Файл: Устройство персонального компьютера (Программное обеспечение персональных компьютеров).pdf

Введение

Работа посвящена исследованию устройства персональных компьютеров (ПК), ее актуальность заключается в том, что в настоящее время ПК используется практически во всех сферах человеческой жизнедеятельности, в том числе и бытовой. Рынок персональных за последние несколько лет согласно [11, 13] динамично развивается – средний ежегодный прирост поставок данной техники в штучном измерении составляет около 15%. При такой динамике с каждым годом появляется все больше и больше персональных компьютеров [7]. Поэтому их четкая классификация, определения их назначений и устройства являются актуальными задачами.

Объектом исследования данной работы являются персональные компьютеры. Предметом исследования является устройство персональных компьютеров.

Целью работы является анализ устройства современных персональных компьютеров. Для ее достижения в работе решаются следующие задачи:

• Обзор основных определений и назначений персональных компьютеров;
• Обзор основных принципов классификаций персональных компьютеров;
• Обзор основных элементов состава персональных компьютеров;
• Обзор и анализ основных внутренних устройств персональных компьютеров;
• Обзор и анализ основных внешних устройств персональных компьютеров;
• Выбор архитектуры и состава устройств персонального компьютера на примере.

Прикладная значимость работы заключается в систематизации информации, связанной с классификацией персональных компьютеров, состава их внутренних и внешних устройств, а также принципов их выбора для различных задач.

Вопросы терминологии, классификации и назначения персональных компьютеров подробно рассмотрены в работах [7, 11-13], а также в нормативно-правовых актах [1-3]. Архитектура ПК, их основные устройства представлены в трудах [4, 5, 9], а основные принципы подбора исследованы в [14]. Достоверность представленных источников не вызывает сомнений, т.к. часть их представлена в РИНЦ, а также все они изданы в печатном виде, что предполагает наличие экспертных оценок данных трудов от компетентных рецензентов.

1. Назначение, состав и классификация персональных компьютеров

1.1. Основные определения и назначение персональных компьютеров

Согласно ГОСТ 15971-90. Системы обработки информации. Термины и определения [1], который имеет статус действующего на момент написания данной работы, персональный компьютер это «настольная микроЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности». Под это определение в настоящее время попадает значительное количество разнообразных вычислительных устройств, которые рассмотрены в следующем разделе.

Согласно [2] выделяют следующие назначение персональных компьютеров с точки зрения обработки информации:

• Индивидуальное использование в бытовых целях;
• Массовое обучение в производственных условиях (ученические рабочие места);
• Профессиональное использование (текстовая обработка, расчеты, планирование);
• Профессиональное использование (наука, здравоохранение, образование, управление и т.д.).

Для большинства персональных компьютеров характерны следующие базовые функциональные возможности [11]:

• обработка текстовой информации;
• обработка табличной информации;
• обработка графической информации;
• работа в локальной сети;
• управление базами данных;
• трансляция с языков программирования, определенных существующими стандартами [2].

Однако, в настоящее время с развитие аппаратного и программного обеспечения для персональных компьютеров спектр решаемых на их базе задач значительно расширился. Ниже представлен перечень основных из них [11]:

• Сетевой терминал [13] – базовые функциональные возможности для, так называемого, веб-серфинга – поиска и обработки данных представленных в глобальной сети;
• Офисные приложения [7] – базовые функциональные возможности для обработки текстовой, табличной, графической информации;
• Сервер [9] – базовые функциональные возможности для хранения, обмена и организации доступа к большому объему данных;
• Игровые возможности [11];
• Развлекательные функции [14] – базовые функциональные возможности для игр, просмотра видео-информации, прослушивания музыки и т.д.
• Рабочие станции [14] – базовые функциональные возможности для обеспечения обмена информацией с сервером;
• Приложения для редактирования видео [11] – базовые функциональные возможности для создания, обработки и хранения видео информации;
• Приложения для производства музыки [12] – базовые функциональные возможности для создания, обработки и хранения аудио информации;
• CAD/CAM – системы [11] – функциональные возможности, обеспечивающие автоматизированное проектирование различных систем;
• Различные специализированные автоматизированные информационные системы [13].

Назначение персонального компьютера во многом определяет его устройство: состав и характеристики комплектующих, а также используемое программное обеспечение.

1.2. Классификация персональных компьютеров

В ГОСТ 15971-90. Системы обработки информации. Термины и определения [1] представлена классификация персональных компьютеров, а также соответствующие требования к их характеристикам в зависимости от решаемых с их помощью задач. Однако, несмотря на действующий статус, данный стандарт морально устарел, т.к. характеристики существующих в настоящее время компьютерных устройств значительно превосходят указанные в нем. В частности, в требованиях к объему ОЗУ, используются килобайты в качестве единиц измерения, в то время, как соответствующие характеристики актуальных устройств измеряются в гигабайтах. Также в требованиях [2] используются понятия гибких магнитных носителей, которые не используются уже несколько десятилетий. Поэтому классификацию, представленную в данном документе, использовать для современных устройств не целесообразно.

Более современная система классификации персональных компьютеров представлена в стандарте PC99 [15], который содержит рекомендации и требования к IBM-совместимым компьютерам компаний Microsoft и Intel. Несмотря на устаревание многих положений данного стандарта, принципы классификации по назначению персональных компьютеров актуальные и в настоящее время. Согласно РС99 выделяют следующие классы персональных компьютеров:

1.      Пользовательский персональный компьютер (Consumer PC);

2.      Офисный персональный компьютер (Office PC);

3.      Портативный персональный компьютер (Mobile PC);

4.      Рабочая станция (Workstation PC);

5.      Развлекательный персональный компьютер (Entertainment PC).

По поколениям (в зависимости от разрядности процессора) процессоров персональные компьютеры подразделяются:

• • Персональные компьютеры 1-го поколения - используют 8-битные микропроцессоры;
  • Персональные компьютеры 2-го поколения - используют 16-битные микропроцессоры;
  • Персональные компьютеры 3-го поколения .-используют 32-битные микропроцессоры;
  • Персональные компьютеры 4-го поколения - используют 64-битные микропроцессоры.

В настоящее время актуальны ПК 3-го и 4-го поколения.

С точки зрения портативности персональные компьютеры [11] разделяют на:

• Стационарные:
  • Настольный компьютер, согласно [13] – компьютер, основной блок которого предназначен для постоянного места размещения, чаще всего на поверхности стола или на полу. Настольные компьютеры не предназначены для переноски. Совместно с ними используют внешний дисплей, клавиатуру и манипулятор типа "мышь". Настольные компьютеры предназначены для выполнения широкого спектра задач в офисе и дома.
  • Интегрированный настольный компьютер [14] (моноблок) – стационарный ПК, у которого системный блок и дисплей объединены в единый элемент и в который напряжение питания переменного тока подается по одному сетевому кабелю.
  • Микро-компьютеры (компьютеры-стики, платформы, неттопы) [11] – персональные компьютеры, представляющие собой системные блоки, заключенные к небольшой портативный корпус, имеющий интерфейсы подключения к устройствам вывода (монитору, ЖК-телевизору и т.д.) и ввода.
• Мобильные:
  • Ноутбук – [4] компьютер, специально сконструированный для переноски и предназначенный для работы в течение продолжительного периода времени при непосредственном подключении к источнику сетевого питания или без него. В ноутбуках используется встроенный дисплей. Ноутбук способен работать от встроенной батареи. Кроме того, для большинства ноутбуков используется внешний ИП, в них имеется встроенная клавиатура и координатно-указательное устройство.
  • Планшет [11] – переносной компьютер, в котором клавиатура и указательное устройство интегрированы в сенсорный экран.
  • Карманный компьютер [10] – по сути планшет, обладающий небольшими размерами. В настоящее время как самостоятельное устройство встречается редко, в основном используясь вместе с модулем связи (смартфон).

Несмотря на большое разнообразие различных типов персональных компьютеров, все они имеют схожее устройство. Рассмотрим их базовый состав.

1.3. Состав персональных компьютеров

Базовый состав персонального компьютера [14]:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатура;
• мышь.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, — внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и дли­тельного хранения данных, также называют периферийными [13].

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персо­нальных компьютеров выпускают в горизонтальном и вертикальном исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный, среднеразмерный и малоразмерный. Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские [12].

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него зависят требования к размещаемым устройствам. Прежним стандартом корпуса персональных компьютеров был форм-фактор AT, в настоящее время в основном используются корпуса форм-фактора ЛТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы [10].

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким , образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 250-300 Вт.

Монитор [9] — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. 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" и более. В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15 (ЖК) и 17 дюймов (ЭЛТ), а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм (ЭЛТ) [10].

Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также назы­вают частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор[14].

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения может быть заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Для ЭЛТ - мониторов минимальным считают значение 75 Гц, нормативным — 85 Гц и комфортным — 100 Гц и более. У жидко­кристаллических мониторов изображение более инерционно, так что мерцание подавляется автоматически. Для них частота обновления в 75 Гц уже считается комфортной.