Вопросы для самоконтроля

1. Какие существуют типы классификации персональных компьютеров?

2. На какие категории по назначению делятся персональные компьютеры?

3. На какие категории по уровню специализации делятся персональные компьютеры?

4. На какие категории по типоразмерам делятся персональные компьютеры?

5. На какие категории по совместимости делятся персональные компьютеры?

6. Что означает термин «мультимедиа»?

5. Характеристика основных устройств персонального компьютера

Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которая считается типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. В состав базовой конфигурации входят следующие устройства:

• системный блок;

• монитор;

• клавиатура;

• мышь.

Системный блок. 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, называют внешними или периферийными.

По внешнему виду системные блоки различают формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении.

В состав системного блока входят:

• материнская плата;

• жесткий диск;

• дисковод гибких дисков;

• дисковод компакт-дисков;

• видеокарта (видеоадаптер);

• звуковая карта.

Материнская плата. Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

• процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

• постоянная память (постоянное запоминающее устройство, ПЗУ) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

• шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

• слоты – разъемы для подключения дополнительных устройств.

Процессор – это основная микросхема компьютера, в которой и производятся вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, данные в которых могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд.

Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это значит, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейство процессоров. Например, все процессоры Intel Pentium относятся к так называемому семейству х86. Родоначальником этого семейства был процессор Intel 8086, на базе которого собиралась первая модель компьютера IBM PC. Позже выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80486, Intel Pentium 133, 166, Intel Pentium ММХ, Intel Celeron, Intel Pentium III, Intel Pentium IV и т.д. Для всех этих процессоров действует принцип совместимости от более позднего к более раннему, т.е. каждый новый процессор понимает все команды своих предшественников, но не наоборот.

Оперативная память (RAM - Random Access Memory) – это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. С точки зрения физического принципа действия, различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM). Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Представление о том, сколько оперативной памяти должно быть в типовом компьютере, непрерывно меняется. В середине 80-х гг. поле памяти размером 1 Мбайт казалось огромным, в начале 90-х годов достаточным считался объем 4 Мбайт. К середине 90-х гг. он увеличился до 8 Мбайт, а затем до 16 Мбайт. Сегодня минимальным считается размер оперативной памяти 64 Мбайт, а обычным – 128 Мбайт. Очень скоро и эта величина будет превышена в несколько раз.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панелях, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения – однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). Многие модели материнских плат имеют разъемы, как того, так и другого типа, но комбинировать на одной плате модули разных типов нельзя. SIMM-модули поставляются объемами 4, 8, 16, 32 Мбайт, а DIMM-модули – 16, 32, 64, 128 Мбайт.

Постоянная память (ПЗУ) и система BIOS. В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего – ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки. Но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения. Поэтому сразу после включения происходит считывание команд с ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Микросхема ПЗУ длительное время хранит информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» – их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, входящих в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System). 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. Программы, входящие в BIOS, позволяют наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Шины. С остальными устройствами компьютера, в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан группами проводников, которые называются шинами. Существует три основные шины: шина данных, адресная шина, командная шина. У процессоров Intel 32-разрядная адресная шина, т.е. она состоит из 32 параллельных линий. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, который указывает на одну из ячеек оперативной памяти. По шине данных происходит обмен информацией между оперативной памятью и процессором. По шине команд поступают команды в процессор также из оперативной памяти, но не из той области, где хранятся данные, а из той, где хранятся программы.

Жесткий диск. Жесткий диск (винчестер) – это устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле, это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся на валу с высокой скоростью. Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство – контроллер жесткого диска.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют разработанную компанией IBM технологию. Теоретический предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 20 Гбайт. В настоящее время технологический уровень приближается к 10 Гбайт на пластину.

При обращении к жесткому диску необходимо указать его имя. Это имя С:. Независимо от конфигурации компьютера это имя жестко закреплено. Иногда для удобства работы пользователя, или когда на одном компьютере работает несколько пользователей, жесткий диск разбивают специальной программой на несколько логических дисков. Каждый пользователь может работать с выделенным для него логическим диском. Имена логических дисков – латинские буквы, следующие по алфавиту за буквой С:. Например, если винчестер разбит на два логических диска, то их имена будут С: и D:, если на три – C: D: E: и т.д.

Дисковод гибких дисков. Данные на жестком диске могут храниться годами, однако иногда требуется их перенос с одного компьютера на другой. Для небольших объемов данных используют так называемые гибкие диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель – дисковод. Имя этого дисковода А:. Это имя так же, как и имя винчестера, жестко закреплено.

Первый компьютер IBM PC был выпущен в 1981 г. К нему можно было подключить внешний накопитель, использующий односторонние гибкие диски диаметром 5,25 дюйма. Емкость диска составляла 160 Кбайт. В следующем году появились аналогичные двусторонние диски емкостью 320 Кбайт. Начиная с 1984 г. выпускались гибкие диски 5,25 дюйма высокой плотности (1,2 Мбайт). В наши дни диски размером 5,25 дюйма не используются, и соответствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 г. не поставляются.

Гибкие диски размером 3,5 дюйма выпускают с 1980г. В настоящее время стандартными считают диски размером 3,5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1,4 Мбайт и маркируются буквами HD (high density – высокая плотность).

Гибкие диски – ненадежные носители данных. Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля могут стать причиной частичной или полной утраты записей, хранящихся на гибком диске. Поэтому использовать гибкие диски в качестве основного средства архивного хранения данных нельзя. Их в основном применяют только для транспортировки данных с одного компьютера на другой.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM. В период 1994-1995гг. в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них ввели накопители CD-ROM, имеющие такие же внешние размеры.

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. Цифровая запись на компакт-диске отличается очень высокой плотностью, и диск может хранить примерно 650 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа.

Основным недостатком стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства многократной записи CD-RW (Compact Disc Recorder-Writer).

Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составляющая 150 Кбайт/с. В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-48х (х – единица измерения скорости, равная 150 Кбайт/с). Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-8х, а устройства многократной записи – до 4х.

Имя дисковода для чтения компакт-диска жестко не закреплено. При установке операционной системы дисководу присваивается имя D:, если винчестер не разбит на логические диски. Если винчестер разбит на несколько логических дисков, то в качестве имени дисководу присваивается латинская буква, следующая за буквой последнего имени логического диска. Например, если винчестер разбит на два диска C: и D:, то CD-ROM имеет имя E:.

Видеокарта (видеоадаптер). Все операции, связанные с построением изображения, выделены в отдельный блок, который называется видеоадаптером. Он выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы, и называется видеокартой. В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA, обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768 точек и т.д.).

Звуковая карта. Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней платы и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

Монитор. Монитор (дисплей) – это устройство визуального представления данных. Его основными параметрами являются:

• размер экрана;

• разрешение экрана;

• частота регенерации (обновления) изображения;

• класс защиты.

Размер экрана. Единица измерения – дюйм. Измеряется по диагонали. Стандартные размеры: 14”; 15”; 17”; 19”; 20”; 21”. В настоящее время наиболее распространенными являются мониторы размером 15 и 17 дюймов. Для операций с графикой наиболее распространены мониторы размером 19-21 дюйм.

Разрешение экрана. Чем разрешение экрана выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки и, соответственно, тем меньше видимый размер элементов изображения. Для каждого размера монитора существует свое оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер.

Размер монитора	Оптимальное разрешение экрана
14 дюймов	640х480
15 дюймов	800х600
17 дюймов	1024х768
19 дюймов	1280х1024

Для работы в Интернете параметр разрешения зависит от способа оформления Web-страниц. Всего лишь несколько лет назад абсолютное большинство Web-страниц успешно воспроизводилось на экранах размером 640х480. Однако с развитием средств вычислительной техники большинство Web-страниц рассчитаны на работу с разрешением экрана 800х600, а некоторые – 1024х768.

Цветовое разрешение определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Максимально возможное цветовое разрешение зависит от свойств видеоадаптера и, в первую очередь, от количества установленной на нем видеопамяти. Кроме того, оно зависит и от установленного разрешения экрана. При высоком разрешении экрана на каждую точку изображения приходится отводить меньше места в видеопамяти, так что информация о цветах вынужденно оказывается более ограниченной.

Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день – 256 цветов, хотя большинство программ требует не менее 65 тыс. цветов (режим High Color). Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7 млн. цветов (режим True Color).

Работа в полноцветном режиме True Color с высоким экранным разрешением требует значительных размеров видеопамяти. Еще недавно типовыми считались видеоадаптеры с объемом памяти 2-4 Мбайт, но уже сегодня обычным считается объем 16 Мбайт.

Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее часто называют частотой кадра). Измеряется частота кадра в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения заметно даже невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимально допустимым считается значение частоты регенерации 75 Гц, нормативным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц и более.

Класс защиты монитора определяет стандарт, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стандарте ТСО-95, а стандарт ТСО-99 установил самые жесткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия).

Параметрами изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в состав операционной системы, под управлением которой работает компьютер.

Клавиатура. Клавиатура – это клавишное устройство управления персональным компьютером. Клавиатура предназначена для ввода алфавитно-цифровых символов, а также команд управления компьютером. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя.

Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, которые можно разделить на следующие группы:

• алфавитно-цифровые;

• функциональные;

• служебные;

• клавиши управления курсором;

• клавиши дополнительной панели.

Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода алфавитно-цифровых символов и команд. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных символов) выполняется при нажатой клавише Shift (нефиксированное переключение). При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу Caps Lock (фиксированное переключение). Когда эта клавиша включена, то горит одноименный индикатор, расположенный в правом верхнем углу клавиатуры. Для перехода на новый абзац, при вводе короткой строки и при подтверждении ввода команды нажимают клавишу Enter.

Закрепление символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно-цифровыми клавишами называется раскладкой клавиатуры. Переключения между различными раскладками выполняются программным образом, так как это одна из функций операционной системы. В зависимости от того, какая операционная система установлена на компьютере, будут использованы те или иные клавиши для переключения раскладки клавиатуры. Например, в системе Windows_98 для этой цели могут использоваться следующие комбинации: левая клавиша Alt+Shift или Ctrl+Shift.

Группа функциональных клавиш – это двенадцать клавиш (от F1 до F12), размещенных в верхней части клавиатуры. Назначение этих клавиш в каждой конкретной программе различно. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

Служебные клавиши располагаются рядом с клавишами алфавитно-цифровой группы. К ним относятся клавиши Shift, Enter, регистровые клавиши Alt и Ctrl (они используются только в комбинации с другими клавишами для формирования команд), клавиша Тab (для ввода позиций табуляции при наборе текста, т.е. перемещения курсора сразу на несколько позиций), клавиша Esc (для отказа от исполнения последней введенной команды) и клавиша BackSpace (для удаления символов, находящихся слева от курсора). Клавиша BackSpace находится над клавишей Enter и часто маркируется стрелкой, направленной влево.

Служебные клавиши Print Screen, Scroll Lock, Pause/Break находятся справа от группы функциональных клавиш и выполняют специфические функции, зависящие от действующей операционной системы. Общепринятыми являются следующие действия:

• Print Screen – печать текущего состояния экрана на принтере (для MS DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).

• Scroll Lock – переключение режима раскладки клавиатуры в некоторых (как правило, устаревших) программах.

• Pause/Break – приостановка/прерывание текущего процесса.

Клавиши управления курсором расположены справа от алфавитно-цифровых клавиш и позволяют управлять позицией ввода. Курсором называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации.

Четыре клавиши со стрелками выполняют смещение курсора на одну позицию в направлении, указанном стрелкой. Клавиша PageUp – перевод курсора на одну страницу вверх. Клавиша PageDown – перевод курсора на одну страницу вниз. Понятие «страница» относится к фрагменту документа, видимому на экране. Клавиша Home переводит курсор в начало текущей строки. Клавиша End переводит курсор в конец текущей строки. Клавиша Insert переключает режима ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Клавиша Delete предназначена для удаления символов, находящихся справа от текущего положения курсора.

Группа клавиш дополнительной панели находится в правой части клавиатуры и дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. При включенной клавише Num Lock (горит одноименный индикатор в правом верхнем углу клавиатуры) дополнительный блок клавиатуры работает в цифровом режиме, а при выключенной – в режиме клавиш перемещения курсора.

Мышь. Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора. Компьютером управляют с помощью перемещения мыши по плоскости и кратковременными нажатиями правой и левой кнопок. Эти нажатия называют щелчками. Стандартная мышь имеет только две кнопки, хотя существуют нестандартные мыши с тремя кнопками или с двумя кнопками и одним вращающимся регулятором. Левая кнопка мыши обычно служит для выбора той или иной команды (одиночный щелчок), запуска команды на выполнение (двойной щелчок), правая кнопка – для вызова контекстного меню. Контекстное меню – это список команд, которые относятся к тому объекту, на который указывает левая кнопка мыши.