Аппаратное обеспечение ПК

Конструктивно ПК состоит из системного блока и периферийных устройств.

Внутри корпуса системного блока размещаются:

Корпус и блок питания ПК

Настольные IBM-совместимые ПК имеют корпус форм-фактора AT или ATX. Их основными отличиями являются:

В настоящее время применяются только корпуса форм-фактора ATX.

По методу расположения на рабочем столе и числу отсеков для внешних устройств различают корпуса типа Desktop, Mini-, Midi-, Big-, Super-Big-Tower и FileServer.

Корпус типа Desktop ставится на стол горизонтально, а все остальные - вертикально. MiniTower имеет 2 отсека для устройств формата 5", 2 отсека для устройств 3,5", 1 внутренний отсек для жесткого диска формата 3,5". MidiTower имеет 3 отсека для устройств формата 5", 2 отсека для устройств 3,5", позволяет разместить 2 жестких диска. Это наиболее распространенный тип корпуса домашнего и офисного ПК. Корпуса типа Big- и Super-Big-Tower имеют4-6 и более отсеков для устройств формата 5", а также дополнительные внутренние отсеки для жестких дисков. Они используются для серверов начального уровня и высокопризводительных рабочих станций. Корпуса типа FileServer используются только для серверов. В них можно разместить несколько жестких дисков, до 8-10 устройств формата 5". Часто они имеют несколько блоков питания и дополнительные вентиляторы для охлаждения устройств.

В последние годы стало популярным использование ПК в корпусах предельно уменьшенных размеров. Состав устройств в них не может быть изменен и они, как правило, применяются только в офисах.

В переносных ПК, а также некоторых настольных ПК фирмы Apple (iMac) в корпус интегрированы монитор и акустическая система.

Блок питания (БП) ПК обеспечивает электропитание всех устройств системного блока. Мощность блока питания измеряется в вольт-амперах (VA). Выпускаются БП мощностью от 200 до 350 и более VA. В большинстве случаев достаточно БП мощностью 250VA. Чем больше устройств предполагается разместить в ПК, тем более мощным должен быть БП.

В переносных полнофункциональных ПК, помимо БП от электросети используются аккумуляторы, которые обеспечивают автономную работу течении 1,5-4 часов. В карманных ПК (КПК) с цветным экраном также имеются встроенные аккумуляторы, реально обеспечивающие автономную работу в течении 2-6 часов. КПК с монохромным экраном могут работать от стандартных сменных батареек формата AA. Они имеют существенно меньшее энергопотребление и могут работать от пары батареек то 10 до 30 часов.

В процессе работы электронные компоненты ПК могут сильно нагреваться. Для их охлаждения используются вентиляторы. Отдельные вентиляторы всегда устанавливаются в блоке питания и для охлаждения процессора. Нередко дополнительные вентиляторы устанавливаются для охлаждения видеоадаптера и жестких дисков. В некоторые корпуса можно встроить специальные термодатчики.

Материнская плата

Материнская плата – основная плата компьютера, связывающая все его электронные компоненты и обеспечивающая их взаимодействие.

На материнской плате размещаются.

Чипсет (chipset). Набор микросхем логики платы, обеспечивающих работу процессора, памяти и большинства интерфейсов ввода/вывода. От модели чипсета зависят все основные характеристики платы: поддерживаемые процессоры и виды микросхем памяти, тип системной шины, порты для подключения внешних устройств. Современные чипсеты имеют множество встроенных контроллеров (дисков, портов ввода-вывода, шин USB и IEEE 1394).

Слот для установки процессора (одного или нескольких). Различны для процессоров Pentium III, Celeron (Socket-370), Pentium IV (Socket-423), AMD (Socket-462).

Микросхема BIOS (Basic Input Output System, базовая система ввода/вывода). Содержит программное обеспечение платы - драйверы низкого уровня для обслуживания основных устройств ввода-вывода и программу POST (Power on Self Test), осуществляющую тестирование устройств ПК при включении питания. Раньше для микросхем BIOS использовалась нестираемая память, а теперь используется перезаписываемая память Flash ROM.

CMOS-память для хранения настроек материнской платы и аккумулятор для ее питания.

Слоты для модулей памяти. Различны для различных видов микросхем памяти.

Слоты для установки дочерних плат. Обычно имеется несколько (4-6) слотов для плат с интерфейсом PCI и один слот для платы видеоадаптера с интерфейсом AGP. В современных платах редко встречаются слоты для подключения плат с интерфейсом ISA (EISA).

Разъем для подключения питания.

Разъемы подключения дисководов и внешних устройств.

Вспомогательные микросхемы и устройства (преобразователь напряжения, тактовый генератор, таймер, контроллер прерываний и т. п.).

Существуют материнские платы самых разных форматов (AT, ATX, LPX, NLX, Mini-, Micro-ATX, Micro-NLX, Flex-ATX).

Процессоры ЭВМ

Существует множество видов процессоров.

Наиболее распространенными являются так называемые Intel-совместимые процессоры, которые используются в IBM-совместимых ПК. Самыми производительными из них на текущий момент являются процессоры Intel Pentium IV и AMD Athlon.

Самыми высокопроизводительными процессорами (из массово производимых) являются процессоры Alpha фирмы Digital. На сегодняшний момент они остаются более производительными, чем Intel-совместимые. Процессоры Alpha используются во многих мини-ЭВМ и суперкомпьютерах.

Довольно распространенными также являются различные разновидности процессоров PowerPC, которые используется в ПК фирмы Apple, а также во многих встроенных ЭВМ.

Часто различают CISC (Common Instruction Set Computer, процессоры с полным набором команд) и RISC (Reduced Instruction Set Computer, процессоры с сокращенным набором команд) процессоры.

В CISC-процессорах для выполнения каждой команды используется своя микропрограмма, состоящая из набора микрокоманд. Каждая микрокоманда реализована на аппаратном уровне и выполняет какое-либо элементарное действие, необходимое для реализации различных команд. Конкретная команда процессора кодируется набором микрокоманд, образующих микропрограмму. Таким образом, программы формируются из команд процессора, а сами команды, в свою очередь, являются микропрограммами.

В RISC-процессорах каждая команда процессора реализована в виде отдельной схемы. Поэтому здесь каждая отдельная команда выполняется быстрее, но самих команд меньше и для реализации некоторых действий, которые в CISC-процессорах выполняются одной командой, здесь требуется несколько команд.

Традиционно, в мэйнфреймах используются CISC-процессоры, а в мини-ЭВМ – RISC-процессоры. Например, процессоры Alpha – это RISC-процессоры. Процессоры Intel и совместимые с ними являются CISC-процессорами, а процессоры PowerPC – RISC-процессоры. С середины 90х гг. грань между CISC и RISC-процессорами стирается и на сегодняшний момент в процессорах Pentium IV используется много конструктивных решений, ранее характерных только для RISC-процессоров. В карманных компьютерах используются, главным образом, RISC-процессоры, поскольку они компактнее и значительно меньше нагреваются при работе и потому не требуют отдельной системы охлаждения.

Процессоры развиваются в соответствии с законом Мура, согласно которому производительность процессоров удваивается каждые полтора-два года. Закон соблюдается с 1965 г., но в последнее время все чаще утверждают, что производительность процессоров стала возрастать быстрее.

Основные направления совершенствования процессоров.

Чем меньше размеры процессора, тем он быстрее, потому что меньше расстояние между элементами и электроны проходят его быстрее. Поэтому все время идут работы по разработке технологий более плотного размещения элементов в процессорах. В настоящий момент в экспериментальных разработках фирмы IBM элементарные микросхемы формируются в виде одной молекулы. Предполагается, что к 2005 году изготовление процессоров, основанных на молекулярных микросхемах, будет поставлено на индустриальную основу и это произведет переворот в микроэлектронике.

Важным направлением совершенствования процессоров является повышение их разрядности. Разрядность процессораэто число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Первые микропроцессоры были 4-разрядными, то есть за одной командой могли обрабатывать не более 4 двоичных разрядов. Для обработки более длинных чисел нужно было применять несколько команд. Первые массово производимые ПК в конце 70х гг. использовали 8-разрядные МП. Первые ПК фирмы IBM использовали 16-разрядные МП. Начиная с МП Intel 80386 МП стали полностью 32-разрядными, но для совместимости с программами, разработанными для младших моделей МП содержали набор 16-разрядных команд. До сих пор процессоры Intel обеспечивают поддержку выполнения старых 16-разрядных программ. Для работы с такими программами МП переключается в специальный режим, в котором он работает существенно медленнее. Процессоры Pentium уже поддерживали 64-разрядный обмен данными. Нынешние процессоры фирмы Intel уже частично 64-разрядные, то есть имеют команды, рассчитанные на работу с 64-разрядными данными.

В настоящее время активно выпускаются полностью 64-разрядные процессоры Intel (Itanium, Itanium-2). Однако они дорогие и пока используются только в высокопроизводительных серверах. Для использования их возможностей в обычных ПК пока нет соответствующих программ. Однако уже существует 64-разрядную версия Windows.

Параллельное исполнение команд основано на том, что каждая команда исполняется процессором за несколько внутренних циклов работы. Поэтому когда исполнение одной команды переходит к следующем циклу, процессор одновременно может начать обрабатывать другую команду. За счет организации конвейера команд скорость работы процессора намного возрастает. Но конвейер не всегда возможен. Поэтому активно развиваются научные исследования, связанные с оптимизацией построения конвейеров обработки команд.

Развитие системы команд предполагает, что в процессоры встраиваются дополнительные команды, реализующие сложные действия по обработке данных. Например, в процессорах Pentium III-IV, AMD Athlon имеются команды, выполняющие очень сложные действия по обработке звуковых или видеоданных, для реализации которых в предшествующих моделях процессоров нужно было создавать программу, включающую несколько десятков или сотен машинных команд. За счет этого соответствующие действия выполняются намного быстрее.

Кэш-память – быстродействующая память, предназначенная для ускорения доступа к данным, размещенным в памяти, обладающей меньшим быстродействием. Принцип работы состоит в том, что по мере работы устройства кэш-память заполняется данными из памяти, обладающей меньшим быстродействием, и при последующих обращениях к медленной памяти сначала проверяется наличие этих данных в кэш-памяти. Если нужные данные уже размещены в ней, то их загрузка осуществляется существенно быстрее. Если нужных данных в кэш-памяти нет, то происходит обращение к медленно действующей памяти, и считанные из нее данные загружаются в кэш-память вместо неиспользуемого в данный момент фрагмента данных кэш-памяти. Разработаны различные механизмы, позволяющие так спланировать загрузку-выгрузку данных из кэш-памяти, чтобы обеспечить оптимизацию времени доступа к данным медленно действующей памяти.

В процессорах кэш-память используется для ускорения доступа к данным, размещенным в ОЗУ. С каждым новым поколением процессоров кэш-память увеличивается. Обычно в процессорах используется кэш-память первого и второго уровня. Кэш-память первого уровня имеет меньший объем, чем кэш-память второго уровня, но она размещается непосредственно в процессоре и потому намного быстрее. Различия между процессорами Pentium II-III-IV и Celeron состоит, главным образом, в том, что у первых размеры кэш-памяти существенно больше. У процессоров серии Xeon, предназначенных для серверов кэш-память еще больше.

Производительность массово выпускаемых в настоящее время процессоров для IBM PC примерно соответствует следующей схеме:

Celeron < AMD Duron < Pentium III < AMD Athlon || Pentium IV

Следует иметь ввиду, что процессоры AMD и Intel требуют использования разных материнских плат, поскольку устанавливаются на нее через разъемы разного типа.

Микросхемы памяти

Основными используемыми типами микросхемам памяти на текущий момент являются SDRAM, DDR SDRAM, RDRAM. Наиболее перспективной принято считать память DDR SDRAM.

Процессор, память и материнскую плату всегда необходимо выбирать одновременно. Здесь есть много деталей совместимости, которые должен пояснить специалист.

Интерфейсы сопряжения

Материнская плата сопрягается с внешними устройствами линиями обмена данными. В их качестве выступают шины и порты ввода-вывода.

Шина – совокупность проводок и разъемов, обеспечивающих взаимодействие устройств компьютера.

С момента начала использования ПК применялись различные стандарты шинной архитектуры (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, AGP).

Для подключения дочерних плат используются шины стандартов EISA, PCI, AGP. Наиболее распространенным является подключение дочерних плат через шину стандарта PCI (Peripheral Component Interconnect). На многих современных материнских платах уже нет разъемов для шины стандарта EISA. Шина AGP (Advanced Graphic Port) предназначена для обмена информацией с видеоадаптером.

Для подключения внутренних накопителей используются интерфейсы IDE (Integrated Disc Electronic) и SCSI (Small Computer System Interface). На материнской плате обычно имеется два IDE-контроллера, к каждому из которых можно подключить два IDE-устройства (жесткие диски, накопители на компакт-дисках). Для подключения SCSI-устройств нужно установить специальную дочернюю плату.

Подсоединение периферийных устройств (мышь, внешние модемы, сканеры, цифровые фотокамеры, принтеры и т.п.), производится через специальные интерфейсы, называемые портами ввода/вывода.

Порт (канал ввода/вывода) – путь, по которому происходит обмен данными между микропроцессором и микросхемами внешних устройств.

Последовательный порт передает информацию побитно (интерфейс RS-232), а параллельныйпобайтно (интерфейс Centronics). Обычно в ПК имеется один параллельный и два последовательных порта.

Ранее, последовательные порты использовались для подключения мыши и внешних модемов, а параллельные для подключения принтеров, сканеров и ключей защиты программ. В настоящее время последовательные и параллельные порты вытесняются шиной USB (Universal Serial Bus), которая является обязательным элементом современного ПК.

Шина USB представляет собой последовательный интерфейс передачи данных для средне- и низкоскоростных периферийных устройств. Рассчитана на подключение до 127 устройств, поддерживает их автоопределение Plug-n-play, а также подключение к работающему компьютеру без его перезагрузки.

В компьютерах Apple iMac шина USB служит единственным интерфейсом для подключения медленных периферийных устройств.

Интерфейс USB версии 1.1 является достаточно медленным, поэтому рекомендуется обращать внимание на поддержку материнской платой USB версии 2.0, который обеспечивает существенно более высокое быстродействие. То же касается периферийных устройств, подлючаемых по USB.

Последовательная шина FireWire (IEEE 1394) используется для подключения устройств, требующих более высокой скорости обмена, чем может обеспечить шина USB (цифровых видеокамер, внешних жестких дисков и другого высокоскоростного оборудования). Могут использоваться для создания локальной сети.

В портативных ПК часто используется шина PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). Часто его называют PC Card.

В портативных компьютерах часто используется инфракрасный порт (IrDA).

Платы расширения (дочерние платы)

Платы расширения предназначены для подключения к шине ПК дополнительных устройств. Они устанавливаются в разъемы расширения на материнской плате.

Основные типы дочерних плат:

Накопители

Накопители (устройства массовой (внешней) памяти, Mass Storage Device) являются энергонезависимой памятью большой емкости.

Накопитель – это устройство для записи и/или считывания информации с носителя определенного типа.

Внутренние накопители размещаются внутри системного блока ПК и подключаются через интерфейсы IDE и SCSI, а внешние – вне системного блока и подключаются через шины USB и Firewire. В большинстве IBM-совместимых ПК используются IDE-накопители. SCSI-накопители используется в ПК фирмы Apple и часто в IBM-совместимых ПК, выступающих в роли сетевых серверов.

Основные типы накопителей

НЖМД - основное энергонезависимое устройство хранения больших объемов информации, записываемой на одну или несколько пластин, защищенных жестким корпусом. В настольных ПК используются НЖМД форм-фактора 3,5", а в ноутбуках - 2,5". В настоящее время наиболее распространенными НЖМД являются диски емкостью 20-100 Гб и более. Скорость НЖМД характеризуется скоростью чтения/записи и средним временем доступа. В целом же, в наибольшей степени быстродействие диска в наибольшей степени определяется скоростью вращения пластин. В недорогих дисках она составляет 5400 об/мин, в более качественных - 7200 и более об/мин.

Современные НЖМД с интерфейсом IDE обладают достаточно большой надежностью, а их скорость обычно достаточна для решения любых стандартных задач. Исключение составляют задачи, требующие записи/считывания с диска большого потока данных, например, при записи на диск видеоданных с высоким разрешением. Высокопроизводительные НЖМД требуются также для использования в серверах. Поэтому в них часто используются НЖМД с интерфейсом SCSI. Они существенно дороже, чем IDE-накопители.

Некоторые производители (Seagate) заявляют, что, благодаря использованию перспективных технологий, уже в 2004 году будут выпущены НЖМД, способные хранить по несколько терабайт.

НГМД позволяет записать на одну дискету до 1,44М данных. НГМД до сих используются практически во всех ПК, но являются устаревшим типом накопителей и постепенно вытесняются накопителями на перезаписываемых компакт-дисках и устройствами Flash-памяти.

Накопители на компакт-дисках - наиболее распространенный тип накопителей, использующих сменные носители. Обычный компакт-диск вмещает 650М. Накопители CD-ROM обеспечивают только считывание информации заранее записанной на диск. Накопители CD-R, кроме считывания, допускают однократную запись на носитель CD-R. Накопители CD-RW допускают однократную запись на носитель CD-R и многократную перезапись носителей CD-RW.

Скорость считывания/записи компакт дисков измеряется в единицах кратных так называемой единичной скорости, равной скорости бытового CD-плеера и составляющей 150Кбит/сек. Параметр 40х означает, что накопитель может вращать диск в 40 раз быстрее, чем это делает бытовой CD-плеер. Однако это не значит, что скорость считывания увеличивается пропорционально скорости вращения диска. При высокой скорости возникают частые сбои и накопитель автоматически уменьшает скорость вращения. Для характеристики скорости накопителей CD-RW используются три числа. Наименьшее выражает максимальную скорость записи перезаписываемых носителей CD-RW, другое число выражает скорость записи однократно перезаписываемых носителей CD-R, а наибольшее - максимальную скорость считывания.

DVD-накопителей позволяют считывать данные DVD- и CD-ROM дисков. В зависимости от способа записи DVD-диск реально может содержать от 4,38 до 15,9Г, хотя на диске может значиться емкость от 4,7 до 17Г. Существуют и устройства для записи DVD-дисков. Но они достаточно дорогие и не всегда диск, записанный на одном устройстве, может быть прочитан на другом. Существуют так называемые комбо-приводы, объединяющие функции устройств DVD-ROM и CD-RW. Их часто устанавливают в ноутбуки.

В перспективе оптические диски будут записываться в несколько слоев, что позволит размещать на них во много раз больше информации, чем на DVD-дисках. Уже сейчас существуют опытные разработки, позволяющие записать на диск формата CD до 100 и более Гбайт.

Накопители на сменных магнитных дисках повышенной емкости (LS-120, Iomega ZIP и др) обеспечивают запись на специальные дискеты до 100-200М. Однако дискеты для них достаточно дорогие и потому для создания архивов выгоднее использовать носители CD-RW и стримеры. Еще большие объемы данных можно записывать на магнитнооптические диски. Но они по той же причине распространены не очень широко.

Стримеры используются для создания архивов данных и позволяют сохранять на одну кассету с магнитной лентой до нескольких сотен Гбайт. Это самый дешевый (в пересчете на мегабайт) способ хранения архивов.

RAID-массив - это несколько сопряженных в единой стойке сменных магнитных дисков. Запись разных блоков одного файла может идти параллельно на несколько дисков. Кроме того, одни и те же данные могут одновременно записываться на несколько дисков (зеркалирование) для повышения надежности сохранения данных. Существуют различные варианты сочетания параллельной записи и зеркалирования. RAID-массивы используются в серверах в случаях, когда где необходимо выполнять параллельные запись/считывание больших потоков данных для множества пользователей и обеспечить высокую надежность их хранения.

Карты энергонезависимой памяти используются в КПК и других мобильных цифровых устройствах (цифровых фотоаппаратах, MP3-плеерах, некоторых цифровых видеокамерах и др.). Наиболее распространенными их типами являются: CompactFlash (CF), SmartMediaCard (SMC), MultiMediaCard (MMC). Емкость карт от 16М до 1Г. Пока эта память достаточно дорогая, но весьма перспективна.

Обмен между мобильными цифровыми устройствами и настольными ПК или ноутбуками обычно осуществляется через последовательный порт или шину USB. Но существуют и специальные устройства считывания карт энергонезависимой памяти.

Одной из разновидностей энергонезависимых карт памяти являются USB Key или DiskOnKey. Это принципиально новые носители информации, использующие флэш-память (обычно от 16 до 512 мегабайт) и подключающиеся к ПК через USB порт. Для работы с USB Key не требуется никакого специального ПО, так как Windows определяет эти устройства как мобильные накопители.

Еще одной разновидностью долговременной памяти мобильных устройств являются устройства IBM Microdrive - суперкомпактные НЖМД, позволяющие хранить до 1Гб.

Видеосистема ПК

Видеосистема ПК включает:

Видеоадаптер дочерняя плата, обеспечивающая формирование и вывод изображения на экран монитора.

Монитор (дисплей) устройство, обеспечивающее вывод динамически обновляемого изображения.

Видеосистема ПК может работать в текстовом или графическом режимах. В текстовом режиме на экране монитора может отображаться только ограниченный набор символов и специальных знаков. Стандартно, в текстовом режиме отображаются 25 строк по 80 символов в каждой строке.

В графическом режиме изображение формируется из отдельных точек. Формируемые видеосистемой компьютера в графическом режиме изображения характеризуются:

Разрешениечисло точек, отображаемых на экране по горизонтали и вертикали при формировании изображения.

Стандартные режимы разрешения: 640x480, 800x600, 1024x768, 1152х864, 1280x1024, 1600x1200. Профессиональные мониторы имеют и более высокие разрешения.

Стандарты отображения цвета: 16, 256, 64K, 16M цветовых оттенков каждой точки.

Режимы отображения цвета:

Частота обновления изображения характеризует сколько раз в секунду обновляется изображение на экране монитора. Измеряется в Герцах. Современные видеоадаптеры обычно могут поддерживать высокую частоту обновления экрана во всех режимах разрешения.

Наиболее распространенными являются мониторы на электронно-лучевых трубках (CRT-дисплеи), но все более популярными становятся более дорогие мониторы с жидкокристаллическим экраном (LCD-дисплеи). Они же используются в портативных компьтерах.

Стандартно, мониторы имеют с длину диагонали 14, 15, 17, 19, 20, 21 или 22 дюйма. В специальных случаях (интеллектуальные кассовые аппараты, мониторы серверов и т.д.) используются CRT-мониторы с диагональю 12". Для работы с современными программами рекомендуется использовать мониторы с длиной диагонали 17-19". Реальная длина диагонали изображения примерно на 1" меньше номинальной.

В CRT-мониторах изображение формируется электронно-лучевой трубкой. Из-за особенностей формирования изображения они могут иметь искажения изображения в углах.

Минимально приемлемой частотой обновления изображения CRT-монитора считается 75Гц. Европейские стандарты требуют частоты обновления 85Гц. Оптимальная частота обновления 110Гц и более. При такой частоте обновления изображение на экране воспринимается глазом как изображение на листе бумаги. Но его обеспечивают только дорогие профессиональные мониторы, да и то не во всех режимах. Обычно, чем больше используемое разрешение, тем ниже частота обновления экрана.

Важной характеристикой CRT-монитора является соответствие стандартам безопасности, энергосбережения и иным требованиям, связанным с защитой окружающей среды (стандарты MPR II, TCO'92, 95, 99).

Большинство LCD-мониторов выпускаются с длиной диагонали 15-17". Реже (из-за высокой цены) используются LCD-мониторы с диагональю 18 и более дюймов. В современных ноутбуках используются встроенные мониторы с длиной диагонали 14, 15, 16". Реальная длина диагонали совпадает с фактической.

В LCD-мониторах каждая точка формируется свечением одного элемента экрана (транзистора). Поэтому каждый монитор имеет свое максимальное физическое разрешение. Для мониторов с длиной диагонали 15" - это обычно 1024х768, для мониторов с диагональю 17" - 1280х1200. Рекомендуется использовать LCD-монитор в его максимальном разрешении, поскольку в этом случае отсутствуют какие-либо искажения. При меньших разрешениях искажения могут возникнуть из-за того, что каждая точка изображения формируется несколькими транзисторами.

Для LCD-мониторов частота обновления экрана не является существенной характеристикой и изображение обычно выглядит стабильным даже при низкой частоте обновления (60Гц).

Достоинствами LCD-мониторов являются компактные размеры, отсутствие искажений, стабильность изображения, хорошая яркость и контрастность изображения, низкое энергопотребление. Недостатками являются высокая цена, необходимость работать в одном разрешении, возможность выгорания отдельных элементов экрана. Кроме того, у них худшая, чем у CRT-мониторов передача цвета, хуже воспроизведение быстро движущихся объектов. В силу последних обстоятельств профессиональную работу с графикой или просмотр фильмов с монитора рекомендуется осущестлять с использованием CRT-мониторов.

В настоящее время пока практичнее использовать CRT-мониторы. Однако LCD-мониторы быстро совершенствуются и цены на них снижаются. Поэтому в обозримом будущем они будут неуклонно вытеснять CRT-мониторы.

Другими перспективными моделями мониторов являются плазменные панели. Они имеют много преимуществ по сравнению с LCD-мониторами, но пока очень дороги и используются только в качестве больших качественных проекционных экранов и в составе домашних театров высокого класса.

Печатающие устройства

Печатающие устройства это устройства, обеспечивающие вывод изображений на твердые носители (бумагу, пленку, ткань и т.д). К ним относятся принтеры и графопостроители (плоттеры).

Принтер формирует изображение построчно. Бумага или другой носитель последовательно протягивается под печатающими головками, которые отображают условную строку изображения.

Практически все современные принтеры формируют изображение из отдельных точек. Каждый печатаемый символ отображается как определенная совокупность отдельных точек. Принцип формирования точек изображения у разных типов принтеров различается. Различается и плотность точек на единицу поверхности. Чем меньше размер точки тем выше плотность точек и четче изображение. Плотность точек измеряется в dpi (dots per inch, число точек на квадратный дюйм изображения). Чем выше значение показателя dpi у принтера, тем он лучше.

По способу печати принтеры делятся на струйные, лазерные, ударные, термические и специальные.

Соврменные принтеры подключаются к системному блоку через параллельный порт или шину USB.

Струйные принтеры формируют точки изображения выплескивая микроскопические капли специальных чернил на бумагу. Каждая капля одна точка изображения.

Практически все современные струйные принтеры поддерживают функцию цветной печати. Цветные струйные принтеры формируют точку изображения выплескивая несколько капель базовых цветов в одну точку. За счет смешения базовых цветов получают нужный производный цвет. В принципе, достаточно 3 базовых цветов (красный, зеленый, синий или их оттенков) для формирования любого производного цвета.

Наиболее простые и дешевые принтеры формируют цвет именно из 3 базовых цветов. В более совершенных моделях, используется большее число базовых цветов. Например, часто кроме базовых цветов используется черный цвет.

В простых моделях для черно-белой печати используют картридж с черными чернилами, а для цветной печати его надо заменить на картридж с тремя чернильницами, содержащими базовые цвета. Черный цвет при цветной печати получается грязно-серым.

В более совершенных моделях одновременно используются два картриджа. Один с черной краской, а другой с чернилами базовых цветов. В еще более совершенных принтерах используется более двух картриджей (печатающих головок).

Для качественной печати цветных изображений на цветных принтерах надо использовать специальную (довольно дорогую) бумагу. Уже сейчас технология такова, что качество печати на специальной бумаге близко к качеству фотографии.

Достоинствами струйных принтеров является то, что они не дороги и обеспечивают цветную печать. Недостатком являются дорогие расходные материалы (картриджи, специальная бумага).

Лазерные принтеры формируют точки изображения, нагревая лазером или линейкой светодиодов мельчайшие пылинки специального порошка тонера. Там, где должна быть выведена точка изображения, лазер включается, нагревает тонер, и частица нагретого тонера отпечатывается на бумаге.

Технически являются более сложными устройствами, чем струйные принтеры. Имеют свой мощный процессор и память.

Достоинствами лазерных принтеров являются:

Основной недостаток - более высокая цена, чем у струйных и невозможность цветной печати. Существующие цветные лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, но очень дороги.

Ударные принтеры формируют точки выталкивая тонкий стержень из печатающей головки. Он, ударяя по красящей ленте, оставляет оттиск точки на бумаге.

Самая старая разновидность принтеров. В настоящее время используются только в специальных целях (печать чеков в кассовых аппаратах, банкоматах и т.д.). У матричных принтеров размер точек изображения существенно больше, чем у струйных и лазерных. Поэтому существенно хуже качество печати. Основным достоинством является низкая стоимость расходных материалов.

Термические принтеры используют нагрев красителя и перенос его на бумагу в жидкой или газообразной форме. При охлаждении краситель застывает на бумаге, формируя изображение. Термические принтеры позволяют печатать высококачественные цветные изображения фотографического качества.

Специализированные принтеры являются частью различных технических устройств и предназначены для печати не только на бумаге, но и на иных носителях картоне, ткани, металле и проч.

Графопостроитель устройство для вычерчивания сложных изображений. Бывают планшетные и рулонные.

В планшетных бумага закрепляется на большом планшете и рисующее перо перемещается вверх-вниз и вправо-влево. В рулонных перо перемещается только вправо-влево, а лист протягивается вдоль линии пера.

Графопостроители достаточно дорогие устройства и применяются только в специальных целях для вычерчивания сложных чертежей, широкоформатных плакатов и т.д.

Клавиатура

Клавиатура основное устройство ручного ввода информации. Бывают полноразмерные (настольные ПК) и уменьшенные (портативные ПК). Нажатие клавиши передает процессору код (условный номер) нажатой клавиши, который в зависимости от используемой программы может по-разному интерпретироваться. Поэтому одна и та же клавиатура может использоваться для ввода латинских символов, кириллицы, японских, китайских и проч. иероглифов. Но для этого нужны соответствующие программы. Некоторые клавиши самостоятельного кода не формируют и обычно используются совместно с другими клавишами. Подключаются через интерфейсы AT (устарел), PS/2 или USB. Бывают и беспроводные клавиатуры.

Устройства позиционирования

Мышь основное устройство позиционирования настольных ПК при работе с графическим режимом отображения данных на мониторе.

При перемещении мыши по поверхности формируются два числа, которые передаются процессору и интерпретируются программой управления мышью как координаты точки двумерного пространства экрана. В результате программа перемещает изображение указателя мыши по экрану. Нажатие клавиш мыши вызывает передачу процессору кода нажатой клавиши, который соответствующим образом интерпретируется программой.

Бывают одно-, двух- и трехкнопочные мыши. В ПК фирмы Apple используется однокнопочная мышь, в IBM-совместимых - двух и трехкнопочные. В Windows стандартно поддерживается двухкнопочная мышь.

По принципу работы делятся на механические, оптомеханические и оптические (наиболее удобные и надежные).

Подключаются через последовательный порт, порт PS/2 или шину USB.

В портфельных портативных ПК (ноутбуки, субноутбуки) в качестве мыши используются трекболы и пойнтеры.

Трекбол – встроенный в клавиатуру шар, вращение которого вызывает тот же эффект, что и перемещение мыши.

Пойнтер – специальная рукоятка, перемещение которой интерпретируется как движение мыши.

В карманных компьютерах и некоторых моделях особо компактных субноутбуков используются сенсорные (чувствительные) экраны. Нажатие на нужный элемент экрана действует как щелчок мыши.

В безклавиатурных портативных ПК используется рукописный ввод с сенсорного экрана и/или виртуальная клавиатура.

Сканеры

Сканер устройство автоматического ввода графических изображений.

Принцип действия состоит в том, что отдельные элементы носителя информации (бумаги, картона, ткани и т.д.) подсвечиваются яркой лампой, фотодиоды фиксируют отражение цвета конкретной точки изображения, цвет точки определенным образом кодируется и передается в процессор или основную память, где обрабатывается специальной программой. Таким образом, сканер преобразует изображение в последовательность точек разного цвета, которая передается обрабатывающей изображение программе.

Для того чтобы выбрать из считанного сканером изображения символы текста используются так называемые программы распознавания символов (OCR - Optical Character Recognition), которые, на основе сложных алгоритмов, определяют какие именно буквы, цифры и специальные знаки закодированы конкретным набором точек. Опознанные символы записываются в формате, в котором они могут обрабатываться программами обработки текстов.

Сканеры бывают планшетные, рулонные и ручные.

Наиболее распространены планшетные сканеры. Рулонные и ручные обычно используются как дополнение к переносным компьютерам, поскольку занимают существенно меньше места. Они дешевле планшетных, но значительно менее удобны в эксплуатации.

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

Аудиосистема ПК

Аудиосистема ПК – комплекс устройств, обеспечивающих воспроизведение, запись и обработку звука с помощью ПК. Включает аудиодаптер (звуковая плата), акустическую систему (динамики с усилителем НЧ, наушники), микрофон.

Аудиоадаптер дочерняя плата, обеспечивающая преобразование цифровых данных в аналоговые и обратно для вывода/ввода звука с помощью ПК.

Всегда имеет выход для передачи звукового сигнала на усилитель и вход для ввода звукового сигнала с внешнего источника в ПК для последующей обработки. Дорогие аудиоадаптеры имеют несколько входов и выходов.

Аудиоадаптеры различаются

С помощью аудиосистемы ПК можно воспроизводить обычные аудио-CD, но для хранения звуковых данных в ПК разработаны специальные более эффективные форматы. Наиболее популярными являются MP3 и WMA. Они позволяет на одном компакт-диске хранить в 10-15 раз больший объем звуковых данных, чем на обычном аудио-диске.

Достичь хорошего звучания можно только при использовании высококачественной компьютерной аудиосистемы (стоимостью не менее 150$), но еще лучше передавать звук через цифровой выход на качественный бытовой усилитель и колонки.

Другие устройства обработки мультимедиа-данных

Диджитайзер устройство ручного ввода графической информации в ПК. Представляет собой планшет, на который специальным пером рисуется изображение, координаты отдельных точек которого передаются процессору, где обрабатываются специальной программой.

Цифровая фотокамера – фотоаппарат, записывающий изображение в цифровом формате в собственную память. Для дальнейшей обработки изображение передается в ПК.

TV-тюнер – устройство, позволяющее просматривать телевизионное изображение на экране монитора. Многие TV-тюнеры позволяют захватывать и записывать на диск фрагменты трансляции или видеозаписей, которые потом можно редактировать на ПК.

Устройства нелинейного видеомонтажа – устройства, обеспечивающие запись в ПК и редактирование видеозаписей. Более дорогие и сложные, чем TV-тюнеры, но позволяют захватывать изображение без потери качества. Бывают внешние и внутренние.

Внутренние устройства представляют собой дочерние платы, подключаемые через разъем PCI. Они позволяют вводить видео- и аудиосигнал с видекамеры или видеомагнитофона и записывать его на диск и выводить обработанный в ПК сигнал на видеомагнитофон или камеру. Одни платы рассчитаны на захват аналогового видео, а другие - на захват и обработку цифрового видео.

Внешние устройства позволяют захватывать видео с цифровых или аналоговых источников и передавать его через порт Firewire в компьютер или выводить цифровой сигнал из компьютера, декодировать и передавать на видеомагнитофон или камеру. В качестве внешнего устройства видеозахвата может выступать цифровая камера с функцией сквозной оцифровки аналогового видеосигнала.

Устройства бесперебойного питания

Устройство бесперебойного питания (УБП) – устройство, позволяющее выравнивать напряжение электрической сети и выступать в качестве источника электропитания при временном отключении энергии.

Необходимость использования УБП обусловлена тем, что многие серьезные сбои в работе компьютерных систем происходят из-за сбоев в электропитании. Особенно это касается сетевых серверов. Поэтому они практически всегда подключаются к электросети не напрямую, а через УБП.

Интеллектуальные устройства бесперебойного питания могут посылать информацию о переходе на автономное питание процессору и специальные программы могут обрабатывать эти сообщения для корректного завершения работы компьютерной системы и сохранения данных на энергонезависимых устройствах.

Модемы и факс-модемы

Модем – устройство для преобразования данных из цифрового формата в аналоговый и обратно для передачи их по телефонным линиям.

Различают внутренние и внешние модемы. Внутренние модемы выполнены в виде дочерней платы и устанавливаются в PCI-разъем на материнской плате, а внешние подключаются к ПК через последовательный порт или шину USB. В ноутбуках модем может быть интегрирован на материнскую плату или подключаться через интерфейс PCMCIA.

Современные модемы могут передавать данные со скоростью 33600-56000 Кбит/сек. Однако на большинстве телефонных линий в России реально получить скорость обмена больше 3600Кбит/сек невозможно. Наиболее адаптированными для российских условий зарекомендовали себя модемы фирм ZyXeL, 3Com, ElineCom.

Большинство модемов позволяют передавать факсы, многие могут использоваться как телефон, выступать в качестве автоответчика.

Существуют также ISDN и ADSL-модемы, которые поддерживают более высокую скорость приема/передачи данных. Но для их использования АТС должна поддерживать возможность работу по этим стандартам.

Оборудование локальных сетей

Для объединения ПК в локальные сети необходимы сетевые адаптеры, кабель и коммуникационные устройства.

Сетевой адаптер - дочерняя плата, устанавливаемая в PCI-разъем. В ноутбуках сетевая плата может быть интегрирована на материнскую плату или подключаться через интерфейс PCMCIA.

Самыми распространенными являются локальные Ethernet-сети. Каждое устройство в такой сети имеет свой логический номер. При передаче данных в них указывается логический номер устройства, которому они предназначены. Если устройство видит предназначенный ему пакет данных, то оно его принимает, а остальные устройства игнорируют передачу. Если два или более устройства начинают одновременно передавать данные, то все они "замолкают" и возобновляют активность через неопределенный (обычно случайный) интервал времени. Таким образом, по сети может одновременно передаваться только одно сообщение.

Наиболее часто сети создаются на основе кабеля "витая пара". Кабели от всех устройств подключаются к коммуникационному устройству - концентратору с помощью разъема RJ-45.

Концентратор (хаб, Hub) - устройство, принимающее сигнал и передающее его по нескольким направлениям.

Используются сети стандартов Ethernet 10Base-T (скорость передачи данных до 10Mbps), 100Base-T (скорость до 100 Mbps - наиболее распространены) и 1000Base-T (скорость до 1000 Mbps).

Помимо концентраторов в Ethernet-сетях в качестве коммуникационных устройств используются принт-серверы и маршрутизаторы.

Принт-сервер - устройство, позволяющее всем станциям сети коллективно использовать один или несколько принтеров.

Маршрутизатор - устройство, позволяющее поделить одно подключение к глобальной сети на несколько пользователей локальной сети.

Например, несколько пользователей могут иметь доступ в Интернет через один модем, подключенный к маршрутизатору.

Hosted by uCoz