Файл: Устройство Компьютера.pdf

Для применения в портативных устройствах (ноутбуках) был разработан уменьшенный формат модулей памяти SO-DIMM.

2.2. SRAM

SRAM представляет собой полупроводниковый тип статической оперативной памяти с произвольным доступом. Каждый двоичный разряд имеет положительную обратную связь, что позволяет поддерживать заряд без регенерации. Не смотря на это статическая память SRAM так же как и динамическая память DRAM является энергозависимой.

Перечислим преимущества SRAM в сравнении с DRAM:

1. Высокая скорость доступа, при которой доступ к любой ячейки памяти занимает одно и тоже время.
2. Простые схемотехнические решения. Ячейка статической памяти построенная по КМОП-технологии состоит из двух инверторов включенных перекрестно. Данная схема позволяет увеличить плотность упаковки элементов на кристалле, но повышает энергопотребление.

Недостатками статического типа памяти являются:

1. Невысокая плотность памяти, что влечет за собой высокую себестоимость такой памяти.
2. Высокое энергопотребление.

Устройства, требующие большого объема оперативной памяти, строятся по технологии DRAM. SRAM применяется в основном для кэш-памяти и регистров.

3. Устройства ввода-вывода

Под устройствами ввода-вывода понимаются периферийные устройства, позволяющие компьютеру получать информацию извне и выдавать информацию пользователю. Периферийные устройства являются необязательные для работы компьютера.

Устройства ввода-вывода делятся на три вида:

1. Устройства ввода – мышь, клавиатура, тачпад, микрофон и т.д., используются для ввода данных в компьютер.
2. Устройства вывода – видеоадаптер, монитор, принтер, звуковая карта. Служат для вывода данных из компьютера.
3. Устройства хранения – жесткий диск, флеш-накопитель, используется компьютером или пользователем для хранения данных.

Самыми распространенными интерфейсами для подключения периферийных устройств являются интерфейсы PCI, PCI-X, PCI-Express.

3.1. Компьютерная клавиатура

Центральным устройством ввода информации в компьютер является клавиатура, которая представляет собой упорядоченное множество функциональных клавиш (рис. 5).

Рис. 5. Стандартная 105-клавишная клавиатура.

Клавиатуры различаются по интерфейсу подключения к компьютеру (PS/2, USB), а также по количеству и расположению клавиш. Традиционная раскладка включает в себя 105 клавиш разделенных на 4 типа:

1. Буквенно-цифровые клавиши.
2. Цифровой блок.
3. Клавиши управления.
4. Функциональные клавиши.

3.2. Компьютерная мышь

Компьютерная мышь представляет собой координатное устройство, управляющее курсором и служащее для передачи различных команд компьютеру. Типичная компьютерная мышь оборудована двумя клавишами при нажатии, на которые выполняются определенные действия (рис. 6).

Рис. 6. Стандартная компьютерная мышь.

Помимо этого конструкции некоторых компьютерных мышей включает колесо прокрутки. Принцип действия компьютерной мыши основан на перемещении ее в рабочей плоскости и передачи этой информации компьютеру. Системный драйвер мыши анализирует эту информацию и вызывает соответствующие действия. В качестве датчиков регистрирующих перемещение мыши используются шаровой привод, оптический и лазерный.

Современные мыши подключаются к компьютеру по интерфейсу USB, пришедшему на смену интерфейсу PS/2. Так же распространение получили беспроводные мыши, использующие интерфейс Bluetooth.

3.3. Видеоадаптер

Устройство используется совместно с монитором для хранения и преобразования графического образа в форму доступную к восприятию человеком. Современные видеоадаптеры снабжены встроенным графическим процессором, позволяющим производить обработку данных без участия центрального процессора.

Видеоадаптер представляет собой печатную плату, подключаемую к компьютеру через стандартный (PCI Express) либо специализированный интерфейс (AGP). В компьютерах непредназначенных для обработки графической информации видеоадаптер может быть встроен в системную плату (рис. 7).

Рис. 7. Современный графический адаптер GIGABYTE GeForce GTX 1080 Ti.

Современные графические процессоры по своим вычислительным возможностям зачастую превосходят возможности центрального процессора, и применяются для интенсивной обработки команд трехмерной графики (3D). Большая вычислительная мощность, как и в случае с центральным процессором, приводит к обильному тепловыделению, поэтому графические адаптеры оборудуют системами охлаждения.

3.4. Монитор

Монитор – это устройство для графического отображения информации полученного от компьютера. Современный монитор состоит из дисплея, плат управления, блока питания расположенный в едином корпусе (рис. 8).

Рис. 8. Стандартный ЖК-монитор.

По виду выводимой информации мониторы подразделяются на:

• алфавитно-цифровые;
• графические, предназначенные для вывода не только текстовой, но и графической информации.

По типу экрана мониторы различают на:

• ЭЛТ — монитор на основе электронно-лучевой трубки.
• ЖК — жидкокристаллические мониторы.
• Плазменный — на основе плазменной панели.
• LED-монитор — на технологии.
• OLED-монитор — на технологии OLED.

Существует множество стандартных интерфейсов подключения мониторов к компьютеру. Среди них:

• композитный
• компонентный
• D-Sub
• DVI
• USB
• HDMI
• DisplayPort
• S-Video
• Thunderbolt

Важнейшим параметром экрана является его разрешение, которое задает количество пикселей по горизонтали и вертикали.

Таблица 2. Параметры монитора

3.5. Звуковая карта

Большинство современных компьютеров имеют в своем составе дополнительное оборудование, представленное множеством плат расширения. Звуковая карта позволяет записывать, обрабатывать и выводить на акустическую систему звук (рис. 9).

Рис. 9. Звуковая карта.

Первые звуковые карты представляли собой отдельные платы расширения. В настоящее время большинство материнских плат оборудовано интегрированной звуковой картой. Аудиосистема компьютера соответствует двум популярным стандартам:

1. AC’97 – стандарт разработанный компанией Intel в 1997 году. Стандарт поддерживает частоту дискретизации 96 кГц.
2. HD Audio является логическим продолжением стандарта AC’97, предложенным Intel в 2004 году. От своего предшественника стандарт HD Audio отличается более высоким качеством звука за счет поддержки частоты дискретизации до 192 кГц.

Таблица 4. Сравнение стандартов аудиосистем

3.6. Сетевая плата

Устройство взаимодействия позволяющим компьютерам обмениваться данными с другими устройствами сети является сетевая карта. В современных компьютерах сетевая карта может быть, как встроенной в системную плату, так и выполненной в виде отдельного модуля (рис. 10).

Конструктивно сетевые платы различают по типу разъема:

• 8P8C для витой пары;
• BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;
• 15-контактный разъём AUI трансивера для толстого коаксиального кабеля.
• оптический разъём (Ethernet)

В семиуровневой модели открытых систем (OSI) сетевая плата расположена на втором канальном уровне. Совместно с драйвером плата занимается приемом и передачей сетевых пакетов.

Сетевые платы первого поколения отличались низкой надежностью и невысокой скоростью передачи данных.

Второе поколение сетевых адаптеров включало микросхемы высокой степени интеграции.

Конвейерный алгоритм обработки кадров характерен для сетевых плат третьего поколения.

Выпускаемые в настоящее время сетевые адаптеры относятся к четвертому поколению. Эти адаптеры имеют скорость передачи данных 1 Гбит/сек. и более.

Рис. 10. Сетевая карта.

4. Накопитель на жестких магнитных дисках

Жесткий диск представляет собой устройство долговременного хранения информации основанное на принципе магнитной записи (рис. 11).

Рис. 11. SATA жесткий диск.

Ключевыми характеристиками накопителя являются:

• Интерфейс – множество линий связи для обмена данными между жестким диском и контроллером. Современные жесткие диски используют интерфейсы: ATA, SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.
• Емкость – определяет количество хранимых накопителем данных. Емкость жесткого диска непрерывно увеличивается. Современные жесткие диски могут достигать объема более 10 Тб.
• Форм-фактор – определяет физический размер жесткого диска. Стандартные размеры для персональных компьютеров – 3,5 или 2,5 дюйма.
• Скорость вращения шпинделя является важнейшей характеристикой определяющей скорость доступа к данным.
• Потребление энергии.
• Скорость передачи данных.
• Уровень шума.

В последнее время большую популярность получили твердотельные накопители (SSD). SSD является постоянным запоминающим устройством не механического типа, состоящим из микросхем памяти. Твердотельные накопители используют для хранения информации флеш-память типа NAND. Данный тип памяти отличается высокой скоростью доступа и низким энергопотреблением. SSD жесткие диски уступают традиционным жестким дискам (HDD) по износостойкости и стоимости за гигабайт.