Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров ( Устройство персональных компьютеров).pdf

Персональный компьютер сегодня является неотъемлемой частью жизни современного общества. Электронно–вычислительные машины, принявшие в свое время мобильный и удобный вид, сегодня призваны значительно облегчить деятельность человека в самых разных сферах – от личной жизни каждого до науки, техники, образования и политики. Это стало возможным, в том числе, благодаря изобретению пользовательского интерфейса, который сделал использование компьютера возможным для каждого человека, а также позволил распространить данные технические средства не только по крупным научным предприятиям, но и по частным квартирам. Так и появилось понятие «персональный компьютер» – компьютер, который может быть использован каждым человеком в домашних условиях.

Современные компьютеры принимают различные видовые вариации – это может быть и стационарный аппарат, и лэптоп, и даже планшет и смартфон. Несмотря на распространение таких видов компьютеров, стационарные все–таки не отходят на задний план – до сих пор, для выполнения сложных, «тяжелых» операций нет лучшей альтернативы. В состав такого компьютера входит множество технических средств, в частности – мониторы. И нередки случаи, когда для одного компьютера используется два и более мониторов.

Таким образом, цель данной работы – рассмотрение характеристик и типов мониторов для персональных компьютеров.

Для достижения данной цели выполним такие задачи как:

изучить историю создания персонального компьютера;
рассмотреть функциональные элементы персонального компьютера;
привести основные характеристики мониторов;
проанализировать классификацию мониторов для персональных компьютеров;
подвести итоги работы.

Объектом исследования выступает персональный компьютер, а предметом – монитор для персонального компьютера.

Теоретическая база исследования – научные работы исследователей функционального устройства и аппаратного обеспечения компьютеров, в том числе труды таких авторов как Биллинг В. А., Павловская Т. А., Финогенов К. Г. и мн. др.

Глава 1. Устройство персональных компьютеров

1.1 История создания персонального компьютера

Персональным компьютером (ПК) называют электронную вычислительную машину (ЭВМ), управляемую одним человеком [15]

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т. е. устройство для вычислений. Многие тысячи лет назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т. д. Более 1500 лет тому назад для облегчения вычислений стали использоваться счеты. Первая настоящая счетная машина появилась лишь в 1642 г. Её изобрел французский ученый Блез Паскаль. В 1673 г. немецкий математик Лейбниц изобрел машину, которая выполняла все четыре арифметические действия. Она стала прототипом арифмометров, использовавшихся с 1820 г. до 60–х годов ХХ века. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Но многие расчеты производились очень медленно – даже десятки счетчиков должны были работать по несколько недель и месяцев. Причина проста – при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а скорость его работы весьма ограничена [7].

Пeрвaя идeя прoгрaммнo–упрaвляeмoй счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройства управления, ввoдa и пeчaти (хотя и использующей десятичную систему счисления), была выдвинутa в 1822 г. английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Бэббидж не cмoг дoвecти дo конца работу по созданию аналитической машины – oнa oкaзaлacь cлишкoм сложной для техники того времени. Однако он рaзрaбoтaл вce ocнoвныe идеи, и в 1943 г. американец Говард Эйкeн c пoмoщью работ Бэббиджа на основе техники XX в. – элeктрoмeхaничecких рeлe – смог построить на одном из предприятий фирмы «IBM» тaкую машину под названием «Марк–1». Еще раньше идеи Бэббиджa были пeрeoткрыты немецким инженером Конрадом Цузе, который в 1941 г. пocтрoил aнaлoгичную машину [7].

Лишь в 40–х годах ХХ века удалось создать программируемую счетную машину, причем на основе электромеханических реле, которые могут пребывать в одном из двух устойчивых состояний: «включено» и «выключено». И во второй половине 40–х годов появились первые электронно–вычислительные машины, элементной базой которых были электронные лампы.

С появлением в 80–х годах первых персональных компьютеров, темпы развития резко возросли. Практически каждый день появляются новые разработки, и ПК становится все более доступен и все более необходим. В настоящее время нет ни одной сферы деятельности, где не использовались бы компьютеры [4].

В 1943 г. группа американских специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать подобную машину уже на основе электронных ламп, а не реле. Их машина, названная «ENIAC», работала в тысячу раз быстрее, чем «Марк–1», однако для задания ее программы приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. Для упрощения процесса задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине [15].

Этот доклад стал всемирно известным, так как в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но они соответствуют тем принципам, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман.

1.2 Функциональные элементы персонального компьютера

В предыдущем разделе работы мы затронули доклад известного математика Джона фон Неймана. В основу построения большинства современных компьютеров положены принципы, сформулированные им в относительно далеком 1945 году. Эти принципы выглядят следующим образом:

Принцип программного управления – программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти – программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными.
Принцип адресности – основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек [15].

Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру. Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение сновных логических узлов компьютера, к которым относятся:

центральный процессор;
основная память;
внешняя память;
периферийные устройства [9].

Схематично основные части персонального компьютера представлены на рисунке 1 [9].

1 – монитор, 2 – материнская плата, 3 – центральный процессор, 4 – оперативная память, 5 – карты расширений, 6 – блок питания, 7 – оптический привод, 8 – жёсткий диск, 9 – компьютерная мышь, 10 – клавиатура

Рисунок 1. Основные составные части персонального компьютера

Конструктивно персональные компьютеры выполнены в виде центрального системного блока, к которому через специальные разъемы присоединяются другие устройства. В состав системного блока входят все основные узлы компьютера:

системная плата;
блок питания;
накопитель на жестком магнитном диске;
накопитель на гибком магнитном диске;
накопитель на оптическом диске;
разъемы для дополнительных устройств [10].

На системной (материнской) плате в свою очередь размещаются:

микропроцессор;
математический сопроцессор;
генератор тактовых импульсов;
микросхемы памяти;
контроллеры внешних устройств;
звуковая и видеокарты;
таймер [10].

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально–модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Микропроцессор – это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

между микропроцессором и основной памятью;
между микропроцессором и портами ввода–вывода внешних устройств;
между основной памятью и портами ввода–вывода внешних устройств [2].

Порты ввода–вывода всех устройств через соответствующие разъемы (слоты) подключаются к шине либо непосредственно, либо через специальные контроллеры (адаптеры).

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками компьютера.

Внешняя память используется для долговременного хранения информации, которая может быть в дальнейшем использована для решения задач. Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических символов, частота которых задает тактовую частоту компьютера. Промежуток времени между соседними импульсами определяет такт работы машины.

Источник питания – это блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера.

Таймер – это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания и при отключении компьютера от сети продолжает работать.

Внешние устройства компьютера обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами [10].

Глава 2. Мониторы для персональных компьютеров

2.1 Характеристики мониторов

Монитор – это аппаратное устройство, которое состоит из жесткого корпуса и экрана (дисплея). Монитор служит для вывода информации на дисплей. Как и большинство ранних телевизоров, первые мониторы компьютера имели ЭЛТ (электронно–лучевую трубку). Сегодня ЭЛТ–монитор почти полностью заменен на новые ЖК и плазменные мониторы [13]

Его основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно–лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). ЭЛТ–мониторы обеспечивают лучшее качество изображения, но в пользу жидкокристаллических мониторов говорит их компактность, небольшой вес, идеально плоская поверхность экрана. Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21".

Изoбрaжeниe нa экрaнe ЭЛТ–монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия ocтрoнaпрaвлeнным пучкoм элeктрoнoв, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изoбрaжeния люминoфoрнoe пoкрытиe имеет точки или полоски трех типов, светящиеся крacным, зeлeным и синим цветом. Чтобы на экране все три лучa cхoдилиcь cтрoгo в одну точку и изображение было четким, пeрeд люминoфoрoм cтaвят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щeлями. Чacть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что уcиливaeт яркocть и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щeлями (шaг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Шaг мacки измeряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее рacпрocтрaнeны мoнитoры c шагом маски 0,24–0,26 мм. На экране жидкокристаллического мoнитoрa изoбрaжeниe oбрaзуeтcя в результате прохождения белого света лампы подсветки чeрeз ячeйки, прoзрaчнocть которых зависит от приложенного напряжения [17].