Файл: Устройство персонального компьютера (История создания вычислительной техники).pdf
Добавлен: 01.04.2023
Просмотров: 400
Скачиваний: 2
- Модем - предназначен для подключения компьютера к сети Интернет.
- Принтер - нужен для распечатки документов.
- Сканер - предназначен для ввода изображений в компьютер.
Все устройства (кроме клавиатуры и мыши) оснащены сетевым кабелем для подключения к сети переменного тока 220 В. А также кабелями, подходящими для подключения к системному блоку. В подавляющем большинстве случаев это будет кабель с разъемом USB, который можно подключить к любому соответствующему разъему USB на системном блоке компьютера.
Существует множество конфигураций компьютеров, каждая из которых имеет свои особенности и разные возможности.
Таким образом, можно сделать вывод, что любой компьютер состоит из четырех частей - устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации.
ГЛАВА 2. УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
2.1 Устройства обработки информации
Персональный компьютер (ПК) - это не электронное устройство, а небольшой комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные функции[7]. Часто используемый термин «конфигурация ПК» означает, что конкретный компьютер может работать с другим набором внешних устройств (или периферийных устройств), например, с принтером, модемом, сканером и т. д.
Эффективность использования ПК во многом определяется количеством и типами внешних устройств, которые можно использовать в его составе. Внешние устройства позволяют пользователю взаимодействовать с ПК[8]. Широкий спектр внешних устройств, разнообразие их технических, эксплуатационных и экономических характеристик позволяют пользователю выбирать конфигурации ПК, наиболее соответствующие его потребностям, и обеспечивать рациональное решение его проблемы.
Конструктивно каждая модель ПК имеет так называемый «базовый набор» внешних устройств, то есть этот набор компонентов, дальнейшее сокращение которого приведет к неудобству использования компьютера для конкретной работы или даже к полной глупости работы с ним[9]. Этот набор можно увидеть почти везде, где используется компьютер, в том числе:
- системный блок (плюс в корпусе установлен диск или жесткий диск);
- монитор;
– клавиатура.
Все вышеперечисленные элементы составляют «базовую конфигурацию» этой модели. Они также различают концепцию «требуемой конфигурации» для ПК, что означает необходимый набор компонентов для работы с конкретным программным продуктом.
Материнская плата - материнская плата персонального компьютера. включает в себя (рис. 1):
- процессор - основная система, выполняющая большинство математических и логических операций;
- набор микропроцессоров (набор систем) - набор систем, управляющих работой внутренних компьютерных устройств и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
- шины - наборы проводов, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
- оперативное запоминающее устройство (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - совокупность систем, предназначенных для временного хранения данных после включения компьютера;
- ПЗУ (постоянная память), микросхемы для долговременного хранения данных, в том числе при выключенном компьютере;
- разъемы для подключения дополнительных устройств (розеток).
Рисунок 1 – Материнская плата.
Жесткий диск — это основное долговременное устройство хранения больших объемов данных и программ, представленное на рис.2.
Фактически это не диск, а группа коаксиальных дисков, которые имеют магнитное покрытие и вращаются с высокой скоростью.
Рисунок 2 – Жесткий диск.
Таким образом, этот «диск» не имеет двух поверхностей, как должно быть с обычным плоским диском, но имеет 2n поверхностей, где n - количество отдельных дисков в группе.
Основные параметры жестких дисков включают емкость и производительность. Объем дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют технологию, изобретенную компанией BM, используя гигантский магниторезистивный эффект (GMR-Giant Magnetic Resistance). Теоретический предел емкости пластины, производимой по этой технологии, составляет около 80 ГБ. В настоящее время достигнут технологический уровень в 6 ГБ на пластину, но разработка продолжается.
Помимо скорости передачи данных, среднее время доступа к параметру напрямую связано с производительностью диска. Он определяет временной интервал, необходимый для поиска необходимых данных, и зависит от скорости вращения диска.
Для быстрой передачи небольших объемов информации используются так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляются в специальный накопитель - накопитель. Отверстие для приема диска расположено на передней панели системного блока. Правильное направление дискеты указано стрелкой на пластиковом корпусе.
Основными параметрами дискет являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в нескольких единицах) и общая емкость.
Видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера. На заре развития персональных компьютеров в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная область экрана памяти, в которую процессор вводил данные, изображения. Специальный контроллер экрана считывал данные о яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и, в соответствии с ними, контролировал сканирование горизонтального луча электронной пушки монитора (рис. 3).
Рисунок 3 – Структура видеокарты.
С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количество точек по вертикали и горизонтали) область видеопамяти стала недостаточной для хранения графических данных, а процессор перестал справляться со сборкой и обновлением изображения. Затем произошло разделение всех операций, связанных с управлением экраном, на отдельный блок, называемый видеоадаптером. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.
Звуковая карта была одним из последних улучшений персонального компьютера. Он подключен к одному из слотов материнской платы в виде дочерней платы и выполняет расчеты, связанные с обработкой звука, речи и музыки. Звук воспроизводится через внешние динамики, подключенные к выходу звуковой карты. Вы можете отправить аудиосигнал на внешний усилитель через специальное соединение. Также имеется разъем для микрофона, который позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для дальнейшей обработки и использования (рис. 4).
Рисунок 4 – Звуковая карта.
Основным параметром звуковой карты является битовая глубина, которая определяет количество бит, используемых при преобразовании сигналов из аналогового в цифровое и наоборот. Чем выше битовая глубина, тем ниже погрешность, связанная с оцифровкой, и тем выше качество звука. Минимальные требования сегодня - 16-битные, а наиболее распространенными являются 32-битные и 64-битные устройства.
Стандартизация является наиболее сложной в области воспроизведения звука. Отсутствие единых централизованных стандартов привело к тому, что ряд компаний, занимающихся производством аудиоустройств, фактически применили свои внутренние стандарты в больших масштабах. Например, во многих случаях устройства, совместимые с устройством 8oIPV1a, принадлежащим Creative Labs, считаются стандартом.
Оперативная память (RAM) — это массив кристаллических ячеек, в которых могут храниться данные. Существует много разных типов ОЗУ, но динамическая память (DRAM) и статическая память (SRAM) различаются с точки зрения физического принципа работы (рис. 5).
Рисунок 5 – Оперативная память.
Процессор — это основная микросхема компьютера, в которой выполняются все расчеты. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки ОЗУ, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние процессорные ячейки называются: регистры. Также важно отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть также те, которые, в зависимости от их содержимого, могут изменять выполнение команд (рис. 6).
Рисунок 6 – Центральный процессор.
Таким образом, управляя данными, отправляемыми в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. Это основа для выполнения программ.
С другими компьютерными устройствами, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор соединен несколькими группами проводников, которые называются шинами. Существует три основных шины: шина данных, адресная шина и командная шина.
Система команд процессора. В этом процессе процессор обрабатывает данные в своих регистрах в области ОЗУ; а также данные в портах внешнего процессора. Интерпретируйте некоторые данные непосредственно как данные, некоторые данные как данные адреса, а некоторые как команды. Совокупность всех возможных инструкций, которые процессор может выполнять с данными, создает так называемую систему команд процессора. Процессоры, принадлежащие к одному семейству, имеют одинаковые или похожие системы команд. Процессоры, принадлежащие к разным семействам, отличаются в системе инструкций и не являются взаимозаменяемыми.
Процессоры с расширенной и сокращенной системой инструкций. Чем шире набор команд процессорной системы, чем сложнее ее архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше среднее время выполнения одной команды, измеренное в тактовых циклах процессора. Например, система инструкций процессора Intel Pentium в настоящее время содержит более тысячи различных инструкций. Такие процессоры называются процессорами с расширенной системой команд - CISC - процессоры (CISC - Complex Instruction Set Computing)
В отличие от процессоров CISC, процессоры RISC с сокращенной системой команд (RISC - вычисления с уменьшенным набором команд) появились в середине 80-х годов. При такой архитектуре количество инструкций в системе намного меньше, и каждая из них выполняется намного быстрее. Таким образом, программы, состоящие из простых команд, выполняются этими процессорами гораздо быстрее. Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции должны эмулироваться далеко от эффективной последовательности простейших сокращенных инструкций.
Клавиатура является основным устройством ввода. Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается путем изменения формы клавиатуры, расположения клавиш или способа подключения к системному блоку.
Клавиатуры, имеющие особую форму, рассчитанную с учетом требований эргономики, называются эргономичными клавиатурами. Рекомендуется применять их на рабочих местах, предназначенных для ввода большого количества знаковой информации. Эргономичные клавиатуры не только повышают производительность пишущей машинки и снижают общую утомляемость в течение рабочего дня, но также снижают вероятность и степень развития ряда заболеваний.
Раскладка клавиатуры стандартных клавиатур далека от идеальной. Он выжил с первых дней механических пишущих машинок. В настоящее время существует техническая возможность изготовления клавиатур с оптимизированной раскладкой, и есть примеры таких устройств (в частности, к ним относится клавиатура Dvorak). Однако практическая реализация пользовательских клавиатур сомнительна из-за того, что вам нужно научиться работать особенно с ними. На практике только специализированные рабочие станции оснащены этими клавиатурами.
В зависимости от способа подключения к системному блоку проводная и беспроводная клавиатуры различаются. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом. Обычная дальность действия этих клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.
Специальные манипуляторы. Помимо обычной мыши, существуют и другие типы манипуляторов, например: трекболы, мундштуки, инфракрасные мыши.
Трекбол, в отличие от мыши, неподвижен, и его шарик приводится в движение ладонью. Преимущество трекбола в том, что ему не требуется гладкая рабочая поверхность, поэтому трекболы широко используются в портативных персональных компьютерах.