Состав персонального комьпютера

Аппаратное обеспечение ПК (Hardware)

• Системный блок
• Монитор
• Клавиатура
• Мышь
• Соединительные кабели

Персональный компьютер

- вычислительная машина(ЭВМ), рассчитанная на одного пользователя и управляемая одним человеком.

Современные ПК характеризуются:

1 . небольшими размерами (ПК размещается на рабочем столе, оставляя место для телефонного аппарата, книг, тетрадей и т.д.), 2. возможностью для пользователя работать с ПК лично, без посредничества профессионального программиста, 3. малым потреблением электрической энергии, 4. удобством и комфортностью общения пользователя и ПК.

ЭВМ выполняют две основные функции:

• обработка и хранение информации,
• обмен информацией с внешними объектами.

Современный персональный компьютер может быть реализован в настольном , портативном или карманном варианте.

Структура современного ПК

1)  материнская плата (Motherboard), называемая ещё главной (Mainboard) или системной платой;

2)   CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор ; FPU (Floating Point Processing Unit) — сопроцессор ;

3)   винчестер или накопитель на жёстком магнитном диске, обозначенный в документации как HDD (Hard Disk Drive);

4)   дисковод — для гибких магнитных дисков, FDD (Floppy Disk Drive);

Структура ПК

5)   RAM (Random Access Memory) — оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

6) ROM (Read Only Memory) — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

7)   графический контроллер — устройство, выполняющее графические операции и обработку видеоданных; акселератор —процессор, ускоряющий обработку видео изображений ;

Структура ПК

8)  элементы электрических соединений узлов и блоков переходны е контакт ы , плоски е кабел и и монтажны е провод а ;

9)  корпус (case) — защища ет компоненты PC от внешнего воздействия и содерж и т блок питания ;

10) UPS — источник бесперебойного питания;

11 ) устройства ввода — клавиатура, мышь, трэкболл, джойстик, дигитайзер, сканер;

12 ) устройства вывода — монитор, принтер, плоттер;

Структура ПК

13 ) мультимедиа компоненты — звуковая карта, CD-ROM, DVD-ROM, карты видео ввода-вывода;

14 ) устройства коммуникаций — модем.

Функциональная схема компьютера

Оперативная

память

Процессор

МАГИСТРАЛЬ

Устройства

ввода

Долговременная

память

Устройства

вывода

Системный блок

Материнская плата ( Motherboard )

• Это сердце компьютера, самое большое и сложное устройство. Именно к "маме" подключаются все другие устройства, входящие в состав системного блока.
• Функция : обеспечивает связь между всеми устройствами ПК , посредством передачи сигнала от одного устройства к другому.

• На поверхности материнской платы имеется большое количество разъемов предназначенных для установки других устройств : s ocket s – гнезда для процессоров ; s lots – разъемы под оперативную память и платы расширения ; контроллеры портов ввода / вывода .

Процессор (CPU)

• Процессор - мозг компьютера

Процессор – устройство, обрабатывающее информацию и управляющее другими устройствами компьютера.

Его производительность зависит от частоты и разрядности.

Частота процессора – количество базовых операций (сложение), которые производит процессор за 1 секунду.

Разрядность процессора – длина двоичного компьютерного кода, который процессор может обрабатывать одновременно в процессе выполнения базовых операций.

Память компьютера

Расположена на материнской плате

Память

Внешняя

Внутренняя

DVD-ROM до 17 Gb

Постоянная (ПЗУ) ROM-BIOS

CD-ROM 650 Mb

Оперативная (ОЗУ )

Дисковод 3,5 ’’ (НГМД) 1,44 Mb

Винчестер (НЖМД) 1-16 Tb

Оперативная память ( ОЗУ / RAM)

• Быстрая энергозависимая память

DRAM - д инамическая память в 4-5 раз дешевле статической. Ее представляют миниатюрные конденсаторы.

SRAM - статическая память является более дорогой, но имеет высокое быстродействие . Реализуется на триггерных микросхемах.

Оперативная память ( ОЗУ / RAM)

• 72-пиновые разъемы SIMM
• 168 -пиновые разъем ы DIMM

Чаще всего используют модули динамической памяти SDRAM и DDR SDRAM (SDRAM II) - Double Date Rate SDRAM - удвоенн ая скорость передачи данных по сравнению с обычной SDRAM .

Время доступа от 70 до 4 нс (нано = 10 -9)

Объем одного модуля 32, 64, 128, 256, 512 Mb

RAM

быстродействие

Винчестер (НЖМД / HDD)

• емкость lj 16 Tb
• в ремя доступа 8 мс (мили = 10 -6 )
• с корость передачи данных от 33 Мбайт/с
• скорость вращения 7200, 10000, 12000 об/мин

НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках

HDD – Hard Disc Drive

15

Почему “ винчестер ”?

• В 1973 году фирмой IBM по новой технологии был разработан жесткий диск, который мог хранить до 16 Кбайт информации.
• Поскольку этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то ему присвоили название — 30/30.
• По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски стали называться «винчестерами».

Дисковод (НГМД / floppy)

• 3,5’’
• 1,44 Mb
• 300 об / мин.
• 100 мс
• 500 Kb/c

• Защитный корпус
• Фланец привода диска
• Защитная шторка
• Отверстие запрета записи
• Отверстие - признак дискеты высокой плотности

Дисковод CD-ROM

Скорость воспроизведения Audio CD - 150 Kb/c

CDx2 - 300 Kb/c

CDx 5 2 - 78 00 Kb/c

650 Mb

CD-R (Record) – диск для однократной записи (золотой) – высокая надежность

CD-RW – диск для перезаписи (до 1000 раз) могут считываться только на новых (как правило, не хуже 16-скоростных) устройствах CD-ROM.

Дисковод DVD-ROM

DVD ( Digital Versatile Disk ) цифровой многофункциональный диск ( видео фильмы, игры, энциклопедии… )

Стандарты

4,7 Gb = 133 мин. видео в формате MPEG-4 со

звуком Dolby Digital на

8 языках и субтитрами на 32 языках .

• DVD-5 – 1 сторона , 1 слой ; . 4,7 Gb
• DVD-9 – 1 сторона , 2 слоя ; 8,5 Gb
• DVD-10 – 2 стороны , 1 слой ; 9,4 Gb
• DVD-18 - 2 стороны , 2 слоя ; 17,0 Gb

VHS – 320 линий на кадр

MPEG4 – 500 линий на кадр

Дисковод DVD-ROM

Параметр

CD-ROM

диаметр

DVD-ROM

120 мм

толщина

1,2 мм

120 мм

шаг дорожки

длина волны

1,6 мкм

1,2 мм (по 0,6 мм на слой)

780 нм инфракрасный

0,74 мкм

вместимость

640 нм красный

0,65 Gb

кол-во слоев

1

4,7 Gb

1, 2, 4

20

Flash- память

• Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти .

• Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (только для записи). Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) данных. Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем.
• Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (только для записи).
• Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) данных.
• Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем.

• Флэш-память исторически происходит от ROM памяти, и функционирует подобно RAM. В отличие от RAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.
• Ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов, а состоит из одного транзистора особой архитектуры, который может хранить несколько бит информации.

Flash- память

• Преимущества flash- памяти :

• Способна выдерживать механические нагрузки в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков. Потребляет примерно в 10-20 раз меньше энергии во время работы , чем жёсткие дискам и носители CD-ROM. Компактнее большинства других механических носителей. Информация, записанная на флэш-память, может храниться от 20 до 100 лет.
• Способна выдерживать механические нагрузки в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков.
• Потребляет примерно в 10-20 раз меньше энергии во время работы , чем жёсткие дискам и носители CD-ROM.
• Компактнее большинства других механических носителей.
• Информация, записанная на флэш-память, может храниться от 20 до 100 лет.

• Замены памяти RAM флэш-памятью не происходит потому что флэш-память :

• работает существенно медленнее ; имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10000 до 1000000 для разных типов).
• работает существенно медленнее ;
• имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10000 до 1000000 для разных типов).

Flash- память

Flash - короткий кадр, вспышка, мелькание

• Впервые Flash- память была разработана компанией Toshiba в 1984 году. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти.
• Название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти "in a flash" - в мгновение ока.

RAM (Random Access Memory) и ROM (Read Only Memory)

• некоторые специалисты предлагают считать RAM эквивалентом "энергозависимой памяти", а ROM - "энерго не зависимой памяти".

Графический контроллер (видеокарта / видеоплата / графический адаптер)

Первый IBM PC не предусматривал возможности вывода графических изображени й . Современный - позволяет выводить на экран двух- и трёхмерную графику и полноцветное видео.

Графический контроллер обладает собственной оперативной памятью

Разрешающая способность - способность видеокарты разместить на экране определенное количество точек, из которых состоит изображение. Чем больше точек будет на экране, тем менее зернистым и качественным будет изображение , тем больше графической информации можно разместить на экране.

Звуковой адаптер (звуковая карта / плата / sound card )

• Слоты ISA (8 MHz/ 16bit/ устаревшие )
• Слоты РСI (33 MHz/ 32bit/ современные )

Разрядность записи звука и динамический диапазон – разница между самым тихим и самым громким звуком

8 bit – 256 уровней – диапазон 48 дБ

16 bit – 65536 уровней – диапазон 96 дБ

20-22 bit - профессиональные

Частота дискретизации  

Частота оцифровки сигнала должна быть минимум в 2 раза больше максимальной частоты входного сигнала . Речь занимает полосу частот до 3-4 кГц, для ее оцифровки нужна частота 8 кГц.

8,0 11,025 22,05 44,1 48 кГц - выше 24 кГц человеческий слух не воспринимает.

Устройства ввода

Периферийные устройства

Устройства ввода информации

Устройства ввода – «переводят» информацию с языка человека на язык компьютера.

Цифровая фото- и Web -камера

Клавиатура

Мышь

Трекбол

Джойстик

Звуковая карта и микрофон

Сканер

Графический планшет

Сенсорная панель ноутбука

Манипулятор мышь ( mouse)

• Левая кнопка : Click = выделение объекта ; Double Click = активизация объекта =
• Правая кнопка – вызов контекстного меню
• Колесо прокрутки ( scrolling)

Дигитайзер ( digitizer/ graphic tablet/ графический планшет)

Это устройство на десять лет старше мыши, однако из-за своей дороговизны оно до сих пор не заменило ее.

Управления курсором Переключаемая (цифровая / управления курсором) Функциональная – Индикаторов " width="640"

Клавиатура

QWERTY

101 – 103 клавиши

Области

• Алфавитно-цифровая
• Специальных клавиш ←
• Управления курсором
• Переключаемая (цифровая / управления курсором)
• Функциональная –
• Индикаторов

Сканер

Сканер способен считывать графическую или текстовую информацию с листа бумаги, со страниц журнала или книги и вводить её в компьютер.

Он очень быстро создает электронную копию текста или картинки. Сканер распознает буквы или цифры, что позволяет быстро вводить печатный текст в компьютер.

Ручной сканер

Настольный сканер

Барабанный сканер

Сканер

планшетный

бумага или пленка

текст

фото / рисунок

СКАНЕР

растровый рисунок

Разрешение [dpi (dot per inch) ] 300-1200

программа распознавания ( Fine Reader)

Формат A4, A3

цифровая (двоичная) среда ПК

двоичный текст

HP, Mustek, Epson

Цифровая фотокамера

• В основном устройство цифровой камеры повторяет конструкцию аналоговой. Главное различие в светочувствительном элементе, на котором формируется изображение: в аналоговых фотоаппаратах это пленка, в цифровых – матрица. Свет через объектив попадает на матрицу, где формируется картинка, которая затем записывается в память.

34

Устройства вывода

Периферийные устройства

Устройства вывода информации

Устройства вывода – «переводят» информацию с двоичного языка компьютера в формы, доступные для человеческого восприятия.

Мониторы

Колонки Наушники

Плоттер

Модем

Лазерный цветной принтер

Струйный принтер

Матричный принтер

Мониторы ЭЛТ ( CRT )

ЭЛТ - электронно-лучевая трубка

CRT - Cathode Ray Tube

ЖК – жидко-кристаллические

LCD – Liquid Crystal Display

Мониторы ЖК ( LCD)

• Управление светом  лампы подсветки, проходящим через слой жидких кристаллов за счёт изменения ими плоскости поляризации.

Мониторы ЖК ( LCD) +

Преимущества

• При сравнимом размере диагонали видимой области 14 ’’ LCD  1 5 ’’ ЭЛТ
• Бликов на экране в 3 и более раз меньше (меньше коэффициент отражения).
• Не создает вредного для здоровья постоянного электростатического потенциала.
• Напряжение каждого пикселя запоминается транзистором до следующего обновления, мерцание практически отсутствует и частоты регенерации 60 Гц достаточно.
• Малый вес и габариты.
• Потребляет в 3-4 раза меньше электроэнергии.

ЖК – жидко-кристаллические

LCD – Liquid Crystal Display

Мониторы ЖК ( LCD) -

Недостатки

• Недостатки цветопередачи и невозможность калибровки (не подходит дизайнерам и художникам).
• Только “ родное ” разрешение.
• Недостаточные контрастность, быстродействие и стойкость к механическим повреждениям.
• Ограниченный угол обзора.
• Наличие “ битых ” пикселей.
• Более высокая цена.

Плазменные панели ( PDP - Plasma Display Panel )

• Как и в CRT-мониторе, в плазменном светится люминофор, но не под воздействием потока электронов, а под воздействием плазменного разряда.
• Каждая ячейка плазменного дисплея - флуоресцентная мини-лампа, которая способна излучать только один цвет из схемы RGB.
• К подложкам каждого пикселя плазменного дисплея, между которыми находится инертный газ (ксенон или неон), прикладывается высокое напряжение, в результате чего испускается поток ультрафиолета, который вызывает свечение люминофора.
• 97 % ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом.

Плазменные панели ( PDP - Plasma Display Panel )

Преимущества

• Более сочные цвета в более широком диапазоне .
• Широкий угол обзора.
• Больше контрастность, чем у LCD , больше яркость, чем у CRT .
• Могут достигать больших размеров (с диагональю от 32" до 50") с минимальной толщиной.

Плазменные панели ( PDP - Plasma Display Panel )

Сферы применения

• Высококачественные видеосистемы большого формата. Прекрасно подходят для просмотра DVD или телевидения высокого разрешения. Позиционируются на high-end сектор рынка, где проблемы высокой цены, старения люминофора и высокого энергопотребления вторичны по сравнению с качеством.
• Вполне очевидно, что ЖК будут "отъедать" рынок плазменных панелей, - их диагональ продолжает увеличиваться.
• Эта технология мало подходит для компьютерных мониторов.

Матричные (игольчатые) принтеры

Преимущества

• Нетребовательность к качеству бумаги, печать на нестандартной бумаге
• Наличие оттисков (важно для официальных документов), возможность печати под копирку
• Простота и надежность
• Дешевизна расходных материалов

Недостатки

• Не печатают графику
• Относительно высокий уровень шума
• Относительно низкая скорость печати
• Относительно низкое качество печати (150 dpi)
• Только монохромная печать

Последовательные, ударные.

Головка принтера оснащена 9, 18 или 24 иголками

Струйные принтеры ( Ink Jet)

Принцип действия

Изображение формируется из микрокапель ( ~ 50 мкм) чернил, которые выдуваются из сопел картриджа. Каждая строка цветного изображения проходится как минимум 4 раза ( CMYK ). Количество сопел обычно от 16 до 64, но есть печатающие головки с сотнями сопел.

Преимущества

• Высокое качество графики даже для самых дешевых моделей.
• Низкая стоимость принтера (продается ниже себестоимости).
• Наличие принтеров больших форматов (от А4 до А0 (плоттер)).

Последовательные, безударные

Струйные принтеры ( Ink Jet)

Недостатки

• Низкая экономичность. Затраты на чернила уже в первый год как минимум в 5 раз превысят стоимость устройства, при объемах печати в 10–15 страниц в день. Непроизводительный расход чернил на прочистку головок. Низкая емкость картриджей.
• Требователен к бумаге.
• Низкая стойкость отпечатков (быстро выцветают и смываются).
• Относительно низкая надежность.
• Относительно низкая скорость печати.

Последовательные, безударные

Плоттеры (графопостроители)

П рименяются для вывода длинных непрерывных графиков, диаграмм и больших чертежей .

Форматы : A2, A3, A1, A0

Различные модели плоттеров могут иметь как одно, так и несколько перьев различного цвета (обычно 4-8).

Лазерные принтеры

Преимущества

• Высокая надежность
• Относительно невысокая цена копии
• Высокая скорость печати (до 12 страниц / мин.)
• Высокое качество печати 300, 600 и более dpi.

Недостатки

• Монохромная печать (высокая цена принтера и копии для качественной цветной печати)

Страничные, безударные

Лазерные принтеры (цветные)

Лазерные цветные принтеры низшего ценового диапазона используют четырехпроходную технологию. Поэтому их быстродействие при выводе цветных документов не превышает 8 стр./мин.

Сравнительная таблица типов принтеров

Параметр / тип принтера

Матричные

Скорость печати

-1

Струйные

Качество ч/б печати

Качество цветной печати

-1 (150dpi)

Лазерные

0

не предусмотрена

+1

0

(300 и более dpi)

Цена копии

+1

(300, 600 и более dpi)

0

+1

Надежность

практически не используются

+1

-1

Уровень шума

0

-1

-1

0

0

0

Устройства коммуникации

Модем ( МОдулятор-ДЕМодулятор)

Устройство для передачи сигнала (двоичного кода) по телефонным линиям.

Модуляция – преобразование дискретного сигнала компьютера в аналоговый, передающийся по телефонным линиям (модулирование несущей частоты телефонной линии).

внешний

Коммутируемые - 300 - 28 800 бод (бит /c)

Выделенные - 33600 бод (бит /c)

внутренний