Моде́м (акроним, составленный из слов модулятор и демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации. Модулятор в модеме осуществляет модуляцию (что является основным отличием модема от роутера — тот модуляции и демодуляции не осуществляет, если не имеет встроенного модема [1] ) несущего сигнала при передаче данных, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс при приёме данных из канала связи. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет т. н. терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).
Модемы широко применяются для связи компьютеров через телефонную сеть (телефонный модем), кабельную сеть (кабельный модем), радиоволны ( пакетная радиосвязь [en] , радиорелейная связь). Ранее модемы применялись также в сотовых телефонах (пока не были вытеснены цифровыми способами передачи данных).
- Содержание
- История [ править | править код ]
- Виды компьютерных модемов [ править | править код ]
- По исполнению [ править | править код ]
- По принципу работы [ править | править код ]
- По типу сети и соединения [ править | править код ]
- Устройство [ править | править код ]
- Дополнительные функции [ править | править код ]
- 7. Базовая, стандартная и расширенная конфигурация компьютера.
- 8.Винчестер. Основные технические характеристики винчестеров
- 9. Основные шины компьютера. Основные технические характеристики
- 10. Оперативная память компьютера. Основные технические характеристики .
Содержание
История [ править | править код ]
Компания AT&T Dataphone Modems в Соединённых Штатах Америки была частью SAGE (системы ПВО) в 1950-х годах. Она соединяла терминалы на различных воздушных базах, радарах и контрольных центрах с командными центрами SAGE, разбросанными по США и Канаде. SAGE использовала выделенные линии связи, но устройства на каждом конце этих линий были такими же по принципу действия, как и современные модемы.
Первым модемом для персональных компьютеров стало устройство Micromodem II для персонального компьютера Apple II, выпущенное в 1979 году компанией Hayes Microcomputer Products. Модем стоил 380 долл. и работал со скоростью 110/300 бит/с.
В 1981 году фирма Hayes выпустила модем Smartmodem 300 бит/с, система команд которого (Hayes-команды) стала стандартом де-факто в отрасли.
Виды компьютерных модемов [ править | править код ]
Модемы различаются по исполнению (внешние или внутренние), по принципу работы (аппаратные или программные), по типу сети, к которой производится подключение, а также по поддерживаемым протоколам передачи данных.
Наибольшее распространение получили внутренние программные, внешние аппаратные и встроенные модемы.
По исполнению [ править | править код ]
- внешние — подключаются через COM-, LPT-, USB- или Ethernet-порт, обычно имеют отдельный блок питания (существуют и USB-модемы с питанием от шины USB).
- внутренние — дополнительно устанавливаются внутрь системного блока или ноутбука (в слот ISA, PCI, PCI-E, PCMCIA, AMR/CNR).
- встроенные — являются частью устройства, куда встроены (материнской платы, ноутбука или док-станции).
По принципу работы [ править | править код ]
- аппаратные — все операции преобразования сигнала, поддержка физических протоколов обмена производятся встроенным в модем вычислителем (например, с использованием DSP или микроконтроллера). Также в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом.
- модемы без ПЗУ — работают полностью аппаратно, однако в начале работы драйвер должен загрузить микропрограмму в модем. [2]
- полупрограммные (модем с упрощённым контроллером, controller based soft-modem) — модемы, в которых часть функций модема выполняет компьютер, к которому подключён модем. Например, модуляцией и демодуляцией занимается аппаратура модема, а поддержкой высокоуровневых протоколов — драйвер. [2]
- программные (софт-модемы, модемы без контроллера, host based soft-modem) — все операции по кодированию сигнала, контролю ошибок и управлению протоколами реализованы программно и производятся центральным процессором компьютера. В модеме находятся только входные/выходные аналоговые цепи и преобразователи (ЦАП и АЦП), а также контроллер интерфейса (например, USB). [2]
По типу сети и соединения [ править | править код ]
- Модемы для телефонных линий:
- Модемы для коммутируемых телефонных линий — наиболее распространённый в XX веке и 2000-х годах тип модемов. Используют коммутируемый удалённый доступ.
- ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий.
- DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий средствами обычной телефонной сети. Отличаются от коммутируемых модемов тем, что используют другой частотный диапазон, а также тем, что по телефонным линиям сигнал передаётся только до АТС. Обычно позволяют одновременно с обменом данными осуществлять использование телефонной линии для переговоров.
Читайте также: Оплатить мтс со счета билайн
Устройство [ править | править код ]
- Порты ввода-вывода — схемы, предназначенные для обмена данными между телефонной линией и модемом с одной стороны, и модемом и компьютером — с другой. Для взаимодействия с аналоговой телефонной линией зачастую используется трансформатор.
- Сигнальный процессор (Digital Signal Processor, DSP) Обычно модулирует исходящие сигналы и демодулирует входящие на цифровом уровне в соответствии с используемым протоколом передачи данных. Может также выполнять другие функции.
- Контроллер управляет обменом с компьютером.
- Микросхемы памяти:
- ROM — энергонезависимая память, в которой хранится микропрограмма управления модемом — прошивка, которая включает в себя наборы команд и данных для управления модемом, все поддерживаемые коммуникационные протоколы и интерфейс с компьютером. Обновление прошивки модема доступно в большинстве современных моделей, для чего служит специальная процедура, описанная в руководстве пользователя. Для обеспечения возможности перепрошивки для хранения микропрограмм применяется флэш-память (EEPROM). Флэш-память позволяет легко обновлять микропрограмму модема, исправляя ошибки разработчиков и расширяя возможности устройства. В некоторых моделях внешних модемов она так же используется для записи входящих голосовых и факсимильных сообщений при выключенном компьютере.
- NVRAM — энергонезависимая электрически перепрограммируемая память, в которой хранятся настройки модема (профиль модема) [3] . Пользователь может изменять установки, например, используя набор AT-команд.
- RAM — оперативная память модема, используется для буферизации принимаемых и передаваемых данных, работы алгоритмов сжатия и прочего.
Дополнительные функции [ править | править код ]
Факс-модем — позволяет компьютеру, к которому он присоединён, принимать и передавать факсимильные изображения на другой факс-модем или обычный факс-аппарат.
Голосовой модем — с функцией оцифровки сигнала с телефонной линии и воспроизведения произвольного звука в линию. Часть голосовых модемов имеет встроенный микрофон. Такой модем позволяет осуществить:
- передачу голосовых сообщений в режиме реального времени на другой удалённый голосовой модем, приём сообщений от него и воспроизведение их через внутренний динамик;
- использование в режиме автоответчика и для организации голосовой почты.
Слово «модем» (modem) происходит от сочетания «модулятор/демодулятор» и используется для обозначения широкого спектра устройств передачи цифровой информации при помощи аналоговых сигналов путем их модуляции — изменения во времени одной или нескольких характеристик аналогового сигнала: частоты, амплитуды и фазы. При этом модулируемый аналоговый сигнал называется несущим (carrier) и обычно представляет собой сигнал постоянной частоты и амплитуды (несущая частота).
Количество модуляций в секунду называется скоростью модуляции и измеряется в бодах (Бод); количество переданной при этом информации измеряется в битах в секунду (бит/с или BPS — Bits Per Second). Одна модуляция может передавать, как один бит, так и большее или меньшее их количество. В новых модемных протоколах единица информации, передаваемая за одну модуляцию, называется символом (character). «Модемный» символ может в общем случае иметь любой размер.
Исходный цифровой сигнал подается на модулятор, преобразующий его в серию изменений несущего аналогового сигнала, по линии связи передаваемого демодулятору, который по этим изменениям воссоздает исходный цифровой сигнал. Для получения симметричной двунаправленной линии связи модулятор и демодулятор объединяются в одном устройстве — модеме.
Несмотря на то, что модуляторы/демодуляторы применяются во множестве устройств — сетевых адаптерах, дисководах, CD-рекордерах и т.п., термин «модем» (modem) закрепился для обозначения в основном интеллектуальных модемов для телефонных линий. Такой модем является сложным устройством, в который собственно модулятор и демодулятор входят лишь в качестве основных по смыслу функциональных узлов.
Модемы применяются там, где линия связи не позволяет надежно передавать цифровой сигнал простым изменением амплитуды. Наиболее надежно передаются изменения частоты — частотная модуляция, однако для фиксации такого изменения на приемном конце требуется несколько периодов сигнала, что требует использования несущих частот, значительно больших частоты цифрового сигнала. Для увеличения количества информации, передаваемой за одну модуляцию, используются параллельная фазовая и амплитудная модуляции.
Типовая схема организации связи двух цифровых устройств при помощи модемов имеет вид:
| DTE 1 |—-| DCE 1 |—-| Линия связи |—-| DCE 2 |—-| DTE 2 |
Аббревиатурой DTE (Data Terminal Equipment — оконечное оборудование передачи данных) в терминологии систем связи обозначаются оконечные цифровые устройства, генерирующие или получающие данные. Аббревиатурой DCE (Data Communication Equipment — оборудование передачи данных) обозначаются модемы. Линия связи между DCE — аналоговая, между DCE и DTE — цифровая.
Читайте также: Считает копейки сканворд 8
Если для связи DTE и DCE используется унифицированный цифровой интерфейс, это зачастую дает возможность связать два расположенных рядом DTE прямой цифровой линией — так называемым нуль-модемным кабелем. В случае разнесения DTE на большое расстояние в разрыв вместо нуль-модемного кабеля включается пара модемов и аналоговая линия связи, обеспечивая прозрачное соединение и передачу данных.
Модемы различного типа используются во многих областях связи; в данной работе рассматриваются только интеллектуальные модемы для телефонных линий связи, предназначенные для связи между компьютерами и алфавитно-цифровыми терминалами.
Модемы реализуются на основе высокоспециализированного микропроцессорного комплекта. Практически все современные модемы имеют похожие функциональные схемы, состоящие из основного процессора, сигнального процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, RAM), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ, ROM), перепрограммируемого запоминающего устройства (Non-Volatile RAM, NVRAM — неразрушающаяся память с прямым доступом), собственно модулятора/демодулятора, схемы согласования с линией и динамика.
Основной процессор фактически является встроенным микрокомпьютером, отвечающим за прием и выполнение команд, буферизацию и обработку данных — кодирование, декодирование, сжатие/распаковку и т.п., а также за управление сигнальным процессором. В большинстве модемов используются специализированные процессоры на основе типовых наборов микросхем, а в некоторых (US Robotics, ZyXEL) — процессоры общего назначения (Intel, Zilog, Motorola).
Сигнальный процессор (DSP, Digital Signal Processor — цифровой сигнальный процессор) и модулятор/демодулятор занимаются непосредственно операциями с сигналом — модуляцией/демодуляцией, разделением частотных полос, подавлением эха и т.п. В качестве таких процессоров также используются либо специализированные, ориентированные на конкретный набор способов и протоколов модуляции (AT&T, Rockwell, Exar), либо универсальные со сменной микропрограммой (например, TMS), позволяющие впоследствии дорабатывать и изменять алгоритмы работы.
В зависимости от типа и сложности модема основная интеллектуальная нагрузка смещается в сторону DSP или модулятора/демодулятора. В низкоскоростных (300..2400 бит/с) модемах основную работу выполняет модулятор/демодулятор, в скоростных (4800 бит/с и выше) — DSP.
В ПЗУ хранятся программы для основного и сигнального процессоров (firmware). ПЗУ может быть однократно программируемым (PROM), перепрограммируемым со стиранием ультрафиолетом (EPROM) или перепрограммируемым электрически (EEPROM, Flash ROM). Последний тип ПЗУ позволяет оперативно менять прошивки по мере исправления ошибок или появления новых возможностей.
ОЗУ используется в качестве временной памяти при работе основного и сигнального процессоров; оно может быть как раздельным, так и общим. В ОЗУ хранится также текущий набор параметров модема (active profile).
В NVRAM хранятся сохраненные наборы параметров модема (stored profiles), один из которых загружается в текущий набор при каждом включении или сбросе. Обычно имеется два сохраненных набора — основной (profile 0) и дополнительный (profile 1). По умолчанию для инициализации используется основной набор, но есть возможность переключиться на дополнительный. Ряд модемов имеет более двух сохраненных наборов.
Схемы согласования с линией включают разделительный трансформатор для передачи сигнала, оптопару для опознания сигнала звонка (Ring), реле подключения к линии («поднятия трубки»,off-hook) и набора номера, а также элементы создания нагрузки в линии и защиты от перенапряжений. Вместо реле могут применяться бесшумные электронные ключи. В некоторых модемах применяются дополнительные оптопары для контроля напряжения линии. Подключение к линии и набор номера могут выполняться как одним, так и раздельными ключами.
На динамик (speaker) выводится усиленный сигнал с линии для слухового контроля ее состояния. Динамик может быть включен на время набора номера и соединения, во время всего соединения, а также отключен совсем.
Внешние модемы дополнительно содержат схему формирования питающих напряжений (обычно +5, +12 и -12 В) из одного переменного (реже — постоянного) напряжения источника питания. Кроме этого, внешние модемы содержат интерфейсные цепи для связи с DTE.
Модем обеспечивает следующее при обмене данными:
· Гальваническая развязка с линией связи. Необходима для обеспечения сохранности оборудования при выбросах на линии и надежности приема. Реализуется с помощью трансформаторов и дифференциальных усилителей.
· Скремблирование потока данных – придание сигналу в линии связи параметров псевдослучайного, имеющего равномерный спектр и по звуку напоминающего шипение. Скремблирование применяется для снижения влияния структуры исходного цифрового сигнала на спектр выходного аналогового, что облегчает декодеру выделение несущей частоты и декодирование сигнальных элементов.
· Эхокомпенсация – удаление из принятых данных посланной последовательности. Имеет место ближнее эхо (отражение сигнала от станционного оборудования на ближнем конце) и дальнее эхо (отражение сигнала от оборудования абонента на удаленном конце линии). Приемник, учтя время хода сигнала, вычитает из принятого сигнала посланный с должным сдвигом во времени.
Читайте также: Трехфазная однополупериодная схема выпрямления
· Контроль целостности потока данных – модем осуществляет первичный контроль принятых данных. Дело в том, что сейчас используются достаточно сложные протоколы взаимодействия модемов между собой на аппаратном уровне, что позволяет отловить часть ошибок уже по принятии физического кадра. Модем разбивает информацию на маленькие пакеты, называемые фреймами и присоединяет так называемую контрольную сумму к каждому из них. Получающий модем проверяет, соответствует ли контрольная сумма посланной информации. Если нет, то фрейм запрашивается вновь.
· Сжатие данных. Модем, будучи достаточно сложным устройством, производит элементарную компрессию передаваемой информации, что позволяет добиваться более высоких скоростей передачи данных, которые могут быть сжаты модемом. Обычно используется какая-либо модификация алгоритма Лемпел-Зива, что избавляет от необходимости передавать информацию о частотной таблице символов, ибо данный алгоритм является поточным и «обучается» в процессе сжатия или восстановления данных. Наибольшее распространение получили протоколы MNP-5 и V.42bis.
Модем – устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи.
Модем имеет два блока: Модулятор и ДЕМодулятор.
Принцип работы. Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем в соответствии с избранным стандартом (модуляция) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразовании (демодуляцию) и пересылает восстановление цифровые данные в свой компьютер.
К основным потребительским параметрам модема относится:
· шины интерфейса (ISA или PCI).
От производительности модема зависит объем данных, перерабатываемых в единицу времени. От поддерживаемых протоколов зависит эффективность взаимодействия данного модема с другими модемами. От шинного интерфейса в настоящее время зависит простота установки и настройки, а в будущем, возможно, и производительность.
В настоящее время стандартная скорость передачи данных модемам 56 Кбит/с.
7. Базовая, стандартная и расширенная конфигурация компьютера.
Базовая аппаратная конфигурация – состав оборудования, который является минимальным.
Стандартная (рабочая) аппаратная конфигурация – состав оборудования, который является типовым. В настоящее время в стандартную конфигурацию ПК входят устройства:
Если к компьютеру подключены дополнительные устройства, необходимые пользователю – мы имеем дело с расширенной конфигурацией.
8.Винчестер. Основные технические характеристики винчестеров
Винчестер (жесткий диск) — это устройство для хранения информации на компьютере. Основные параметры винчестеров — емкость (объем), время доступа, скорость передачи и интерфейс. Свое название они получили по имени города Винчестер, где были впервые собраны.
9. Основные шины компьютера. Основные технические характеристики
Шины – набор проводников, по которым происходит обмен сигналами между устройствами компьютера. Основные характеристики (разрядность, тактовая частота). Обычно шина управляется драйвером. В отличие от связи точка-точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.
Ранние компьютерные шины представляли собой параллельные электрические шины с несколькими подключениями, но сейчас данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины. Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (multidrop) и цепные (daisy chain) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).
10. Оперативная память компьютера. Основные технические характеристики .
Оперативная память (ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен. Обнуляется при выключении компьютера.
Основные технические характеристики ОЗУ (много не бывает. )
· Объём памяти. На настоящий момент минимальной является 128 Мб, максимальной 16 Гб (одна плата до 4 Гб * 4 разъёма). Менее 128 Мб нестабильно работает сама операционная система, а многие программы (особенно игры) вообще не работают. Бюджетный вариант – 512 Мб, рекомендуемый – 1-2 Гб. Стоимость примерно 10 Мб – 1 $. (2Гб – 100$).
· Поддерживаемая частота. От 133 Гц до 1333 Гц. Микросхемы памяти DDR и DDR II могут устанавливаться парами, при этом частота работы удваивается.
· Тип памяти: SIMM (старая, не выпускается уже), RIMM (быстрая, хорошая, но очень дорогая), DIMM и ее разновидности:DDR, DDR II . Разъёмы подключения различных типов памяти несовместимы.
