Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

информатика Лекции

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
21.03.2015
Размер:
912.67 Кб
Скачать

Традиционно процессоры фирмы Intel являются CISC-процессорами. Фирмы AMD - RISC-процессоры.

В настоящее время грани между процессорами с полным и сокращенном набором команд стираются.

Основными параметрами процессоров являются:

üразрядность, т.е. сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт);

üрабочая тактовая частота;

üкоэффициент внутреннего умножения тактовой частоты;

üразмер кэш-памяти.

31

17. Внешние устройства персонального компьютера. Принтер

По назначению внешние устройства подразделяются:

внешние запоминающие устройства (ВЗУ), или внешняя память ПК;

диалоговые средства пользователя;

устройства ввода информации;

устройства вывода информации;

средства связи и телекоммуникации.

Принтер

Принтер (от англ. printer печатник) — устройство печати информации на твердый носитель, обычно на бумагу.

Принтеры, в зависимости от вида печати, разделяют:

üцветные;

üмонохромные.

Взависимости от способа нанесения изображения:

üматричные;

üструйные;

üлазерные.

Изображение состоит из точек (dots). Максимальное количество точек, которые принтер может раздельно напечатать на отрезке в 1 дюйм (25,4 мм), называется разрешением и характеризуется в точках на дюйм (dpi -dot per inch). Хорошее качество печати обеспечивается разрешением 300 dpi и выше.

Матричные принтеры

Изображение формируется печатной головкой, которая состоит из набора иголок, приводимых в действие электромагнитами (игольчатая матрица: 9, 12, 14, 18 и 24 иголки). Иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, головка передвигается построчно вдоль листа.

Лазерные принтеры.

В основу лазерной технологии печати лежит способ воздействия лазерного луча на светочувствительный барабан (на поверхности которого нанесен слой селена).

При вращении барабана его поверхность, проходя мимо электрода с высоким напряжением, заряжается статическим электричеством.

Луч лазера через систему зеркал освещает заряженную поверхность и разряжает участки барабана нанося маску твердой копии документа. Проходя через контейнер с красящим порошком (тонером), незаряженные участки притянут тонер, заряженные останутся чистыми. Далее барабан прокатывается по листу бумаги оставляя на ней порошок. После этого бумага разогревается до

температуры больше 100оС в результате порошок расплавляется.

Струйные принтеры

Изображение формируется из микро-капель (~ 50 мкм) чернил, которые выдуваются из сопел картриджа.

Избыточное давление в картридже создается двумя способами:

32

Термическим, давление создается с помощью разогрева емкости с

чернилами до температуры ~ 500о С; Пьезоэлектрическим, деформация емкости с помощью пьезоэлемента.

Подключаются к ПК универсальный последовательный порт USB или параллельный порт LPT.

Плоттер

Графопостроитель (от греч. γράφω пишу, рисую), плоттер устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Сканер (scanner)

Ска́нер устройство, которое создаёт цифровое изображение сканируемого объекта.

Свет, отражённый от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную матрицу (CCD – Couple-Charged Device), далее на АЦП и передаётся в компьютер.

Подключаются к ПК через шину USB, параллельный порт LPT или интерфейс SCSI.

33

18. Иерархия памяти персонального компьютера

Память ПК это совокупность отдельных устройств, которые запоминают, хранят и выдают информацию.

Отдельные устройства памяти называются запоминающими устройствами (ЗУ).

Основными операциями с памятью являются процедуры записи и считывания (выборки).

Общее название указанных процедур обращение к памяти.

Основные характеристики памяти это емкость и быстродействие (время обращения к памяти).

Емкость ЗУ измеряется: в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах.

Быстродействие измеряется в секундах и находится в пределах от 10-2

до 10-9 с в зависимости от способа доступа к информации.

По способу доступа к хранящейся в них информации запоминающие устройства делятся:

ЗУ с произвольным доступом;

ЗУ с прямым доступом;

ЗУ с последовательным доступом.

ВЗУ с произвольным доступом время обращения не зависит от места нахождения данных.

Такой доступ реализован в регистрах общего назначения, кэш-памяти и внутренней памяти ПК.

ВЗУ с прямым доступом данные доступны через некоторый фиксированный промежуток времени.

К ЗУ с прямым доступом относятся НЖМД, НГМД, НОД.

ЗУ с последовательным доступом прежде, чем найти необходимые данные, "просматривает" все предыдущие участки памяти.

Последовательный доступ реализована в ЗУ использующих магнитную ленту, например в стримерах.

Кпамяти предъявлялись три основных требования:

üбольшой объем;

üвысокое быстродействие;

üнизкая (умеренная) стоимость.

Все перечисленные выше требования к памяти являются взаимно- противоречивыми.

В современных ПК организуют комплекс разнотипных ЗУ,

взаимодействующих между собой и обеспечивающих приемлемые характеристики памяти ПК для каждого конкретного применения.

Память ПК можно разбить на три уровня:

1)внутренняя;

2)внешняя;

3)архивная.

34

35

19. Внутренняя память персонального компьютера

РОН является внутренней памятью микропроцессора (регистровая память).

КЭШ-память(cache) относится сверхоперативным ЗУ (СОЗУ).

Кэш это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения МП к данным, содержащимся в оперативной памяти. Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные» обращения в кэш-память называют

попаданиями в кэш. «Неудачные» – промахом.

Объем кэша:

Первого уровня L1 – до 128 Кбайт,

Второго уровня L2 до 12 Мбайт.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ (RAM – Random Access

Me-mory, память с произвольным доступом) предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передает процессору данные непосредственно либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Конструктивно ОЗУ представляет собой микросхему, содержащею сотни тысяч ячеек. Для упрощения управления запоминающие ячейки группируются в квадратные матрицы. Для обращения к конкретной ячейке памяти используется адрес, формируемый из номера строки и столбца.

ОЗУ является энергонезависимым устройством, т.е. информация в нём хранится только когда ПК включен в электросеть.

По принципу действия ОЗУ делятся:

со статической памятью (SRAM);

с динамической памятью (DRAM);

Встатической памяти используются электронные микроэлементы триггеры, состоящие из нескольких транзисторов.

Втриггер запоминает состояние (1 или 0) в зависимости от поданной комбинации сигналов на вход.

Достоинство быстродействие.

Недостаток дороговизна, большое количество микроэлементов. Динамическая память для хранения разряда (бита) используется микро-

схемы, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора.

Транзистор применяется для управления, а запоминающим элементом служит конденсатор, который можно либо зарядить до величины логической "1", либо разрядить до логического "0". Достоинство микросхемы такого

типа не только позволяют на ограниченной площади кристалла кремния создавать запоминающие матрицы огромной емкости, но и наиболее дешевы в

производстве

36

Недостаток быстродействие ниже чем у SRAM, кроме того запоминающие конденсаторы очень быстро разряжаются. Надо каждые 2 миллисекунды подключать конденсатор к шине питания. Если он хранит "1", то

конденсатор восстанавливает потерянное во время саморазряда напряжение логической единицы. Если конденсатор хранил "0", то подзарядки не будет. Такой способ восстановления информации называется регенерацией памяти.

SRAM используется в регистровой и КЭШ-памяти. DRAM в современных ОЗУ.

В современных микросхемах динамической памяти SDRAM (Synchronous Dy-namic RAM) используется DDR SDRAM (синхронная память с двойной скоростью передачи данных).

Ёмкость современных линеек оперативной памяти составляет от 512 Мбайт до 2 Гбайт.

Постоянное ЗУ (ПЗУ), или ROM (Read Only Memory, память только для чтения). В отличии от ОЗУ является энергонезависимым устройством. Важнейшей функцией этой памяти является хранение BIOS (Basic Input Output System – базовая система ввода-вывода).

Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы

проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

BIOS включает:

программа тестирования при включении компьютера POST (Power On Self-Test);

набор драйверов стандартных устройств (клавиатура, видеосистема);

программу начальной настройки компьютера CMOS Setup Utility.

программа начального загрузчика.

Обычно BIOS хранится в микросхемах так называемого масочного ПЗУ: информация в них записывается один раз при изготовлении микросхем. В настоящее время для хранения BIOS используются перепрограммируемые ПЗУ

(ППЗУ).

Для этих целей применяют флэш-память (Flash Memory). Она позволяет вносить исправления в BIOS, т.е. дает возможность, не меняя микросхем, изменять или дополнять функции BIOS для взаимодействия с новыми устройствами, подключаемыми к ПК.

Кроме того, в ПК имеется память с независимым питанием (от батарейки), называемая CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide- Semiconductor, КМОП комплеменктарная логика на транзисторах металл оксид полупроводник).

Эта память служит для хранения данных о текущих параметрах (параметры жестких дисков, оперативной памяти, микропроцессора, показания часов и т.д.). При необходимости содержимое CMOS RAM можно корректировать с помощью программы CMOS Setup Utility.

37

20. Внешняя память персонального компьютера

Внешняя память:

НЖМД, накопитель на жёстких магнитных дисках (HDD – hard disk drive) в обиходе называют винчестером.

НЖМД предназначен для долговременного хранение информации, для

этого не требуется постоянное питание ПК от внешнего источника электроэнергии.

Конструкция НЖМД представляет собой группу соосных алюминиевых (стеклянных) пластин, имеющих магнитное покрытие (окись железа с различными добавками) и вращающихся с высокой скоростью (90-250 об/с). Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n – число отдельных дисков в группе.

Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. При высоких скоростях вращения дисков в зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра.

При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает изменения в стационарном магнитном поле ферромагнитных частиц, образующих покрытие диска. Так осуществляется запись данных на магнитный диск.

Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частицы покрытия, проносящиеся на высокой скорости вблизи головки, наводят в ней ЭДС самоиндукции. Электромагнитные сигналы, возникающие при этом, усиливаются и передаются на обработку.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно- логическое устройство контроллер жесткого диска. Функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет) и микросхемы расположенные на самом винчестере.

Геометрия магнитного диска.

С целью адресации пространства поверхности пластин диска делятся на дорожки концентрические кольцевые области. Каждая дорожка делится на равные отрезки сектора.

Цилиндр совокупность дорожек, равноотстоящих от центра, на всех рабочих поверхностях пластин жесткого диска.

Процесс создание секторов на магнитном диске называется низко- уровневым форматированием.

Объем стандартного сектора 512 байт. Объем винчестера = С*H*S*512 байт, где:

С количество цилиндров;

Н количество головок;

38

S количество секторов на дорожке.

Интерфейс подключения к материнской плате.

Современные накопители ПК могут использовать интерфейсы:

üATA (IDE, EIDE);

üSerial ATA;

üSCSI.

Емкость: 0,5 Гб-2 Тб.

Дисковод оптических дисков, компакт-дисков CD-ROM.

Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-

диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска.

Для многократной записи CD-RW (ReWritable).

Внастоящее время используются комбинированные приводы CD-DVD – RW (Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск).

Основным параметром CD-ROM являет-ся скорость чтения данных. Она измеря-ется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составляв-шая 150 Кбайт/с.

Внастоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 48х-56х. Для заготовок многократной записи устройств многократной записи до 12х-24х.

Единица скорости (1x) чтения/записи DVD составляет 1 385 000 байт/с (то есть около 1352 Кбайт/с = 1,32 Мбайт/с), что примерно соответствует 9-й скорости (9x) чтения/записи CD, которая равна 9 × 150 = 1350 Кбайт/с. Таким образом, 16-скоростной привод обеспечивает скорость чтения (или записи) DVD равную 16 × 1,32 = 21,12 Мбайт/с.

Дисковод гибких дисков FDD-3,5’ (Floppy Disk Drive). Дисковод предназначен для записи и считывания информации с гибких дисков.

Конструктивно представляет устройство магнитной записи с одной головкой считывания/записи.

39

21. Архивная память персонального компьютера.

Архивная память

Предназначена для длительного хранения вне ПК и считывания информация.

Архивная память включает:

üоптические диски;

üгибкие диски;

üсъемные HDD;

üфлэш-накопители;

üмагнитные ленты.

Оптические диски

Существует три стандарта компакт-дисков:

üCD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) – компакт-диски только для воспроизведения записи;

üCD-R (CD-Recordable) – для записи;

üCD-RW (Сompact Disk Read/Write) – перезаписываемые диски.

Способ создания компакт-дисков CD-ROM почти такой же, как у

патефонных пластинок. На прозрачном диске из поликарбоната толщиной 1,2

мм с помощью металлической матрицы методом выдавливания создаются информационные дорожки. Для улучшения отражающих свойств на диск наносится слой алюминия (изредка золота), а для защиты от грязи диск покрывается слоем лака.

У компакт-дисков стандарта CD-R между металлическим слоем и диском находится термочувствительный красочный слой. При нагреве записывающим лазером, который имеет повышенную мощность, происходит разогрев металлического и красочного слоев, что приводит к химической реакции, изменяющей отражающие свойства нагретой точки. Обычно в качестве красителя используется цианин или фталоцианин.

Для возможности многократной записи для компакт-дисков стандарта

CD-RW на поверхности пластмассового диска создается более сложная композиция из пленок различного состава, например, перед металлическим слоем помещается вещество, которое меняет свою кристаллическую структуру при нагревании, что приводит к изменению оптических свойств.

Логическая структура CD-ROM

Данные на компакт-дисках стандарта CD-ROM записываются на одной спиральной дорожке с интервалом в 1,6 мкм между витками. Длина минимальной информационной точки (пита) 0,83 мкм. Для чтения информации используется инфракрасный лазер.

40