Строение компьютера. Как выглядит компьютер, знают все. Но вот, что находится внутри системного блока, многие только догадываются. Вскрывать системный блок только на первых порах страшно. Достаточно сделать это один раз, и все ваши страхи исчезнут навсегда. И разве вам не интересно посмотреть, что и как расположено внутри этого волшебного ящика? Но для начала давайте рассмотрим внутреннее строение компьютера чисто теоретически.
Как только вы откроете крышку системного блока, то сразу же увидите материнскую плату. Во всех компьютерах она разная и цвет у неё тоже разный. Она может быть и желтого, и красного, и синего, и зеленого цвета.
На всех материнских платах расположение внутренних слотов (разъемов) разное, но если вы знаете, какой слот для чего служит, то найти их и подключить необходимое оборудование для вас не составит труда.
Вот схема самых необходимых разъемов материнской платы для подключения внутренних и внешних устройств:
Микропроцессор
Блок питания компьютера
Шлейф для подключения жесткого диска (HDD) или CD/DVD-диск IDE
Жесткий диск HDD IDE
Шлейф для жесткого диска SATA
Жесткий диск SATA
Память DDR 1
Память DDR 2
Память DDR 3
Посмотрите видеоролик о том, как изготавливают материнские платы Gigabyte:
С уважением,
Описание внутреннего устройства компьютера (для начинающих).
Домашний или офисный компьютер (в обывательском понимании - компьютер обыкновенный) состоит из системного блока и периферийных устройств (монитор, клавиатура, мышка, сканер, принтер и пр.).
Как выглядят монитор, принтер и клавиатура с мышкой, описывать не буду, а сразу перейду к описанию внутренностей основного компонента компьютера - системного блока.
Снимаем боковую крышку системного блока и видим следующую картину:
Фото внутреннего устройства компьютера
1. Корпус - весьма важная часть компьютера. Бывают разных размеров и формфакторов. К выбору корпуса системного блока следует подойти внимательно. В принципе, чем корпус больше и тяжелее, тем лучше - будет легче обеспечить хорошее охлаждение и низкий уровень шума. Покупайте корпуса только известных брэндов, например: InWin, Thermaltake, Chieftec, Asus и др.
2. Блок питания - один из самых важных компонентов системного блока компьютера. Вы можете сэкономить на чем угодно, но только не на блоке питания. Как ни странно, но качество блока питания косвенно можно определить на вес - чем тяжелее, тем лучше. Возьмите в одну руку дешевый безымянный блок питания, а в другую дорогой брэндовый, и вы все поймете.Качественные радиаторы и трансформаторы достаточно тяжелые. Блок питания обеспечивает питание всех компонентов системного блока, и качество этого питания оказывает существенное влияние на здоровье всех комплектующих. Некачественный блок питания может являться причиной нестабильной работы компьютера и даже причиной выгорания дорогостоящих комплектующих. Брэндовые корпуса обычнокомплектуются достаточно качественными блоками питания. При выборе блока питания также необходимо обращать внимание на его мощность, например для офисного компьютера достаточно будет 300 Вт, а для игрового может и 500 Вт не хватить.
3. Микропроцессор (CPU - центральный процессор) с охлаждающим радиатором и вентилятором. Микропроцессор - это главное вычислительное устройство компьютера, именно он выполняет команды, из последовательности которых состоят программы. От быстродействия процессора во многом зависит производительность компьютера. Быстродействие процессора определяется частотой, на которой он работает, количеством ядер и архитектурой. Сейчас на рынке присутствуют два основных брэнда: Intel и AMD. Выбор процессора определяется задачами, для решения которых покупается компьютер. Топовые модели обычно нужны для игр, видеообработки и подобных задач. (сайт)
4. Корпусной вентилятор . Необходим для создания циркуляции воздуха внутри системного блока: обычно работает на выдув, удаляя теплый воздух из корпуса компьютера и вызывая приток холодного воздуха из вне.
5. Модули оперативной памяти . Оперативная память (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство, RAM) - это быстродействующая память компьютера. Именно с этой памятью напрямую работает процессор. После выключения компьютера хранимая в ней информация стирается. С учетом прожорливости современных программ правило такое: чем больше оперативной памяти, тем лучше. На данный момент оптимальным объемом оперативной памяти, пожалуй, будет 4-8 Гигабайт.
6. Видеокарта (видеоадаптер, видеоплата, videocard, videoadapter) - занимается обработкой и выводом графической информации на монитор. В видеокарте имеется свой специализированный графический процессор, который занимается обработкой 2D/3D графической информации. Это позволяет снизить вычислительную нагрузку на центральный процессор (CPU). Для офисных приложений подойдет практически любая видеокарта (даже встроенная в материнскую плату), а вот для игрушек придется раскошелиться. Выбирать игровую видекарту, думаю, следует предварительно определившись с набором игр, в которые хотелось бы поиграть. Выбирая топовую видеокарту убедитесь, что мощности вашего блока питания будет достаточно.
7. Модем . (Наверно в Москве уже неактуальное устройство)
8. Сетевая карта . Через сетевую карту компьютер подключается к локальной или глобальной сети (Интернет). В настоящее время сетевые платы как правило интегрируются в материнские платы.
9, 10. CD или DVD накопитель (CD/DVD-ROM). Бывают как пишушие, так и не пишущие. Могут отличаться скоростью чтения и записи.
11. Жесткий диск (накопитель на жестких магнитных дисках, harddisk, HDD) - это устройство долговременной памяти, данные при выключении питания не стираются, скорость работы намного ниже, чем у оперативной памяти, а емкость намного выше. Все ваши установленные программы, документы, музыка и фильмы храняться именно на жестком диске. Его емкость измеряется в Гигабайтах - чем больше, тем лучше, хотя для большинства офисных применений достаточно 40-80 Гигабайт.
12. Материнская плата - основной компонент системного блока, т.к. она объединяет все перечисленные устройства, а также содержит дополнительные компоненты: сетевой адаптер, видеокарта, звуковая карта, устройства ввода-вывода и пр.
При выборе комплектующих следует убедиться в их совместимости друг с другом. Не экономьте на корпусе и блоке питания - лучше сэкономить на видеокарте, а потом со временем купить новую. Материнскую плату также лучше покупать "с запасом" , чтобы в дальнейшем произвести апгрэйд процессора, памяти и пр.
Итак, из чего же состоит наш обычный персональный компьютер (ПК), который мы используем дома или на работе.
Рассмотрим его аппаратную часть («железо»):
Системный блок в компьютере является «главным». Если аккуратно открутить шурупы с его задней стенки, снять боковую панель и заглянуть внутрь, то лишь с виду его устройство покажется сложным. Сейчас я коротко опишу его устройство, а потом охарактеризую главные элементы максимально понятным языком.
В системном блоке размещаются следующие элементы (не обязательно все сразу):
— Блок питания
— Накопитель на жестком магнитном диске (HDD)
— Накопитель на гибком магнитном диске (FDD)
— Накопитель на компакт-диске или dvd-диске (CD/DVD ROM)
— Разъемы для дополнительных устройств (порты) на задней (иногда и на передней) панели, и др.
— Системная плата (ее чаще называют материнской ), которая, в свою очередь, содержит:
Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов). Ее элементы, выделенные жирным шрифтом, мы рассмотрим ниже.
А теперь по порядку о системном блоке:
1 . С блоком питания все понятно: он питает энергией компьютер. Скажу лишь, что, чем выше его показатель мощности, тем круче.
2 . Накопитель на жестком магнитном диске (HDD — hard disk drive) в простонародье называют винчестером .
Это прозвище возникло из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер». Емкость этого накопителя измеряется обычно в гигабайтах: от 20 Гб (на старых компьютерах) до нескольких Террабайт (1Тб = 1024 Гб). Самая распространенная емкость винчестера - 250-500 Гб. Скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин). В зависимости от типа соединения винчестера с материнской платой различают ATA и IDE.
3 . Накопитель на гибком магнитном диске (FDD — floppy disk drive) — не что иное, как флоппи-дисковод для дискет . Их стандартная емкость - 1,44 Мб при диаметре 3,5" (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.
4 . Накопители на оптических дисках (CD-ROM) бывают разных диаметров (3,5" и 5,25") и емкостей. Самые распространенные из них - емкостью 700 Мб. Бывает, что CD диски можно использовать для записи только 1 раз (тогда их называют R), а выгоднее использовать многократно перезаписываемые диски RW.
DVD первоначально расшифровывалось как Digital Video Disk. Несмотря на название, на DVD-диски можно записывать всё, что угодно, - от музыки до данных. Поэтому в последнее время всё чаще встречается и другая расшифровка этого названия — Digital Versatile Disk, в вольном переводе означающая «цифровой универсальный диск». Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков - это объём информации, который может быть записан на таком носителе. На DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13, и даже до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость, что иногда и делается.
5 . К персональному компьютеру могут подключаться и другие дополнительные устройства (мышь, принтер, сканер и прочее). Подключение производится через порты — специальные разъемы на задней панели.
Порты бывают параллельные (LPT), последовательные (COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему числу разрядов. К параллельному порту подключается принтер и выносной винчестер. USB-порт используется для подключения широкого спектра периферийных устройств - от мыши до принтера. Также возможен обмен данными между компьютерами.
6 . Основные устройства компьютера (процессор, ОЗУ и др.) размещены на материнской плате .
Микропроцессор (проще - процессор ) — центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Его главные характеристики — это разрядность (чем она выше, тем выше производительность компьютера) и тактовая частота (во многом определяет скорость работы компьютера). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет за одну секунду.
Уважают на рынке процессоры Intel Pentium и его эконом-версию Celeron, а также ценят их конкурентов - AMD Athlon с эконом-вариантом Duron. Процессоры Intel характеризуются высокой надежностью в работе, низким тепловыделением и совместимостью со всем программным и аппаратным обеспечением. А AMD показывают большую скорость работы с графикой и играми, но менее надежны.
Память компьютера бывает внутренней и внешней. К устройствам внешней памяти относятся уже рассмотренные HDD, FDD, CD-ROM, DVD-ROM. К внутренней памяти относится постоянное ЗУ (ПЗУ, ROM англ.), оперативное ЗУ (ОЗУ, RAM англ.), КЭШ.
ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации (BIOS — Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода).
ОЗУ обладает высоким быстродействием и используется процессором для кратковременного хранения информации во время работы компьютера.
При выключении источника питания информация в ОЗУ не сохраняется. Для нормального функционирования компьютера в наши дни желательно иметь от 1 Гб до 3 Гб оперативки.
КЭШ-память — это оперативная сверхскоростная промежуточная память.
CMOS-память — CMOS RAM (Complementary Metall-Oxide Semiconductor RAM). В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера — SETUP.
Звуковая, видео и сетевая карты могут быть как встроенными в материнскую плату, так и внешними. Внешние платы всегда можно заменить, тогда как, если из строя выйдет встроенная видеокарта, придется менять всю материнскую плату. Из видеокарт я доверяю ATI Radeon и Nvidia. Чем выше объем памяти видеокарты, тем лучше.
Компьютера состоит из 6 групп клавиш:
Мышь (механическая, оптическая). Большинство программ используют две из трех клавиш мыши. Левая клавиша — основная, ей управляют компьютером. Она играет роль клавиши Enter. Функции правой клавиши зависят от программы. Посередине находится колесо прокрутки, к которому быстро привыкаешь.
Модем — сетевой адаптер. Может быть как внешним, так и внутренним.
Сканер автоматически считывает с бумажных носителей и вводит в ПК любые печатные тексты и изображения.
Микрофон служит для ввода звука в компьютер.
(дисплей) предназначен для отображения информации на экране. Наиболее часто в современных ПК используются мониторы SVGA с разрешающей способностью (количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора) 800*600, 1024*768, 1280*1024, 1600*1200 при передаче до 16,8 млн. цветов.
Размер экрана монитора - от 15 до 22 дюймов по диагонали, но чаще всего - 17 дюймов (35,5 см). Размер точки (зерна) - от 0,32 мм до 0,21 мм. Чем он меньше, тем лучше.
ПК, которые снабжены телевизионными мониторами (ЭЛТ), уже не так популярны. Из них предпочтение следует отдавать мониторам с низким уровнем излучения (Low Radiation). Жидкокристаллические дисплеи (LCD) более безопасны, и большинство компьютеров имеют именно такой монитор.
Предназначен для распечатки текста и графических изображений. Принтеры бывают матричные, струйные и лазерные. В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил. Струйные принтеры выполняют и цветную печать смешением базовых цветов. Достоинство — высокое качество печати, недостаток — опасность засыхания чернил, высокая стоимость расходных материалов.
В лазерных принтерах применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры.
Звуковые колонки выводят звук. Качество звучания зависит - опять-таки - от мощности динамиков и материала, из которого изготовлены корпуса (предпочтительно дерево) и его объема. Важную роль играет наличие фазоинвертора (отверстие на передней панели) и количество полос воспроизводимых частот (высокие, средние и низкие динамики на каждой колонке).
USB-накопители на флэш-памяти, на мой взгляд, стали самым универсальным средством переноса информации. Это миниатюрное устройство размером и весом меньше зажигалки. Оно имеет высокую механическую прочность, не боится электромагнитных излучений, жары и холода, пыли и грязи.
Самая чувствительная часть накопителя — разъем, прикрытый колпачком. Объем этих устройств колеблется от 256 Мбайт до 32 Гбайт, что позволяет подобрать накопитель нужной емкости, сообразуясь с потребностями. Благодаря интерфейсу, USB накопитель можно подключить к любому современному компьютеру. Он работает с операционными системами Windows 98SE/Me/2000/XP/Vista/7, Mac OS 8.6 ~ 10.1, Linux 2.4. В Windows даже не нужно устанавливать никаких драйверов: подключил в USB-порт - и работай.
Нужна для ввода динамического изображения в компьютер и звука (для общения и возможности создания телеконференций).
Источник бесперебойного питания нужен на случай аварийного отключения электроэнергии.
Фуфф, ну вот, по-моему, и все основное, что я хотела вам рассказать об аппаратной части компьютера, так называемом hardware.
Статья «Устройство компьютера» была написана довольно давно. Поэтому, если Вы нашли ошибку или обнаружили некоторую неточность, напишите, пожалуйста, об этом, используя форму комментариев. Мы будем Вам очень признательны!
Компьютер имеет следующие основные блоки:
Человек существует в "океане" информации, он постоянно получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, хранит ее в своей памяти, анализирует с помощью мышления и обменивается информацией с другими людьми. Компьютер, так же как и человек, получает информацию, хранит и обрабатывает ее, обменивается ею с другими компьютерами. Компьютер является инструментом, который помогает человеку ориентироваться в этом "океане" информации.
Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя. Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали, соединяющей все устройства компьютера.
Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры:
1. Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями.
2. Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.
В системном блоке находится вся электронная начинка компьютера:
Основным аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств.
Характеристиками системной платы являются:
Последние несколько лет одной из наиболее "горячих" тем была тема интеграции МП - нужно ли встраивать видео, звук, и другие возможности в МП. Большинство опытных пользователей решительно выступают против интеграции МП, так как это ограничивает возможность их выбора и считают, что интеграция должна осуществляться на МП, которые поставляются на "массовый рынок". С другой стороны, производители находят интеграцию МП довольно привлекательной, так как это позволяет им представлять пользователю более функциональный продукт и в то же время снизить цену на товар в связи с уменьшением нескольких расширительных гнезд и меньших PCB. Несмотря ни на что, главная задача производителей - предоставить пользователю как можно больше возможностей и функциональности вместе со своим товаром. В конце концов, мы, скорее всего, станем свидетелем того, что будут изобретены специальные гнезда, куда будут вставляться графические чипы и тем самым видео возможности того или иного продукта будут улучшены, примерно то же самое мы проделываем сегодня с процессором. Графическая память будет встроена в графический чип в МП или будет находиться и там и там. Так же будут включены модемы, звуковые и LAN контроллеры. Это позволит производителям устранить ISA слот, а так же большинство PCI слотов. USB и IEEE1394 приборы потихоньку заменят сравнительно медленные серийные, параллельные, IDE и SCSI приборы, которые сейчас наиболее распространены.
Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не является "большой" по размеру и представляет собой, наоборот, маленькую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 20x20 мм, заключенную в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов).
Использование современных высоких технологий позволяет разместить на БИС процессора огромное количество (42 миллиона в процессоре Pentium 4) функциональных элементов (переключателей), размеры которых составляют всего около 0,18 микрон (1 микрон = 10 -6 метра).
Эти элементы образуют сложную структуру, что позволяет процессору производить обработку информации (например, складывать числа) с очень высокой скоростью. Современные процессоры обладают большим быстродействием, например, процессор Pentium 4 может выполнять обработку информации с частотой в 1,5 ГГц (выполнять 1,5 миллиарда операций в секунду).
Центральный процессор в общем случае содержит в себе:
В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными . В характеристиках компьютера процессор ставят на первое место, так как он в наибольшей степени определяет производительность компьютера. Поэтому при покупке вначале выбирают именно его, а потом подбирают остальные устройства: чипсет, оперативную память, системную плату и т.д.
Одной из главных характеристик процессора является тактовая частота . Микропроцессор выполняет определенные операции (запись, чтение, обработку данных) в точно отведенные единицы времени (такты), что необходимо для синхронизации процесса. Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота. Измеряется она в МГц (MHz, мегагерцах) и ГГц (GHz, гигагерцах). Различают частоту ядра процессора (внутреннюю) и частоту системной шины (внешнюю).
Внешняя тактовая частота (частота шины процессора) формируется генератором импульсов на системной плате и определяет производительность ядра CPU. По шине процессора производится обмен данными между ЦП, памятью и другими устройствами.
Внутренняя тактовая частота определяет в значительной мере скорость работы процессора. Она указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Данная частота указывается в прайс-листах фирм, продающих процессоры. Эта величина является произведением частоты системной шины, подаваемой от кварцевого резонатора на внутренний коэффициент умножения. Этот коэффициент определяется подачей напряжения на определенные контакты CPU. Например, 266*5=1330 Мгц.
Название "оперативная" эта память получила потому, что она работает очень быстро, однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (random access memory, то есть память с произвольным доступом). Поскольку элементарной единицей информации является бит, то оперативную память можно рассматривать как некий набор элементарных ячеек, каждая из которых способна хранить один информационный бит.
Оперативная память, предназначенная для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти представляют собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются БИС памяти. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов (SIMM или DIMM и DDR RA). Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, т.е. частота, с которой происходят операции записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают частоту 133 МГц и выше.
В оперативной памяти элементарная ячейка памяти представляет собой конденсатор, способный в течение короткого промежутка времени сохранять электрический заряд, наличие которого можно ассоциировать с информационным битом. Проще говоря, при записи логической единицы в ячейку памяти конденсатор заряжается, а при записи нуля - разряжается. При считывании данных конденсатор разряжается через схему считывания, и если заряд конденсатора не был нулевым, то на выходе схемы считывания устанавливается единичное значение.
Кроме того, поскольку при считывании конденсатор разряжается, то его необходимо зарядить до прежнего значения. Поэтому процесс считывания сочетается с подзарядкой конденсаторов (регенерацией заряда). Если в течение длительного времени обращения к ячейке не происходит, то за счет токов утечки со временем конденсатор разряжается и информация теряется. Вследствие этого память на основе массива конденсаторов требует постоянного периодического подзаряда конденсаторов (поэтому ее и называют динамической).
Для компенсации утечки заряда применяется регенерация, основанная на периодическом циклическом обращении к ячейкам памяти, поскольку каждое такое обращение восстанавливает прежний заряд конденсатора. Регенерация в микросхеме происходит одновременно по всей строке матрицы при обращении к любой из ее ячеек, то есть достаточно циклически перебрать все строки.
Каждый элемент памяти определяется своим адресом . Элементы памяти объединяются в корпусе микросхемы , а последние, в свою очередь, размещаются на специальных небольших печатных платах (модулях). Эти платы вставляются в специально предназначенные для них слоты на материнской плате так называемые банки (Banks). Под банком понимают один или несколько разъемов, объединенных в логическую единицу.
Основными характеристиками оперативной памяти являются:
Главной характеристикой памяти является ее пропускная способность , то есть максимальное количество данных, которое можно считать из памяти или записать в память в единицу времени. Именно эта характеристика прямо или косвенно отражается в названии типа памяти.
Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может храниться определенный объем информации. В современных персональных компьютерах количество ячеек памяти достигает десятков миллионов.
Важнейшей характеристикой компьютера в целом является его производительность, т.е. возможность компьютера быстро обрабатывать большие объемы информации. Производительность компьютера во многом определяется быстродействием процессора, а также объемом оперативной памяти и скоростью доступа к ней. M), по быстродействию, по информационной емкости и т.д.
Для ускорения доступа к оперативной памяти в современных быстродействующих компьютерах применяется специальная "сверхбыстрая" ("сверхоперативная") память, которая называется кэш-памятью и является как бы буфером между очень быстрым процессором и достаточно медленной оперативной памятью. Ее начали использовать начиная с 486 компьютеров и сейчас используют во всех современных моделях ПК.
Кэш-памятью управляет специальное устройство - контроллер , который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.
Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня (внутренняя кеш-память), которая обозначается L1(Level 1) и имеет размер порядка 64-128 Кбайт. Ее назначение - согласование скорости работы процессора и внешней кэш-памяти.
Кроме того, существует кэш второго уровня(внешняя кеш-память), которая обозначается L2(Level 2) и имеет ёмкость от 128 Кбайт до 256 Кбайт и выше. Главная задача внешней кэш-памяти - организовать обмен данными между процессором и памятью с наименьшим количеством тактов ожидания. В настоящее время существует три схемы размещения кэш L2:
Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory- память только для чтения) - энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в микросхеме BIOS при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.
BIOS (Basic Input/Output System) - это базовая система ввода-вывода. BIOS представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества утилит, предназначенных для автоматического распознавания установленного на компьютер оборудования, его настройки и проверки функционирования.
В состав этой системы входят различные программы ввода-вывода, которые обеспечивают взаимодействие между операционной системой, прикладными программами с одной стороны и устройствами, входящими в состав компьютера (внутренними и внешними) с другой.
Первоначально BIOS предназначалась для осуществления тестирования компьютера при включении - так называемых POST(Power On Self Test) или BIST(Built In Self Test)-процедур, и обеспечивания последующей загрузки ОС. Это справедливо для ПК семейств i8086, i8088 и для значительной части семейства 80286.
В настоящее время BIOS представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества утилит, предназначенных для автоматического распознавания установленного на компьютер оборудования, его настройки и проверки функционирования. Вызов программ BIOS, как правило, осуществляется через программные или аппаратные прерывания. При включении питания компьютера BIOS тестирует (POST - Power-On-Self-Test) компоненты системы - процессор, память, приводы дисков (как жестких, так и флоппи-дисководов), клавиатуру т.д.
BIOS реализован в виде микросхемы, установленной на материнской плате компьютера. Заметим, что название ROM BIOS в настоящее время не совсем справедливо, ибо "ROM" предполагает использование постоянных запоминающих устройств (Read Only Memory), а для хранения кодов BIOS в настоящее время применяют в основном перепрограммируемые запоминающие устройства. Наиболее перспективной для хранения системы BIOS является флэш-память (сменные карты памяти). Она позволяет модифицировать функции для поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру.
Носители, использующие флэш-память, составляют самый многочисленный класс портативных носителей цифровой информации и применяются в подавляющем большинстве современных цифровых устройств. Различные типы карт флэш-памяти все чаще используются в цифровых камерах, карманных компьютерах, аудиоплеерах, мобильных телефонах и других портативных электронных системах.
Использование чипов флэш-памяти позволяет создавать миниатюрные и очень легкие энергонезависимые сменные карты памяти, обладающие к тому же низким энергопотреблением. Важным достоинством карт на основе флэш-памяти является также их высочайшая надежность, обусловленная отсутствием движущихся частей, что особенно критично в случае внешних механических воздействий: ударов, вибраций и т.п.
Основные недостатки таких носителей - довольно большая цена самих карт флэш-памяти и высокая удельная стоимость хранимых на них данных, хотя в настоящее время наблюдается тенденция к значительному снижению цен на сменные карты флэш-памяти.
Самыми распространенными типами флэш-карт сегодня являются CompactFlash (CF), SmartMedia (SM), Securе Digital (SD), MultiMediaCard (MMC) и Memory Stick (MS), которые отличаются друг от друга интерфейсами, габаритами, скоростью чтения/записи и максимально возможной емкостью.
На физическом уровне у флэш-памяти различных стандартов много общего, и в первую очередь это архитектура массива памяти и устройство самой ячейки памяти. Принципиальное отличие флэш-памяти от RAM-памяти заключается в том, что это энергонезависимая память, способная в течение неограниченного времени сохранять информацию при отсутствии внешнего питания.
В принципе, существует несколько типов энергонезависимой памяти, и в этом смысле флэш-память - лишь одна из ее разновидностей. Система BIOS неразрывно связана с СMOS RAM (CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor).
CMOS(полупостоянная память) - небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера, который регулируется с помощью утилиты CMOS Setup Utility. Обладает низким энергопотреблением. Содержимое CMOS-памяти не изменяется при выключении электропитания компьютера, поскольку для ее электропитания используется специальный аккумулятор.
Видеопамять - разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам - процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
Скорость, с которой информация поступает на экран, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран - все зависит от трех факторов:
Разрешение определяется количеством пикселов на линии и количеством самих линий. Поэтому на дисплее с разрешением 1024х768, типичном для систем, использующих ОС Windows, изображение формируется каждый раз при обновлении экрана из 786,432 пикселов информации.
Обычно частота обновления экрана измеряется в герцах (Hz), или циклах в секунду. Следствием мерцания экрана является зрительное напряжение и усталость глаз при длительном наблюдении за изображением. Для уменьшения усталости глаз и улучшения эргономичности изображения значение частоты обновления экрана должно быть не менее 75 Hz.
Число допускающих воспроизведение цветов, или глубина цвета - это десятичный эквивалент двоичного значения количества битов на пиксел. Так, 8 бит на пиксел эквивалентно 2 8 или 256 цветам, 16-битный цвет, часто называемый просто high-color, отображает более 65,000 цветов, а 24-битный цвет, также известный, как истинный или true color, может представить 16.7 миллионов цветов. 32-битный цвет с целью избежания путаницы обычно означает отображение истинного цвета с дополнительными 8 битами, которые используются для обеспечения 256 степеней прозрачности. Так, в 32-битном представлении каждый из 16.7 миллионов истинных цветов имеет дополнительные 256 степеней доступной прозрачности. Такие возможности представления цвета имеются только в системах высшего класса и графических рабочих станциях.
Ранее настольные компьютеры были оснащены в основном мониторами с диагональю экрана 14 дюймов. VGA разрешение 640х480 пикселов вполне и хорошо покрывало этот размер экрана. Как только размер среднего монитора увеличился до 15 дюймов, разрешение увеличилось до значения 800х600 пикселов. Так как компьютер все больше становится средством визуализации с постоянно улучшающейся графикой, а графический интерфейс пользователя (GUI) становится стандартом, пользователи хотят видеть больше информации на своих мониторах.
Мониторы с диагональю 17 дюймов становятся стандартным оборудованием для систем на базе ОС Windows, и разрешение 1024х768 пикселов адекватно заполняет экран с таким размером. Некоторые пользователи используют разрешение 1280х1024 пикселов на 17 дюймовых мониторах.
Современной графической подсистеме для обеспечения разрешения 1024x768 требуется 1 Мегабайт памяти. Несмотря на то, что только три четверти этого объема памяти необходимо в действительности, графическая подсистема обычно хранит информацию о курсоре и ярлыках в буферной памяти дисплея (off-screen memory) для быстрого доступа. Пропускная способность памяти определяется соотношением того, как много мегабайт данных передаются в память и из нее за секунду времени. Типичное разрешение 1024х768, при 8-битной глубине представления цвета и частоте обновления экрана 75 Hz, требует пропускной способности памяти 1118 мегабайт в секунду. Добавление функций обработки 3D графики требует увеличения размера доступной памяти на борту видеоадаптера до 4 мегабайт. Дополнительная память сверх необходимой для создания изображения на экране используется для z-буфера и хранения текстур.
Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. За счет гораздо большего количества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость дискет.
Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки - на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных . При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.
Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.
Каждая такая головка состоит из двух элементов: записывающей головки и магниторезистивной считывающей головки. Записывающая головка это миниатюрный электромагнит, состоящий из сердечника и катушки индуктивности. В разрезе между полюсами сердечника создается магнитное поле нужной направленности, которое и намагничивает рабочую поверхность диска, создавая магнитный домен с заданным направлением намагниченности.
Головка чтения представляет собой магниторезистивный (MR) элемент, который меняет свое сопротивление в присутствии магнитного поля. В целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.
Накопители на флоппи-дисках работают с гибкими магнитными дисками (НГМД) или просто дискетами.
Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) - устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой.
Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.
Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам) , которые делятся на секторы . Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.
На дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2,88 Мегабайт информации. В настоящее время используются дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44/2,88 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18. Ранее также использовались дискеты диаметром 5,25 дюймов, емкость которых была 360 Кбайт или 1,2 Мбайта.
Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин -1 . В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.
На сегодняшний день, несмотря на повсеместное распространение 3,5 дюймовых дискет, они постепенно устаревают и в некоторых современных моделях ПК накопители на флоппи-дисках уже не используются.
Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM) используют оптический принцип чтения информации. По внешнему виду как сами дисководы, так и диски для CD-ROM и DVD-ROM практически не различаются.
Принцип действия накопителя на оптическом диске таков: Точно сфокусированный лазерный луч отражается от поверхности пластмассового диска. Информация записывается в виде углублений на спиральной дорожке. Отраженный модулированный свет попадает в фотоприемник и затем преобразуется в стандартный сигнал. На диске данные записываются на очень узкую (в 100 раз тоньше человеческого волоса) спиральную дорожку, полная длина которой составляет 5 км. Любой диск имеет прозрачную поликарбонатную подложку, которая придает ему жесткость, отражающий металлический слой и защитный слой акрилового пластика (на нем печатается этикетка). Технология лазерных дисков развивается в нескольких направлениях. Это CD и DVD-носители.
Информация на лазерном диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения О или 1. В целях сохранности информации лазерные диски необходимо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.
Контроллер(адаптер) - устройство, которое связывает внутренние и внешние устройства компьютера с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования. Контроллеры существуют для всех устройств, не расположенных на материнской плате. Рассмотрим самые важные и часто используемые контроллеры:
Видеокарта(видеоадаптер, видеоконтроллер) - это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея: посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.
Видеоконтpоллеp отвечает за вывод изобpажения из видеопамяти, pегенеpацию ее содеpжимого, фоpмиpование сигналов pазвеpтки для монитоpа и обpаботку запpосов центpального пpоцессоpа. Для исключения конфликтов пpи обpащении к памяти со стоpоны видеоконтpоллеpа и центpального пpоцессоpа пеpвый имеет отдельный буфеp, котоpый в свободное от обpащений ЦП вpемя заполняется данными из видеопамяти. Если конфликта избежать не удается - видеоконтpоллеpу пpиходится задеpживать обpащение ЦП к видеопамяти, что снижает пpоизводительность системы; для исключения подобных конфликтов в pяде каpт пpименяется так называемая двухпоpтовая память, допускающая одновpеменные обpащения со стоpоны двух устpойств.
Многие совpеменные видеоконтpоллеpы является потоковыми - их pабота основана на создании и смешивании воедино нескольких потоков гpафической инфоpмации. Обычно это основное изобpажение, на котоpое накладывается изобpажение аппаpатного куpсоpа мыши и отдельное изобpажение в пpямоугольном окне. Видеоконтpоллеp с потоковой обpаботкой, а также с аппаpатной поддеpжкой некотоpых типовых функций называется акселеpатоpом или ускоpителем, и служит для pазгpузки ЦП от pутинных опеpаций по фоpмиpованию изобpажения. Видеокарта состоит из тpех основных устpойств: памяти, ЦАП и ПЗУ.
Видеопамять служит для хpанения изобpажения. От ее объема зависит максимально возможное полное pазpешение видеокаpты - A x B x C, где A - количество точек по гоpизонтали, B - по веpтикали, и C - количество возможных цветов каждой точки. Hапpимеp, для pазpешения 640x480x16 достаточно 256 кб, для 800x600x256 - 512 кб, для 1024x768x65536 (дpугое обозначение - 1024x768x64k) - 2 Мб, и т.д. Поскольку для хpанения цветов отводится целое число pазpядов, количество цветов всегда является степенью двойки (16 цветов - 4 pазpяда, 256- 8 pазpядов, 64k - 16, и т.д.).
ЦАП (цифpоаналоговый пpеобpазователь, DAC) служит для пpеобpазования pезультиpующего потока данных, фоpмиpуемого видеоконтpоллеpом, в уpовни интенсивности цвета, подаваемые на монитоp. Многие совpеменные монитоpы используют аналоговый видеосигнал, поэтому возможный диапазон цветности изобpажения опpеделяется только паpаметpами ЦАП. Большинство ЦАП имеют pазpядность 8x3 - тpи канала основных цветов (кpасный, синий, зеленый, RGB) по 256 уpовней яpкости на каждый цвет, что в сумме дает 16.7 млн. цветов. Обычно ЦАП совмещен на одном кpисталле с видеоконтpоллеpом.
Видео-ПЗУ - постоянное запоминающее устpойство, в котоpое записаны видео-BIOS, экpанные шpифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтpоллеpом напpямую - к нему обpащается только центpальный пpоцессоp, и в pезультате выполнения им пpогpамм из ПЗУ пpоисходят обpащения к видеоконтpоллеpу и видеопамяти. ПЗУ необходимо только для пеpвоначального запуска адаптеpа и pаботы в pежиме MS DOS; опеpационные системы с гpафическим интеpфейсом не используют ПЗУ для упpавления адаптеpом.
Аудиоадаптер (Аудиокарта или звуковая плата) - это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.
Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации:
В аудиоадаптере можно выделить четыpе более-менее независимых блока:
1. Блок цифpовой записи/воспpоизведения, называемый также цифpовым каналом, или тpактом, каpты. Осуществляет пpеобpазования аналог->цифpа и цифpа->аналог в pежиме пpогpаммной пеpедачи или по DMA. Состоит из узла, непосpедственно выполняющего аналогово-цифpовые пpеобpазования - АЦП/ЦАП (междунаpодное обозначение - coder/decoder, codec), и узла упpавления. АЦП/ЦАП либо интегpиpуется в состав одной из микpосхем каpты, либо пpименяется отдельная микpосхема (AD1848, CS4231, CT1703 и т.п.). От качества пpименяемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифpовки и воспpоизведения звука; не меньше зависит она и от входных и выходных усилителей.
2. Блок синтезатоpа . Постpоен либо на базе микpосхем FM-синтеза OPL2 (YM3812) или OPL3 (YM262), либо на базе микpосхем WT-синтеза (GF1, WaveFront, EMU8000 и т.п.), либо того и дpугого вместе. Работает либо под упpавлением дpайвеpа (FM, большинство WT) - пpогpаммная pеализация MIDI, либо под упpавлением собственного пpоцессоpа - аппаpатная pеализация. Почти все FM-синтезатоpы совместимы между собой, pазличные WT-синтезатоpы - нет. Большинство WT-синтезатоpов содеpжит встpоенное ПЗУ со стандаpтным набоpом инстpументов General MIDI (128 мелодических и 37 удаpных инстpументов), а также ОЗУ для загpузки дополнительных оцифpованных звуков, котоpые будут использоваться пpи исполнении музыки.
3. Блок MPU . Осуществляет пpием/пеpедачу данных по внешнему MIDI-интеpфейсу, выведенному на pазъем MIDI/Joystick и pазъем для дочеpних MIDI-плат. Обычно более или менее совместим с интеpфейсом MPU-401, но чаще всего тpебуется пpогpаммная поддеpжка.
4. Блок микшеpа . Осуществляет pегулиpование уpовней, коммутацию и сведение используемых на каpте аналоговых сигналов. В состав микшеpа входят пpедваpительные, пpомежуточные и выходные усилители звуковых сигналов.
Сетевая карта (сетевой адаптер) - это плата расширения, вставляемая в разъем материнской платы компьютера, которая служит для подключения компьютера к сети. Сетевые платы характеризуются своей:
Модем (образовано от слов МОДулятор/ДЕМодулятор) - это устройство приема и передачи информации по телефонным линиям связи.
Принцип действия: Как нам известно, данные в компьютере хранятся в цифровом виде. А телефонные линии, по которым происходит обмен данными в большинстве своем являются аналоговыми. Таким образом, чтобы преобразовать цифровые данные в аналоговые модем использует специальные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи(модуляторы/демодуляторы). Режим работы, когда передача данных осуществляется только в одном направлении, называется полудуплексным (half duplex). Оба компьютера могут одновременно обмениваться информацией в обе стороны. Этот режим работы называется полным дуплексом, или просто дуплексом (full duplex).
Аналоговые сигналы подвергаются модуляции, т.е. изменению свойственных им характеристикам (частоте, фазе, амплитуде). Такой модулируемый сигнал называется несущей(carrier). Скорость модуляции измеряется в единицах бод в секунду, а количество переданной информации (скорость соединения) - в битах в секунду(BPS - Bits Per Second). По современным стандартам за одну модуляцию передаются до 4 бит информации, а у цифровых каналов связи число бод равно числу бит в секунду. Единицу же информации, переданную за одну модуляцию, называют символом(character). Для увеличения количества передаваемой информации используется фазовая и амплитудная модуляции. Отсюда появилась еще одна единица измерения информации - количество переданных символов в секунду(CPS), т.е. количество переданной полезной информации.
Все современные модемы строятся по одной функционально похожей схеме. Они состоят из основного процессора, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, модулятора/ демодулятора, схемы согласования с телефонной линией и встроенного динамика.
Основной процессор отвечает за выполнение команд, буферизацию и обработку данных(кодирование/декодирование, сжатие/распаковку и т.д.), а также за управление сигнальным процессором. Цифровой сигнальный процессор(DSP - Digital Signal Processor) вместе с модулятором/демодулятором занимается операциями с сигналом, разделением частот и т.п. В ПЗУ хранятся наборы микрокоманд для основного и сигнального процессоров(firmware).
В современных модемах используется многократно программируемое ПЗУ, что позволяет оперативно менять прошивки при появлении новых возможностей. ОЗУ используется в качестве временной памяти при работе основного и сигнального процессоров. В схемах согласования с линией применяются трансформатор, специальное устройство для опознавания сигнала звонка, реле линии и номеронабирающего реле(в последнее время реле заменяют бесшумные электронные ключи). Для защиты модема от перенапряжений линий каждый модем оборудован входным устройством аттенюатора. Встроенный динамик служит для аудиоконтроля состояния при наборе номера и соединении.
Существуют внешние и внутренние модемы. Внутренний модем(софт-модем) - это плата, вставляемая внутрь системного блока и располагающаяся в слотах ISA, PCI, AMR, CNR. Внутренний модем питается от системной платы компьютера и использует ресурсы компьютера(процессор, память и т.д.), поэтому он стоит дешевле внешнего модема. Внутренние модемы делятся на WinModem, где функции контроллера выполняются специальным драйвером и SoftModem, в котором помимо контроллера отсутствует и цифровой сигнальный процессор.
Внешний модем - периферийное устройство, которое подключается к COM или USB-порту. Такие модемы имеют собственный источник питания, а также различные регуляторы и индикаторы. Подавляющее большинство внешних модемов подключается к компьютеру через последовательный интерфейс, называемый RS-232C или USB. Для этого нужно подсоединить кабель к последовательному порту (COM-порт) компьютера.
Кроме обычных модемов сейчас достаточно распространены и факс-модемы , которые помимо основных функций выполняют также прием и отправку факсов, т.е. передачу или прием графических и текстовых черно-белых изображений по телефонным линиям.
Блок питания преобразует переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания системной платы и внутренних устройств. Основной характеристикой БП является мощность . Стандартная мощность блока питания современного компьютера составляет 300 Вт или 400 Вт.
Задача блока питания - это преобразование напряжения сети 220 Вт (110 Вт) в напряжения питания конструктивных элементов компьютера: +12 В при токе 3,5 –10 А для питания двигателей устройств (флоппи-дисковода, винчестера, CD-ROM и др.) и +5 В при токе от 10А до 20А для питания всех электронных цепей компьютера. Блок питания стандарта АТХ значительно отличается от обычных АТ блоков по электрическому интерфейсу. Блок АТХ выдает дополнительно +3,3В для питания процессоров и модулей ОЗУ. Также имеется дополнительный "дежурный" маломощный источник с током нагрузки до 10 мА с напряжением +5В.
Блок питания содержит вентилятор , создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока. В свете растущих высокими темпами мощностей ПК практически каждая плата или микросхема стали иметь вентиляторы и радиаторы. Для процессора же вентилятор и радиатор (cooler) давно стали стандартом. Электропитание из единого блока питания подводится ко всем схемам и устройствам системного блока.
Порт - это разъём, через который можно соединить системную плату компьютера с внешним устройством. Порты для подключения внешних устройств. Для подключения периферийного оборудования, а также связи с другими компьютерами на системном блоке имеются разъемы различных портов.
Последовательные порты передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как СОМ1 и COM2, а аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока. К последовательным портам обычно подключаются мышь и модем.
Параллельный порт передает одновременно 8 электрических импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обозначается параллельный порт как LPT, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней стенке системного блока. Параллельный порт реализует более высокую скорость передачи информации, чем параллельные порты, и используется для подключения принтера.
Порт USB . В последние годы широкое распространение получил порт USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств (сканеры, цифровые камеры и др.).
SCSI адаптеры . Для подключения к компьютеру дополнительных устройств могут использоваться также Small Computer System Interface (интерфейс малых вычислительных систем). SCSI адаптеры устанавливаются в слоты расширения системной платы и обеспечивают высокоскоростное подключение до 7 различных устройств (винчестеров, сканеров, CD-ROM дисководов и др.). Для подключения джойстиков, предназначенных для управления играми, используется специальный Game-порт (игровой порт), который обычно размещается на звуковой плате.Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, которая устанавливается в слот расширения системной платы в системном блоке.
Изображение в компьютерном формате (в виде последовательностей нулей и единиц) хранится в видеопамяти, размещенной на видеокарте. Изображение на экране монитора формируется путем считывания содержимого видеопамяти компьютера и отображения его на экран.
Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит обычно с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем компьютера (человек не замечает мерцание изображения). Для сравнения можно напомнить, что частота смены кадров в кино составляет 24 кадра в секунду.
В настольных компьютерах обычно используются мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) . Качество изображения, получаемого на экране монитора, зависит от параметров электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и управляющих ею электронных схем. К основным параметрам относятся: размеры экрана и "зерна" и связанное с ними оптическое разрешение, определяющее количество отображаемой информации и возможную степень ее детализации; скорость обновления изображения (частота кадровой развертки), определяющая степень подавления мерцания. На восприятие изображения оказывает существенное влияние и то, насколько экран черный (от этого зависит контрастность) и плоский (выше естественность, шире угол обзора, меньше бликов).
Изображение на экране монитора на ЭЛТ создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. Этот луч (пучок электронов) разгоняется высоким электрическим напряжением (десятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов). Система управления пучком заставляет его пробегать построчно весь экран (создает растр), а также регулирует его интенсивность (соответственно, яркость свечения точки люминофора). Пользователь видит изображение на экране монитора, т.к. люминофор излучает световые лучи в видимой части спектра.
Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны . Перед экраном на пути электронов ставится маска - тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета. Мониторы могут иметь различный размер экрана. Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см) и обычно составляет 14, 15, 17 и более дюймов.
Однако монитор является также источником высокого статического электрического потенциала, электромагнитного излучения и радиации, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Необходимой характеристикой мониторов является их соответствие санитарно-гигиеническим требованиям, которые зафиксированы в международном стандарте безопасности (MPR II). При установке компьютера полезно помнить, что электромагнитное и другие излучения наиболее интенсивны в области задней части корпуса монитора.
В портативных и карманных компьютерах применяют плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК). В последнее время такие мониторы стали использоваться и в настольных компьютерах. Преимущество ЖК мониторов состоит в отсутствии вредных для человека электромагнитных излучений и в компактности.
Жидкие кристаллы - это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.
В LCD-мониторах изображение формируется с помощью матрицы пикселов, состоящих из жидких кристаллов. Отсюда и происходит аббревиатура LCD (Liquid Crystal Display), которая расшифровывается как жидкокристаллический дисплей. Применение жидких кристаллов в качестве основного элемента изображения не случайно: они способны изменять направление поляризации проходящего через них света. И если к кристаллу приложить внешнее напряжение, то направление поляризации изменится. Это позволяет управлять интенсивностью прошедшего света. С обеих сторон от кристалла устанавливаются поляризаторы, причем так, чтобы их оси были расположены под прямым углом друг к другу. Пучок света, пройдя через первый из них, станет линейно поляризованным.
Затем в жидкокристаллической ячейке плоскость поляризации света повернется на определенный угол, величина которого будет зависеть от приложенного напряжения. Наконец, роль второго поляризатора заключается в регулировке количества пропускаемого из лучения, если угол между направлением его оси и плоскостью поляризации света постепенно изменять от О до 90 ° , то поглощение излучения будет увеличиваться. Таким образом можно управлять интенсивностью света (яркостью пикселов). Как известно, для формирования цветного изображения необходимо наличие пикселов трех цветов: красного, зеленого и синего. Поскольку жидкие кристаллы абсолютно прозрачны, то они не могут влиять на цветовые характеристики излучения. Для этой цели применяются фильтры, выделяющие из "белого" излучения ламп подсветки необходимые спектральные компоненты.
Служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши - управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру.
Курсор - светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак. Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора.
Наиболее распространена сегодня 101-клавишная клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:
Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш , расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов.
Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1 , а для выхода из программы - клавиша F10 .
Управляющие клавиши имеют следующее назначение:
Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах - ввода чисел и управления курсором. Переключение этих режимов осуществляется клавишей Num Lock . Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер , который выполняет следующие функции:
Клавиатура имеет встроенный буфер - промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом - это означает, что символ не введён (отвергнут).
Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS, а также драйвер клавиатуры , который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.
Большое распространение сейчас также получили беспроводные клавиатуры. Как следует из названия, беспроводные клавиатуры передают в компьютер информацию не по кабелю, а по радиоволнам или с помощью инфракрасного излучения. Помимо очевидных преимуществ беспроводные клавиатуры обладают и недостатками, к которым относится например, необходимость использования автономного источника питания.
Манипуляторы - это специальные устройства, которые используются для удобного управления курсором. К манипуляторам относятся следующие устройства:
1. имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони. Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок - адаптер, и её движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части устройства расположены управляющие кнопки (обычно их три, причем часто роль третьей кнопки исполняет колесо прокрутки или скроллинга), позволяющие задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т.п.
Классификации мышей:
2. - небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины. Чаще всего его используют как замену мыши, особенно для работы с графикой.
В оптико-механических манипуляторах основным рабочим органом является массивный шар (металлический, покрытый резиной). У мыши он вращается при перемещении ее корпуса по горизонтальной поверхности, а у трекбола - вращается непосредственно рукой.
Вращение шара передается двум пластмассовым валам, положение которых с большой точностью считывается инфракрасными оптопарами (т.е. парами "светоизлучатель-фотоприемник") и затем преобразуется в электрический сигнал, управляющий движением указателя мыши на экране монитора. Главным "врагом" мыши является загрязнение, а способом борьбы с ним использование специального "мышиного" коврика.
Манипуляторы имеют одну, две или три кнопки управления, которые используются при работе с графическим интерфейсом программ. В настоящее время появились мыши с дополнительной кнопкой, которая располагается между двумя большими основными кнопками. Она предназначена для прокрутки вверх или вниз не умещающихся целиком на экране изображения, текста или Web-страницы. Манипуляторы могут подключаться к компьютеру тремя различными способами: с использованием последовательного порта СОМ, специального маленького круглого пятиконтактного разъема PS/2 и универсального USB-порта.
3. . Еще одним координатным устройством ввода является TouchPad (тачпад). На русский язык это название можно перевести как "сенсорная панель".
Тачпад представляет собой панель прямоугольной формы, чувствительную к нажатию пальцев.
Тачпад играет такую же роль, что и мышь, но является более компактным, не требующим пространственного перемещения устройством ввода и идеально подходит для портативных компьютеров. Иногда тачпад встраивают непосредственно в клавиатуру для настольного компьютера. Прикоснувшись пальцем к поверхности тачпада и перемещая его, пользователь может маневрировать курсором так же, как и при использовании мыши. Нажатие на поверхность тачпада эквивалентно нажатию на кнопку мыши.
4. - обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.
Джойстики делятся на два основных класса - с пропорциональным управлением или без него.
Простейшие джойстики (без рукоятки или с ней) по принципу действия полностью аналогичны клавишам. У них механические внутренние контакты, работающие на замыкание-размыкание. Играть на них по сравнению с простой клавиатурой гораздо хуже, т.к. на перемещение рукоятки требуется больше времени, чем на нажатие кнопки. Но это утверждение верно только для относительно опытного игрока, привыкшего к игре на клавишах. Для новичка же даже такой джойстик будет предпочтительней, т.к. позволяет сразу, без долгого привыкания, более-менее сносно играть.
Джойстики с пропорциональным управлением представляют собой аналоговые устройства, основанные на изменении сопротивления по мере изменения физических координат. По конструктивному исполнению современные джойстики делятся на пять основных категорий:
Это устройства, располагающиеся вне системного блока, и не являющиеся обязательными при работе с компьютером, а скорее дополняющими и расширяющими его возможности.
1. Принтер (от англ. printer - печатник) - устройство, предназначенные для вывода на бумагу или пленку подготовленной на ПК текстовой или графической информации. Основные характеристики принтеров:
Основными технологиями печати являются:
Матричная . Принцип действия: матричный принтер печатает с помощью красящей ленты; краска с ленты переносится на носитель с помощью выдвигающихся штырьков, находящихся в матрице. Вертикальный ряд (или два ряда) игл, или молоточков, "вколачивает" краситель с ленты прямо в бумагу. Штырьков обычно бывает 9, 18 или 24. Скорость печати 25-150 знак/с.
Струйная . Струйные принтеры относятся к безударным печатающим устройствам. У струйных принтеров печатающая головка движется только в горизонтальной плоскости, а бумага подается вертикально. Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют "ударным" иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров, как правило, может варьироваться от 12 до 64. Максимальная разрешающая способность, как правило, достигает значения около 360 точек на дюйм.
Принцип действия: имеется форсунка, разбрызгивающая чернила по контуру символа. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил.
Скорость печати текста 5-150 знак/с (1-3 стр./мин.). Бывают одноцветные, трехцветные и четырехцветные. Качество печати высокое, сравнимо с лазерным, а стоимость печати значительно ниже, особенно цветной. К недостаткам можно отнести то, что качество зависит от бумаги, а также достаточно дорогостоящие расходные материалы.
Лазерная . Принцип действия: лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном фотоприёмном барабане, способном менять электрический заряд точки под действием попавшего на него лазерного луча. Барабану предварительно сообщается статический заряд. Высвеченные лазером участки разряжаются. Когда изображение на барабане построено, и он покрыт тонером, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные резиновые валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.
2. . Сканер используется для оптического ввода в компьютер и преобразования в цифровую форму изображений (фотографий, рисунков, слайдов), а также текстовых документов. Сканируемое изображение освещается белым светом (черно-белые сканеры) или тремя цветами (красным, зеленым и синим). Отраженный свет проецируется на линейку фотоэлементов, которая движется, последовательно считывает изображение и преобразует его в компьютерный формат.
Системы распознавания текстовой информации позволяют преобразовать отсканированный текст из графического формата в текстовый. Такие системы способны распознавать текстовые документы на различных языках, представленные в различных формах (например, таблицах) и с различным качеством печати (начиная от машинописных документов).
Существуют планшетные и ручные сканеры . Планшетные сканеры могут поставляться вместе со специальным слайд-модулем, предназначенным для сканирования слайдов. Разрешающая способность сканеров составляет 600 dpi (dot per inch - точек на дюйм) и выше, т.е. на полоске изображения длиной 1 дюйм сканер может распознать 600 и более точек. Сканеры подключаются к компьютеру различными способами: с помощью SCSI адаптеров, к параллельному или USB портам компьютера.
3. Устройства мультимедиа . Термин "мультимедиа" образован из слов "мульти" - много, и "медиа" - среда, носитель, средства сообщения, и в первом приближении его можно перевести как "многосредность"
Мультимедиа - это собирательное понятие для различных компьютерных технологий, при которых используется несколько информационных сред, таких, как графика, текст, видео, фотография, движущиеся образы (анимация), звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение. Технологию мультимедиа составляют две основные компоненты - аппаратная и программная.
Мультимедиа-устройства - это устройства ПК, которые непосредственно служат для работы со звуковой, графической и видеоинформацией. Мультимедиа-компьютер - это компьютер, снабженный аппаратными и программными средствами, реализующими технологию мультимедиа.
Для того, чтобы компьютер можно было назвать мультимедийным, необходимо наличие высокопроизводительного процессора с тактовой частотой не менее 500 МГц, оперативной памяти не менее 64 Мбайт, винчестера ёмкостью 10-20 Гбайт и выше, манипуляторов, мультимедиа-монитора со встроенными стереодинамиками и видеоадаптером SVGA, а также наличие спецальных устройств, которые часто относят к устройствам мультимедиа. К устройствам мультимедиа относят:
Цифровые камеры и ТВ-тюнеры
. Последние годы все большее распространение получают цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты). Цифровые камеры позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом (компьютерном) формате.
Цифровые видеокамеры могут быть постоянно подключены к компьютеру и обеспечивать запись видеоизображения на жесткий диск или его передачу по компьютерным сетям.
Цифровые фотоаппараты позволяют получать высококачественные фотографии, для хранения которых используются специальные модули памяти или жесткие диски очень маленького размера. Запись изображений на жесткий диск компьютера может осуществляться с помощью подключения камеры к USB порту компьютера.
Если установить в компьютер специальную плату (ТВ-тюнер) и подключить к ее входу телевизионную антенну, то появляется возможность просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.
Самый главный блок – системный. Собственно, это и есть компьютер, по крайней мере, его самая наиважнейшая составляющая.
В системном блоке размещены основные устройства приема, передачи, обработки и хранения информации. Именно к нему подключаются все, без исключения, устройства компьютера, например, монитор, клавиатура, принтер.
Все основные составляющие компьютера, которые можно заменить, убрать или добавить, находятся либо внутри системного блока, либо подключаются к нему снаружи. Таким образом, вся сила и мощь компьютера находится именно в системном блоке.
Системный блок (называют еще системник или корпус ) – это корпус, в котором находятся различные функциональные компоненты компьютера.
Внешнюю оболочку, а именно корпус – обычно изготавливают на основе стали, алюминия и пластика, реже используют органическое стекло или древесину.
На корпусе, как правило, много дырок и это совсем не случайно. Эти отверстия предназначены для хорошей вентиляции, что крайне важно для бесперебойной работы компьютера.
Необходимо обратить внимание на две кнопки, которые находятся на лицевой панели системного блока: кнопка включения компьютера POWER (большая хорошо заметная) и обычно рядом с ней маленькая кнопка для перезагрузки компьютера RESET (на картинке слева).
Кнопки Reset и Power
Кнопка RESET хоть и маленькая, но удаленькая. Если компьютер «завис», не реагирует никак на любые Ваши команды, то можно попробовать с помощью карандаша нажать на эту кнопочку для того, чтобы перезагрузить компьютер.
Впрочем, такая чудо-кнопка RESET на некоторых системных блоках отсутствует и ее точно нет на ноутбуке.
Системные блоки отличаются разными форм-факторами (размерами) и соответственно своим внешним видом.
Системный блок Tower
Бывают следующие типы корпусов:
Первым появился системный блок типа десктоп. Мониторы тогда были сравнительно небольшими и они ставились прямо на десктопы. Затем выяснилось, что многие пользователи не хотят загромождать свое рабочее место и на первый план стали выходить башни. Впоследствии они заняли лидирующие позиции.
Башни делятся на четыре подтипа, которые различаются по высоте. По порядку возрастания это:
Как показывает практика, в большинстве случаев приобретаются корпуса Midi Tower и Big Tower. Это связано с тем, что потребление энергии и количество тепла, выделяемого современными комплектующими, требуют соответствующего размера корпуса и его внутренней организации.
Десктопы сохранились либо на очень старых компьютерах, либо иногда можно встретить на новых моделях. Старые ЭЛТ-мониторы (электронно-лучевые трубки) с большой диагональю при размещении на десктопе могли его повредить своим весом.
Decktop с ЖК-монитором
Появление ЖК-мониторов (жидкокристаллические), вес которых значительно меньше, чем ЭЛТ-мониторов, дало вторую жизнь десктоп-корпусам. В настоящее время их применяют, если необходимо разместить весь компьютер на рабочем столе и при этом сэкономить место. К такому варианту прибегают в некоторых учебных заведениях и офисах.
Если говорить об экономии места на рабочем столе при размещении на нем всего компьютера и при этом иметь большой бюджет, то нельзя не вспомнить еще об одном корпусе системного блока, который в дальнейшем, возможно, займет лидирующие позиции.
Моноблок – это разновидность компьютера, который в одном корпусе умещает монитор и системный блок. При этом уходят в небытие куча проводов, шум вентилятора.
