Файл: Устройство персонального компьютера (Структурная схема ЭВМ).pdf

Видеокарта – это плата с микросхемами, которая служит для формирования изображения на экране монитора. Все, что мы видим на экране, создано процессором с помощью видеокарты. Видеокарта содержит микросхемы памяти, в которых хранится изображение. Они носят название видеобуфер или видеопамять. Кроме того, на плате находится специальный преобразователь (собственно адаптер), который преобразовывает цифровой сигнал видеокарты в сигналы, понятные монитору и подобные телевизионному сигналу. Помимо этого, видеоадаптер может содержать специальный процессор, предназначенный для ускорения преобразования изображений, а также одновременного формирования нескольких кадров, например, для проигрывания видео, и наложения специальных эффектов, таких как туман или полупрозрачность объектов. Видеокарта, содержащая микропроцессор, называется графическим акселератором (видеоакселератором, видеоускорителем).

Звуковая карта. В настоящее время мировым стандартом для воспроизведения звука на компьютере является Sound Blaster. Этому способствовало широкое распространение продуктов компании Creative Labs, первой освоившей выпуск звуковых плат для ПК.

Звуковая карта предназначена для преобразования звукового сигнала из аналоговой формы в цифровую и наоборот. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

Основным параметром звуковой карты является разрядность и качество воспроизведения (моно или стерео). Минимальным требованием сегодня являются 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства; основным требованием по качеству воспроизведения – стерео.

В последнее время обработку звука может выполняться без использования звуковой карты. В этом случае аппаратная поддержка звука может быть реализована в одной из двух форм:

микросхема на системной плате;

звуковые устройства, интегрированные в основной набор микросхем системной платы.

Сетевая карта. Сетевая карта (Network Interface Card – NIC) является одним из важнейших устройств ПК при организации сети. Сетевая карта обеспечивает соединение между компьютером и сетевыми носителями, например, медными или оптоволоконными кабелями.

Сетевые карты не только обеспечивают соединение компьютера с сетью, но и выполняют важную функцию преобразования данных. Данные передаются по шине персонального компьютера параллельным потоком, а сетевые носители требуют последовательной передачи.

Многие современные материнские платы выпускаются со встроенными сетевыми картами.

2.3 Назначение основных устройств ПК

Накопители на магнитных и оптических дисках. Накопители – это устройства, предназначенные для длительного хранения данных. Основными видами накопителей на сегодняшний день являются накопители на магнитных дисках, к которым относятся накопитель на жестком диске и накопитель на гибком диске, и накопители на оптических дисках.

Накопитель на жестком магнитном диске. Накопитель на жестком магнитном диске, НЖМД (HDD – Hard disk drive [Хард диск драйв]) – это внутренний постоянный диск большой емкости. НЖМД представляет собой несколько магнитных дисков, защищенных герметичным корпусом от пыли и грязи. Запись данных осуществляется на обеих сторонах каждого из них. Для каждой стороны диска предусмотрена своя головка чтения-записи. При этом все головки смонтированы на общем стержне и не могут перемещаться независимо друг от друга.

Жесткие диски вращаются, примерно в 10 раз быстрее гибких дисков. Большинство серийных накопителей, используемых в настоящее время в ПК, имеют скорость вращения 5400 об/мин. Скорость вращения дисков с улучшенными характеристиками достигает 7200 об/мин.

Жесткие диски выпускаются в двух разновидностях: IDE [Ай-Ди-И] и SCSI.

Встроенный интерфейс накопителей (Integrated Drive Electronics – IDE) – это тип интерфейса жестких дисков (или других устройств, например, приводов CD-ROM), при котором контроллер устройства (предназначен для передачи данных из системы в накопитель и обратно) размещен в самом дисководе. Официальное название интерфейса IDE – ATA (AT Attachment). Диск IDE соединяется с материнской платой плоским кабелем. Каждый IDE-разъем материнской платы поддерживает до двух IDE-дисков. Обычно на материнской плате есть два IDE-разъема, т.е. в компьютер можно установить четыре IDE-диска (в том числе жесткие диски и приводы CD-ROM).

Основными параметрами НЖМД являются емкость и производительность.

Накопитель на гибком магнитном диске. Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД, FDD – Floppy Disk Drive) осуществляет чтение и запись информации на съемные магнитные носители, заключенные в пластиковый футляр. Такая конструкция называется дискетой.

Организация данных на магнитном диске. В результате форматирования поверхность магнитных дисков разбивается на дорожки и секторы. Дорожка – это «одно» кольцо данных на одной стороне диска. Одинаково расположенные дорожки на всех сторонах дисков объединяются в цилиндр.

Дорожка записи диска слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Так, во многих накопителях на жестких магнитных дисках ее емкость может превышать 100 000 байт, и отводить такой блок для хранения небольшого файла крайне расточительно. Поэтому дорожки разбиваются на нумерованные отрезки, называемые секторами. Сектор выглядит как «кусок торта» на диске. Стандартные программы форматирования создают секторы объемом 512 байт (фактический объем сектора равен 571 байт).

Таким образом, чтобы определить емкость диска необходимо умножить емкость сектора на количество секторов на одной стороны диска, на количество дорожек и на количество рабочих поверхностей.

Сектор является минимальным адресуемым участком дискового пространства. Минимальной порцией дискового пространства, которая может быть выделена для хранения файла, является кластер. Чем меньше размер кластера, тем более эффективно используется дисковая память. Как правило, кластер содержит один или несколько смежных секторов.

Количество кластеров на диске зависит от разрядности шины адреса и емкости диска. Например, при использовании 16-ти разрядной шины адреса, можно хранить 2¹⁶=65536 значений адресов. Если жесткий диск имеет размер 2 Гб, то размер кластера составляет примерно 32 Кб (2Гб/65536).

Логическая структура носителя информации. Для упорядочивания информации о файлах и управления ими, на диске в момент форматирования формируется структура данных, которая носит название таблица размещения файлов. Файловые системы бывают нескольких типов: FAT (File Allocation Table - таблица размещения файлов), FAT (12, 16, 32), NTFS (New Technology File System — «файловая система новой технологии»). В файловой системе FAT для хранения адреса используется два байта, в FAT12 – 12 битов (используется для дискет), в FAT16 – 16 битов (используется для флэш-памяти), а в FAT32 – 32 бита (4 байта) – используется для жестких дисков большого объема, что позволяет при том же объеме диска, формировать кластеры меньшего размера, и, следовательно, более эффективно использовать дисковое пространство (для ОС Windows). Файловая система NTFS обеспечивает более высокий уровень быстродействия и безопасности, а также дополнительные возможности, недоступные ни в одной версии файловой системы FAT (позволяет устанавливать различный объем кластера, использует систему журналирования, т.е. сохраняет список – «журнал» или «лог» - изменений, которые будут затем производиться с файловой системой). Файловые системы ext3 и ReiserFS – журналируемые файловые системы для ОС Unix. NFS - журналируемая файловая система фирмы Apple Computer для ОС Mac OS. CDFS – файловая система для работы с оптическими дисками (CD- и DVD). UDF – мультисистемная файловая система для работы с CD-RW и DVD-RW.

Устройства внешней памяти именуются буквами латинского алфавита. Система приписывает накопителям имена таким образом, что физически первый накопитель на дискетах получает имя А, второй же - В. На одном физическом устройстве внешней памяти может быть сформировано несколько логических устройств. Сказанное относится, прежде всего, к накопителям на жестких магнитных дисках, хотя не только к ним. Жесткий диск допускается разделять на несколько логических дисков, с каждым из которых связывается свое имя привода. Первый логический привод при этом имеет имя С, второй – D и т.д.

Привод CD-ROM, когда он имеется, так же получает однобуквенное имя (первое из еще не занятых), которое назначается ему после присваивания имен накопителя на магнитных дисках.

Хотя пользователь этого и не ощущает, обмен данными с дисками производится блоками (они называются секторами) по 512 байтов.

Каждый используемый диск может иметь метку – имя, которое пользователь ему назначает. Это имя не является постоянным - его можно менять.

Накопители на оптических дисках. Еще одним стандартным средством переноса данных, помимо дискет, являются оптические компакт-диски или CD. На компакт-дисках выпускается масса программных продуктов – игры, мультимедийные энциклопедии и электронные учебники, системы документооборота и т.д. Доступ к данным, хранящимся на компакт-диске, происходит быстрее, чем к данным, хранящимся на дискете, но все же значительно медленнее, чем на современных жестких дисках.

Компакт-диски допускают однократную или многократную возможность записи данных и бывают следующих типов:

CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory ) − постоянное запоминающее устройство на компакт-диске); это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мбайт. Такой объем данных соответствует 333 000 страницам текста или 74 минутам высококачественного звучания или их комбинации.

CD-R (Compact Disk-Recordable) − записываемый компакт-диск;

CD-RW (Compact Disk- Rewritable) − перезаписываемый компакт-диск.

DVD (Digital Versatile Disc – универсальный цифровой диск). DVD-диск имеет тот же диаметр (120 мм) и толщину (1,2 мм), что и CD-диск. Однако DVD имеет более тонкие дорожки и, как следствие, более высокую плотность записи. Форматы дисков DVD: DVD-ROM, DVD−R (минус R), DVD+R (плюс R), к многократной записи – DVD-RAM, DVD−RW (минус RW), DVD+RW (плюс RW).

Накопитель на магнитной ленте. Накопитель на магнитной ленте, или стример (streamer), по принципу действия аналогичен кассетному магнитофону, но записывает данные не в аналоговой, а в цифровой форме. В связи с очень низким быстродействием и строго последовательным доступом к хранящимся данным, такие накопители используются исключительно для резервирования информации, имеющейся на жестком диске

Кроме того, существуют переносные винчестеры, винчестеры со сменным диском, магнитооптические дисководы с особыми дискетами емкостью 230 МБ – 2,6 Гб.

Жесткие диски, дискеты, перезаписываемые компакт-диски, магнитооптические диски относятся к устройствам ввода/вывода.

Монитор. Монитор - это основное устройство ПК, служащее для отображения информации. Монитор снабжен сетевым выключателем, регуляторами изображения, а также двумя разъемами – информационным и сетевым. При помощи специального информационного кабеля монитор соединяется через видео адаптер (видеокарту, видеоконтроллер) с системным блоком, а при помощи сетевого шнура – с источником питания.

В ПК используется два основных типа мониторов – на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ или CRT-мониторы) и на базе жидкокристаллических матриц (ЖК или LCD-мониторы).

Монитор на базе электронно-лучевой трубки работает как обычный телевизор. Такие мониторы имеют большой вес и объем. Мониторы на базе жидкокристаллических матриц плоские и легкие, еще одним важным их достоинством является отсутствие вредных излучений. Вместе с тем жидкокристаллические мониторы обладают определенными недостатками по сравнению с электронно-лучевыми мониторами, а именно: низким быстродействием, меньшим углом обзора. Кроме того, жидкокристаллические мониторы предназначены для работы при одном фиксированном разрешении, определяемом физическим количеством пикселей на экране.

Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:

Разрешение: Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселях. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно фиксированное разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78×0,78 мм), увеличеный в 46 раз

Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселей. Непосредственно связан с физическим разрешением.

Соотношение сторон экрана (формат): Отношение ширины к высоте, например: 5:4, 4:3, 5:3, 8:5, 16:9, 16:10.

Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.

Контрастность: отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведённая для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.

Яркость: количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.