Файл: Устройства персонального компьютера (Классическая структура и принципы персонального компьютера).pdf

Услугами оперативной памяти также с удовольствием пользуются и видеокарты (если им не хватает для размещения данных объема своей). Встроенное видео собственной вообще не имеет и без зазрения пользуется оперативной.

Давайте посмотрим на то, как выглядят обычные модули DIMM (рис. 9).

Рисунок 9 - Оперативная память компьютера

Оперативная память компьютера — многослойная пластина текстолита (на фото — зеленая и красная соответственно). Печатная плата (PCB — printed circuit board) — это основа с нанесенными на ней печатным способом элементами. Впаянное в нее определенное количество микросхем памяти (на фото — по четыре с каждой стороны) и разъем подключения, который вставляется в соответствующий слот на материнской плате [10, с. 253].

Разъем модуля, фактически, определяет тип DRAM (SDRAM, DDR, DDR2, DDR3 и т.д.). На фотографии разъем разделен пополам небольшим разрезом (его называют «ключ»). Именно этот «ключ» не позволяет вставить модуль памяти в несовместимый с ней разъем на материнской плате. «Ключи» на модуле и на плате должны совпадать идеально. Это защита от неправильной установки в плату.

На схеме ниже представлено расположение «ключей» для разных типов модулей:

Рисунок 10 - Расположение ключей на оперативной памяти

Как видно, длина у всех модулей одинаковая. Внешне разница только в количестве контактных площадок на разъеме и расположении «ключей».

Теперь коротко рассмотрим самые распространенные типы оперативной памяти. Разные ее поколения [10, с. 255]:

- SDRAM — (Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом). Модуль с 168-мю пинами (контактами), питающийся от напряжения 3,3 Вольта (V).

- DDR — (Double Data Rate — удвоенная скорость передачи данных). Позволяет (в отличие от SDRAM) делать выборку (или передавать данные) дважды за один такт шины памяти. Модуль имеет 184 контакта, его питающее напряжение — 2,6 V. С появлением памяти стандарта DDR предыдущее поколение памяти стали называть SDR SDRAM (Single Data Rate DRAM).

- DDR2 — следующее поколение чипов. Она позволяет за один такт передавать уже 4 бита информации (два набора данных) из ячеек микросхем памяти в буферы ввода-вывода. Печатная плата с 240-ка контактами (по 120 с каждой стороны). Ее напряжение питания — 1,8 В.

- DDR3 — следующее поколение, способное за один такт делать выборку 8-ми бит данных, 240 контактов и питающее напряжение в 1,5 Вольта. При этом энергопотребление памяти DDR3 на 40% меньше, чем у DDR2, что достаточно важно при ее использовании с мобильных устройствах (ноутбуках). Снижение энергопотребления достигается за счет перехода на более «тонкий» техпроцесс (90-65-50-40 нанометров).

- DDR4 — появилась на рынке в 2014-ом году. Эволюция DDR3 (пониженное напряжение (1.2V), чуть больше контактов — 288, чуть выше модуль, скорость передачи удвоена за счет двойного количества самих чипов памяти). Скорость передачи данных до 3.2 Гигабита в секунду. Максимальная частота работы памяти данного типа — 4 266 МГц

Итак, признаками, которые характеризуют оперативную память компьютера можно считать следующие:

- Тип ОЗУ (SDRam, DDR и т.д.);

- Объем модулей;

- Тактовая частота их работы;

- Тайминги (задержки при доступе и выборке данных из чипов — латентность).

2.4. Жесткий диск

Жесткий магнитный диск (HDD (HMDD) – Hard (Magnetic) Disk Drive) – это магнитное устройство для хранения и использования данных, установленное в специальные отсеки в системном блоке [12, с. 125].

Часто жесткий диск называют «винчестер». Это название появилось в 1973 г., когда компания IBM выпустила пакет из двух дисков по 30 МБ с маркировкой «30/30», что напоминало пользователям калибр охотничьего оружия «Винчестер 30/30».

Жесткий диск представляет собой один или несколько металллических дисков, покрытых специальным магниточувствительным веществом, которые размещаются на одной оси и заключены в герметизированный корпус из прессованного алюминия. Кроме того, винчестер содержит двигатель, головку чтения (записи) и управляющую электронику (рис. 11).

Рисунок 11 - Жесткий диск (винчестер)

В персональных компьютерах жесткие диски появились только в 1983 году. Тогда их объем составлял 10 МБ.

К основным числовым параметрам жесткого диска относятся: емкость, скорость чтения, среднее время доступа, скорость вращения диска, размер кэш-памяти [12, с. 127].

Параметр емкость, очевидно, определяет, какое количество информации он может хранить. Надо заметить, что потребности в дисковом пространстве растут более, чем на 50% в год. Если операционной системе MS DOS хватало менее 2 МБ на диске, а Windows 95 – порядка 100 МБ, то Windows XP требуется уже около 2 ГБ. А Windows 7 – более 16 ГБ.

Характерной особенностью маркировки винчестеров является то, что указанная в названии модели примерная емкость рассчитана на миллион байт (а не мегабайт) или миллиард байт (а не гигабайт). В математическом виде это выглядит следующим образом:

По мнению производителей винчестеров: 1 МБ = 10⁶ = 1 000 000 байт, а реально: 1МБ = 2²⁰ = 1 048 576 байт.

Поэтому, например, диск объемом 1000 ГБ (по данным производителя) на самом деле имеет емкость 953,7 ГБ.

От показателя скорости вращения диска зависят скорость доступа и чтения данных. Чем выше эта скорость. тем быстрее вращаются магнитные диски внутри корпуса HDD и тем быстрее происходит чтение и запись информации. Чаще всего можно встретить жёсткие диски со скоростью вращения 5400 (диски большого объёма) и 7200 об/мин. Сегодня стандарт – 7200 об/мин.

Скорость чтения данных для современных жестких дисков не превышает 50 МБ/с.

Среднее время доступа измеряется в миллисекундах и определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для дисков, вращающихся с частотой 5400 об/мин, среднее время доступа составляет 9-10 мс, для дисков с частотой 7200 об/мин – 7-8 мс.

Кэш-память – быстрая «буферная» память небольшого объема, в которую компьютер помещает наиболее часто используемые данные. Это нужно для того, чтобы информация не считывалась с дисковой пластины при каждом запросе. В результате достигается более высокая скорость обработки данных. Чем больше размер кэша, тем лучше. Распространены винчестеры с объёмом кэша 8, 16, 32 и 64 МБ.

Современный винчестер имеет объем от 160 ГБ, буфер – от 8 МБ, время доступа менее 9 мс, скорость интерфейса передачи данных – от 300 МБ/с, скорость вращения – 7200 об/мин у обычных дисков (до 15 000 об/мин у дисков для серверов). Сегодня уже выпускаются жесткие диски объемом 3000 ГБ. Основные производители дисков: Fujitsu, Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital [14, с. 217].

Пример некоторых технических характеристик жестких дисков, приводимых на сайтах Internet-магазинов компьютерной техники (табл. 1).

Таблица 1

Пример некоторых технических характеристик жестких дисков

2.5. Видеокарта

Видеокарта (видеоадаптер) — это одна из наиболее сложных дополнительных компьютерных плат (рис. 12) на материнской плате, ведь работа с обычной двухмерной графикой и тем более создание объёмных реалистичных изображений — одна из наиболее трудных задач, решаемых ПК [14, с. 219].

Рисунок 12 - Внешний вид видеокарты

Видеокарта взяла на себя функции видеопроцессора, видеоконтроллера и видеопамяти. Для обработки поступающей видеоинформации и вывода ее на экране на видеокарте имеется специальная микросхема — видеопроцессор (Graphic Processing Unit - GPU). Помимо видеопроцессора на видеокарте находится собственная оперативная память объемом до 32-64 Мб для работы с информацией, выводимой на экран.

Видеокарта характеризуется нижеследующими параметрами.

Частота кадров (частота обновления экрана) должна быть не менее, чем у монитора (100-120 Гц, т.е. 100-120 обновлений в секунду).

Разрешение экрана (число точек по горизонтали и вертикали) связывается с количеством информации, которую можно отразить на экране; чем разрешение выше, тем больше информации, но тем меньше размер каждой отдельной точки. Для любого размера монитора имеется свое рациональное разрешение экрана, которое должна обеспечить видеокарта, к примеру, 17-дюймовый монитор имеет рациональное разрешение 1024 на 768 точек.

Глубина цвета (цветовое разрешение) определяет число цветов, которые могут отражаться на экране одновременно. Если разрешение экрана велико, то большее количество видеопамяти расходуется на хранение информации о яркости точек экрана, и на информацию о цвете памяти уже не хватает.

Поэтому максимально возможное цветовое разрешение зависит от установленного разрешения экрана и от объема видеопамяти. Современные видеокарты стандарта SVGA обеспечивают воспроизведение по 16,5 млн цветов (режим True Color — «реальный цвет»). Работа в полноцветном режиме True Color требует значительного объема видеопамяти (минимум 16 Мбайт).

Видеоускорение — одно из свойств видеокарты, которое заключается в том, что часть вычислений по построению изображений происходит не в основном процессоре ПК, а в чипсете видеоускорителя. Видеоускорители могут или входить в состав видеокарты, или поставляться в виде отдельной платы, устанавливаемой на материнской плате и подключаемой к видеоадаптеру. Выделяют видеоускорители плоской (2D) и трехмерной (3D) графики [14, с. 223].

Плата видеокарты подключается к материнской плате через специальный слот стандарта AGP.

Видеокарта также может быть встроенной (интегрированной) в материнскую плату. Как правило, данные устройства, уступают устройствам, выполненным на отдельных дополнительных платах.

Важным моментом функционирования видеокарт является возможность ввода/вывода видеосигнала. Видеовыход (TV-out) дает возможность вывести изображение с ПК на экран телевизора, записать его на видеомагнитофон, а видеовход (TV-in) — передавать информацию в ПК с видеомагнитофона и видеокамеры для дальнейшего редактирования.

Видеосигнал передается через специальные видеопорты D-sub (стандартный для передачи видеоинформации к проектору или монитору), S-Video (для выхода на телевизор) и DVI (цифровой порт, улучшенный по качеству для передачи видеоинформации к проектору или монитору).

Поддержка приема телепередач сегодня тоже не редкость. Встроенный в видеокарту тюнер (устройство для приема телевизионных сигналов и вывода их на монитор) не всегда корректно работает со стандартом телевещания SECAM, обычным для телевизора. Лучше использовать отдельные платы телевизионных тюнеров, устанавливающиеся в отдельный PCI-слот.

Если видеокарта оснащена DVD-чипом (процессор, который отвечает за обработку видеопотока в формате DVD), то появляется возможность просмотра видеофильмов в данном формате [14, с. 225].

3. Периферийные устройства персонального компьютера

3.1. Устройства ввода данных

В настоящее время имеются разнообразные устройства, выполняющие функции ввода данных в составе ПК. Их называют устройствами ввода, т. к. они обеспечивают ввод в ПК данных в разных формах: текстов, чисел, звуков, изображений [11, с. 27].

Устройства ввода преобразуют данную информацию из формы, понятной людям, в цифровую форму, воспринимаемую ПК.
Современные ПК имеют возможность обрабатывать текстовую, числовую, звуковую, графическую и видеоинформацию.

Клавиатура — устройство ПК, располагающееся перед экраном дисплея и служащее для набора текста и управления ПК при помощи клавиш, находящихся на клавиатуре.

Клавиатура позволяет вводить в компьютер числовую и текстовую информацию, а также различные команды и данные.

Микрофон используется для ввода звуковой информации, подключается к входу звуковой карты.

Сканер — устройство для перевода графической информации в цифровую (рис. 13).

Рисунок 13 - Сканер

Сканер используется для оптического ввода в ПК и преобразования в компьютерную форму изображений (рисунков, фотографий, чертежей).

Сканеры используются и для бесклавиатурного ввода текста. Любая информация сканером воспринимается как графическая. Если это был текст, который в другом случае пришлось бы набирать вновь, то после работы сканера специализированная программа распознавания текста, позволяющая выделить в считанном изображении отдельные символы и сопоставить им соответствующие коды символов, преобразовывает его в пригодный для обработки текст.