Файл: История развития средств вычислительной техники (ВТ).pdf

Рисунок 9 – Внешний вид жесткого диска

Первый жесткий диск появился в 1956 году и имел вес чуть меньше тонны. Он представлял собой большой ящик с вращающимися тонкими дисками, покрытыми чистым железом.

Первый 5,25-дюймовый жесткий диск был представлен в 1980 году и имел объем 5 Мб. Спустя 3 года был выпущен в продажу 3,5-дюймовый диск с объемом памяти 10 Мб. В 1990 году максимальная емкость достигла 320Мб, в 2000 году – 1 Гб. Сегодня в продаже имеются жесткие диски объемом 8 Тб и более.

На самом деле жесткий диск – это высокотехнологическое оборудование, которое занимается хранением цифровой информации даже в то время, когда компьютер выключен. Если говорить точнее, то винчестер состоит из нескольких магнитных дисков, на которые с помощью магнитной головки наносится и считывается информация. Эти головки вместе с магнитными дисками находятся в вакууме, что позволяет накопителю работать без влияния внешней среды на процесс записи и считывания информации.

Более подробно устройство жесткого диска можно посмотреть в приложении 1.

Теперь давайте разберемся, какие типы HDD бывают.

В первую очередь следует отметить, что винчестеры можно разделить на две категории:

1. Внешние накопители, которые могут подключаться к любому компьютеру через USB-интерфейс. Чем-то они напоминают флешку, только больших размеров. Специального программного обеспечения таким винчестерам не нужно.

2. Внутренние HDD накопители устанавливаются внутри компьютеров и имеют специфические разъемы как для питания, так и для передачи информации.

Внутренние HDD также делятся на несколько категорий. Существует несколько признаков, по которым можно классифицировать жесткий диск. Это физический размер винчестера. Существует три типоразмера:

- 5,5 дюймов. Обычно винчестеры такого типоразмера используют в стационарных компьютерах, где свободного места достаточно много.

- 3,5 дюйма применяют в основном в ноутбуках, где место ограничено, а объем памяти необходим большой.

- 2,5 дюйма используются в ультрабуках, где место очень ограничено.

Еще одним признаком, по которому классифицируют накопители, является протокол обмена данными между винчестером и компьютером. Они бывают следующими:

- IDE - старая версия протокола, которая использовалась в основном на компьютерах и ноутбуках до 2000 года.

- SCSI – современник IDE, более скоростная версия управления накопителем, которая использовалась в основном в серверных машинах. Требовала специальных драйверов для пользования такими винчестерами.

- SATA – современная версия протокола, имеющая несколько вариантов и обладающая высокой скоростью записи и считывания информации. Используется практически во всех современных компьютерных системах.

2.6. Видеоадаптер

Видеоадаптер, или видеокарта – устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора (рис. 10).

Рисунок 10 – Современный видеоадаптер

Персональные компьютеры первых поколений не выделяли видеоадаптер в отдельный модуль. Данное аппаратное решение – один из критериев отнесения компьютера к современным поколениям. Видеокарта отвечает за обработку компьютерной графики – одного из наиболее сложных типов данных, требующих высокой производительности микросхем.

Первые видеоадаптер появился в 1981 году, но никакой графической информации кроме текста передать не мог. Этот адаптер поддерживал пять атрибутов текста: обычный, с повышенной яркостью, инверсия, с подчеркиванием, мигающий. Цвет текста определялся только возможностями монитора. Обычно это были белые буквы на черном фоне.

Спустя некоторое время появилась первая цветная видеокарта. Она поддерживала в текстовых режимах 256 атрибутов текста и 16 цветов символа и фона. В графическом режиме было доступно 4 палитры по 4 цвета каждая. Позднее появилась усовершенствованная версия этой карты с расширенной до 64 цветов палитрой.

В 1987 году было выпущено расширение VGA. Был добавлен графический режим 640*480. С 1991 года появилось новое расширение SVGA с добавлением более высоких режимов и дополнительного сервиса. Количество отображаемых цветов увеличилось до 65 536 (16 бит) и 65 777 216 (24 бита). Появились дополнительные текстовые режимы.

Дальнейшее развитие видеоадаптером было связано с появлением пользовательского графического интерфейса операционных систем. Появились видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне, снимая при этом нагрузку с процессора по окончательному выводу изображения на экран.

Видеокарта обычно представлена в виде платы расширения, которая вставляется в разъем материнской платы (специальный или универсальный). Существуют также материнские платы со встроенными (интегрированными в системную плату) видеокартами.

Основными разработчиками видеокарт являются американская компания Nvidia и канадская ATI Technologies, приобретенная в 2006 году американской компанией AMD. Видеокарты от Nvidia представлены брендом GeForce. Графические платы ATI известны всем под названием Radeon.

Современная графическая карта состоит из следующих частей:

- Графический процессор (графическое ядро, GPU (Graphics processing unit – графическое процессорное устройство) – процессор, занимающийся расчётами и формированием графической информации, выводимой на монитор, является основой видеокарты и по своей сложности практически не уступает центральному процессору компьютера, а иногда и превосходит его. Во многом им определяются основные характеристики видеокарты;

- Видеопамять – выполняет роль своеобразного буфера, в который временно помещаются выводимые на монитор изображения, создаваемые и постоянно изменяемые графическим ядром. В этот буфер помещаются также элементы, необходимые процессору для формирования этих изображений;

- Видеоконтроллер – отвечает за правильное формирование и передачу нужной информации из видеопамяти на RAMDAC.

- RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) или цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – устройство, осуществляющее преобразование цифровых результатов работы видеокарты в аналоговый сигнал, отображаемый на мониторе;

- Видео-ПЗУ (Video ROM) – микросхема, хранящая в себе базовую систему ввода-вывода видеокарты, а иначе говоря, ее BIOS – совокупность правил и алгоритмов, определенных производителем, по которым составные части видеокарты работают и взаимодействуют между собой.

- Система охлаждения – устройство, осуществляющее отвод и рассеивание тепла от видеопроцессора, видеопамяти и других компонентов графической платы с целью обеспечения нормального температурного режима их работы.

2.7. Звуковая карта

Звуковая карта – интегрированный в материнскую плату аппаратный кодек (рис. 11).

Рисунок 11 – Звуковая карта

При создании первых компьютеров наличие звуковой карты не предусматривалось, т.к. ЭВМ не рассматривались как мультимедийные устройства. Единственным звуком, воспроизводимым компьютером, был звук встроенного динамика, который, как правило, сообщал об ошибке или неисправности.

В 1986 году появились первые звуковые платы, которые подсоединялись к компьютеру и воспроизводили монофонический звук. В 1988 году появились устройства на основе принципа частотной модуляции. Затем появились MIDI-совместимые звуковые карты с 200 различными звуками. В конце 1990-х годов появились карты для шины PCI (шина периферийных устройств). В 1998 году компания Creative установила новый стандарт для IBM-совместимых компьютеров, выпустив звуковую карту с поддержкой EAX – технологии для создания звуковых эффектов окружающей среды.

На современном этапе существования звуковая карта имеет ряд основных характеристик: тип размещения, интерфейс подключения, перечень параметров цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразователей (ЦАП, АЦП), количество поддерживаемых стандартов обработки звука и число специальных входов и выходов.

2.8. Сетевая плата

Первые сетевые адаптеры имели низкую производительность, т.к. передача информации между компьютером и сетью происходила последовательно из-за наличия буферной памяти только на один кадр. Затем для повышения производительности стали применять метод многокадровой буферизации. Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры имеют скорость обмена до 1 Гбит/сек и огромное количество высокоуровневых функций.

Сейчас же сетевая карта, благодаря сетевому адаптеру, создает и поддерживает функционирование локальной сети. Это происходит как на физическом, так и на программном уровне. Сетевой адаптер отвечает за передачу двоичных данных в виде электромагнитных импульсов по настроенному каналу ЛВС. Сетевая карта является разновидностью контроллера, управление над которой осуществляется при помощи драйвера, который устанавливается программным путем в операционной системе.

Современные сетевые карты подразделяются на три категории: встроенные, внешние и внутренние (рис. 12).

Рисунок 12 – Интегрированная сетевая карта

К особенностям сетевых карт можно отнести перечь функций, которые они выполняют при приеме или передаче информации.

Во-первых, речь идет непосредственно о приеме и передаче данных. Информация поступает из компьютера на сетевую плату или наоборот. Происходит данная операция через запрограммированный канал ввода/вывода, линию прямого доступа или же разделяемую память.

Во-вторых, происходит формирование данных. При приеме происходит процедура соединения блоков данных, а при передаче, наоборот, разъединение данных на отдельные блоки. Это оформляется в виде кадра установленного формата.

Кадр содержит ряд полей, необходимых для передачи информации. В одном из таких служебных полей указывается адрес компьютера пользователя, а в другом поле – контрольная сумма кадра. Контрольная сумма – это необходимый показатель, который свидетельствует о корректности и подлинности доставленной по сетевому каналу информации.

В-третьих, еще одной особенностью является шифрование передаваемых данных. Электрические сигналы, которые будут передаваться по каналам связи, как правило, кодируются (популярным видом кодирования является манчестерское кодирование). При получении данных они должны быть подвержены декодированию.

Различные же модели сетевых адаптеров могут отличаться рядом параметров:

- Скоростью передачи пакетов данных.

- Типом и быстродействием шины.

- Методами доступа к среде.

- Наличием вариантов совместимости в многочисленными микропроцессорами.

- Протоколами передачи.

- Разъёмами.

3. Периферийные устройства

Все устройства, подключаемые к компьютеру, но не отвечающие за непосредственное функционирование компьютера, называются периферий-ными. Все периферийные устройства можно разделить на три группы:

1. Устройства ввода информации – мышь, клавиатура, веб-камера, микрофон, тачпад, сканер и т.д.

2. Устройства вывода информации – монитор, принтер, акустическая система.

3. Устройства ввода/вывода, или устройства хранения – жесткий диск, флэш-накопитель.

Периферийные устройства не зависят от архитектуры компьютера, они необходимы только для расширения возможностей ПК. Это вспомогательные устройства, которые делают работу за компьютером более удобной и комфортной.

Рассмотрим вкратце самые востребованные из них.

1. Монитор.

Монитор – устройство вывода, предназначенное для визуального отображения информации. Обычно монитор состоит из экрана (дисплея), блока питания, плат управления. Информация поступает на монитор в виде сигналов с видеоадаптера.

По типу экрана мониторы можно разделить на:

- мониторы на основе электронно-лучевой трубки;

- жидкокристаллические мониторы;

- плазменные;

- LED-мониторы и OLED-мониторы и др.

Современные видеоадаптеры позволяют подключить более одного монитора к ПК, или использовать телевизор в качестве монитора.

2. Клавиатура.

Клавиатура – устройство ввода информации, которое позволяет пользователю вводить информацию в компьютер путем нажатия клавиш. Клавиатура подключается к компьютеру через порты PS/2 или USB.

По своему назначению клавиши делятся на несколько групп:

- Алфавитно-цифровые;

- Клавиши-модификаторы, предназначенные для изменения действий других клавиш (Ctrl, Alt, Shift Alt Gr, Caps Lock);

- Функциональные клавиши – клавиши от F1 до F12.

- Клавиши управления курсором;

- Клавиши цифровой панели;

- Мертвые клавиши – клавиши на компьютерных клавиатурах, позволяющие изменить вид следующего вводимого символа.

- Специализированные клавиши – клавиши управления звуком, аудиопроигрывателем, сетевыми возможностями ПК, и др.

3. Мышь.

Компьютерная мышь – устройство ввода, которое служит для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру. Перемещая мышь по поверхности стола или специального коврика, мы управляем курсором на экране монитора. Стандартная мышь содержит правую и левую программные клавиши, а также колесо прокрутки.