Устройство компьютера

Аппаратное обеспечение ЭВМ

Современный компьютер  —

устройство для поиска, сбора, хранения, преобразования и использования информации в цифровом формате.

Существующее в настоящее время пятое поколение представлено такими основными классами ЭВМ, как

суперкомпьютеры ,

мейнфреймы ,

серверы и

персональные компьютеры . 

По конструкции компьютеры делятся на несколько типов: настольные (DeskTop), мобильные (NoteBook), карманные (Pocket PC), ладонные ( Palm PC) и др.

Аппаратное

обеспечение

компьютера -

много взаимосвязанных различных устройств, которые могут быть внешними или внутренними , основными или дополнительными . 

Системный блок содержит основные функциональные элементы компьютера:

• системную плату; 
• процессор;
• оперативную память; 
• жёсткий диск; 
• порты ввода-вывода (разъёмы);
• блок питания;
• флоппи-дисковод;
• DVD-привод;
• видеоплату; 
• звуковую плату; 
• сетевую плату.

Системная плата

Это сложная многослойная печатная плата (микросхема), к которой подключаются остальные компоненты компьютера. Материнская плата покрыта сетью медных проводников-дорожек —по ним электропитание и данные поступают к смонтированным на плате микросхемам и слотам, в которые вставляются остальные устройства компьютера.

Микропроцессор

Центральная микросхема для обработки данных. Процессор находится на системной плате рядом с оперативной памятью. Процессоры выполняют вычисления, необходимые для работы программ.

Чем быстрее процессор, тем больше скорость работы компьютера. Скорость процессора определяется его тактовой частотой , которую измеряют в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). На процессор устанавливается радиатор, а сверху на радиаторе размещают вентилятор (кулер), который служит для охлаждения процессора.

Оперативная память

ОЗУ или Random Access Memory (RAM)   служит для кратковременного хранения данных. Оперативная память располагается на системной плате рядом с процессором.

Оперативная память является внутренней памятью компьютера, в которой данные сохраняются только во время работы приложения или компьютера. При завершении работы программы или выключении компьютера данные, хранящиеся в оперативной памяти, стираются. Поэтому ОЗУ является энергозависимой памятью.  Объем оперативной памяти измеряют в мегабайтах (Мб).

Жёсткий диск

или Hard Disk Drive (HDD) , он же «винчестер»   — это основное хранилище данных на компьютере. На него устанавливают приложения, на нём создают файлы и сохраняют различные данные. Жёсткий диск – это внешняя память, которая является энергонезависимой, т.к. все данные на нём сохраняются и после отключения электропитания.

Ёмкость жёсткого диска варьируется от 80 Гбайт до 1 Тбайт и более.

Порты

— это разъёмы на задней или передней панели корпуса системного блока, к которым подключают различные внешние устройства.

От числа и типа портов компьютера зависит число и тип устройств, которые можно к нему подключить.

Звуковая плата

звуковой адаптер   позволяет компьютеру воспроизводить и записывать звук высокого качества.

Расширенные возможности работы со звуком, предоставляемые звуковой платой, требуются компьютерным играм и другим современным программам.

Видеоплата

видеоадаптер (графический адаптер) , имеет собственную оперативную память, которая используется для обработки изображений. Эту память часто называют видеопамятью (videoRAM или VRAM). Чем больше размер видеопамяти, тем с большим разрешением и цветностью компьютер отображает изображения и видео.

Видеоплата

видеоадаптер (графический адаптер) , имеет собственную оперативную память, которая используется для обработки изображений. Эту память часто называют видеопамятью (videoRAM или VRAM). Чем больше размер видеопамяти, тем с большим разрешением и цветностью компьютер отображает изображения и видео.

Блок питания

вторичный источник электропитания , предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока. В его задачу входит преобразование сетевого напряжения до заданных значений, их стабилизация и защита от незначительных помех питающего напряжения. Также, будучи снабжён вентилятором, он участвует в охлаждении системного блока .

Основным параметром компьютерного блока питания является максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку. В настоящее время существуют блоки питания с заявленной производителем мощностью от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1600Вт.

Кулер

устройство — совокупность вентилятора и радиатора, устанавливаемое на электронные компоненты компьютера с повышенным тепловыделением:  процессор, видеоплата, системная плата, блок питания.

Внутри системного блока расположены также такие устройства, как флоппи-дисковод и DVD -привод, предназначенные для чтения/записи с гибких и оптических дисков.

Периферийные устройства компьютера  —

устройства ввода-вывода (УВВ) — предназначены для ввода исходных данных и программ в ЭВМ и для вывода результатов обработки информации.

УВВ выполняют необходимые преобразования данных из одной формы в другую:

• При вводе информации от устройств используются аналого-цифровые преобразователи (АЦП);
• При выводе результатов на аналоговое устройство используются цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).

Клавиатура

устройство, представляющее собой набор кнопок (клавиш), предназначенных для управления каким-либо устройством или для ввода информации.

Представляет собой совокупность датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих электрическую цепь.

Клавиатура

С механическими переключателями

С мембранными переключателями

датчик клавиатуры представляет собой традиционный механизм с контактами из специального сплава.

переключатель состоит из двух мембран: верхней - активной, нижней - пассивной, разделенных третьей мембраной-прокладкой.

Внутри корпуса любой клавиатуры, кроме датчиков клавиш, расположены электронные схемы дешифрации и микроконтроллер .

Обмен информации между клавиатурой и системной платой осуществляется по специальному последовательному интерфейсу.

Основной принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш .

Замыканию и размыканию любого из этих переключателей соответствует уникальный цифровой код - скан-код . 

Web -камера

устройство, представляющее собой цифровую видео или фотокамеру, способную в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети Internet .

Классификация Web -камер

• Настольные – предназначены для настольных ПК;
• Портативные – предназначены для ноутбуков;
• Универсальные – предназначены для того и другого и отличаются усредненными размерами и универсальным креплением.

Важные характеристики

Рабочее разрешение – главный параметр web- камеры. От него зависит, насколько качественной будет картинка, какого она будет размера. 

Число кадров – количество кадров, которое камера может выдавать в секунду при видеотрансляции (должно быть не менее 30 единиц в секунду).

Микрофон – высокочувствительный с функцией шумоподавления.   

Сканер

устройство, которое анализирует какой-либо объект (изображение или текст) и создает его цифровую копию, пригодную для ввода информации в компьютер и дальнейшей обработки.

Классификация сканеров

Планшетные сканеры – самые распространенные. Предмет, лежащий на стекле планшета, «считывается» и передается в ПК в электронном виде для последующей обработки.

Документные сканеры – разновидность планшетных, ориентированы на максимальную скорость работы, для чего оснащаются автоматическими податчиками оригиналов. Листы в данном случае загружаются не по одному, а пачкой. 

Ручные   сканеры - в них отсутствует двигатель, а сканирующий модуль необходимо передвигать рукой, из-за этого качественные показатели работы получаются не выдающимися. Единственный плюс таких моделей – малые размеры.

Слайд-сканеры предназначены только для сканирования слайдов (негативов), зачастую даже одного формата. Это дорогие устройства, обладающие улучшенными техническими характеристиками именно для работы с пленкой. 

Барабанные  сканеры –используются исключительно в профессиональных целях (издательства, типографии) для достижения максимального качества. 

Цифровой фотоаппарат

устройство, являющееся разновидностью фотоаппарата, в котором светочувствительным материалом является матрица или несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с которых представляется, обрабатывается и хранится в самом аппарате в цифровом виде, в этом же виде вводится в ПК.

Классификация цифровых фотоаппаратов:

• Аппараты со встроенной оптикой

Компактные ( «мыльницы») – характеризуются малыми размерами и весом, что означает низкую чувствительность или высокий уровень шумов снимка.

Просьюмерки  (от Professional Consumer — «профессиональный потребитель») — это большие цифровые камеры с жестковстроенной оптикой, сенсорами больших размеров, развитой автоматикой, наличием ручных режимов, но без оптического видоискателя. 

Сверхкомпактные, миниатюрные – отличаются не только размерами, но часто и отсутствием видоискателя и экрана.

Встроенные в другие устройства – отличаются отсутствием собственных органов управления.

2. Аппараты со сменной оптикой

Зеркальный фотоаппарат  («зеркалка») — профессиональный фотоаппарат, использующий для выбора объекта съёмки видоискатель, в оптическую схему которого входит зеркало, перенаправляющее световой поток от объектива в окуляр.

Графический планшет

– дигитайзер – устройство, для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер, состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера.

Классификация дигитайзеров

• Начального уровня
• Для рисования
• Профессиональные

Перья бывают разные: проводные , беспроводные , чувствительные и нечувствительные , общего назначения и специализированные . 

Микрофон

Электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока.

Классификация микрофонов

• По группам : всенаправленные, кардиоидные, суперкардиоидные и «восьмерка». 
• По типам: динамические микрофоны (с подвижной катушкой), конденсаторные микрофоны (более совершенные динамические), электретные микрофоны более чувствительные) и обратноэлектретные, а также высококомпедансные (с высоким уровнем сигнала для бытовой и при полупрофессиональной записи) и низкокомпедансные (для профессиональных студий) микрофоны.

2 Мб/сек). " width="640"

Модем

Устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции.

Классификация модемов

Модемы могут быть классифицированы:

  1. По типу используемого канала:

•   модемы для коммутируемых каналов;
•   модемы для арендованных каналов;
•   модемы комбинируемые;

2. По скорости передачи информации:  

• мало-скоростные модемы (до 14400 бит/сек.);
•   среднескоростные модемы (от 28800 бит/сек до 1 Мб/сек);
•   высокоскоростные модемы (2 Мб/сек).

  3. По области применения:  

• для передачи данных;
• факсимильные модемы;
• комбинированные модемы;

4. По конструктивному исполнению:  

• внутренние модемы;
• внешние модемы;
• портативные;
• групповые;
• USB -модемы.

Манипуляторы

- указательные устройства ввода.

Классификация манипуляторов

• Мышь
• Трекбол
• Трекпойнт
• Тачпад
• Джойстик
• Геймпад
• Световое перо

1. Компьютерные мыши:

•   механические;
•   оптико-механические;
•   оптические;
• беспроводные.

2. Трекбол – указательное устройство ввода информации об относительном перемещении. Аналогично мыши по принципу действия и функциям. 

3. Трекпойнт – указательное устройство, используемое как замена мыши в ноутбуках. Выполнен в виде джойстика, расположенного между клавиш G , H , B , а аналоги кнопки мыши расположены под клавишей «пробел».

4. Тачпад – сенсорная панель, указательное устройство ввода, применяемое в ноутбуках. Управление курсором происходит перемещением указательного пальца по сенсорной площадке.

5. Джойстик – устройство ввода информации, представляющее собой рычаг на основании, который можно перемещать в трёх плоскостях.

6. Геймпад – тип игрового манипулятора для ввода информации и обеспечения взаимодействия между игроком и игровой консолью.

7. Световое перо – инструмент ввода графических данных в компьютер, имеющий вид шариковой ручки или карандаша.

Принтеры

• устройства вывода данных из ПК, преобразующие электрические сигналы в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т. п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры различают по различным признакам:

• цветности (чёрно-белые и цветные);
• способу формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие);
• принципу действия (матричные, термические, струйные, лазерные и др.);
• способу печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные и параллельные);
• ширине каретки (с широкой (375-450 мм) и узкой (250 мм) кареткой);
• длине печатной строки (80 и 132-136 символов);
• скорости печати ;
• разрешающей способности .

ПРИНТЕРЫ

другие*

струйные

фотоэлектронные

термические

матричные

*Другие

3 D -принтеры

термотрансферные

фотопринтеры

1. настольные

2. компактные

1.лазерные

- стереолитография

- лазерное спекание

- ламинирование

2. струйные

-струйная объемная печать Fused Deposition Modeling

- печать фотополимерным пластиком Polyjet

- печать порошковыми материалами

1. портативные

2. стационарные

3. автоматические промышленные принтеры-аппликаторы

широкоформатные

принтеры в составе МФУ

1. матричные

2. пьезоэлектрические

3. с термальной многослойной печатью

4. с пигментной печатью

1. лазерные

2. струйные

сольвентные

Мониторы

• это устройство, предназначенное для отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия её пользователем.

Типы мониторов:

• на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ );
• жидкокристаллические (LCD и TFT);
• плазменные.

Качество того или иного монитора можно оценить по следующим основным параметрам:

• разрешающая способность;
• размер экрана;
• количество воспроизводимых цветов;
• частота обновления экрана.

ЭЛТ-мониторы

монитор получает сигнал от компьютера и передает его на электронно­лучевую пушку, которая формирует луч, передающий совокупность сигналов: красный, зеленый, синий ( RGB ) на переднюю панель трубки. Луч направляется отклоняющей системой проходит через отверстия в теневой маске, теневая маска направляет луч на флуоресцирующий материал; соударение луча с фосфоресцирующим экраном и вызывает свечение, видимое глазу.

ЖК-мониторы

Технология LCD -дисплеев основана на уникальных свойствах жидких кристаллов, которые одновременно обладают определенными свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов.

Экран LCD -дисплея состоит из матрицы LCD -элементов.

В пассивной матрице точка изображения активируется подачей напряжения на проводники-электроды строки и столбца.

ЖК-мониторы

Активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов ( TFT ).

TFT -экраны с активной матрицей, обладают самым высоким среди плоскопанельных устройств разрешением, широко используются в ноутбуках, автомобильных навигационных устройствах и разнообразных цифровых приставках.

Плазменные мониторы

Принцип действия монитора основан на плазменной технологии: используется эффект свечения инертного газа под воздействием электричества.

Формирование изображения в плазменном дисплее происходит в пространстве шириной примерно 0,1 мм между двумя стеклянными пластинами, заполненном смесью благородных газов – ксенона и неона. На переднюю, прозрачную пластину нанесены тончайшие прозрачные проводники, или электроды, а на заднюю – ответные проводники. Подавая на электроды электрическое напряжение, можно вызвать пробой газа в нужной ячейке, сопровождающийся излучением света, который и формирует требуемое изображение.

Плоттер

- устройство, позволяющее представлять выводимые из компьютера данные в форме схемы, чертежа или графика на бумаге.

Основные сферы применения плоттеров: 

• моделирование (САПР в машиностроении);
• автоматизированное проектирование (CAD);
• архитектурное проектирование;
• ювелирное дело;
• изготовление прототипов и линейных форм;
• дизайн упаковки;
• гравировка по различным материалам;
• раскрой тканей;
• геоинформационные системы (ГИС).

Основные виды плоттеров

1. Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа.

Существует два типа ПП:

• планшетные, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения;
• барабанные (или рулонные), в которых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага - вдоль другой за счет захвата транспортным валом.

2. Карандашно-перьевые плоттеры  - разновидность перьевых - отличаются возможностью установки пишущего узла с цанговым механизмом для использования обычных карандашных грифелей, который обеспечивает постоянное усилие нажима грифеля на бумагу и его автоподачу при стачивании. 

3. Струйные плоттеры - с направленным распылением чернил на бумагу при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. 

4. Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения на поверхности специальной электростатической бумаги, рабочая  поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. 

5. Плоттеры прямого выводы изображения - изображение создается на специальной термобумаге длинной «гребенкой» миниатюрных нагревателей. Термобумага подается с рулона, движется вдоль «гребенки» и меняет цвет в местах нагрева. 

6. Плоттеры на основе термопередачи – в них между термонагревателями и бумагой размещается «донорный цветоноситель» - тонкая лавсановая лента, обращенная к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой температурой плавления.

7. Лазерные (светодиодные) плоттеры - базируются на процессе фотоэффекта. Вращающийся селеновый барабан заряжен до потенциала в сотни вольт, луч света создает скрытое электростатическое изображение, которое притягивает намагниченный мелкодисперсный тонер, переносимый затем механическим путем на бумагу. После этого бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате чего частицы тонера запекаются, создавая изображение.

8. Режущие плоттеры (каттеры) - управляемые компьютером устройства, непосредственно вырезающие из листового материала деталь по заданному на экране монитора трафарету. В качестве листового материала может применяться кожа, ткань, винил, полиэтилена, тонкий пластика, бумага. 

Акустическая система

• устройство, преобразующее электрический сигнал, подающийся со звуковой карты, в звук.

В зависимости от наличия встроенного усилителя (питающегося от сети 220В) акустика делится на активную (встроенный усилитель) и пассивную (внешний усилитель).

Самые распространённые форматы акустических систем: 2.0, 2.1 и 5.1. Первая цифра означает количество основных колонок (фронтальных и тыловых), а вторая – наличие сабвуфера.

2.0 - только две фронтальных колонки

2.1 - два сателлита и сабвуфер

4.1 - две фронтальные колонки, две тыловые и сабвуфер.

5.1 - две фронтальные колонки, две тыловые, одна центральная и сабвуфер.

Наушники

• устройство для персонального прослушивания речи, музыки или иных звуковых сигналов.

Классификация наушников:

1. По способу передачи электрического сигнала

• проводные  — соединены с источником проводом;
• беспроводные  — соединены с источником посредством беспроводного канала. 

2. По количеству каналов

• стереофонические  — сигналы на каждый громкоговоритель передаются по отдельным каналам;
• монофонические  — имеют два громкоговорителя с общим сигналом;
• с дополнительными каналами  — имеют более одного громкоговорителя для каждого уха, что позволяет имитировать объемное звучание.

3. По типу конструкции (виду):

• вставные  (обиходное название —  « вкладыши » ) — вставляются в ушную раковину;
• внутриканальные  (обиходное название —  « затычки » ) — вставляются в ушной канал;
• накладные  — накладываются на ухо;
• полноразмерные  или  мониторные  — полностью обхватывают ухо.

4. По типу крепления :

• оголовье  — наушники с вертикальной дужкой, которая соединяет две чашечки наушников;
• затылочная дужка  — соединяет две части наушников, но располагается на затылке. Основная механическая нагрузка направлена на уши;
• крепления на ушах  — обычно наушники такого типа закрепляются на ушах с помощью заушины или клипс;
• без креплений  — они держатся только за счет амбушюров, которые находятся в ушном проходе.

А также по способу подключения кабеля, по конструкции излучателя, по типу акустического оформления, по сопротивлению и по типу соединительных разъемов .

ИБП

• автоматическое устройство, при пропадании электрического тока позволяющее подключенному оборудованию непродолжительное время работать от аккумуляторов, что предотвращает выход компьютера из строя. Также оно способно корректировать параметры электропитания, такие как напряжение и частота.

1. Резервный (Off-Line)  - используется для резервного питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей. 

2. Линейно-интерактивный (Line-interactive)  - эти ИБП представляют собой практически то же самое, что и Off-Line, но имеют на входе ступенчатый стабилизатор напряжения, позволяющий получить регулируемое выходное напряжение. 

3.  Он-лайн (On-Line)  - данные ИБП используется для защиты серверов и рабочих станций локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания.