Где находятся контроллеры в компьютере
Контроллер — это электронное устройство, предназначенное для подключения к магистрали компьютера разных по принципу действия, интерфейсу и конструктивному исполнению периферийных устройств (см. также “Функциональное устройство” и “Шины и интерфейсы”).
К термину “контроллер” очень близок по смыслу другой термин — “адаптер”. Назначение обоих одинаково, но контроллер несколько сложнее: “подразумевается его некоторая активность — способность к самостоятельным действиям после получения команд от обслуживающей его программы. Сложный контроллер может иметь в своем составе и собственный процессор” 11 . На уровне рядового пользователя данные понятия практически неразличимы и могут считаться синонимами.
И еще одним похожим устройством является сопроцессор. Сопроцессоры “помогают” основному (центральному) процессору, который исполняет программу, реализовывать сложные специфические функции. Примером может служить графический сопроцессор, выполняющий геометрические построения и обработку графических изображений, — его вполне можно считать графическим контроллером. Несколько особняком стоит математический сопроцессор, который выполняет свои функции “в одиночку”, не управляя никакими внешними устройствами.
Все перечисленные выше устройства служат для уменьшения нагрузки на центральный процессор и повышают общую производительность системы. Значение контроллеров состоит в том, что они освобождают процессор от наиболее медленных функций ввода/вывода информации. Идеи применения специализированных интеллектуальных схем для разгрузки центрального процессора были заложены еще в третьем поколении ЭВМ в больших машинах коллективного пользования IBM-360 (в СССР данное семейство машин известно в качестве “аналога” под именем ЕС ЭВМ). В четвертом поколении возникла технологическая возможность собирать схемы управления в едином кристалле, и появились микроконтроллеры.
В качестве примера на фотографии приведен вид микроконтроллера, располагающегося внутри клавиатуры. Подчеркнем, что еще один контроллер для обслуживания клавиатуры есть в самом компьютере. Кроме того, все устройства ввода/вывода и внешняя память также имеют свои контроллеры.
В состав контроллера, как правило, входят: собственный микропроцессор, ОЗУ, ПЗУ, регистры внешних устройств (через них контроллер взаимодействует с центральным процессором), буферные (согласующие) схемы. В определенном смысле сложный контроллер является упрощенной специализированной ЭВМ.
Еще боRльшим интеллектом обладает контроллер современного винчестера. Например, он “помнит” все имеющиеся на магнитной поверхности некачественно изготовленные сектора (а их при современной плотности записи избежать не удается!) и способен подменять их резервными, создавая видимость диска, который полностью свободен от дефектов. Или еще один пример. Современные жесткие диски используют технологию S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology — дословно “технология самоконтроля, анализа и отчета”; кроме того, английское слово “smart” имеет значение “разумный”, “интеллектуальный”). Винчестер, оснащенный такой возможностью, со времени самого первого включения ведет статистику своих параметров, сохраняя ее результаты в некоторой скрытой области диска. Накопленные данные могут помочь специалистам при анализе состояния жесткого диска и условий его эксплуатации.
Методические рекомендации
Курс информатики основной школы
Строго говоря, в Стандарте и Примерной программе не упоминается термин “контроллер”. Тем не менее минимальное представление о контроллерах и их функциях, по нашему мнению, школьникам желательно дать.
Курс информатики в старших классах
Стандарты (базовый и профильный) старших классов содержат вопросы, связанные с архитектурой и организацией современных компьютеров. По-видимому, осветить эти вопросы, не упоминая терминов “адаптер”, “контроллер” и “сопроцессор”, просто невозможно. Изложенный в статье материал можно рассматривать в качестве минимума информации, который следует изложить старшекласснику в рамках рассказа об устройстве современного компьютера.
11 Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Питер, 2003, 923.
12 Э.Таненбаум. Современные операционные системы. СПб.: Питер, 2004, 1040 с.
Большинство пользователей, работающих с интернетом или с сетями, постоянно сталкивается с понятием сетевого контроллера. Правда, начинающие или не имеющие соответствующего уровня подготовки юзеры могут и не знать о том, что это за устройство и для чего оно предназначено. Попробуем выяснить, что представляет собой сетевой контроллер для Windows 7 или любой другой компьютерной системы. Заодно рассмотрим методику устранения некоторых наиболее часто встречающихся проблем, связанных с тем, что такое устройство на компьютере или ноутбуке по каким-то причинам работает неправильно или не функционирует вообще.
Схематические изображения и их зависимость от специализации
Теперь немного о схемах. Дело в том, что чего-то одного универсального и признанного не существует. Это связано с тем, что контроллеры существуют для разных целей, и они должны выполнять различный функционал. Именно из-за этого и не приходится говорить про их универсальность. Только подумайте, как может контроллер монитора заставить работать принтер, если он не имеет необходимой аппаратной составляющей. Поэтому в рамках статьи все же размещено несколько образцов, но они здесь показаны больше в ознакомительных целях, чтобы иметь представление о том, как данные устройства сконструированы. Но схема контроллера под каждый конкретный случай должна подбираться отдельно.
Что такое контроллер и для чего он нужен
Контроллер жесткого диска является устройством, которое расположено на материнской плате с целью подключения к нему накопителя. Его задача заключается в том, чтобы обеспечивать бесперебойную передачу информации в оба конца, то есть от жесткого диска к компьютеру или аналогичному накопителю, и наоборот.
Данное устройство может быть интегрировано в материнскую плату, а контроллер внешнего жестокого диска может быть присоединен к плате расширения на материнке. Однако все чаще можно увидеть в эксплуатации мультипорты, которые включают в себя асинхронный адаптер, игровой слот и контроллер диска. Он же может выступать в роли контроллера внешнего жесткого диска.
Диагностика неполадок
Поломки в рядах контроллеров жестких дисков встречаются нередко, но не всегда это можно увидеть. Чаще всего причины неполадок могут быть следующими:
- Некорректная работа блока питания компьютера, которая не обеспечивает стабильную подачу питания к контроллеру.
- Некачественная система охлаждения корпуса или ее полное отсутствие, приводит к перегреву деталей или устройства в целом.
- Неправильная эксплуатация приводит к попаданию и налипанию посторонних частиц, а они, в свою очередь, способствуют выгоранию контактов.
- Неосторожное использование может спровоцировать механические повреждения - достаточно легкого толчка, чтобы контроллер и жесткий диск вышли из строя.
Не услышав характерного вращения головок жесткого диска, можно логично предположить, что устройство в неисправном состоянии. Однако существуют такие неполадки, как залипание магнитных головок или заклинивание двигателя. То есть проблема не всегда заключена в неисправности контроллера жестких дисков.
Что нужно предпринять, чтобы увеличить ресурс диска:
- Для предотвращения поломки нужно грамотно подобрать блок питания. Исходя из данных энергопотребления всей системы, можно определить, какой мощности блок питания необходим. Всегда нужно обращать внимание на сертификат качества - он изображен на упаковке.
- Наличие дополнительных вентиляторов в корпусе ПК никогда не повредит, к тому же охлаждение всей системы будет сохранять жизнь компьютеру.
- Нельзя постоянно держать системный блок в открытом состоянии - это провоцирует присутствие посторонних частиц внутри корпуса.
Установка драйвера сетевого контроллера для ноутбука или стационарного ПК
Обычно даже при первой инсталляции операционной системы на новый ПК или ноутбук устанавливать драйверы таких устройств самостоятельно не нужно. Все известные ОС Windows последних поколений определяют сетевые карты и модули самостоятельно, а затем устанавливают для них драйверы из собственной базы данных. Ручная установка управляющего ПО может потребоваться только в том случае, если подходящий драйвер система не нашла. Достаточно часто такое можно встретить при использовании сетевых карт малоизвестных производителей, для которых нет заявленной поддержки Microsoft.
В этом случае установить драйвер сетевого контроллера для Windows 7 или любой другой известной операционной системы можно вручную, воспользовавшись носителем с драйверами, который в обязательном порядке поставляется при покупке собранного ПК (ноутбука), или самого устройства отдельно.
Как происходит программирование
Контроллеры – это устройства, позволяющие обрабатывать электрический сигнал и преобразовывать его. На сегодняшний день в ПЛК ставится логика при помощи компьютерной программы. Именно она определяет, на каких выходных клеммах будет присутствовать напряжение при определенных условиях на входных клеммах. Отчасти эта логика схожа с той, которая применяется в релейной схемотехнике. Но в ней нет никаких реле, переключателей, контактов. Написание и просмотр программы происходит при помощи компьютера, который соединяется с портом программирования.
Подключение элементов к ПЛК
В корпусе контроллера есть оптический изолятор – простой светодиод. С его помощью происходит связь входной клеммы и общей. При подаче напряжения на ПЛК загорается светодиод – именно по нему можно судить о том, что устройство работает. На выходе происходит генерация сигнала при помощи компьютерной схемотехники – активируется устройство переключения. В качестве переключающего устройства могут использоваться электромагнитные реле, транзисторы, силовые ключи, тиристоры. Выходы обозначаются буквой Y. На каждом выходе устанавливается светодиод, сигнализирующий о том, что устройство работает.
Основные типы сетевых контроллеров
Во-первых, все устройства можно подразделить на два основных типа – железные и виртуальные. Первые, как уже понятно, представляют собой оборудование, устанавливаемое чаще всего непосредственно на материнской плате. Ко второму типу относятся специальные программные компоненты, которые тоже являются своего рода посредниками для доступа к локальным и виртуальным сетям или к интернету, но выполнены исключительно в виде специального программного обеспечения (например, виртуальные туннельные адаптеры). Сетевые платы «железного» типа могут быть проводными и беспроводными.
На проводных имеются специальные гнезда для подключения сетевых кабелей. К беспроводным контроллерам можно отнести всевозможные модули, позволяющие осуществить сетевой доступ с компьютера или к компьютеру без прямого соединения с другими устройствами (например, модули Wi-Fi). И те и другие могут быть как встроенного, так и внешнего типа. Первые, как уже говорилось, устанавливаются прямо на материнской плате, а вторые могут подключаться через дополнительные интерфейсы вроде USB. Иногда можно встретить и девайсы совмещенного типа.
Универсальность ПЛК
Чтобы понять всю силу и универсальность программируемых компонентов, необходимо рассмотреть несколько типов программ. Контроллер – это программируемый элемент, поэтому без вторичной настройки подключенных к нему элементов можно изменить все заданные команды. Допустим, вам нужно изменить программу, рассмотренную выше – при замыкании кнопки должна тухнуть лампа, а при размыкании загораться.
Для выполнения такой команды нужно просто поменять местами типы команд, которые были ранее. При нажатии на кнопку должно подаваться напряжение на вход ПЛК, а мнимое реле, которое находится в нем, имеет нормально-замкнутые контакты. Поэтому при подаче напряжения контакты размыкаются и лампа тухнет. Но когда в схеме контроллера пропадает сигнал, мнимое реле замыкает контакты и лампа загорается.
Дополнительные
Зачем необходимо применять контроллеры, кроме уже указанного посредничества? Наличие подобных устройств позволяет уменьшать нагрузку, которая приходится на центральный процессор. Благодаря этому значительно возрастает производительность системы. Механизм такой помощи заключается в том, что контроллеры освобождают компьютерные центральные процессоры от самых медленных операций ввода или вывода информации. Впервые идея применения специальных интеллектуальных схем, которые будут разгружать ЦП, была реализована в третьем поколении электронно-вычислительных машин коллективного использования ІВМ-360. В Советском Союзе был специфичный аналог ЕС ЭВМ. К появлению четвертого поколения возникла технологическая возможность сбора системы управления в рамках единого кристалла. Таким образом, появились первые микроконтроллеры.
Что в него входит
Сейчас это очень сложная техническая единица, которая значительным образом была доработана со времени своей разработки. В современном среднестатистическом контроллере имеются собственный микропроцессор, регистры внешних устройств, благодаря которым осуществляется взаимодействие устройства ЦП, ОЗУ, ПЗУ, согласующие (буферные) схемы. Вот что такое контроллер. Чтобы представить, что собой являет этот сложный прибор, представьте упрощенную специализированную электронно-вычислительную машину, которая занимается только определённым спектром действий – допустим, осуществляет взаимодействие с клавиатурой, что подсоединена к компьютеру. Как только осуществляется нажатие на клавишу, данная информация передаётся в центральный процессор, где она уже соответствующе обрабатывается им.
Преимущества контроллеров
Одно из преимуществ контроллеров – это возможность реализации в программном обеспечении логического контроля. Причем, в отличие от релейного оборудования, выходной сигнал может использоваться столько раз, сколько требуется для автоматизации. При помощи контроллера для систем автоматизации можно спроектировать систему запуска и останова электродвигателя. Чтобы построить аналогичную систему на электромеханических элементах, нужно использовать три реле.
При использовании контроллера на две входные клеммы подключаются кнопки. На выходе устанавливается электрический двигатель. Логика выглядит таким образом:
- При нажатии кнопки, соединенной с выводом Х1, происходит запуск мотора. При этом контакты мнимого реле запускаются и на выходе появляется напряжение питания.
- При нажатии кнопки, соединенной с Х2, мотор останавливается. При этом происходит игнорирование того факта, что ранее была нажата первая кнопка.
Причем все процессы, которые происходят в контроллерной системе, могут дублироваться для удаленного мониторинга. Именно с помощью такого свойства реализуется удаленное управление системами. Теперь вы знаете, что такое контроллеры и каковы их ключевые особенности. Программирование устройств может осилить любой человек, который разбирается в компьютерной и релейной технике.
Зачем нужен компьютер
Логика простой программы
Допустим, у нас есть контроллер, лампа и выключатель. Контроллер подключается к источнику питания, со входом соединяется выключатель, а на выходе ставится лампа. При нажатии кнопки должна загораться лампа. Вариант простейшей программы для ПЛК:
- При разомкнутом выключателе на вход не подается напряжение, поэтому на выходе лампа не будет загораться.
- При нажатии на кнопку подается сигнал на вход. В программе контакты, соответствующие порту, будут активироваться. Все мнимые реле начнут работать внутри контроллера. Это образное обозначение, на деле никаких электромагнитных реле в нем нет. В результате появляется напряжение на выходе контроллера и лампа загорается.
Все действия, которые производятся с контроллерами, удобнее всего рассматривать на примере электромагнитных реле. Так нагляднее видна работа устройства.
Заключение
Итак, мы рассмотрели, что такое контроллер. Как видите, они играют довольно значительную роль в рамках совершенствования таких технических систем, как компьютеры. Конечно, можно обойтись и без них, но тогда придётся говорить о значительных сложностях и падении производственной мощности. Хотя, если посмотреть на каждый контроллер по отдельности, сначала может возникнуть вопрос о том, как такие слабые устройства могут помочь. И действительно, большинство из них обладают незначительными характеристиками, которые могут составлять единицы мегабайтов или даже килобайтов. То есть они могут выполнять даже всего несколько десятков тысяч операций в секунду! Но поверьте, если бы эти задачи были переброшены на центральный процессор, он бы тратил значительно больше из-за сложности организации.
Жесткий диск - это один из главных компонентов в компьютере, без которого система не сможет функционировать, так как все данные, включая операционную систему, хранятся на именно на нем. Как у любого устройства, у жесткого диска контроллер тоже имеется.
Механическое строение жесткого диска становится самым уязвимым местом во всем системном блоке. Это единственное комплектующее, которое не подлежит простой замене, так как является постоянным хранилищем данных.
Что такое контроллер
Так называется электронное устройство, которое используется, чтобы подключать к магистралям компьютера различные периферийные устройства, которые отличаются своим интерфейсом, принципом действия и конструктивным исполнением. По смысловому значению к контроллеру подойдёт слово «адаптер». Говоря о них, можно сказать, что их назначение является одинаковым. Но контроллером всё же называют более сложные устройства. Под ним понимают приборы, которые могут совершать самостоятельные действия после того, как были получены команды от программы, которая занимается их обслуживанием. Так, в составе сложного контроллера может быть и собственный процессор. Но если рассматривать с точки зрения рядового пользователя, то данные понятия неотличимы и могут считаться синонимами. Вот что такое контроллер.
Что делать, если сетевой контроллер не работает?
Если же диска с драйверами под рукой нет (например, когда вы покупаете ПК ручной сборки с рук), можно воспользоваться загрузкой драйвера непосредственно с официального сайта производителя такого оборудования.
А вот определить тип контроллера можно непосредственно в операционной системе, используя для этого «Диспетчер устройств», в котором для выбранного устройства нужно перейти к свойствам, а на вкладке сведений отобразить показ ID-оборудования, хотя нужно это далеко не всегда. Например, если вам требуется драйвер сетевого контроллера для Acer-ноутбуков, совершенно необязательно искать его на сайте производителя. Для начала можно воспользоваться какой-нибудь автоматизированной программой вроде Driver Booster, которая без вашего участия определит устройство и установит для него самый свежий драйвер.
Если это не поможет, по идентификаторам VEN и DEV, определенным в «Диспетчере устройств», задайте поиск драйвера в интернете, скачайте его и установите самостоятельно (из EXE-файла). Если драйвер будет загружен в виде файла INF, установите его через меню ПКМ. В случае появления ошибки задействуйте обновление драйвера в «Диспетчере устройств» и укажите системе местоположение скачанного файла.
Что делать, если техника работает на разных «уровнях»? Когда она «общается» на различных языках? Сложно было бы добиться конструктивного выполнения функционала, если бы не полезные дополнения.
Работа с компьютером
Как контроллер работает с персональным компьютером? Для этого необходимо наличие в его ОЗУ соответствующей программы и данных. Попадают они сюда из различных устройств, таких как клавиатура, диски, мыши. Обычно для их обозначения используется термин «внешние». Хотя ради справедливости следует отметить, что некоторые из них (как то дисковод) находится внутри системного блока компьютера. Результат обработки электронно-вычислительной машиной тоже выводится на внешние устройства, такие как принтер, диски, флеш-накопители и монитор. Подводя итог, можно сказать, что для полноценной работы персонального компьютера должен присутствовать обмен данными. Он и называется вводом/выводом. Чтобы обмен данными мог выполнять возложенные на него функции, должны работать два звена:
- Каждое внешнее устройство, подключаемое к персональному компьютеру, имеет электронную схему, которая используется для управления. А управляет ею драйвер контроллера.
- Каждый их них взаимодействует с ОЗУ благодаря системной магистрали передачи данных – шине. Все компоненты персонального компьютера, которые должны работать, подключаются к ней с использованием разъемов расширения системы, которые называются слотами.
Для чего они ещё могут применяться? Вот контроллер Simple Communications используется для того, чтобы отслеживать температуру составляющих частей системного блока. Ведь перегрев может привести к тому, что что-то расплавится и выйдет из строя. Поэтому и было предусмотрено такое устройство, которое в качестве реакции может включить/усилить систему охлаждения или ослабить мощность работы компонента. Чтобы любой прибор нормально работал, необходимы драйвера контроллера. Для Windows 7 или другой операционной системы существуют свои системные файлы, которые организуют работу устройства с персональным компьютером.
Особенности ПЛК
Для того чтобы понять, что такое контроллер, необходимо разобраться с его устройством и назначением. У программируемого элемента несколько входов – с их помощью происходит контролирование состояния выключателей и датчиков. И есть выходные клеммы, которые подают сигналы различного уровня на электроклапаны, контакторы, электроприводы, реле и другие исполнительные устройства.
Программирование ПЛК очень простое, потому что язык, на котором это делается, очень схож с логикой работы электромагнитных реле. Если инженер-электрик или обычный монтер умеет читать схемы релейных систем, то он без особых трудностей сможет выполнить программирование контроллеров. Это займет немного времени, все зависит от количества логических элементов и функций.
Нужно отметить, что, в зависимости от модели ПЛК, подключение к ним источников сигналов и особенности программирования будут незначительно отличаться. Но суть процедуры настройки остается неизменной.
Замена контроллера жестких дисков
При неисправности контроллера накопителя стоит задуматься не о его ремонте, а о полной замене платы, так как это является самым оптимальным вариантом. Но не все так просто. Дело в том, что на самой плате находится ПЗУ, обладающее функцией запуска жесткого диска. Она отвечает за запуск остальных систем диска - двигателя, идентификацию головок, доступа к служебным микропрограммам.
Еще одна загвоздка заключается в том, что для каждого жесткого диска энергозависимая память индивидуальна. То есть, прежде чем перемещать ПЗУ на исправную плату, необходимо прошить "родную" память. Для этих целей существует программно-аппаратный комплекс PC3000Express. Если у контроллера больше нет поломок, то можно начинать процедуру считывания информации.
В некоторых случаях, когда программы нет или она не работает с ПЗУ, приходится выпаивать ее с одной платы и ставить на другую. В любом случае при обнаружении или подозрении на неполадки касаемо жесткого диска стоит обратиться в компьютерный сервис, где специалисты смогут определить характер поломки и помочь восстановить данные.
Контроллеры – это устройства, позволяющие производить обработку цифровых сигналов. Буквально несколько десятилетий назад все логические системы строились на основе электромеханических реле. Они до сих применяются, но в большинстве сфер были вытеснены микроконтроллерами. Наибольшее распространение контроллеры получили в промышленности, именно в системах управления и автоматизации. Впервые на рынке электроники появилось устройство MODICON производства Bedford Associates в 1960-х годах.
Аналогичные устройства, разработанные другими компаниями, стали известны как ПЛК. А если точнее, то это программируемые логические контроллеры. Их работа зависит от программы, которую записывают при помощи персонального компьютера через специальный интерфейс. Именно благодаря использованию устройств на контроллерах получилось заменить большое количество электромеханических реле логическими элементами.
Что такое сетевой контроллер для Windows 7 или любой другой системы и для чего он используется?
Обычно под сетевым контроллером подразумевают самые обычные сетевые карты, которые вместе с установленными для них драйверами, а иногда и с дополнительным программным обеспечением отвечают за подключение компьютерных систем к локальным и виртуальным сетям, а также обеспечивают выход в интернет. Таким образом, сетевой контроллер для Windows 7 или любой другой ОС (необязательно Windows) может быть представлен в виде двух основных типов.
Драйверы для устройства
Благодаря драйверу контроллера жестких дисков БИОС распознает накопитель в системе, что дает возможность пользоваться ним. Если так получилось, что БИОС опознал жесткий диск без наличия драйверов, то беспокоиться об их надобности не нужно.
В случае отсутствия драйверов нужно скачать их на диск или флэш-накопитель, чтобы установить. Для этого понадобится узнать, какой интерфейс используется для подключения, так как у каждого разъема своя скорость передачи данных. Устанавливаются данные драйверы через БИОС, который нужно активировать при запуске компьютера.
Читайте также: