Тема 5 - Строение ПК
.pdfвень излучения, чем дисплеи других типов.
Жидкокристаллические дисплеи или LCD-дисплеи. Их действие основано на эффекте потери жидкими кристаллами своей прозрачности при пропускании через них электрического тока. Преимущества: жидкокристаллические дисплеи не создают вредного для здоровья пользователя излучения, наиболее экономичны в потреблении энергии, обеспечивают хорошее качество изображения. Недостатки: если смотреть на экран сбоку, то почти ничего нельзя разглядеть.
Газо-плазменные дисплеи. Действие основано на свечении газа при пропускании через него электрического тока. Схема такова: имеются два листа, между ними инертный газ; один из листов прозрачный, а на втором расположены электроды, на которые подаѐтся напряжение. Обычно газо-плазменные индикаторы состоят из нескольких подобных элементарных ячеек, число точек в каждой из которых подобрано наиболее оптимальным образом для отображения одиночных символов.
Светодиодные матрицы (LED-дисплеи). Обычно применяются во встроенных ЭВМ (используемых в автоматизированных линиях на промышленном производстве, в робототехнике и так далее) для отображения небольших объѐмов текстовой информации.
Основные пользовательские характеристики:
-размер экрана по диагонали;
-размер зерна экрана – расстояние в миллиметрах между двумя соседними люминофорами одного цвета;
-разрешающая способность – число пикселей (точек экрана) по горизонтали и вертикали. Она зависит от размера экрана и размера зерна экрана, но может изменяться (в определѐнных пределах) с помощью программной настройки;
-число передаваемых цветов (зависит от объема памяти видеокарты);
-частота кадровой развѐртки (частота синхронизации) – это число изображений на экране монитора, перерисовываемых лучом электронной трубки за единицу времени. Измеряется в герцах.
-соответствие стандартам безопасности: мониторы с внутренним экранированием и пониженным уровнем излучения, допустимый уровень излучения монитора, антибликовое покрытие и т.д.
2.Видеокарта – это устройство, управляющее дисплеем и обеспечивающее вывод изображений на экран. Она определяет разрешающую способность дисплея и количество отображаемых цветов. Сигналы, которые получает дисплей формируются именно видеокартой.
Возможности ПК по отображению информации определяются совокупностью (и совместимостью) технических характеристик дисплея и его видеокарты, то есть видеосистемы в целом. Практически все современные видеокарты принадлежат к комбинированным устройствам и помимо главной своей функции – формирования видеосигналов – осуществляют ускорение выполнения графических операций. Для этого на видеокарте устанавливаются специальные процессоры, позволяющие выполнять многие операции с графическими данными без использования центрального процессора. Такие устройства называются видеоадаптерами. Они значительно ускоряют вывод информации на экран дисплея при работе с графическими программными оболочками, трѐхмерной графикой и при воспроизведении динамических изображений.
3.Принтер – печатающее устройство для получения «твѐрдой» копии документа. Все печатающие устройства подразделяются по принципу работы на матричные, струйные, лазерные.
11
Принцип действия матричных принтеров состоит в том, что головка с иголками, ударяя по красящей ленте, оставляет на бумаге сформированный из набора точек символ. Достоинствами принтеров данного типа является высокая надежность и низкая стоимость расходного материала. Недостатки: сильный шум, низкое качество и скорость печати, отсутствие автоматической подачи бумаги.
В струйных принтерах через специальные отверстия – сопелы – под давлением выдуваются чернила, тем самым формируя изображение. Их производительность заметно выше, чем у матричных принтеров. Работают они бесшумно, имеют достаточно высокое качество печати а автоматическую подачу бумаги. Основное достоинство – доступная цветная печать. Недостатки: высокая стоимость расходного материала, при попадании влаги на изображение ведет к его растеканию.
Работа лазерных принтеров основана на принципе ксерографии – изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички специальной краски (тонера). При прокатывании листа бумаги вдоль барабана рисунок переносится на бумагу, а затем фиксируется за счѐт нагрева или давления. Лазерные принтеры работают очень тихо и значительно быстрее матричных и струйных принтеров и дают отпечатки высокого качества – очень чѐткие, контрастные. Недостатки: требует бумагу очень высокого качества, дорогая цветная печать.
Основные пользовательские характеристики:
-разрешающая способность;
-скорость печати определяется двумя факторами – временем механической протяжки бумаги и скоростью обработки поступающих данных;
объем памяти; принтеры, как правило, оборудованы процессором и внутренней памятью (буфером), которые принимают и обрабатывают данные.
4.Плоттер или графопостроитель. Плоттер является устройством вывода, которое применяется только в специальных областях. Он предназначен для вывода таких графических материалов, как чертежи, графики, схемы, диаграммы, входящие в комплект конструкторской или технологической документации. Пишущий узел имеет несколько штифтов для закрепления специальных фломастеров. Штифты могут подниматься над бумагой (линия не рисуется) или опускаться для рисования. Узел перемещается вдоль бумаги по специальным направляющим. Плоттеры бывают планшетными и рулонными.
5.Видеопроекторы – устройства вывода информации на светлую вертикальную поверхность (экран, стену).
6.Колонки, наушники – устройства вывода звуковой информации.
5.8.Запоминающие устройства и их характеристики.
Внешняя память компьютера или ВЗУ – важная составная часть электронновычислительной машины, обеспечивающая долговременное хранение программ и данных на различных носителях информации. Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения – носителя.
По принципам функционирования различают следующие виды устройств: магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Основные характеристики накопителей и носителей:
-информационная ѐмкость;
-скорость обмена информацией;
12
-надѐжность хранения информации;
-стоимость.
Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.
Считывание информации с оптического диска происходит за счѐт регистрации изменений интенсивности отражѐнного от алюминиевого слоя излучения маломощного лазера. Фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощѐн. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или звук.
Полупроводниковая память Flash-память – это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flashпамяти не имеют в своѐм составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.
1.Накопитель на жѐстких магнитных дисках (HDD – Hard Disk Drive, винче-
стер) – это запоминающее устройство большой ѐмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации – программ и данных. HDD обычно называют «винчестером.
Поверхность диска рассматривается как последовательность точечных позиций, каждая из которых считается битом и может быть установлена в 0 или 1. Так как расположения точечных позиций определяется неточно, то для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помогают записывающему устройству находить позиции записи. Процесс нанесения таких меток называется физическим форматированием и является обязательным перед первым использованием накопителя. На каждой стороне каждой пластины размечены тонкие концентрические окружности, которые называются дорожками. Группы дорожек (треков) одного радиуса, расположенных на поверхностях магнитных дисков, называются цилиндрами. Номер цилиндра совпадает с номером образующей дорожки. Каждая дорожка разбивается на секторы. Сектор – наименьшая адресуемая единица обмена данными дискового устройства с оперативной памятью. Операционная система при работе с диском использует, как правило, собственную единицу дискового пространства, называемую кластером. Кластер (ячейка размещения данных) – объем дискового пространства, участвующий в единичной операции чтения/записи, осуществляемой операционной системой.
2.Накопитель на гибких магнитных дисках – гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) – устройство для хранения небольших объѐмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Наиболее распространены – «трехдюймовые дискеты». Дискета 3,5 имеет 2 рабочие поверхности, 80 дорожек на каждой
13
стороне, 18 секторов на каждой дорожке (512 байт – каждый сектор).
Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Емкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.
3.Сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5’’.
4.Накопители на магнитной ленте (стримеры). Стример (англ. tape streamer) –
устройство для резервного копирования больших объѐмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ѐмкостью 1-2 Гбайта и больше. Недостатком стримеров является последовательный доступ к данным, их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.
5.Оптические диски. CD-ROM – это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на дискетах, но медленнее, чем на жѐстких дисках. Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плѐнкой. Информация считывается именно с этой металлической плѐнки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним носителем информации. Информация заносится на такие диски при изготовлении. Кроме того существуют диски CD-R, предназначенные для однократной записи. Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определѐнном смысле универсальными.
DVD – универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компактдиск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации – от 4,7 до 17 Гбайт. Разброс ѐмкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации.
6.Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти достигает нескольких гигабайтов.
5.9.Устройства передачи информации и их характеристики.
Для подключения компьютеров к среде передачи используются специализированные устройства. Основными функциями этих устройств является физическое кодирование и декодирование данных, а также синхронизация приема и передачи. Наиболее известными в настоящее время устройствами являются модемы и сетевые адаптеры.
1. Модем (МОдулятор/ДЕМодулятор) представляет собой устройство, осуществляющее физическое кодирование данных методом модуляции. Существуют различные типы модемов для подключения к сетям по разным физическим каналам, как правило, не предназначенным для построения компьютерных сетей. Так, для подключения по телефонным линиям используются телефонные модемы (или – просто модемы, поскольку исторически под этим термином понималось устройство для подключения по телефонным линиям), для подключения по кабельным каналам – кабельные модемы, для подключения по радиоканалам – радиомодемы. Технические характеристики используемого
14
канала накладывают ограничения на правила формирования сигналов (модуляции).
2. Сетевой адаптер (сетевая плата) – это устройство, которое предназначено для подключения компьютера к высококачественным физическим каналам компьютерных сетей. Сетевые адаптеры реализуют также определенное число логических функций организации взаимодействия, например, адресации абонентов и упорядочивания одновременного доступа нескольких к общей физической линии и т.д.
5.10. Организационные формы использования и режимы работы ЭВМ.
По мере развития вычислительной техники совершенствуются и формы ее использования. В зависимости от размещения средств ВТ различают централизованную и децентрализованную формы использования. Централизованная форма предполагает сосредоточенность ВТ и средств подготовки данных в одном пункте обработки информации, называемом вычислительным центром (ВЦ). Децентрализованные формы предполагают размещение ВТ непосредственно в местах возникновения и потребления информации, т.е. в подразделениях предприятия. На базе мини- и персональных ЭВМ создаются автоматизированные рабочие места специалистов (АРМ-бухгалтера, АРМ-финансиста, АРМуправленца и т.д.)
Следующей организационной формой использования ВТ являются сети ЭВМ, которые предполагают объединение вычислительных средств с помощью каналов связи в единую систему. Сети бывают локальные и глобальные. Локальные сети характеризуются размещением средств ВТ на ограниченной территории (в пределах одного здания), а глобальные практически не имеют ограничения по территории размещения.
Режим обработки информации – это развитая программно-адаптивная система управления ЭВМ, которая определяет порядок доступа пользователя к аппаратным ресурсам компьютера. Основными режимами обработки информации на ЭВМ являются:
1.Однопрограммный: все ресурсы компьютера работают с одной задачей (программой) и находятся в распоряжении одного пользователя. Этот режим не рационален, а потому и не современен. Стремление повысить производительность ЭВМ и ликвидировать простые отдельные блоки и узлы привело к появлению мультипрограммного режима.
2.Мультипрограммный: ЭВМ может одновременно выполнять несколько программ. При нем процессор может прервать выполнение одной задачи и перейти к другой. При этом состояние первой задачи сохраняется с целью в дальнейшем вернуться к ней. Такой режим предполагает наличие управляющей программы, которая определяет последовательность выполнения программ и распределение вычислительных ресурсов между ними. Распределение ресурсов ЭВМ между программами в этом режиме определяется приоритетом задачи и характером выполняемых операций.
3.Режим разделения времени: характеризуется тем, что ресурсы компьютера поочередно принадлежат нескольким пользователям. При этом осуществление переключения между задачами настолько быстрое, что у каждого из пользователей создается эффект безраздельного владения всеми ресурсами машины. Этот режим возможен при одновременном допуске к ЭВМ нескольких пользователей. Принцип разделения времени заключается в следующем: одновременно запускаются на выполнение несколько пользовательских программ. Между программами машинное время распределяется малыми отрезками, т.е. квантами. В этом случае ЭВМ за небольшой промежуток времени обрабатывает программы всех пользователей, создавая этим у них иллюзию монопольного владения всеми ресурсами машины.
4.Режим пакетной обработки программ предполагает создание группы однотип-
15
ных программ, то есть пакетов, запускаемых на выполнение совместно. При нем подготовленные пользователями программы передаются персональному вычислительному центру. По определенным признакам задачи подбираются в пакеты. Пакеты запускаются на выполнение. Задачи решаются в порядке их нахождения в пакете. Пакетный режим может быть реализован как в однопрограммном, так и в мультизадачном режиме. Недостатком в данном режиме является то, что пользователь отстранен от непосредственного контакта с ЭВМ.
5.Режим реального времени используется для непосредственного управления ка- кими-либо процессами синхронно с их осуществлением. Особенность данного режима состоит в том, что у него жесткие временные рамки. Этот режим характерен для систем управления технологическим оборудованием или техническими процессами. Он работает в реальном времени. Через определенные промежутки времени происходит корректировка управляемого технологического процесса посредством получения от него информации через специальные датчики, обработки этой информации и принятие определенных решений.
6.Режим телеобработки характеризуется значительным удалением источника информации от места ее обработки. Связь между пользователем и ЭВМ осуществляется через специальные каналы связи и техническое оборудование, входящее в комплект абонентных пунктов и терминальных устройств.
7.Режим диалога характеризуется взаимодействием ЭВМ и пользователя по принципу «вопрос-ответ». Он организуется с помощью меню, а так же диалоговых окон, позволяющих выбрать нужные команды или режимы из перечня предлагаемых. Меню – предлагаемый пользователю набор директив, из которых он может выбирать для исполнения необходимую в данный момент времени директиву. В режиме «запрос-ответ» диалог может быть активным и пассивным. В активном пользователь задает вопросы ЭВМ и получает ответы. В пассивном наоборот машина задает вопросы, а пользователь отвечает.
8.Интерактивный режим характеризуется тем, что пользователь может влиять на обработку информации. Режим предполагает возможность двухстороннего взаимодействия пользователя с вычислительной системой.
16