется также и указание местоположения (адреса) пункта назначения плюс некоторые управляющие структуры.
Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности (количеству передаваемых бит в единицу времени), способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы. Параллельность передачи информации заключается в том, что данные по шине пересылаются одновременно по нескольким каналам. В качестве примера можно привести интерфейс для принтеров, представленный в материнских платах LPT-портом (спецификация разъема). При последовательном способе данные передаются поочередно конечными пакетами, что снижает скорость передачи информации. За единицу времени пересылается меньшее ее количество. Однако последовательный принцип отправки данных предпочтительней.
Высокие тактовые частоты работы современных систем приводят к значительным потерям при соблюдении параллельности, что снижает КПД. Пропускная способность шины характеризуется количеством информации, передаваемым шиной за единицу времени.
Как правило, шины ПК можно представить в виде некой иерархической структуры - шинной архитектуры. Особенностью ПК недалекого прошлого было наличие шины ISA, унаследованной от самых первых моделей IBM PC. Кроме нее распространены шины EISA, MCA, VLB, PCI, PCMCIA (CardBus), AGP и др.
Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также использовать различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами).
Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто интерфейсом. Среди применяемых в современных и перспективных ПК интерфейсов можно отметить EIDE, SCSI, SSA и Fibre Channel, USB, FireWire (IEEE 1394) и DeviceBay.
Среди интерфейсов передачи данных особняком стоят порты ввода/вывода, использующиеся для подключения низкоскоростных периферийных устройств: последовательный порт (COM), параллельный порт (LPT), игровой порт/MIDI порт и инфракрасный порт (IrDA).

Шина ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного стандарта, другое название AT-Bus) является основной шиной в устаревших компьютерах типа PC AT. Конструктивно представлена на системной плате в виде 62-х контактного и примыкающего к нему 36-контактного сегментов. Ранее к шине подключали видеокарты, звуковые карты, модемы и т.д. Пиковая пропускная способность не превышает 5,5 Мбайт/с, что по современным меркам совершенно недостаточно.
В ISA неудачно реализована технология Bus Mastering, отвечающая за обмен данными по шине при работе нескольких устройств.
Шина не сообщала о настройках подключаемых к ней компонентов (legacy-платы), что часто приводило к некорректному определению их типа операционными системами. Наличие шины ISA на современных платах нежелательно. Стандарт PC99, принятый грандами компьютерной индустрии, вообще запрещает ее размещение.

EISA (Extended ISA) - функциональное и конструктивное расширение шины ISA. Реализована посредством увеличения ножевой части ISA-разъема и добавления дополнительных контактов. Подобное решение не мешает осуществить подключение старых устройств, рассчитанных исключительно на ISA. За счет наличия контактов типа "земля" снижена генерация электромагнитных помех и восприимчивость к ним. Пропускная способность 32 Мбайт/с. Более грамотная поддержка технологии Bus Mastering. Сейчас шина EISA считается безнадежно устаревшей и практически не встречается. Покупать б/у платы с такой шиной я не рекомендую.

VLB (VESA Local Bus - локальна шина стандарта VESA) представляет собой 32-битное расширение шины ISA (в ней предусматривалась передача 16 бит). Выглядит как 116-контактный дополнительный разъем, продолжающий линейку разъемов ISA (т.е всего 3 секции, расположенные подряд). Допустимая тактовая частота 50 МГц, пиковая пропускная способность 130 Мбайт/с. Раньше интерфейс VLB применялся довольно широко, преимущественно для видеокарт.
Обмен данными с процессором осуществляет каждый компонент, установленный на этой шине, без предварительной буферизации (т.е. накопления данных до фактичекой обработки их процессором), что увеличивает общую нагрузку на выходные каскады процессора, ухудшает прохождение сигналов по шине и снижает надежность обмена данными. Поэтому интерфейс VLB имеет жесткие ограничения по количество устанавливаемых устройств в зависимости от тактовой частоты: 33 МГц - три, 40 МГц - два, 50 МГц - одно. Этот интерфейс сейчас также считается устаревшим и встречается только на платах изготовленных ранее.

Интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect - подключение внешних компонентов) не совместим ни с одним из представленных. Поддерживает частоту до 33 МГц (спецификация PCI 2.1 - до 66 МГц, PCI-X - до 133 МГц), имеет пиковую пропускную способность до 132 Мбайт/с (264 Мбайт/с для 32-разрядных и 528 Мбайт/с для 64-разрядных данных при частоте 66 МГц). Конструктивно представлен в виде 2-х идущих подряд секций по 64 контакта. Внутри второй секции имеется перегородка (ключ) для предотвращения неправильной установки в разъем плат расширения. Поддерживаются режимы Bus Mastering и Plug-n-Play (автоматическое конфигурирование компонентов). Слоты (разъемы) PCI на материнской плате объединены в сегменты по 4 разъема. Сегменты соединяются между собой посредством так называемых мостов (bridge). Современные системные платы оснащаются 5-6 слотами PCI, поэтому наличие в них мостов обязательно.
На сегодняшний день это самый универсальный интерфейс, обеспечивающий подключение таких устройств, как модемы, звуковые карты, контроллеры SCSI (читается - "скази") и прочие.

Порт AGP (Accelerated Graphics Port - ускоренный графический порт) предназначен для подключения исключительно видеокарт. Магистраль AGP реализована отдельно от системной шины и непосредственно связана с системной памятью. В системной памяти хранятся данные о 3-х мерных объектах (текстуры, альфа-канал, Z-буфер), обращение к которым может потребоваться как от процессора, так и от самого видеоадаптера. Пиковая пропускная способность шины AGP составляет 1066 Мбайт/с в режиме 4-х кратного умножения (AGP 4x). На материнских платах интерфейс AGP представлен в виде отдельного разъема. Никакие другие компоненты, кроме видеокарт, сюда подключать нельзя.

IDE/ATA (Integrated Drive Electronics - встроенная электроника накопителей/AT Attachment - подключение к AT) предназначается для подключения накопителей, в частности, жестких дисков и приводов CD-ROM. Поддерживает 2 режима работы: Master - ведущий и Slave - ведомый. Встроен в системную плату. Реализован 2-мя разъемами: Primary - первичный, Secondary - вторичный, IDE I и IDE II соответственно. Таким образом, возможно подключение до 4-х устройств к интерфейсу IDE. Пиковая пропускная способность достигает 100 Мбайт/с (по протоколу Ultra DMA-100).
Поддерживается режим LBA (Logical Block Address - логическая адресация блоков), позволяющая подключать к системе накопители большой емкости (свыше 528 Мбайт). Также интерфейс поддерживает PIO (Programmed Input-Output - программный ввод-вывод) и режим DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти). Стандарт DMA предусматривает прямое обращение к данным, находящимся в системной памяти со стороны устройства, минуя процессор. Во-первых, это ускоряет процесс обращения к информации. А во-вторых, снижает нагрузку на центральный процессор, которому и без того хлопот хватает.
Для подключения накопителей, отличных от винчестеров, принят протокол ATAPI (ATA Packet Interface - пакетный интерфейс ATA), поддерживаемый программно в BIOS (Basic Input-Output System - базовая система ввода-вывода; записывается в материнскую плату на заводе-изготовителе и хранится в постоянной памяти).
Согласно пожеланиям спецификации PC2001 интерфейс IDE будет вытесняться более предпочтительным Serial-ATA.

RS-232C - интерфейс обмена данными посредством последовательного коммуникационного порта (COM - communication). Для поддержки портов (до 4-х) в системную плату встроена специализированная микросхема UART16550A. Возможны как 25, так и 9-контактные модификации порта. В настоящее время вытесняется интерфейсом USB.

Интерфейс USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) сравнительно новый. Позволяет подключать до 127 внешних устройств к одному USB-каналу по принципу общей шины. Представлен на материнских платах 2-мя/4-мя каналами на контроллер. Для передачи данных применяется пакетный режим с пиковой пропускной способностью 12 Мбит/с (до 480 Мбит/с в версии USB 2.0).

На этом второй выпуск рассылки я завершаю. Помимо сведений о самих интерфейсах следует рассмотреть некоторые нюансы их совместного применения вместе с соответствующими компонентами. Этим мы и займемся в следующих статьях. Если имеются какие-то вопросы пишите мне по адресу vumalkov@rambler.ru