Файл: Устройство персонального компьютера.pdf

Память для долговременного хранения

NVRAM (Non Volatile RAM) используется для хранения данных, которые не должны быть утеряны. Она не зависит от электропитания и используется для хранения BIOS компьютера, конфигурации периферийных устройств и т.д.

ROM BIOS или просто BIOS аппаратно представлена в виде элемента памяти емкостью до 2 Гб у современных моделей компьютеров (см. рис. 6).

Рис. 6. Типичные элементы ROM BIOS для современных материнских плат

Основные функции BIOS:

1. Предоставляет ОС драйверы основных устройств, расположенных на материнской плате.
2. Содержит тестовую программу проверки системы – Power On Self-Test.
3. Запускает CMOS Setup, которая служит для установки параметров BIOS, а также аппаратной конфигурации персонального компьютера.
4. Содержит программу Bootstrap для начальной загрузки системы. Только после успешного завершения POST.

Накопители на гибких дисках

Дисковод (Floppy Disk Drive, FDD) являются старейшим периферийным устройством ПК и в настоящее время почти не используется, поэтому не будем останавливаться на его конструктивных особенностях. В качестве носителя информации в них используются дискеты диаметрами 3,5” и 5,25” (см. рис. 7).

Рисунок 7. Устройство дискеты 3,5”

Дискеты имеют два важных недостатка, из-за которых они практически вышли из употребления:

1. Срок хранения информации зависит от бережного отношения к дискете (ее нельзя гнуть и касаться рабочей поверхности, нельзя подвергать воздействию магнитного поля, можно использовать только в диапазоне +10 - +53 градусов по Цельсию).
2. Небольшая емкость (обычно это всего 1,44 Мбайт).

Жесткий диск

Выпуск персональных компьютеров со встроенным жестким диском начался в 1983 году. По сравнению с дискетами они имеют пару решающих достоинств: емкость современных жестких дисков достигает 60 – 2000 Гбайт, а время доступа на порядок меньше, чем у приводов дискет.

Рисунок 8. Строение жесткого диска

В работе жесткие диски используют принцип магнитной записи. Данные записываются и считываются с поверхности вращающихся магнитных дисков специальными головками. При записи на головку сначала подается положительный сигнал, а затем отрицательный (или наоборот) - в результате магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с направлением магнитных полей, которые создаются головкой записи. При чтении головка регистрирует моменты изменения полярности и выдает импульсы, которые соответствуют моменту изменения полярности.

Рассмотрим подробнее механические элементы жесткого диска. В корпусе из прессованного алюминия со всеми необходимыми разъемами объединены следующие элементы:

1. Диски. Они как правило изготавливаются из алюминия, но бывают также из стеклокерамики. Для рабочего слоя используется полимерное покрытие с наполнителем из окислов железа. Сейчас используют тонкопленочный рабочий слой, который прочнее и тоньше. Он создается путем электролиза или напыления. Количество дисков может достигать 8, но у современных винчестеров чаще всего 1-2 диска, что обусловлено лучшими техническими характеристиками в части энергосбережения.
2. Головки чтения и записи. Для каждого диска есть своя пара головок. Все головки располагаются в виде гребенки и перемещение одной из них обязательно вызывает аналогичное перемещение остальных. После выключения шпиндельного двигателя винчестера головки ложатся на поверхность диска в специальной зоне парковки.
3. Фильтр. В корпусе жесткого диска есть специальная воздушная щель, оснащенная фильтром, для выравнивания давления воздуха между дисководом и окружающей средой. Также имеется фильтр для удаления частиц, образующихся в результате работы частей диска.

Основные характеристики жесткого диска:

1. Емкость – максимальный объем данных, который можно записать.
2. Быстродействие, основным показателем которого является среднее время доступа, т.е. время необходимое накопителю для того, чтобы начать обмен данными после получения запроса от контроллера. Любая прикладная программу будет работать тем быстрее, чем меньше время доступа. Среднее время доступа складывается из среднего времени поиска и среднего времени ожидания и зависит от того, как организованно хранение данных на диске, и скорости перемещения головки чтения и записи.
3. Время безотказной работы показывает среднестатистическое время между сбоями (MTBF) и характеризует надежность устройства (обычно составляет 500 000 часов).
4. Кэш-память винчестера – фактически имеющиеся ячейки памяти в контроллере винчестера. Она влияет на скорость работы жесткого диска, так как может хранить данные, которые с высокой вероятностью могут понадобиться процессору.

Привод компакт-дисков

Первые CD-ROM использовались как внешние устройства. В современных моделях персональных компьютеров привод компакт-дисков выполнен как внутренний компонент. Стандартный размер дисковода 5,25”.

Рисунок 9. Компакт-диск в приводе CD-ROM

Приводы CD-ROM при записи используют лазерный луч, выжигающий тот участок, который хранит логическую единицу, и оставляет нетронутым участок с логическим нолем. В результате поверхность CD получает маленькие углубления – питы. Для того чтобы CD-ROM можно было использовать для прослушивания и Audio CD, нужна звуковая карта.

Компакт-диски (CD, DVD, Blu-Ray Disc и т.п.) имеют следующие достоинства и недостатки:

- надежнее в транспортировке, чем жесткие диски;

- имеет достаточны большую емкость, позволяя создавать дешевый банк с разнообразными данными;

- долговечны (при правильной эксплуатации);

- главный недостаток – низкая скорость доступа к данным.

ГЛАВА 2. Основные устройства ввода-вывода данных

Монитор

Важнейшим устройством вывода компьютерной информации является монитор. Длительное время самыми распространенными были мониторы на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), но сейчас они используются все меньше так как имеют ряд недостатков: большая масса и габариты, значительное энергопотребление и тепловыделение, вредные для здоровья человека излучения, значительная нелинейность растра.

Сегодня наиболее востребованными являются жидкокристаллические мониторы (LCD).

Рисунок 10. Жидкокристаллический монитор фирмы Dell

Их мы и рассмотрим подробнее. Они состоят из двух стеклянных панелей, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества. Экран такого монитора представляет собой совокупность отдельных элементов – ячеек. Каждая ячейка генерирует 1 пиксел изображения. Но в отличие от зерна люминофора ЭЛТ, ЖК ячейка не генерирует свет, а управляет интенсивностью проходящего света, поэтому такие мониторы требуют подсветки.

«Основные характеристики LCD зависят от параметров матрицы, установленной в нем. А главный из них – время отклика ее элемента. Качество изображения определяется также моделью видеопроцессора и алгоритмами, используемыми в нем (алгоритм масштабирования изображения, коррекции цвета, подстройки и т.д.).» [6, c. 330] Следовательно, качество ЖК-монитора зависит от производителя.

Еще одной чертой таких мониторов является наличие проблемных пикселов, яркость которых при смене изображения остается неизменной. При выборе монитора следует внимательно изучить поверхность его экрана, так как данных дефект обусловлен несовершенством технологии производства ЖК-мониторов.

Следует сказать, что развиваются и альтернативные технологии изготовления плоских экранов: плазменные, электролюминесцентные, органические светодиодные и другие.

Из всех компонентов персонального компьютера монитор наибольшим образом оказывает влияние на здоровье пользователя, особенно на зрение. [1]

Чтобы уменьшить влияние данных факторов необходимо работать только с сертифицированным оборудованием, удовлетворяющим эргономическим требованиям. Также н рекомендуется:

- размещать компьютер напротив окна;

- не допускать попадания прямого света на экран;

- необходимо следить за осанкой при работе за компьютером;

- следует располагать оборудование так, чтобы сектор обзора был как можно уже;

- периодически делать перерывы и давать возможность глазам отдохнуть;

- верхний край экрана не должен быть выше уровня глаз оператора.

Клавиатура

В настоящее время клавиатура – основное устройство ввода информации в компьютер и это положение вещей, может быть, изменится только с появлением надежной системы распознания речи (см. рис. 11).

Рисунок 11. Расположение клавиш клавиатуры типа MFII

Главным элементом в клавиатуре являются клавиши, сигнал от нажатия которых регистрируется внутренним контроллером клавиатуры и передается в виде скэн-кода на материнскую плату. На материнской плате персонального компьютера для подключения клавиатуры используется контроллер – контроллер интерфейса клавиатуры. [11] В клавиатуре MFII, которая в настоящее время является стандартом, функциональные клавиши, а также некоторые специальные, находятся в верхнем ряду. Данные клавиши при работе программного обеспечения выполняют определенные функции, неодинаковые для разных программ. Тем не менее, в большинстве программ соблюдается стандарт использования функциональных клавиш. Алфавитно-цифровая область расположена ниже и напоминает пишущую машинку: здесь находятся буквы A-Z и цифры 0-9. Здесь же расположены специальные клавиши Tab, Shift, Caps Lock, Backspace, Del, Ctrl, Alt, Enter. Справа расположен блок управления курсором с клавишами Insert, Delete, Home, End, Page Up, Page Down, вверх, вниз, влево, вправо. Еще правее расположен цифровой блок. Он был создан, чтобы облегчить ввод цифр, но на современных клавиатурах этот блок часто отсутствует.

Существуют специальные клавиатуры для незрячих людей. На клавишах такой клавиатуры имеются осязаемые точки, которые соответствуют алфавиту для слепых.

Манипулятор мышь

Наряду с клавиатурой мышь является важным средством ввода (см. рис 12). По мере появления графических оболочек мышь стала просто необходима для эффективной работы. Назначение графической оболочки – возможность работы без ввода команд с клавиатуры. Конечно, клавиатуру нельзя полностью заменить, особенно в программах обработки текста.

Рисунок 12. Манипулятор мышь

Для оптимальной работы мышь должна перемещаться по плоской поверхности. Указатель мыши движется по экрану синхронно движению самой мыши по поверхности. Устройством ввода мыши являются ее кнопки. Функциональное назначение кнопок мыши различно и зависит от конкретной программы. Общее правило – при указании на объект (пиктограмму) он становится управляемым. При щелчке левой кнопкой объект выделяется, а при двойном щелчке активизируется. Кроме кнопок, современные мыши оснащены также устройством для прокрутки изображения на экране.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цели и задачи, поставленные перед началом работы, выполнены. Были изучены все этапы развития компьютерных технологий, тщательно рассмотрены отдельные элементы персонального компьютера. В процессе написания реферата были систематизированы знания в обрасти аппаратных средств персонального компьютера, что в будущем поможет ориентироваться в разнообразной и противоречивой информации.

Практическая значимость работы – узнать, на какие характеристики следует обращать внимание в первую очередь при покупке комплектующих персонального компьютера, научиться устанавливать дополнительные компоненты, находить и устранять неисправности. Более того, создание чего-то нового в компьютерной технике всегда базируется на старых стандартах и принципах, поэтому знание этих принципов является обязательным.

Результаты работы дают основание говорить о заметном снижении технологической гонки, которая ориентируется на рекордную производительность персонального компьютера. На первый план выходит функциональность, удобство в эксплуатации, мобильность, снижение стоимости и другие параметры, которые раньше считались второстепенными. Самой консервативной сферой компьютерных технологий остаются устройства ввода. Какой-то значимой альтернативы клавиатуре и мыши на сегодняшний день нет, хотя ведутся многочисленные разработки в сфере распознания речи, голосового управления и даже управления компьютером силой мысли или движением глаз.