1.1 О портах

1.1.1 COM-порт

1.1.2 Использование СОМ-портов

1.1.3 Функции BIOS для СОМ-портов

1.1.4 Параллельный интерфейс: LPT-порт

1.1.5Функции BIOS для LPT-порта

1.1.6 Использование LPT-портов

1.2 Понятие шин

Толковый словарь по вычислительным системам определяет понятие интерфейс, как границу раздела двух систем, устройств или программ; элементы соединения и вспомогательные схемы управления, используемые для соединения устройств. Также интерфейсы позволяют подключать к персональным (и не только) компьютерам разнообразные периферийные устройства и их контроллеры. По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. В первом случае все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим, параллельно идущим проводам одновременно. В ПК (персональном компьютере) традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, который осуществляется LPT-портами. В последовательном же интерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной линии. Этот интерфейс в ПК обеспечивают COM-порты в соответствии со стандартом RS-232C. Интерфейс RS-232C широко распространен в различных ПУ (периферийных устройствах) и терминалах. Широко используется последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных.

К внешним интерфейсам кроме портов относятся шины. В современных компьютерах все большее значение приобретают внешние шины, которые необходимы для подключения различных устройств: например, внешних жестких дисков, CD-, DVD-устройств, сканеров, принтеров, цифровых камер и прочего.

1. Теоретическая часть

1.1 О портах

1.1.1 СОМ-порт

Рассмотрим последовательный интерфейс СОМ-порт (Communication Port - коммуникационный порт), который появился в первых моделях ЭВМ (электронная вычислительная машина). Он был реализован на микросхеме асинхронного приемопередатчика Intel 8250. Порт имел поддержку BIOS (Basic Input Output System, по-русски БСВВ-базовая система ввода-вывода) BIOS-основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить работоспособность и состав компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором и дисками., однако широко применялось (и применяется) взаимодействие с портом на уровне регистров. Поэтому во всех совместимых для последовательного интерфейса компьютерах применяют микросхемы приемопередатчиков, совместимые с i8250. В таких компьютерах применялась микросхема КР580ВВ51 - аналог 18251. Однако эта микросхема является универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком (УСАПП или USART - Universal Asynchronous Receiver-Transmitter). Совместимости с ПК на уровне регистров СОМ-порта такие компьютеры не имеют. Хорошо, если у соответствующих компьютеров имеется "честный" драйвер BIOS, а не заглушка, возвращающая состояние модема "всегда готов" и ничего не делающая. Совместимость на уровне регистров СОМ-порта считается необходимой. Многие разработчики коммуникационных пакетов предлагают работу и через BIOS, однако на высоких скоростях это неэффективно. Говоря о СОМ-порте ПК, будем подразумевать совместимость регистровой модели с i8250 и реализацию асинхронного интерфейса RS-232C.

1.1.2 Использование СОМ-портов

СОМ-порты чаще всего применяют:

1) для подключения манипуляторов (мышь). В этом случае порт используется в режиме последовательного ввода, а питание производится от интерфейса. Мышь с последовательным интерфейсом - Serial Mouse -может подключаться к любому исправному порту. Для согласования разъемов порта и мыши возможно применение переходника DB-9S-DB-25P или DB-25S-DB-9P. Каждое событие - перемещение мыши или нажатие-отпускание кнопки - кодируется двоичной посылкой по интерфейсу RS-232C. Применяется асинхронная передача.

2) для связи двух компьютеров, удаленных друг от друга на небольшое расстояние, используют и непосредственное соединение их СОМ-портов нуль-модемным кабелем (рис. 2.8). Использование программ типа Norton Commander или Interink MS-DOS позволяет обмениваться файлами со скоростью до 115,2 Кбит/с без применения аппаратных прерываний.

3) для подключения принтеров и плоттеров к СОМ-порту требуется применение кабеля, который соответствует выбранному протоколу управления потоком.

4) СОМ-порт используется для подключения электронных ключей (Security Devices), которые предназначены для защиты от нелицензированного использования ПО (персональное обеспечение). Эти устройства могут быть как "прозрачными", позволяя воспользоваться тем же портом для подключения периферии, так и полностью занимающими порт

1.1.3 Функции BIOS для СОМ-портов

В процессе начального тестирования BIOS проверяет наличие последовательных портов по стандартным адресам и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейки BIOS Data Area 0:0400, 0402, 0404, 0406. Эти ячейки хранят адреса портов с логическими именами СОМ 1-COM4. Нулевое значение адреса является признаком отсутствия порта с данным номером. Обнаруженные порты инициализируются на скорость обмена 2400 бит/с.

Порты поддерживаются сервисом BIOS INT 14h, который обеспечивает следующие функции:

1) О0h - инициализация (установка скорости обмена и формата посылок, заданных регистром AL; запрет источников прерываний). На сигналы DTR и RTS влияния не оказывает (после аппаратного сброса они пассивны).

2) Olh - вывод символа из регистра AL (без аппаратных прерываний). Активируются сигналы DTR и RTS, и после освобождения регистра THR в него помещается выводимый символ. Если за заданное время регистр не освобождается, фиксируется ошибка тайм-аута и функция завершается.

3) 02h - ввод символа (без аппаратных прерываний). Активируется только сигнал DTR (RTS переходит в пассивное состояние), и ожидается готовность принятых данных, принятый символ помещается в регистр AL. Если за заданное время данные не получены, функция завершается с ошибкой тайм-аута.

4) 03h - опрос состояния модема и линии (чтение регистров MSR и LSR). Эту гарантированно быструю функцию обычно вызывают перед функциями ввода/вывода во избежание риска ожидания тайм-аута.

1.1.4 Параллельный интерфейс: LPT-порт

Рассмотрим параллельный интерфейс, который представлен LPT-портом. Он был разработан для подключения принтера.

Адаптер параллельного интерфейса представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода/вывода. Регистры порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются 386h, 378h и 278h. Порт имеет внешнюю 8-битную шину данных, 5-битную шину сигналов состояния и 4-битную шину управляющих сигналов. Существует традиционный LPT-порт SPP(Standard Parallel Port), который является однонаправленным. Он обеспечивает возможность вырабатывания запроса аппаратного прерывания по импульсу. Прерывание вырабатывается, когда принтер подтверждает приём предыдущего байта. Этот порт сильно ассиметричен, то есть при наличии 12 линий (и бит), нормально работающих на вывод, на ввод работает только 5 линий состояния. (Существует регистр состояния, который представляет собой 5-битный порт ввода сигналов состояния принтера).

Недостатки традиционного порта частично устраняют новые виды портов:

а) двунаправленный порт 1 (Typel parallel port). Такой порт кроме стандартного режима может работать в режиме ввода или двунаправленном.

б) порт с прямым доступом к памяти (Type 3 DMA parallel port).

Этот тип был введён для повышения пропускной способности и разгрузки процессора при выводе на принтер. Программе, работающей с данным портом, требовалось только задать блок данных в памяти, подлежащих выводу, и вывод по протоколу Cetronics производился без участия процессора.

1.1.5 Функции BIOS для LPT-порта

BIOS обеспечивает поддержку LPT-порта, необходимую для организации вывода по интерфейсу Centronics.

В процессе начального тестирования BIOS проверяет наличие парал-лельных портов по адресам 378h и 278h и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейки BIOS DATA AREA 0:0408h, 040Ah, 040СП, 040ЕП. Эти ячейки хранят адреса портов с логическими именами LPT1-LPT4. В ячейки 0:0478, 0479, 047А, 047В заносятся константы, задающие выдержку тайм-аута для этих портов.

Поиск портов обычно ведется по базовому адресу. Если считанный байт совпал с записанным, считается, что найден LPT-порт, и его адрес помещают в ячейку BIOS DATA AREA. Адрес порта LPT4 BIOS самостоятельно установить не может, поскольку в списке стандартных адресов поиска имеются только три вышеука-занных.

Обнаруженные порты инициализируются, записью в регистр управления формируется и снимается сигнал Initff, после чего записывается значение 00h, соответствующее исходному состоянию сигналов интерфейса.

Программное прерывание BIOS I NT 17h обеспечивает следующие функции поддержки LPT-порта:

00h -- вывод символа из регистра AL по протоколу Centronics. Данные помещаются в выходной регистр, и после готовности принтера формируется строб.

01h -- инициализаия интерфейса и принтера.

02h -- опрос состояния принтера.

1.1.6 Использование LPT-портов

1. Наиболее распространенным применением LPT-порта является подключение принтера.Практически все принтеры могут работать с портом в режиме SPP, но применение расширенных режимов даёт дополнительные преимущества: двунаправленный режим даёт дополнительные возможности для сообщения состояния и параметров принтера; скоростные режимы (Fast Cetronics) повышает производительность принтера (особенно лазерного), но могут потребовать более качественного кабеля. Простейший вариант кабеля подключения принтера- 18-проводной с неперевитыми проводами может использоватся для работы порта в режиме SPP.Идеальным вариантом являются кабели, в которых все сигнальные линии перевиты с общими проводами и заключены в общий экран.Они гарантированно работают на скоростях до 2 Мбайт/с, допускается их длина до 10 метров.

2. Для связи двух компьютеров по параллельному интерфейсу применяются различные кабели. Самый простой способ обеспечивает режим полубайтного обмена Nibble Mode, работающий на всех исправных портах.

3. Подключение сканера к LPT-порту эффективно, только если порт обеспечивает хотя бы двунаправленный режим. Поскольку в основном здесь используется ввод.

4. Подключение внешних накопителей (CD-ROM), адаптеров и других симметричных устройств ввода/вывода имеет общую специфику. Эти устройства способны работать в любом режиме (обычно, исключая ECP), что обеспечивает их неограниченное применение на любых ПК.

1.2 Понятие шин

Общая характеристика

Во время выполнения программы процессор постоянно обращается к оперативной памяти (ОП). Он выбирает из неё команды программы и обрабатываемые данные, а также записывает в память результаты обработки. Для передачи всей этой информации процессор и оперативная память соединяются между собой пучком (жгутом) проводов. По каждому проводу жгута передается только один бит информации. Комплекс, состоящий из пучка проводов и электронных схемЭлектронной называется схема, которая обеспечивает контроль над правильностью передачи информации по проводам. , называется системным интерфейсом, системной шиной или просто шиной. Число проводов в ней называется её разрядностью. Шина связывает между собой не только процессор и ОП, фактически все устройства компьютера - диски, клавиатура, дисплей - так или иначе принимают и передают данные через шину.(рис.1)

11

Рис.1. Упрощённая схема устройства персонального компьютера

Для этого в ней предусмотрены стандартные разъёмы, к которым подключаются те или иные устройства компьютера. В современных компьютерах предусмотрено несколько специализированных шин, которые соединяют друг с другом ОП и процессор, процессор и дисплей. Такая схема обеспечивает повышение мощности и эффективности работы компьютера. А такие шины отличаются друг от друга не только разрядностью, но и скоростью обмена, которую называют пропускной способностью. От этих характеристик зависит тип и количество устройств компьютера, которые могут быть подсоединены к той или иной шине.

1.2.1 Шина USB

Общая характеристика

В области проводных компьютерных интерфейсов всё большую популярность набирает шина USB, которую эксперты характеризуют не иначе как самый успешный интерфейс в истории ПК. Это самый универсальный, удобный и востребованный интерфейс, который используют для подключения мышей, клавиатур, принтеров, жестких дисков, DVD-приводов и другой компьютерной периферии. Шина USB характеризуется следующими чертами:

1. Легко реализуемое расширение периферии ПК.

2. Дешевое решение, поддерживающее скорость передачи до 12 Mбит/с.

3. Полная поддержка в реальном времени передачи аудио и (сжатых) видеоданных.

4. Доступность в ПК всех конфигураций и размеров.

5. Создание новых классов устройств, расширяющих ПК.

Для конечного пользователя шина USB привлекательна:

1. Простотой кабельной системы и подключений.

2. Скрытием подробностей электрического подключения от конечного пользователя.

3. Возможностью динамического подключения и конфигурирования ПУ.

Уже появились модемы, клавиатуры, сканеры, динамики и другие устройства ввода/вывода с поддержкой USB, а также мониторов с USB-адаптерами - они играют роль концентраторов для подключения других устройств.

1.2.2 Функции USB-шины

1) Возможности шины USB позволяют использовать ее для подключения разнообразных устройств. Все они должны поддерживать набор общих операций: динамическое подключение и отключение. Эти события отслеживаются хабом, который сообщает о них хост-контроллеру и выполняет сброс подключенного устройства. Устройство после сигнала сброса должно отзываться на нулевой адрес, при этом оно не сконфигурировано и не приостановлено. После назначения адреса, за которое отвечает хост-контроллер, устройство должно отзываться только на свой уникальный адрес. Конфигурирование устройств, которое выполняется хостом, является необходимым для их использования. Для конфигурирования обычно используется информация, считанная из самого устройства.

2) Управление энергопотреблением также является функцией USB. Для устройств, питающихся от шины, мощность ограничена. Любое устройство при подключении не должно потреблять от шины ток, превышающий 100 мА.

3) Хаб в USB выполняет коммутацию сигналов и выдачу питающего напряжения, а также отслеживает состояние подключенных к нему устройств, уведомляя хост об изменениях. Хаб состоит из двух частей - контроллера (Hub Controller) и повторителя (Hub Repeater).

1.2.3 SCSI-шина.

Она развивалась как универсальный интерфейс для подключения к ПК не только дисковых накопителей, но и любых других устройств - магнитных лент, принтеров, сканеров. В SCSI команды передаются нескольким устройствам так, чтобы их выполнение происходило не последовательно, а одновременно.

Заключение

Таким образом, рассмотрев различные виды интерфейсов, можно сделать вывод о том, что все они являются необходимыми, так как используются в первую очередь для подключения периферийных устройств, которые расширяют возможности ПК. Также шины и порты позволяют обмениваться информацией между пользователями, что также необходимо и удобно. Существуют перспективы развития изучаемого вопроса. Особое внимание во всем мире сегодня уделяется внедрению беспроводных технологий связи и интерфейсов, которые приобретают всё большую популярность у пользователей. Эти технологии имеют большую пропускную способность, что позволяет передавать цифровые аудио - и видеопотоки. А также ещё одно ценное качество - полное отсутствие проводов, а, следовательно, и высокая мобильность.

Вариант 13

В организации ведётся журнал расчёта подоходного налога с зарплат сотрудников в разрезе подразделений. Виды подразделений представлены на рис. 1.1

Рис. 1.1. Список подразделений организации

При этом работает следующее правило: все вычеты предоставляются согласно рис. 1.2. только работникам «основного» места работы (рис. 1.3.), остальные платят налог с общей суммы.

Рис. 1.2. Ставки льгот и налогов

Рис. 1.3. Журнал расчета налога на доходы с физических лиц

Необходимо:

1. Построить таблицы по приведённым данным (рис.1.1-1.3.).

Запускаем табличный процессор MS Excel, создаём книгу с именем «НДФЛ», лист 1 переименовываем в лист с названием Подразделения организации. Заполняем его исходными данными (рис.1.1.), получаем:

Лист 2 переименовываем в лист с названием Ставки льгот и налогов, заполняем его исходными данными (рис.1.2.), получаем:

Лист 3 переименовываем в лист с названием Журнал расчета налога, его также заполняем исходными данными (рис.1.3.), получаем:

2. Организовать межтабличные связи для автоматического заполнения графы журнала расчёта налога на доходы с физических лиц (НДФЛ) (рис.1.3.): «Наименование подразделения», «НДФЛ».

Вводим в ячейку E2 формулу: =ЕСЛИ (D2='Журнал расчёта налога'!D2;ПРОСМОТР(D2;'Подразделения организации'!$A$2:$A$7;'Подразделения организации'!$B$2:$B$7)). Размножаем её для ячеек (E3-E21). Получаем:

Заполняем графу НДФЛ таблицы «Журнал расчёта налога», находящуюся на листе Журнал расчета налога следующим образом:

Заносим в ячейку J2 формулу: =(F2-ЕСЛИ ('Журнал расчёта налога'!G2="основное"; 'Ставки льгот и налогов'!$B$3)-ЕСЛИ ('Журнал расчёта налога'!H2=" ";;'Ставки льгот и налогов'!$C$3*'Журнал расчёта налога'!H2)-ЕСЛИ ('Журнал расчёта налога'!I2="";'Ставки льгот и налогов'!$D$3))*('Ставки льгот и налогов'!$A$3/100)

Размножаем введённую формулу для ячеек (J:2,4,6,7,9,11,12,14,16,17,19,21) данной графы, потому что в этом случае (основное место работы и дети) с работника идёт вычет на сотрудника и на детей. Получаем:

В ячейку J3 вводим формулу =(F3*('Ставки льгот и налогов'!$A$3/100)). Размножаем её для ячеек (J:10,13,20), потому что, если работник имеет не основное место работы и детей, то с него ничего не вычитается. Получаем:

В ячейку J5 вводим формулу =(F5-ЕСЛИ ('Журнал расчёта налога'!G5="основное";'Ставки льгот и налогов'!$B$3)-ЕСЛИ ('Журнал расчёта налога'!H5=" ";;'Ставки льгот и налогов'!$C$3*'Журнал расчёта налога'!H5)-ЕСЛИ ('Журнал расчёта налога'!I5="инвалид";'Ставки льгот и налогов'!$D$3))*('Ставки льгот и налогов'!$A$3/100). Размножаем для ячеек (J:5,8,15,18), так как человек имеет основное место работы и льготу по инвалидности, то идёт вычет только по инвалидности. Получаем:

3. Определить помесячную сумму уплаченного сотрудником налога (за несколько месяцев).

Вводим в ячейку L2 формулу: =ЕСЛИ ($C$2="";"";ПРОСМОТР($C$2;'Журнал расчёта налога'!$C$2;'Журнал расчёта налога'!$J$2)). Получаем:

4. Определить общую сумму НДФЛ по каждому подразделению. Для этого вводим в ячейку N2 формулу: =СУММ(J2;J10;J11;J12;J20;J21). В итоге получаем:

5. Определить общую перечисляемую организацией сумму НДФЛ за месяц. Водим в ячейку J23 формулу: =СУММ(J2:J11). В результате получается общая сумма 8932.3.

6. Построить гистограмму по данным сводной таблицы:

Список использованной литературы

1. Информатика А.И. Степанов.-2002 г, 2-ое издание.- 84-85 с.

2. Справочник школьника С.В. Симонович.- «Информатика», 2001г.- 589с.

3. Татарников О. Wireless USB («Сетевые технологии»)// «Компьютер пресс».- апрель 2006г.- №4- с.84-86.

4. Основы информатики и вычислительной техники / Под. ред. А.П. Ершова. М.: Просвещение, 1988г.