Реферат: Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера
БазоваяаппаратнаяконфигурацияПерсональныйкомпьютер —универсальнаятехническаясистема. Егоконфигурацию(состав оборудования)можно гибкоизменять помере необходимости.Тем не менее, существуетпонятие базовойконфигурации, которую считаюттиповой. В такомкомплектекомпьютеробычно поставляется.Понятие базовойконфигурацииможет меняться.В настоящеевремя в базовойконфигурациирассматриваютчетыре устройства:
системный блок;
монитор;
клавиатуру;
мышь.
СистемныйблокСистемныйблок представляетсобой основнойузел, внутрикоторого установленынаиболее важныекомпоненты.Устройства, находящиесявнутри системногоблока, называютвнутренними, а устройства, подключаемыек нему снаружи, называют внешними.Внешние дополнительныеустройства, предназначенныедля ввода, выводаи длительногохранения данных, также называютпериферийными.
Повнешнему видусистемные блокиразличаютсяформой корпуса.Корпуса персональныхкомпьютероввыпускают вгоризонтальном(desktop) и вертикальном(tower) исполнении.Корпуса, имеющиевертикальноеисполнение, различают погабаритам: полноразмерный(big tower), среднеразмерный(midi tower) и малоразмерный(mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальноеисполнение, выделяют плоскиеи особо плоские(slim).
Кромеформы, для корпусаважен параметр, называемыйформ-фактором.От него зависяттребованияк размещаемымустройствам.В настоящеевремя в основномиспользуютсякорпуса двухформ-факторов: АТ и АТХ. Форм-факторкорпуса долженбыть обязательносогласованс форм-факторомглавной (системной)платы компьютера, так называемойматеринскойплаты.
Корпусаперсональныхкомпьютеровпоставляютсявместе с блокомпитания и, такимобразом, мощностьблока питаниятакже являетсяодним из параметровкорпуса. Длямассовых моделейдостаточнойявляется мощностьблока питания200-250Вт.
МониторМонитор— устройствовизуальногопредставленияданных. Это неединственновозможное, ноглавное устройствовывода. Егоосновнымипотребительскимипараметрамиявляются: размери шаг маскиэкрана, максимальнаячастота регенерацииизображения, класс защиты.
Размермонитора измеряетсямежду противоположнымиуглами трубкикинескопа подиагонали.Единица измерения— дюймы. Стандартныеразмеры: 14"; 15";17"; 19"; 20"; 21". В настоящеевремя наиболееуниверсальнымиявляются мониторыразмером 15 и17 дюймов, а дляопераций сграфикой желательнымониторы размером19-21 дюйм.
Изображениена экране монитораполучаетсяв результатеоблучениялюминофорногопокрытияостронаправленнымпучком электронов, разогнанныхв вакуумнойколбе. Для полученияцветного изображениялюминофорноепокрытие имеетточки или полоскитрех типов, светящиесякрасным, зелеными синим цветом.Чтобы на экраневсе три лучасходилисьстрого в однуточку и изображениебыло четким, перед люминофоромставят маску— панель с регулярнорасположеннымиотверстиямиили щелями.Часть мониторовоснащена маскойиз вертикальныхпроволочек, что усиливаетяркость инасыщенностьизображения.Чем меньше шагмежду отверстиямиили щелями (шагмаски), тем четчеи точнее полученноеизображение.Шаг маски измеряютв долях миллиметра.В настоящеевремя наиболеераспространенымониторы сшагом маски0,25-0,27мм. Устаревшиемониторы могутиметь шаг до0,43мм, что негативносказываетсяна органахзрения приработе с компьютером.Модели повышеннойстоимости могутиметь значениеменее 0,25мм.
Частотарегенерации(обновления)изображенияпоказывает, сколько разв течение секундымонитор можетполностьюсменить изображение(поэтому еетакже называютчастотой кадров).Этот параметрзависит нетолько от монитора, но и от свойстви настроеквидеоадаптера, хотя предельныевозможностиопределяетвсе-таки монитор.
Частотурегенерацииизображенияизмеряют вгерцах (Гц). Чемона выше, темчетче и устойчивееизображение, тем меньшеутомление глаз, тем большевремени можноработать скомпьютеромнепрерывно.При частотерегенерациипорядка 60Гцмелкое мерцаниеизображениязаметно невооруженнымглазом. Сегоднятакое значениесчитаетсянедопустимым.Минимальнымсчитают значение75Гц, нормативным— 85Гц и комфортным— 100Гц и более.
Классзащиты монитораопределяетсястандартом, которомусоответствуетмонитор с точкизрения требованийтехники безопасности.В настоящеевремя общепризнаннымисчитаютсяследующиемеждународныестандарты:MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99(приведены вхронологическомпорядке). СтандартМРR-II ограничилуровни электромагнитногоизлученияпределами, безопаснымидля человека.В стандартеТСО-92 эти нормыбыли сохранены, а в стандартахТСО-95 и ТСО-99 ужесточены.Эргономическиеи экологическиенормы впервыепоявились встандартеТСО-95, а стандартТСО-99 установилсамые жесткиенормы по параметрам, определяющимкачество изображения(яркость, контрастность, мерцание, антибликовыесвойства покрытия).
Большинствомпараметровизображения, полученногона экране монитора, можно управлятьпрограммно.Программныесредства, предназначенныедля этой цели, обычно входятв системныйкомплект программногообеспечения.
КлавиатураКлавиатура— клавишноеустройствоуправленияперсональнымкомпьютером.Служит дляввода алфавитно-цифровых(знаковых) данных, а также командуправления.Комбинациямонитора иклавиатурыобеспечиваетпростейшийинтерфейспользователя.С помощью клавиатурыуправляюткомпьютернойсистемой, а спомощью монитораполучают отнее отклик.
ПринципдействияКлавиатураотносится кстандартнымсредствамперсональногокомпьютера.Ее основныефункции ненуждаются вподдержкеспециальнымисистемнымипрограммами(драйверами).Необходимоепрограммноеобеспечениедля началаработы с компьютеромуже имеетсяв микросхемеПЗУ в составебазовой системыввода-вывода(BIOS), и потому компьютерреагирует нанажатия клавишсразу послевключения.
Принципдействия клавиатурызаключаетсяв следующем.
1. Принажатии наклавишу (иликомбинациюклавиш) специальнаямикросхема, встроеннаяв клавиатуру, выдает такназываемыйскан-код.
2. Скан-кодпоступает вмикросхему, выполняющуюфункции портаклавиатуры.(Порты — специальныеаппаратно-логическиеустройства, отвечающиеза связь процессорас другимиустройствами).Данная микросхеманаходится наосновной платекомпьютеравнутри системногоблока.
3. Портклавиатурывыдает процессорупрерываниес фиксированнымномером. Дляклавиатурыномер прерывания— 9 (Interrupt 9, Int9).
4. Получивпрерывание, процессороткладываеттекущую работуи по номерупрерыванияобращаетсяв специальнуюобласть оперативнойпамяти, в которойнаходится такназываемыйвектор прерываний.Вектор прерываний— это списокадресных данныхс фиксированнойдлиной записи.Каждая записьсодержит адреспрограммы, которая должнаобслужитьпрерываниес номером, совпадающимс номером записи.
5.Определив адресначала программы, обрабатывающейвозникшеепрерывание, процессорпереходит кее исполнению.Простейшаяпрограммаобработкиклавиатурногопрерывания«зашита» вмикросхемуПЗУ, но программистымогут «подставить»вместо нее своюпрограмму, еслиизменят данныев векторе прерываний.
6.Программа-обработчикпрерываниянаправляетпроцессор кпорту клавиатуры, где он находитскан-код, загружаетего в свои регистры, потом под управлениемобработчикаопределяет, какой код символасоответствуетданному скан-коду.
7. Далееобработчикпрерыванийотправляетполученныйкод символав небольшуюобласть памяти, известную какбуфер клавиатуры, и прекращаетсвою работу, известив обэтом процессор.
8.Процессорпрекращаетобработкупрерыванияи возвращаетсяк отложеннойзадаче.
9.Введенныйсимвол хранитсяв буфере клавиатурыдо тех пор, покаего не заберетоттуда та программа, для которойон и предназначался, например текстовыйредактор илитекстовыйпроцессор. Еслисимволы поступаютв буфер чаще, чем забираютсяоттуда, наступаетэффект переполнениябуфера. В этомслучае вводновых символовна некотороевремя прекращается.На практикев этот моментпри нажатиина клавишу мыслышим предупреждающийзвуковой сигнали не наблюдаемввода данных.
СоставклавиатурыСтандартнаяклавиатураимеет более100 клавиш, функциональнораспределенныхпо несколькимгруппам.
Группаалфавитно-цифровыхклавиш предназначенадля ввода знаковойинформациии команд, набираемыхпо буквам. Каждаяклавиша можетработать внесколькихрежимах (регистрах)и, соответственно, может использоватьсядля ввода несколькихсимволов.Переключениемежду нижнимрегистром (дляввода строчныхсимволов) иверхним регистром(для ввода прописныхсимволов) выполняютудержаниемклавиши SHIFT(нефиксированноепереключение).При необходимостижестко переключитьрегистр используютклавишу CAPS LOCK(фиксированноепереключение).Если клавиатураиспользуетсядля ввода данных, абзац закрываютнажатием клавишиENTER. При этомавтоматическиначинаетсяввод текстас новой строки.Если клавиатуруиспользуютдля ввода команд, клавишей ENTERзавершают вводкоманды и начинаютее исполнение.
Дляразных языковсуществуютразличные схемызакреплениясимволов национальныхалфавитов законкретнымиалфавитно-цифровымиклавишами.Такие схемыназываютсяраскладкамиклавиатуры.Переключениямежду различнымираскладкамивыполняютсяпрограммнымобразом — этоодна из функцийоперационнойсистемы. Соответственно, способ переключениязависит оттого, в какойоперационнойсистеме работаеткомпьютер.Например, всистеме Windows98 дляэтой цели могутиспользоватьсяследующиекомбинации: левая клавишаALT+SHIFT или CTRL+SHIFT. Приработе с другойоперационнойсистемой способпереключенияможно установитьпо справочнойсистеме тойпрограммы, которая выполняетпереключение.
Общепринятыераскладкиклавиатурыимеют своикорни в раскладкахклавиатурпишущих машинок.Для персональныхкомпьютеровIBM PC типовымисчитаютсяраскладкиQWERTY (английская)и ЙЦУКЕНГ (русская).Раскладкипринято именоватьпо символам, закрепленнымза первымиклавишамиверхней строкиалфавитнойгруппы.
Группафункциональныхклавиш включаетдвенадцатьклавиш (от F1 доF12), размещенныхв верхней частиклавиатуры.Функции, закрепленныеза даннымиклавишами, зависят отсвойств конкретнойработающейв данный моментпрограммы, ав некоторыхслучаях и отсвойств операционнойсистемы. Общепринятымдля большинствапрограмм являетсясоглашениео том, что клавишаF1 вызываетсправочнуюсистему, в которойможно найтисправку о действиипрочих клавиш.
Служебныеклавиши располагаютсярядом с клавишамиалфавитно-цифровойгруппы. В связис тем, что имиприходитсяпользоватьсяособенно часто, они имеют увеличенныйразмер. К нимотносятсярассмотренныевыше клавишиSHIFT и ENTER; реестровыеклавиши ALT и CTRL –их используютв комбинациис другими клавишамидля формированиякоманд; клавишаTAB – для вводапозиций табуляциипри наборетекста; клавишаESC – для отказаот исполненияпоследнейвведеннойкоманды и клавишаBACKSPACE – для удалениятолько чтовведенныхзнаков (онанаходится надклавишей ENTER ичасто маркируетсястрелкой, направленнойвлево).
Служебныеклавиши PRINT SCREEN,SCROLL LOCK и PAUSE/BREAK размещаютсясправа от группыфункциональныхклавиш и выполняютспецифическиефункции, зависящиеот действующейоперационнойсистемы. Общепринятымиявляются следующиедействия:
PRINTSCREEN — печать текущегосостоянияэкрана на принтере(для MS-DOS) или сохранениеего в специальнойобласти оперативнойпамяти, называемойбуфером обмена(для Windows).
SCROLL LOCK— переключениережима работыв некоторых(как правило, устаревших)программах.
PAUSE/BREAK— приостановка/прерываниетекущего процесса.
Двегруппы клавишуправлениякурсором расположенысправа оталфавитно-цифровойпанели. Курсоромназываетсяэкранный элемент, указывающийместо вводазнаковой информации.Курсор используетсяпри работе спрограммами, выполняющимиввод данныхи команд склавиатуры.Клавиши управлениякурсором позволяютуправлятьпозицией ввода.
Четыреклавиши сострелкамивыполняютсмещение курсорав направлении, указанномстрелкой. Действиепрочих клавишописано ниже.
PAGEUP/PAGE DOWN — переводкурсора на однустраницу вверхили вниз. Понятие«страница»обычно относитсяк фрагментудокумента, видимому наэкране. В графическихоперационныхсистемах (напримерWindows) этими клавишамивыполняют«прокрутку»содержимогов текущем окне.Действие этихклавиш во многихпрограммахможет бытьмодифицированос помощью служебныхрегистровыхклавиш, в первуюочередь SHIFT и CTRLКонкретныйрезультатмодификациизависит отконкретнойпрограммы и/илиоперационнойсистемы.
КлавишиHOME и END переводяткурсор в началоили конец текущейстроки, соответственно.Их действиетакже модифицируетсярегистровымиклавишами.
Традиционноеназначениеклавиши INSERT состоитв переключениирежима вводаданных (переключениемежду режимамивставки и замены).Если текстовыйкурсор находитсявнутри существующеготекста, то врежиме вставкипроисходитввод новыхзнаков беззамены существующихсимволов (тексткак бы раздвигается).В режиме заменыновые знакизаменяют текст, имевшийся ранеев позиции ввода.
Всовременныхпрограммахдействие клавишиINSERT может бытьиным. Конкретнуюинформациюследует получитьв справочнойсистеме программы.Возможно, чтодействие этойклавиши являетсянастраиваемым,— это такжезависит отсвойств конкретнойпрограммы.
КлавишаDELETE предназначенадля удалениязнаков, находящихсясправа от текущегоположениякурсора. Приэтом положениепозиции вводаостается неизменным.
Группаклавиш дополнительнойпанели дублируетдействие цифровыхи некоторыхзнаковых клавишосновной панели.Во многих случаяхдля использованияэтой группыклавиш следуетпредварительновключатьклавишу-переключательNUM LOCK (о состояниипереключателейNUM LOCK, CAPS LOCK и SCROLL LOCK можносудить посветодиодныминдикаторам, обычно расположеннымв правом верхнемуглу клавиатуры).
Появлениедополнительнойпанели клавиатурыотносится кначалу 80-х годов.В то время клавиатурыбыли относительнодорогостоящимиустройствами.Первоначальноеназначениедополнительнойпанели состоялов сниженииизноса основнойпанели припроведениирасчетно-кассовыхвычислений, а также приуправлениикомпьютернымииграми (привыключенномпереключателеNUM LOCK клавишидополнительнойпанели могутиспользоватьсяв качествеклавиш управлениякурсором).
Внаши дни клавиатурыотносят к малоценнымбыстроизнашивающимсяустройствами приспособлениям, и существеннойнеобходимостиоберегать ихот износа нет.Тем не менее, за дополнительнойклавиатуройсохраняетсяважная функцияввода символов, для которыхизвестен расширенныйкод ASCII, но неизвестнозакреплениеза клавишейклавиатуры.Так, например, известно, чтосимвол (параграф)имеет код 0167, асимвол «°»(угловой градус)имеет код 0176, носоответствующихим клавиш наклавиатуренет. В такихслучаях дляих ввода используютдополнительнуюпанель.
Порядокввода символовпо известномуALT-коду.
1. Нажатьи удержатьклавишу ALT.
2.Убедиться втом, что включенпереключательNUM LOCK.
3. Неотпуская клавишиALT, набратьпоследовательнона дополнительнойпанели Аlt-кодвводимогосимвола, например:0167.
4.Отпуститьклавишу ALT. Символ, имеющий код0167, появится наэкране в позицииввода.
Настройкаклавиатуры.Клавиатурыперсональныхкомпьютеровобладают свойствомповтора знаков, которое используетсядля автоматизациипроцесса ввода.Оно состоитв том, что придлительномудержанииклавиши начинаетсяавтоматическийввод связанногос ней кода. Приэтом настраиваемымипараметрамиявляются:
интервал времени после нажатия, по истечении которого начнется автоматический повтор кода;
темп повтора (количество знаков в секунду).
Средстванастройкиклавиатурыотносятся ксистемным иобычно входятв состав операционнойсистемы. Кромепараметроврежима повторанастройкеподлежат такжеиспользуемыераскладки иорганы управления, используемыедля переключенияраскладок.
МышьМышь— устройствоуправленияманипуляторноготипа. Представляетсобой плоскуюкоробочку сдвумя-тремякнопками. Перемещениемыши по плоскойповерхностисинхронизированос перемещениемграфическогообъекта (указателямыши) на экранемонитора.
ПринципдействияВотличие отрассмотреннойранее клавиатуры, мышь не являетсястандартныморганом управления, и персональныйкомпьютер неимеет для неевыделенногопорта. Для мышинет и постоянноговыделенногопрерывания, а базовые средстваввода и вывода(BIOS) компьютера, размещенныев постоянномзапоминающемустройстве(ПЗУ), не содержатпрограммныхсредств дляобработкипрерываниймыши.
Всвязи с этимв первый моментпосле включениякомпьютерамышь не работает.Она нуждаетсяв поддержкеспециальнойсистемнойпрограммы —драйвера мыши.Драйвер устанавливаетсялибо при первомподключениимыши, либо приустановкеоперационнойсистемы компьютера.Хотя мышь и неимеет выделенногопорта на материнскойплате, для работыс ней используютодин из стандартныхпортов, средствадля работы скоторыми имеютсяв составе BIOS.Драйвер мышипредназначендля интерпретациисигналов, поступающихчерез порт.Кроме того, онобеспечиваетмеханизм передачиинформациио положениии состояниимыши операционнойсистеме и работающимпрограммам.
Компьютеромуправляютперемещениеммыши по плоскостии кратковременныминажатиямиправой и левойкнопок. (Этинажатия называютсящелчками.) Вотличие отклавиатурымышь не можетнапрямуюиспользоватьсядля ввода знаковойинформации— ее принципуправленияявляется событийным.Перемещениямыши и щелчкиее кнопок являютсясобытиями сточки зренияее программы-драйвера.Анализируяэти события, драйвер устанавливает, когда произошлособытие и вкаком местеэкрана в этотмомент находилсяуказатель. Этиданные передаютсяв прикладнуюпрограмму, скоторой работаетпользовательв данный момент.По ним программаможет определитькоманду, которуюимел в видупользователь, и приступитьк ее исполнению.
Комбинациямонитора и мышиобеспечиваетнаиболее современныйтип интерфейсапользователя, который называетсяграфическим.Пользовательнаблюдает наэкране графическиеобъекты и элементыуправления.С помощью мышион изменяетсвойства объектови приводит вдействие элементыуправлениякомпьютернойсистемой, а спомощью монитораполучает отнее отклик вграфическомвиде.
Стандартнаямышь имееттолько двекнопки, хотясуществуютнестандартныемыши с тремякнопками илис двумя кнопкамии одним вращающимсярегулятором.Функции нестандартныхорганов управленияопределяютсятем программнымобеспечением, которое поставляетсявместе с устройством.
Кчислу регулируемыхпараметровмыши относятся: чувствительность(выражает величинуперемещенияуказателя наэкране призаданном линейномперемещениимыши), функциилевой и правойкнопок, а такжечувствительностьк двойномунажатию (максимальныйинтервал времени, при которомдва щелчкакнопкой мыширасцениваютсякак один двойнойщелчок). Программныесредства, предназначенныедля этих регулировок, обычно входятв системныйкомплект программногообеспечения.
ВНУТРЕННИЕУСТРОЙСТВАСИСТЕМНОГОБЛОКАМатеринскаяплатаМатеринскаяплата — основнаяплата персональногокомпьютера.На ней размещаются:
процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).
ЖесткийдискЖесткийдиск — основноеустройстводля долговременногохранения большихобъемов данныхи программ. Насамом деле этоне один диск, а группа соосныхдисков, имеющихмагнитноепокрытие ивращающихсяс высокой скоростью.Таким образом, этот «диск»имеет не двеповерхности, как должно бытьу обычногоплоского диска, а 2n поверхностей, где n — числоотдельныхдисков в группе.
Надкаждой поверхностьюрасполагаетсяголовка, предназначеннаядля чтения-записиданных. Привысоких скоростяхвращения дисков(90об/с) в зазоремежду головкойи поверхностьюобразуетсяаэродинамическаяподушка, и головкапарит над магнитнойповерхностьюна высоте, составляющейнесколькотысячных долеймиллиметра.При изменениисилы тока, протекающегочерез головку, происходитизменениенапряженностидинамическогомагнитногополя в зазоре, что вызываетизменения встационарноммагнитном полеферромагнитныхчастиц, образующихпокрытие диска.Так осуществляетсязапись данныхна магнитныйдиск.
Операциясчитыванияпроисходитв обратномпорядке. Намагниченныечастицы покрытия, проносящиесяна высокойскорости вблизиголовки, наводятв ней ЭДС самоиндукции.Электромагнитныесигналы, возникающиепри этом, усиливаютсяи передаютсяна обработку.
Управлениеработой жесткогодиска выполняетспециальноеаппаратно-логическоеустройство— контроллержесткого диска.В прошлом онопредставлялособой отдельнуюдочернюю плату, которую подключалик одному изсвободныхслотов материнскойплаты. В настоящеевремя функцииконтроллеровдисков выполняютмикросхемы, входящие вмикропроцессорныйкомплект (чипсет), хотя некоторыевиды высокопроизводительныхконтроллеровжестких дисковпо-прежнемупоставляютсяна отдельнойплате.
Косновным параметрамжестких дисковотносятсяемкость ипроизводительность.Емкость дисковзависит оттехнологииих изготовления.В настоящеевремя большинствопроизводителейжестких дисковиспользуютизобретеннуюкомпанией IBMтехнологиюс использованиемгигантскогомагниторезистивногоэффекта (GMR — GiantMagnetic Resistance). Теоретическийпредел емкостиодной пластины, исполненнойпо этой технологии, составляетпорядка 20Гбайт.В настоящеевремя достигнуттехнологическийуровень 6,4Гбайтна пластину, но развитиепродолжается.
Сдругой стороны, производительностьжестких дисковменьше зависитот технологииих изготовления.Сегодня всежесткие дискиимеют оченьвысокий показательскорости внутреннейпередачи данных(до 30-60Мбайт/с), ипотому ихпроизводительностьв первую очередьзависит отхарактеристикинтерфейса, с помощью которогоони связаныс материнскойплатой. В зависимостиот типа интерфейсаразброс значенийможет бытьочень большим: от несколькихМбайт/с до13-16Мбайт/с дляинтерфейсовтипа EIDE; до 80Мбайт/сдля интерфейсовтипа SCSI и от 50Мбайт/си более длянаиболее современныхинтерфейсовтипа IEEE 1394.
Кромескорости передачиданных спроизводительностьюдиска напрямуюсвязан параметрсреднего временидоступа. Онопределяетинтервал времени, необходимыйдля поисканужных данных, и зависит отскорости вращениядиска. Для дисков, вращающихсяс частотой5400об/мин, среднеевремя доступасоставляет9-10мкс, для дисковс частотой7200об/мин — 7-8мкс.Изделия болеевысокого уровняобеспечиваютсреднее времядоступа к данным5-6мкс.
Дисководгибких дисковИнформацияна жесткомдиске можетхранитьсягодами, однакоиногда требуетсяее перенос содного компьютерана другой. Несмотряна свое название, жесткий дискявляется весьмахрупким прибором, чувствительнымк перегрузкам, ударам и толчкам.Теоретически, переноситьинформациюс одного рабочегоместа на другоепутем переносажесткого дискавозможно, и внекоторыхслучаях таки поступают, но все-такиэтот приемсчитаетсянетехнологичным, посколькутребует особойаккуратностии определеннойквалификации.
Дляоперативногопереноса небольшихобъемов информациииспользуюттак называемыегибкие магнитныедиски (дискеты), которые вставляютв специальныйнакопитель— дисковод.Приемное отверстиенакопителянаходится налицевой панелисистемногоблока. Правильноенаправлениеподачи гибкогодиска отмеченострелкой наего пластиковомкожухе.
Основнымипараметрамигибких дисковявляются: технологическийразмер (измеряетсяв дюймах), плотностьзаписи (измеряетсяв кратных единицах)и полная емкость.
Первыйкомпьютер IBMPC (родоначальникплатформы) былвылущен в 1981 году.К нему можнобыло подключитьвнешний накопитель, использующийодносторонниегибкие дискидиаметром 5,25дюйма. Емкостьдиска составляла160 Кбайт. В следующемгоду появилисьаналогичныедвусторонниедиски емкостью320 Кбайт. Начинаяс 1984 года выпускалисьгибкие диски5,25 дюйма высокойплотности(1,2Мбайт). В нашидни диски размером5,25 дюйма не используются, и соответствующиедисководы вбазовой конфигурацииперсональныхкомпьютеровпосле 1994 годане поставляются.
Гибкиедиски размером3,5 дюйма выпускаютс 1980 года. Одностороннийдиск обычнойплотности имелемкость 180 Кбайт, двусторонний— 360 Кбайт, а двустороннийдвойной плотности— 720 Кбайт. Нынестандартнымисчитают дискиразмером 3,5 дюймавысокой плотности.Они имеют емкость1440 Кбайт (1,4 Мбайт)и маркируютсябуквами HD (high density —высокая плотность).
Снижней стороныгибкий дискимеет центральнуювтулку, котораязахватываетсяшпинделемдисковода иприводитсяво вращение.Магнитнаяповерхностьприкрыта сдвигающейсяшторкой длязащиты от влаги, грязи и пыли.Если на гибкомдиске записаныценные данные, его можно защититьот стиранияи перезаписи, сдвинув защитнуюзадвижку так, чтобы образовалосьоткрытое отверстие.Для разрешениязаписи задвижкуперемещаютв обратнуюсторону и перекрываютотверстие. Внекоторыхслучаях длябезусловнойзащиты информациина диске задвижкувыламываютфизически, нои в этом случаеразрешитьзапись на дискможно, если, например, заклеитьобразовавшеесяотверстиетонкой полоскойлипкой ленты.Гибкие дискисчитаютсямалонадежныминосителямиинформации.Пыль, грязь, влага, температурныеперепады ивнешние электромагнитныеполя оченьчасто становятсяпричиной частичнойили полнойутраты данных, хранившихсяна гибком диске.Поэтому использоватьгибкие дискив качествеосновногосредства храненияинформациинедопустимо.Их используюттолько длятранспортировкиинформацииили в качестведополнительного(резервного)средства хранения.
Дисководкомпакт-дисковcd-romВпериод 1994-1995 годахв базовуюконфигурациюперсональныхкомпьютеровпересталивключать дисководыгибких дисковдиаметром 5,25дюйма, но вместоних стандартнойстала считатьсяустановкадисководаCD-ROM, имеющеготакие же внешниеразмеры.
АббревиатураCD-ROM (Compact. Disc Read-Only Memory) переводитсяна русский языккак постоянноезапоминающееустройствона основекомпакт-диска.Принцип действияэтого устройствасостоит в считываниичисловых данныхс помощью лазерноголуча, отражающегосяот поверхностидиска. Цифроваязапись накомпакт-дискеотличаетсяот записи намагнитныхдисках оченьвысокой плотностью, и стандартныйкомпакт-дискможет хранитьпримерно 650Мбайтданных.
Большиеобъемы данныххарактерныдля мультимедийнойинформации(графика, музыка, видео), поэтомудисководыCD-ROM относятсяк аппаратнымсредстваммультимедиа.Программныепродукты, распространяемыена лазерныхдисках, называютмультимедийнымиизданиями.Сегодня мультимедийныеиздания завоевываютвсе более прочноеместо средидругих традиционныхвидов изданий.Так, например, существуюткниги, альбомы, энциклопедиии даже периодическиеиздания (электронныежурналы), выпускаемыена CD-ROM.
ОсновнымнедостаткомстандартныхдисководовCD-ROM являетсяневозможностьзаписи данных, но параллельнос ними существуюти устройстваоднократнойзаписи CD-R (Compact DiskRecorder), и устройствамногократнойзаписи CD-RW.
ОсновнымпараметромдисководовCD-ROM являетсяскорость чтенияданных. Онаизмеряетсяв кратных долях.За единицуизмеренияпринята скоростьчтения в первыхсерийных образцах, составлявшая150Кбайт/с. Такимобразом, дисководс удвоеннойскоростьючтения обеспечиваетпроизводительность300Кбайт/с, с учетвереннойскоростью —600Кбайт/с и т.д.В настоящеевремя наибольшеераспространениеимеют устройствачтения CD-ROM спроизводительностью32х-48х. Современныеобразцы устройстводнократнойзаписи имеютпроизводительность4х-8х, а устройствмногократнойзаписи — до 4х.
Видеокарта(видеоадаптер)Совместнос мониторомвидеокартаобразуетвидеоподсистемуперсональногокомпьютера.Видеокартане всегда былакомпонентомПК. На заре развитияперсональнойвычислительнойтехники в общейобласти оперативнойпамяти существоваланебольшаявыделеннаяэкранная областьпамяти, в которуюпроцессорзаносил данныеоб изображении.Специальныйконтроллерэкрана считывалданные об яркостиотдельных точекэкрана из ячеекпамяти этойобласти и всоответствиис ними управлялразверткойгоризонтальноголуча электроннойпушки монитора.
Спереходом отчерно-белыхмониторов кцветным и сувеличениемразрешенияэкрана (количестваточек по вертикалии горизонтали)области видеопамятистало недостаточнодля храненияграфическихданных, а процессорперестал справлятьсяс построениеми обновлениемизображения.Тогда и произошловыделение всехопераций, связанныхс управлениемэкраном, в отдельныйблок, получившийназваниевидеоадаптер.Физическивидеоадаптервыполнен в видеотдельнойдочерней платы, которая вставляетсяв один из слотовматеринскойплаты и называетсявидеокартой.Видеоадаптервзял на себяфункции видеоконтроллера, видеопроцессораи видеопамяти.
Завремя существованияперсональныхкомпьютеровсменилосьнесколькостандартоввидеоадаптеров:MDA (монохромный);CGA (4 цвета); EGA (16 цветов),VGA (256 цветов). Внастоящее времяприменяютсявидеоадаптерыSVGA, обеспечивающиепо выборувоспроизведениедо 16,7 миллионовцветов с возможностьюпроизвольноговыбора разрешенияэкрана изстандартногоряда значений(640х480; 800х600; 1024х768; 1152х864;1280х1024 точек и далее).
Разрешениеэкрана являетсяодним из важнейшихпараметроввидеоподсистемы.Чем оно выше, тем большеинформацииможно отобразитьна экране, нотем меньшеразмер каждойотдельной точкии, тем самым, тем меньшевидимый размерэлементовизображения.Использованиезавышенногоразрешенияна мониторемалого размераприводит ктому, что элементыизображениястановятсянеразборчивымии работа сдокументамии программамивызывает утомлениеорганов зрения.Использованиезаниженногоразрешенияприводит ктому, что элементыизображениястановятсякрупными, нона экране ихрасполагаетсяочень мало.Если программаимеет сложнуюсистему управленияи большое числоэкранных элементов, они не полностьюпомещаютсяна экране. Этоприводит кснижениюпроизводительноститруда и неэффективнойработе.
Такимобразом, длякаждого размерамонитора существуетсвое оптимальноеразрешениеэкрана, котороедолжен обеспечиватьвидеоадаптер.
Разрешениеэкрана монитора§>--PAGE_BREAK--Размер монитора Оптимальное разрешение экрана 14 дюймов 640х480 15 дюймов 800х600 17 дюймов 1024х768 19 дюймов 1280х1024
Большинствосовременныхприкладныхи развлекательныхпрограмм рассчитанына работу сразрешениемэкрана 800х600 иболее. Именнопоэтому сегоднянаиболее популярныйразмер мониторовсоставляет15 дюймов.
Цветовоеразрешение(глубина цвета)определяетколичестворазличныхоттенков, которыеможет приниматьотдельная точкаэкрана. Максимальновозможноецветовое разрешениезависит отсвойств видеоадаптераи, в первую очередь, от количестваустановленнойна нем видеопамяти.Кроме того, онозависит и отустановленногоразрешенияэкрана. Привысоком разрешенииэкрана на каждуюточку изображенияприходитсяотводить меньшеместа в видеопамяти, так что информацияо цветах вынужденнооказываетсяболее ограниченной.
Взависимостиот заданногоэкранногоразрешенияи глубины цветанеобходимыйобъем видеопамятиможно определитьпо следующейформуле:
гдеР — необходимыйобъем памятивидеоадаптера;m — горизонтальноеразрешениеэкрана (точек);n — вертикальноеразрешениеэкрана (точек);b — разрядностькодированияцвета (бит).
Минимальноетребованиепо глубинецвета на сегодняшнийдень — 256 цветов, хотя большинствопрограмм требуютне менее 65тыс.цветов (режимHigh Color). Наиболеекомфортнаяработа достигаетсяпри глубинецвета 16,7млн цветов(режим True Color).
Работав полноцветномрежиме True Color с высокимэкранным разрешениемтребует значительныхразмеров видеопамяти.Современныевидеоадаптерыспособны такжевыполнятьфункции обработкиизображения, снижая нагрузкуна центральныйпроцессор ценойдополнительныхзатрат видеопамяти.Еще недавнотиповыми считалисьвидеоадаптерыс объемом памяти2-4Мбайт, но ужесегодня обычнымсчитается объем16Мбайт.
Видеоускорение— одно из свойстввидеоадаптера, которое заключаетсяв том, что частьопераций попостроениюизображенийможет происходитьбез выполненияматематическихвычисленийв основномпроцессорекомпьютера, а чисто аппаратнымпутем — преобразованиемданных в микросхемахвидеоускорителя.Видеоускорителимогут входитьв состав видеоадаптера(в таких случаяхговорят о том, что видеокартаобладает функциямиаппаратногоускорения), номогут поставлятьсяв виде отдельнойплаты, устанавливаемойна материнскойплате и подключаемойк видеоадаптеру.
Различаютдва типа видеоускорителей— ускорителиплоской (2D) итрехмерной(3D) графики. Первыенаиболее эффективныдля работы сприкладнымипрограммами(обычно офисногоприменения)и оптимизированыдля операционнойсистемы Windows, авторые ориентированына работумультимедийныхразвлекательныхпрограмм, впервую очередькомпьютерныхигр и профессиональныхпрограмм обработкитрехмернойграфики. Обычнов этих случаяхиспользуютразные математическиепринципыавтоматизацииграфическихопераций, носуществуютускорители, обладающиефункциями идвумерного, и трехмерногоускорения.
ЗвуковаякартаЗвуковаякарта явиласьодним из наиболеепоздних усовершенствованийперсональногокомпьютера.Она подключаетсяк одному изслотов материнскойплаты в видедочерней картыи выполняетвычислительныеоперации, связанныес обработкойзвука, речи, музыки. Звуквоспроизводитсячерез внешниезвуковые колонки, подключаемыек выходу звуковойкарты. Специальныйразъем позволяетотправитьзвуковой сигнална внешнийусилитель.Имеется такжеразъем дляподключениямикрофона, чтопозволяетзаписыватьречь или музыкуи сохранятьих на жесткомдиске для последующейобработки ииспользования.
Основнымпараметромзвуковой картыявляется разрядность, определяющаяколичествобитов, используемыхпри преобразованиисигналов изаналоговойв цифровуюформу и наоборот.Чем выше разрядность, тем меньшепогрешность, связанная социфровкой, тем выше качествозвучания. Минимальнымтребованиемсегодняшнегодня являются16 разрядов, анаибольшеераспространениеимеют 32-разрядныеи 64-разрядныеустройства.
Вобласти воспроизведениязвука наиболеесложно обстоитдело со стандартизацией.Отсутствиеединых централизованныхстандартовпривело к тому, что ряд фирм, занимающихсявыпуском звуковогооборудования, де-факто ввелив широкоеиспользованиесвои внутрифирменныестандарты. Так, например, вомногих случаяхстандартнымисчитают устройства, совместимыес устройствомSound Blaster, торговаямарка на котороепринадлежиткомпании CreativeLabs.
СИСТЕМЫ, РАСПОЛОЖЕННЫЕНА МАТЕРИНСКОЙПЛАТЕОперативнаяпамятьОперативнаяпамять (RAM — Random AccessMemory) — это массивкристаллическихячеек, способныххранить данные.Существуетмного различныхтипов оперативнойпамяти, но сточки зренияфизическогопринципа действияразличаютдинамическуюпамять (DRAM) и статическуюпамять (SRAM).
Ячейкидинамическойпамяти (DRAM) можнопредставитьв виде микроконденсаторов, способныхнакапливатьзаряд на своихобкладках. Этонаиболеераспространенныйи экономическидоступный типпамяти. Недостаткиэтого типасвязаны, во-первых, с тем, что какпри заряде, таки при разрядеконденсаторовнеизбежныпереходныепроцессы, тоесть записьданных происходитсравнительномедленно. Второйважный недостатоксвязан с тем, что зарядыячеек имеютсвойство рассеиватьсяв пространстве, причем весьмабыстро. Еслиоперативнуюпамять постоянноне «подзаряжать», утрата данныхпроисходитчерез несколькосотых долейсекунды. Дляборьбы с этимявлением вкомпьютерепроисходитпостояннаярегенерация(освежение, подзарядка)ячеек оперативнойпамяти. Регенерацияосуществляетсянесколькодесятков разв секунду ивызываетнепроизводительныйрасход ресурсоввычислительнойсистемы.
Ячейкистатическойпамяти (SRAM) можнопредставитькак электронныемикроэлементы— триггеры, состоящие изнесколькихтранзисторов.В триггерехранится незаряд, а состояние(включен/выключен), поэтому этоттип памятиобеспечиваетболее высокоебыстродействие, хотя технологическион сложнее и, соответственно, дороже.
Микросхемыдинамическойпамяти используютв качествеосновной оперативнойпамяти компьютера.Микросхемыстатическойпамяти используютв качествевспомогательнойпамяти (такназываемойкэш-памяти), предназначеннойдля оптимизацииработы процессора.
Каждаяячейка памятиимеет свойадрес, которыйвыражаетсячислом. В настоящеевремя в процессорахIntel Pentium и некоторыхдругих принята32-разряднаяадресация, аэто означает, что всего независимыхадресов можетбыть 232. Такимобразом, всовременныхкомпьютерахвозможнанепосредственнаяадресация кполю памятиразмером 232 = 4 294967 296байт (4,3Гбайт).Однако этоотнюдь не означает, что именностолько оперативнойпамяти непременнодолжно бытьв компьютере.Предельныйразмер поляоперативнойпамяти, установленнойв компьютере, определяетсямикропроцессорнымкомплектом(чипсетом)материнскойплаты и обычносоставляетнесколько сотМбайт.
Однаадресуемаяячейка содержитвосемь двоичныхячеек, в которыхможно сохранить8 бит, то естьодин байт данных.Таким образом, адрес любойячейки памятиможно выразитьчетырьмя байтами.
Представлениео том, сколькооперативнойпамяти должнобыть в типовомкомпьютере, непрерывноменяется. Всередине 80-хгодов полепамяти размером1Мбайт казалосьогромным, вначале 90-х годовдостаточнымсчитался объем4Мбайт, к середине90-х годов онувеличилсядо 8Мбайт, а затеми до 16Мбайт. Сегоднятипичным считаетсяразмер оперативнойпамяти 32-64Мбайт, но очень скороэта величинабудет превышенав 2-4 раза дажедля моделеймассовогопотребления.
Оперативнаяпамять в компьютереразмещаетсяна стандартныхпанельках, называемыхмодулями. Модулиоперативнойпамяти вставляютв соответствующиеразъемы наматеринскойплате. Если кразъемам естьудобный доступ, то операциюможно выполнятьсвоими руками.Если удобногодоступа нет, может потребоватьсянеполная разборкаузлов, системногоблока, и в такихслучаях операциюпоручаютспециалистам.
Конструктивномодули памятиимеют два исполнения— однорядные(SIMM-модули) и двухрядные(DIMM-модули). Накомпьютерахс процессорамиPentium однорядныемодули можноприменятьтолько парами(количестворазъемов дляих установкина материнскойплате всегдачетное), а DIMM-модулиможно устанавливатьпо одному. Многиемодели материнскихплат имеютразъемы кактого, так и другоготипа, но комбинироватьна одной платемодули разныхтипов нельзя.
Основнымихарактеристикамимодулей оперативнойпамяти являютсяобъем памятии время доступа.SIMM-модули поставляютсяобъемами 4, 8, 16,32Мбайт, а DIMM-модули— 16, 32, 64, 128Мбайт иболее. Времядоступа показывает, сколько временинеобходимодля обращенияк ячейкам памяти— чем оно меньше, тем лучше. Времядоступа измеряетсяв миллиардныхдолях секунды(наносекундах, нс). Типичноевремя доступак оперативнойпамяти дляSIММ-модулей —50-70нc. Для современныхDIMM-модулей оносоставляет7-10нc.
ПроцессорПроцессор— основнаямикросхемакомпьютера, в которой ипроизводятсявсе вычисления.Конструктивнопроцессорсостоит изячеек, похожихна ячейки оперативнойпамяти, но вэтих ячейкахданные могутне только храниться, но и изменяться.Внутренниеячейки процессораназывают регистрами.Важно такжеотметить, чтоданные, попавшиев некоторыерегистры, рассматриваютсяне как данные, а как команды, управляющиеобработкойданных в другихрегистрах.Среди регистровпроцессораесть и такие, которые в зависимостиот своего содержанияспособнымодифицироватьисполнениекоманд. Такимобразом, управляязасылкой данныхв разные регистрыпроцессора, можно управлятьобработкойданных. На этоми основаноисполнениепрограмм.
Состальнымиустройствамикомпьютера, и в первую очередьс оперативнойпамятью, процессорсвязан несколькимигруппами проводников, называемыхшинами. Основныхшин три: шинаданных, адреснаяшина и команднаяшина.
АдреснаяшинаУпроцессоровIntel Pentium (а именно онинаиболеераспространеныв персональныхкомпьютерах)адресная шина32-разрядная, то есть состоитиз 32 параллельныхлиний. В зависимостиот того, естьнапряжениена какой-то излиний или нет, говорят, чтона этой линиивыставленаединица илиноль. Комбинацияиз 32 нулей и единицобразует 32-разрядныйадрес, указывающийна одну из ячеекоперативнойпамяти. К нейи подключаетсяпроцессор длякопированияданных из ячейкив один из своихрегистров.
Шина данныхПоэтой шине происходиткопированиеданных из оперативнойпамяти в регистрыпроцессораи обратно. Вкомпьютерах, собранных набазе процессоровIntel Pentium, шина данных64-разрядная, то есть состоитиз 64 линий, покоторым за одинраз на обработкупоступают сразу8 байтов.
Шина командДлятого чтобыпроцессор могобрабатыватьданные, емунужны команды.Он должен знать, что следуетсделать с темибайтами, которыехранятся в егорегистрах. Этикоманды поступаютв процессортоже из оперативнойпамяти, но неиз тех областей, где хранятсямассивы данных, а оттуда, гдехранятся программы.Команды тожепредставленыв виде байтов.Самые простыекоманды укладываютсяв один байт, однако, естьи такие, длякоторых нужнодва, три и болеебайтов. В большинствесовременныхпроцессоровшина команд32-разрядная(например, впроцессореIntel Pentium), хотя существуют64-разрядныепроцессорыи даже 128-разрядные.
Системакоманд процессораВпроцессе работыпроцессоробслуживаетданные, находящиесяв его регистрах, в поле оперативнойпамяти, а такжеданные, находящиесяво внешнихпортах процессора.Часть данныхон интерпретируетнепосредственнокак данные, часть данных— как адресныеданные, а часть— как команды.Совокупностьвсех возможныхкоманд, которыеможет выполнитьпроцессор надданными, образуеттак называемуюсистему командпроцессора.Процессоры, относящиесяк одному семейству, имеют одинаковыеили близкиесистемы команд.Процессоры, относящиесяк разным семействам, различаютсяпо системекоманд и невзаимозаменяемы.
Процессорыс расширеннойи сокращеннойсистемой командЧемшире наборсистемныхкоманд процессора, тем сложнееего архитектура, тем длиннееформальнаязапись команды(в байтах), темвыше средняяпродолжительностьисполненияодной команды, измереннаяв тактах работыпроцессора.Так, например, система командпроцессоровIntel Pentium в настоящеевремя насчитываетболее тысячиразличныхкоманд. Такиепроцессорыназывают процессорамис расширеннойсистемой команд— CISC-процессорами(CISC — Complex Instruction Set Computing).
ВпротивоположностьCISC-процессорамв середине 80-хгодов появилисьпроцессорыархитектурыRISC с сокращеннойсистемой команд(RISC — Reduced Instruction Set Computing). Притакой архитектуреколичествокоманд в системенамного меньше, и каждая из нихвыполняетсянамного быстрее.Таким образом, программы, состоящие изпростейшихкоманд, выполняютсяэтими процессорамимного быстрее.Оборотнаясторона сокращенногонабора командсостоит в том, что сложныеоперации приходитсяэмулироватьдалеко не эффективнойпоследовательностьюпростейшихкоманд сокращенногонабора.
Врезультатеконкуренциимежду двумяподходами кархитектурепроцессоровсложилосьследующеераспределениеих сфер применения:
CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах;
RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.
Дляперсональныхкомпьютеровплатформы IBMPC долгое времявыпускалисьтолько CISC-процессоры, к которым относятсяи все процессорысемейства IntelPentium. Однако в последнеевремя компанияAMD приступилак выпуску процессоровсемействаAMD-K6, в основе которыхлежит внутреннееядро, выполненноепо RISC-архитектуре, и внешняя структура, выполненнаяпо архитектуреCISC. Таким образом, сегодня появилисьпроцессоры, совместимыепо системекоманд с процессорамих86, но имеющиегибриднуюархитектуру.
СовместимостьпроцессоровЕслидва процессораимеют одинаковуюсистему команд, то они полностьюсовместимына программномуровне. Этоозначает, чтопрограмма, написаннаядля одногопроцессора, может исполнятьсяи другим процессором.Процессоры, имеющие разныесистемы команд, как правило, несовместимыили ограниченносовместимына программномуровне.
Группыпроцессоров, имеющих ограниченнуюсовместимость, рассматриваюткак семействапроцессоров.Так, например, все процессорыIntel Pentium относятсяк так называемомусемейству х86.Родоначальникомэтого семействабыл 16-разрядныйпроцессор Intel8086, на базе которогособираласьпервая моделькомпьютераIBM PC. ВпоследствиивыпускалисьпроцессорыIntel 80286, Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium 60, 66, 75, 90,100, 133; несколькомоделей процессоровIntel Pentium MMX, модели IntelPentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, IntelPentium III и другие. Всеэти модели, ине только они, а также многиемодели процессоровкомпаний AMD иCyrix относятсяк семействух86 и обладаютсовместимостьюпо принципу«сверху вниз».
Принципсовместимости«сверху вниз»— это примернеполнойсовместимости, когда каждыйновый процессор«понимает»все командысвоих предшественников, но не наоборот.Это естественно, посколькудвадцать летназад разработчикипроцессоровне могли предусмотретьсистему команд, нужную длясовременныхпрограмм. Благодарятакой совместимостина современномкомпьютереможно выполнятьлюбые программы, созданные впоследниедесятилетиядля любого изпредшествующихкомпьютеров, принадлежащеготой же аппаратнойплатформе.
ОсновныепараметрыпроцессоровОсновнымипараметрамипроцессоровявляются: рабочеенапряжение, разрядность, рабочая тактоваячастота, коэффициентвнутреннегоумножениятактовой частотыи размер кэш-памяти.
Рабочеенапряжениепроцессораобеспечиваетматеринскаяплата, поэтомуразным маркампроцессоровсоответствуютразные материнскиеплаты (их надовыбирать совместно).По мере развитияпроцессорнойтехники происходитпостепенноепонижениерабочего напряжения.Ранние моделипроцессоровх86 имели рабочеенапряжение5В. С переходомк процессорамIntel Pentium оно былопонижено до3,3В, а в настоящеевремя оно составляетменее 3В. Причемядро процессорапитается пониженнымнапряжением2,2В. Понижениерабочего напряженияпозволяетуменьшитьрасстояниямежду структурнымиэлементамив кристаллепроцессорадо десятитысячныхдолей миллиметра, не опасаясьэлектрическогопробоя. Пропорциональноквадрату напряженияуменьшаетсяи тепловыделениев процессоре, а это позволяетувеличиватьего производительностьбез угрозыперегрева.
продолжение--PAGE_BREAK--
Разрядностьпроцессорапоказывает, сколько битданных он можетпринять и обработатьв своих регистрахза один раз (заодин такт). Первыепроцессорых86 были 16-разрядными.Начиная с процессора80386 они имеют32-разряднуюархитектуру.Современныепроцессорысемейства IntelPentium остаются32-разрядными, хотя и работаютс 64-разряднойшиной данных(разрядностьпроцессораопределяетсяне разрядностьюшины данных, а разрядностьюкоманднойшины).
Воснове работыпроцессоралежит тот жетактовый принцип, что и в обычныхчасах. Исполнениекаждой командызанимает определенноеколичествотактов. В настенныхчасах тактыколебанийзадает маятник; в ручных механическихчасах их задаетпружинныймаятник; вэлектронныхчасах для этогоесть колебательныйконтур, задающийтакты строгоопределеннойчастоты. Вперсональномкомпьютеретактовые импульсызадает однаиз микросхем, входящая вмикропроцессорныйкомплект (чипсет), расположенныйна материнскойплате. Чем вышечастота тактов, поступающихна процессор, тем большекоманд он можетисполнить вединицу времени, тем выше егопроизводительность.Первые процессорых86 могли работатьс частотой невыше 4,77МГц, асегодня рабочиечастоты некоторыхпроцессоровуже превосходят500 миллионовтактов в секунду(500МГц).
Тактовыесигналы процессорполучает отматеринскойплаты, которая, в отличие отпроцессора, представляетсобой не кристаллкремния, а большойнабор проводникови микросхем.По чисто физическимпричинам материнскаяплата не можетработать состоль высокимичастотами, какпроцессор.Сегодня еепредел составляет100-133МГц. Для полученияболее высокихчастот в процессорепроисходитвнутреннееумножениечастоты накоэффициент3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.
Обменданными внутрипроцессорапроисходитв несколькораз быстрее, чем обмен сдругими устройствами, например соперативнойпамятью. Длятого чтобыуменьшитьколичествообращений коперативнойпамяти, внутрипроцессорасоздают буфернуюобласть — такназываемуюкэш-память. Этокак бы «сверхоперативнаяпамять». Когдапроцессорунужны данные, он сначалаобращаетсяв кэш-память, и только еслитам нужныхданных нет, происходитего обращениев оперативнуюпамять. Принимаяблок данныхиз оперативнойпамяти, процессорзаносит егоодновременнои в кэш-память.«Удачные»обращения вкэш-памятьназывают попаданиямив кэш. Процентпопаданий темвыше, чем большеразмер кэш-памяти, поэтомувысокопроизводительныепроцессорыкомплектуютповышеннымобъемом кэш-памяти.
Нередкокэш-памятьраспределяютпо несколькимуровням. Кэшпервого уровнявыполняетсяв том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объемпорядка десятковКбайт. Кэш второгоуровня находитсялибо в кристаллепроцессора, либо в том жеузле, что ипроцессор, хотяи исполняетсяна отдельномкристалле.Кэш-памятьпервого и второгоуровня работаетна частоте, согласованнойс частотой ядрапроцессора.
Кэш-памятьтретьего уровнявыполняют набыстродействующихмикросхемахтипа SRAM и размещаютна материнскойплате вблизипроцессора.Ее объемы могутдостигатьнесколькихМбайт, но работаетона на частотематеринскойплаты.
Микросхемапзу и системаbiosВмомент включениякомпьютерав его оперативнойпамяти нетничего — ниданных, ни программ, посколькуоперативнаяпамять не можетничего хранитьбез подзарядкиячеек болеесотых долейсекунды, нопроцессорунужны команды, в том числе ив первый моментпосле включения.
Поэтомуфазу послевключения наадресной шинепроцессоравыставляетсястартовыйадрес. Это происходитаппаратно, безучастия программ(всегда одинаково).Процессоробращаетсяпо выставленномуадресу за своейпервой командойи далее начинаетработать попрограммам.
Этотисходный адресне может указыватьна оперативнуюпамять, в которойпока ничегонет. Он указываетна другой типпамяти — постоянноезапоминающееустройство(ПЗУ). МикросхемаПЗУ способнадлительноевремя хранитьинформацию, даже когдакомпьютервыключен. Программы, находящиесяв ПЗУ, называют«зашитыми»— их записываюттуда на этапеизготовлениямикросхемы.
Комплектпрограмм, находящихсяв ПЗУ, образуетбазовую системуввода-вывода(BIOS — Basic Input Output System). Основноеназначениепрограмм этогопакета состоитв том, чтобыпроверитьсостав и работоспособностькомпьютернойсистемы и обеспечитьвзаимодействиес клавиатурой, монитором, жестким дискоми дисководомгибких дисков.Программы, входящие вBIOS, позволяютнам наблюдатьна экранедиагностическиесообщения, сопровождающиезапуск компьютера, а также вмешиватьсяв ход запускас помощью клавиатуры.
Энергонезависимаяпамять cmosВышемы отметили, что работатаких стандартныхустройств, какклавиатура, может обслуживатьсяпрограммами, входящими вBIOS, но такимисредстваминельзя обеспечитьработу со всемивозможнымиустройствами.Так, например, изготовителиBIOS абсолютноничего не знаюто параметрахнаших жесткихи гибких дисков, им не известныни состав, нисвойства произвольнойвычислительнойсистемы. Длятого чтобыначать работус другим оборудованием, программы, входящие всостав BIOS, должнызнать, где можнонайти нужныепараметры. Поочевиднымпричинам ихнельзя хранитьни в оперативнойпамяти, ни впостоянномзапоминающемустройстве.
Специальнодля этого наматеринскойплате естьмикросхема«энергонезависимойпамяти», потехнологииизготовленияназываемаяCMOS. От оперативнойпамяти онаотличаетсятем, что еесодержимоене стираетсяво время выключениякомпьютера, а от ПЗУ онаотличаетсятем, что данныев нее можнозаносить иизменятьсамостоятельно, в соответствиис тем, какоеоборудованиевходит в составсистемы. Этамикросхемапостоянноподпитываетсяот небольшойбатарейки, расположеннойна материнскойплате. Зарядаэтой батарейкихватает на то, чтобы микросхемане теряла данные, даже если компьютерне будут включатьнесколько лет.
ВмикросхемеCMOS хранятся данныео гибких и жесткихдисках, о процессоре, о некоторыхдругих устройствахматеринскойплаты. Тот факт, что компьютерчетко отслеживаетвремя и календарь(даже и в выключенномсостоянии), тоже связанс тем, что показаниясистемных часовпостояннохранятся (иизменяются)в CMOS.
Такимобразом, программы, записанныев BIOS, считываютданные о составеоборудованиякомпьютераиз микросхемыCMOS, после чегоони могут выполнитьобращение кжесткому диску, а в случаенеобходимостии к гибкому, ипередать управлениетем программам, которые тамзаписаны.
ШинныеинтерфейсыматеринскойплатыСвязьмежду всемисобственнымии подключаемымиустройствамиматеринскойплаты выполняютее шины и логическиеустройства, размещенныев микросхемахмикропроцессорногокомплекта(чипсета). Отархитектурыэтих элементовво многом зависитпроизводительностькомпьютера.
ISAИсторическимдостижениемкомпьютеровплатформы IBMPC стало внедрениепочти двадцатьлет назадархитектуры, получившейстатус промышленногостандарта ISA(Industry Standard Architecture). Она нетолько позволиласвязать всеустройствасистемногоблока междусобой, но иобеспечилапростое подключениеновых устройствчерез стандартныеразъемы (слоты).Пропускнаяспособностьшины, выполненнойпо такой архитектуре, составляетдо 5,5Мбайт/с, но, несмотря нанизкую пропускнуюспособность, эта шина продолжаетиспользоватьсяв компьютерахдля подключениясравнительно«медленных»внешних устройств, например звуковыхкарт и модемов.
EISAРасширениемстандарта ISAстал стандартEISA (Extended ISA), отличающийсяувеличеннымразъемом иувеличеннойпроизводительностью(до 32Мбайт/с). Каки ISA, в настоящеевремя данныйстандарт считаетсяустаревшим.После 2000 годавыпуск материнскихплат с разъемамиISA/EISA и устройств, подключаемыхк ним, прекращается.
VLBНазваниеинтерфейсапереводитсякак локальнаяшина стандартаVESA (VESA Local Bus). Понятие«локальнойшины» впервыепоявилось вконце 80-х годов.Оно связанотем, что привнедрениипроцессоровтретьего ичетвертогопоколений(Intel 80386 и Intel 80486) частотыосновной шины(в качествеосновнойиспользоваласьшина ISA/EISA) сталонедостаточнодля обменамежду процессороми оперативнойпамятью. Локальнаяшина, имеющаяповышеннуючастоту, связаламежду собойпроцессор ипамять в обходосновной шины.Впоследствиив эту шину «врезали»интерфейс дляподключениявидеоадаптера, который тожетребует повышеннойпропускнойспособности,— так появилсястандарт VLB, которыйпозволил поднятьтактовую частотулокальной шиныдо 50МГц и обеспечилпиковую пропускнуюспособностьдо 130Мбайт/с.
ОсновнымнедостаткоминтерфейсаVLB стало то, чтопредельнаячастота локальнойшины и, соответственно, ее пропускнаяспособностьзависят отчисла устройств, подключенныхк шине. Так, например, причастоте 50Мгцк шине можетбыть подключенотолько одноустройство(видеокарта).Для сравненияскажем, что причастоте 40Мгцвозможно подключениедвух, а при частоте33Мгц — трехустройств.
PCIИнтерфейсPCI (Peripheral Component Interconnect — стандартподключениявнешних компонентов)был введен вперсональныхкомпьютерах, выполненныхна базе процессоровIntel Pentium. По своейсути это тожеинтерфейслокальной шины, связывающейпроцессор соперативнойпамятью, в которуюврезаны разъемыдля подключениявнешних устройств.Для связи сосновной шинойкомпьютера(ISA/ EISA) используютсяспециальныеинтерфейсныепреобразователи— мосты PCI (PCI Bridge). Всовременныхкомпьютерахфункции мостаPCI выполняютмикросхемымикропроцессорногокомплекта(чипсета).
Данныйинтерфейсподдерживаетчастоту шины33МГц и обеспечиваетпропускнуюспособность132Мбайт/с. Последниеверсии интерфейсаподдерживаютчастоту до66МГц и обеспечиваютпроизводительность264Мбайт/с для32-разрядныхданных и 528Мбайт/сдля 64-разрядныхданных.
Важнымнововведением, реализованнымэтим стандартом, стала поддержкатак называемогорежима plug-and-play, впоследствииоформившегосяв промышленныйстандарт насамоустанавливающиесяустройства.Его суть состоитв том, что послефизическогоподключениявнешнего устройствак разъему шиныPCI происходитобмен даннымимежду устройствоми материнскойплатой, в результатекоторого устройствоавтоматическиполучает номериспользуемогопрерывания, адрес портаподключенияи номер каналапрямого доступак памяти.
Конфликтымежду устройствамиза обладаниеодними и темиже ресурсами(номерами прерываний, адресами портови каналамипрямого доступак памяти) вызываютмассу проблему пользователейпри установкеустройств, подключаемыхк шине ISA. С появлениеминтерфейсаPCI и с оформлениемстандартаplug-and-play появиласьвозможностьвыполнятьустановку новыхустройств спомощью автоматическихпрограммныхсредств — этифункции вомногом быливозложены наоперационнуюсистему.
FSBШинаPCI, появившаясяв компьютерахна базе процессоровIntel Pentium как локальнаяшина, предназначеннаядля связи процессорас оперативнойпамятью, недолгооставаласьв этом качестве.Сегодня онаиспользуетсятолько как шинадля подключениявнешних устройств, а для связипроцессораи памяти, начинаяс процессораIntel Pentium Pro используетсяспециальнаяшина, получившаяназвание Front SideBus (FSB). Эта шинаработает наочень высокойчастоте 100-125МГц.В настоящеевремя внедряютсяматеринскиеплаты с частотойшины FSB 133МГц иведутся разработкиплат с частотойдо 200МГц. Частоташины FSB являетсяодним из основныхпотребительскихпараметров— именно он иуказываетсяв спецификацииматеринскойплаты. Пропускнаяспособностьшины FSB при частоте100МГц составляетпорядка 800Мбайт/с.
AGPВидеоадаптер— устройство, требующееособенно высокойскорости передачиданных. Как привнедрениилокальной шиныVLB, так и при внедрениилокальной шиныPCI видеоадаптервсегда былпервым устройством,«врезаемым»в новую шину.Сегодня параметрышины PCI уже несоответствуюттребованиямвидеоадаптеров, поэтому дляних разработанаотдельная шина, получившаяназвание AGP(Advanced Graphic Port — усовершенствованныйграфическийпорт). Частотаэтой шинысоответствуетчастоте шиныPCI (33МГц или 66МГц), но она имеетмного болеевысокую пропускнуюспособность— до 1066Мбайт/с(в режиме четырехкратногоумножения).
PCMCIAPCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association —стандартмеждународнойассоциациипроизводителейплат памятидля персональныхкомпьютеров).Этот стандартопределяетинтерфейсподключенияплоских картпамяти небольшихразмеров ииспользуетсяв портативныхперсональныхкомпьютерах.
USBUSB(Universal Serial Bus — универсальнаяпоследовательнаямагистраль).Это одно изпоследнихнововведенийв архитектурахматеринскихплат. Этот стандартопределяетспособ взаимодействиякомпьютерас периферийнымоборудованием.Он позволяетподключатьдо 256 различныхустройств, имеющих последовательныйинтерфейс.Устройствамогут включатьсяцепочками(каждое следующееустройствоподключаетсяк предыдущему).Производительностьшины USB относительноневелика исоставляетдо 1,5Мбит/с, нодля таких устройств, как клавиатура, мышь, модем, джойстик ит.п., этого достаточно.Удобство шинысостоит в том, что она практическиисключаетконфликты междуразличнымоборудованием, позволяетподключатьи отключатьустройствав «горячемрежиме» (невыключая компьютер)и позволяетобъединятьнесколькокомпьютеровв простейшуюлокальную сетьбез примененияспециальногооборудованияи программногообеспечения.
Функциимикропроцессорногокомплекта(чипсета)Параметрымикропроцессорногокомплекта(чипсета) внаибольшейстепени определяютсвойства ифункции материнскойплаты. В настоящеевремя большинствочипсетов материнскихплат выпускаютсяна базе двухмикросхем, получившихназвание «северныймост» и «южныймост».
«Северныймост» управляетвзаимосвязьючетырех устройств: процессора, оперативнойпамяти, портаAGP и шины PCI. Поэтомуего также называютчетырехпортовымконтроллером.
«Южныймост» называюттакже функциональнымконтроллером.Он выполняетфункции контроллеражестких и гибкихдисков, функциимоста ISA — PCI, контроллераклавиатуры, мыши, шины USB ит.п.
ПЕРИФЕРИЙНЫЕУСТРОЙСТВАПКПериферийныеустройстваперсональногокомпьютераподключаютсяк его интерфейсами предназначеныдля выполнениявспомогательныхопераций. Благодаряим компьютернаясистема приобретаетгибкость иуниверсальность.
Поназначениюпериферийныеустройстваможно подразделитьна:
устройства ввода данных;
устройства вывода данных;
устройства хранения данных;
устройства обмена данными.
Устройстваввода знаковыхданныхСпециальныеклавиатурыКлавиатураявляется основнымустройствомввода данных.Специальныеклавиатурыпредназначеныдля повышенияэффективностипроцесса вводаданных. Этодостигаетсяпутем измененияформы клавиатуры, раскладки ееклавиш илиметода подключенияк системномублоку.
Клавиатуры, имеющие специальнуюформу, рассчитаннуюс учетом требованийэргономики, называютэргономичнымиклавиатурами.Их целесообразноприменять нарабочих местах, предназначенныхдля ввода большогоколичествазнаковой информации.Эргономичныеклавиатурыне только повышаютпроизводительностьнаборщика иснижают общееутомление втечение рабочегодня, но и снижаютвероятностьи степень развитияряда заболеваний, например туннельногосиндрома кистейрук и остеохондрозаверхних отделовпозвоночника.
Раскладкаклавиш стандартныхклавиатурдалека отоптимальной.Она сохраниласьсо времен раннихобразцов механическихпишущих машин.В настоящеевремя существуеттехническаявозможностьизготовленияклавиатур соптимизированнойраскладкой, и существуютобразцы такихустройств (вчастности, кним относитсяклавиатураДворака). Однакопрактическоевнедрениеклавиатур снестандартнойраскладкойнаходится подвопросом всвязи с тем, что работе сними надо учитьсяспециально.На практикеподобнымиклавиатурамиоснащают толькоспециализированныерабочие места.
Пометоду подключенияк системномублоку различаютпроводные ибеспроводныеклавиатуры.Передача информациив беспроводныхсистемахосуществляетсяинфракраснымлучом. Обычныйрадиус действиятаких клавиатурсоставляетнесколькометров. Источникомсигнала являетсяклавиатура.
УстройствакомандногоуправленияСпециальныеманипуляторыКромеобычной мышисуществуюти другие типыманипуляторов, например: трекболы, пенмаусы, инфракрасныемыши.
Трекболв отличие отмыши устанавливаетсястационарно, и его шарикприводитсяв движениеладонью руки.Преимуществотрекбола состоитв том, что онне нуждаетсяв гладкой рабочейповерхности, поэтому трекболынашли широкоеприменениев портативныхперсональныхкомпьютерах.
продолжение--PAGE_BREAK--
Пенмауспредставляетсобой аналогшариковойавторучки, наконце которойвместо пишущегоузла установленузел, регистрирующийвеличину перемещения.
Инфракраснаямышь отличаетсяот обычнойналичием устройствабеспроводнойсвязи с системнымблоком.
Длякомпьютерныхигр и в некоторыхспециализированныхимитаторахприменяют такжеманипуляторырычажно-нажимноготипа (джойстики)и аналогичныеим джойпады, геймпады иштурвально-педальныеустройства.Устройстваэтого типаподключаютсяк специальномупорту, имеющемусяна звуковойкарте, или кпорту USB.
Устройстваввода графическихданныхДляввода графическойинформациииспользуютсканеры, графическиепланшеты(дигитайзеры)и цифровыефотокамеры.Интересноотметить, чтос помощью сканеровможно вводитьи знаковуюинформацию.В этом случаеисходный материалвводится вграфическомвиде, послечего обрабатываетсяспециальнымипрограммнымисредствами(программамираспознаванияобразов).
ПланшетныесканерыПланшетныесканеры предназначеныдля ввода графическойинформациис прозрачногоили непрозрачноголистовогоматериала.Принцип действияэтих устройствсостоит в том, что луч света, отраженныйот поверхностиматериала (илипрошедшийсквозь прозрачныйматериал), фиксируетсяспециальнымиэлементами, называемымиприборами сзарядовойсвязью (ПЗС).Обычно элементыПЗС конструктивнооформляют ввиде линейки, располагаемойпо ширине исходногоматериала.Перемещениелинейки относительнолиста бумагивыполняетсямеханическимпротягиваниемлинейки принеподвижнойустановке листаили протягиваниемлиста при неподвижнойустановкелинейки.
Основнымипотребительскимипараметрамипланшетныхсканеров являются:
разрешающая способность;
производительность;
динамический диапазон;
максимальный размер сканируемого материала.
Разрешающаяспособностьпланшетногосканера зависитот плотностиразмещенияприборов ПЗСна линейке, атакже от точностимеханическогопозиционированиялинейки присканировании.Типичный показательдля офисногоприменения:600-1200dpi (dpi — dots per inch — количествоточек на дюйм).Для профессиональногопримененияхарактерныпоказатели1200-3000dpi.
Производительностьсканера определяетсяпродолжительностьюсканированиялиста бумагистандартногоформата и зависиткак от совершенствамеханическойчасти устройства, так и от типаинтерфейса, использованногодля сопряженияс компьютером.
Динамическийдиапазон определяетсялогарифмомотношенияяркости наиболеесветлых участковизображенияк яркости наиболеетемных участков.Типовой показательдля сканеровофисного применениясоставляет1,8-2,0, а для сканеровпрофессиональногоприменения— от 2,5 (для непрозрачныхматериалов)до 3,5 (для прозрачныхматериалов).
РучныесканерыПринципдействия ручныхсканеров восновномсоответствуетпланшетным.Разница заключаетсяв том, что протягиваниелинейки ПЗСв данном случаевыполняетсявручную. Равномерностьи точностьсканированияпри этом обеспечиваютсянеудовлетворительно, и разрешающаяспособностьручного сканерасоставляет150-300dpi.
БарабанныесканерыВсканерах этоготипа исходныйматериал закрепляетсяна цилиндрическойповерхностибарабана, вращающегосяс высокой скоростью.Устройстваэтого типаобеспечиваютнаивысшееразрешение(2400-5000dpi) благодаряприменениюне ПЗС, а фотоэлектронныхумножителей.Их используютдля сканированияисходных изображений, имеющих высокоекачество, нонедостаточныелинейные размеры(фотонегативов, слайдов и т.п.).
СканерыформПредназначеныдля ввода данныхсо стандартныхформ, заполненныхмеханическиили «от руки».Необходимостьв этом возникаетпри проведениипереписейнаселения, обработкерезультатоввыборов и анализеанкетных данных.
Отсканеров формне требуетсявысокой точностисканирования, но быстродействиеиграет повышеннуюроль и являетсяосновнымпотребительскимпараметром.
Штрих-сканерыЭтаразновидностьручных сканеровпредназначенадля ввода данных, закодированныхв виде штрих-кода.Такие устройстваимеют применениев розничнойторговой сети.
Графическиепланшеты(дигитайзеры)Этиустройствапредназначеныдля вводахудожественнойграфическойинформации.Существуетнесколькоразличныхпринциповдействия графическихпланшетов, нов основе всехих лежит фиксацияперемещенияспециальногопера относительнопланшета. Такиеустройстваудобны дляхудожникови иллюстраторов, посколькупозволяют имсоздаватьэкранные изображенияпривычнымиприемами»наработаннымидля традиционныхинструментов(карандаш, перо, кисть).
ЦифровыефотокамерыКаки сканеры, этиустройствавоспринимаютграфическиеданные с помощьюприборов сзарядовойсвязью, объединенныхв прямоугольнуюматрицу. Основнымпараметромцифровыхфотоаппаратовявляется разрешающаяспособность, которая напрямуюсвязана с количествомячеек ПЗС вматрице. Наилучшиепотребительскиемодели в настоящеевремя имеютдо 1млн. ячеекПЗС и, соответственно, обеспечиваютразрешениеизображениядо 800х1200 точек. Упрофессиональныхмоделей этипараметры выше.
Устройствавывода данныхВкачестве устройстввывода данных, дополнительныхк монитору, используютпечатающиеустройства(принтеры), позволяющиеполучать копиидокументовна бумаге илипрозрачномносителе. Попринципу действияразличаютматричные, лазерные, светодиодныеи струйныепринтеры.
МатричныепринтерыЭтопростейшиепечатающиеустройства.Данные выводятсяна бумагу ввиде оттиска, образующегосяпри ударецилиндрическихстержней («иголок»)через красящуюленту. Качествопечати матричныхпринтеровнапрямую зависитот количестваиголок в печатающейголовке. Наибольшеераспространениеимеют 9-игольчатыеи 24-игольчатыематричныепринтеры. Последниепозволяютполучать оттискидокументов, не уступающиепо качествудокументам, исполненнымна пишущеймашинке.
Производительностьработы матричныхпринтеровоценивают поколичествупечатаемыхзнаков в секунду(cps — characters per second). Обычнымирежимами работыматричныхпринтеровявляются: draft —режим черновойпечати, normal — режимобычной печатии режим NLQ, (Near LetterQuality), которыйобеспечиваеткачество печати, близкое к качествупишущей машинки.
ЛазерныепринтерыЛазерныепринтеры обеспечиваютвысокое качествопечати, неуступающее, а во многихслучаях ипревосходящееполиграфическое.Они отличаютсятакже высокойскоростьюпечати, котораяизмеряетсяв страницахв минуту (ррm—page per minute). Как и вматричныхпринтерах, итоговое изображениеформируетсяиз отдельныхточек.
Принципдействия лазерныхпринтеровследующий:
в соответствии с поступающими данными лазерная головка испускает световые импульсы, которые отражаются от зеркала и попадают на поверхность светочувствительного барабана;
горизонтальная развертка изображения выполняется вращением зеркала;
участки поверхности светочувствительного барабана, получившие световой импульс, приобретают статический заряд;
барабан при вращении проходит через контейнер, наполненный красящим составом (тонером), и тонер закрепляется на участках, имеющих статический заряд;
при дальнейшем вращении барабана происходит контакт его поверхности с бумажным листом, в результате чего происходит перенос тонера на бумагу;
лист бумаги с нанесенным на него тонером протягивается через нагревательный элемент, в результате чего частицы тонера спекаются и закрепляются на бумаге.
Косновным параметрамлазерных принтеровотносятся:
разрешающая способность, dpi (dots per inch — точек на дюйм);
производительность (страниц в минуту);
формат используемой бумаги;
объем собственной оперативной памяти.
Привыборе лазерногопринтера необходимотакже учитыватьпараметр стоимостиоттиска, тоесть стоимостьрасходныхматериаловдля полученияодного печатноголиста стандартногоформата А4. Красходнымматериаламотносится тонери барабан, которыйпосле печатиопределенногоколичестваоттисков утрачиваетсвои свойства.В качествеединицы измеренияиспользуютцент на страницу(имеются в видуценты США). Внастоящее времятеоретическийпредел по этомупоказателюсоставляетпорядка 1,0-1,5. Напрактике лазерныепринтеры массовогопримененияобеспечиваютзначения от2,0 до 6,0.
Основноепреимуществолазерных принтеровзаключаетсяв возможностиполучениявысококачественныхотпечатков.Модели среднегокласса обеспечиваютразрешениепечати до 600dpi, апрофессиональныемодели — до1200dpi.
СветодиодныепринтерыПринципдействия светодиодныхпринтеров похожна принципдействия лазерныхпринтеров.Разница заключаетсяв том, что источникомсвета являетсяне лазернаяголовка, а линейкасветодиодов.Поскольку эталинейка расположенапо всей ширинепечатаемойстраницы, отпадаетнеобходимостьв механизмеформированиягоризонтальнойразвертки ився конструкцияполучаетсяпроще, надежнееи дешевле. Типичнаявеличина разрешенияпечати длясветодиодныхпринтеровсоставляетпорядка 600dpi.
СтруйныепринтерыВструйных печатающихустройствахизображениена бумаге формируетсяиз пятен, образующихсяпри попаданиикапель красителяна бумагу. Выбросмикрокапелькрасителяпроисходитпод давлением, которое развиваетсяв печатающейголовке за счетпарообразования.В некоторыхмоделях каплявыбрасываетсящелчком в результатепьезоэлектрическогоэффекта — этотметод позволяетобеспечитьболее стабильнуюформу капли, близкую ксферической.
Качествопечати изображенияво многом зависитот формы каплии ее размера, а также от характеравпитыванияжидкого красителяповерхностьюбумаги. В этихусловиях особуюроль играютвязкостныесвойства красителяи свойствабумаги.
Кположительнымсвойствамструйных печатающихустройствследует отнестиотносительнонебольшоеколичестводвижущихсямеханическихчастей и, соответственно, простоту инадежностьмеханическойчасти устройстваи его относительнонизкую стоимость.Основным недостатком, по сравнениюс лазернымипринтерами, являетсянестабильностьполучаемогоразрешения, что ограничиваетвозможностьих примененияв черно-белойполутоновойпечати.
В тоже время, сегодняструйные принтерынашли оченьширокое применениев цветной печати.Благодаряпростоте конструкцииони намногопревосходятцветные лазерныепринтеры попоказателюкачество/цена.При разрешениивыше 600dpi они позволяютполучать цветныеоттиски, превосходящиепо качествуцветные отпечатки, получаемыефотохимическимиметодами.
Привыборе струйногопринтера следуетобязательноиметь видупараметр стоимостипечати одногооттиска. Притом, что ценаструйных печатающихустройствзаметно ниже, чем лазерных, стоимостьпечати одногооттиска на нихможет быть внесколько развыше.
Устройствахранения данныхНеобходимостьво внешнихустройстваххранения данныхвозникает вдвух случаях:
когда на вычислительной системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске;
когда данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять регулярное резервное копирование на внешнее устройство (копирование данных на жестком диске не является резервным и только создает иллюзию безопасности).
Внастоящее времядля внешнегохранения данныхиспользуютнесколько типовустройств, использующихмагнитные илимагнитооптическиеносители.
СтримерыСтримеры— это накопителина магнитнойленте. Их отличаетсравнительнонизкая цена.К недостаткамстримеровотносят малуюпроизводительность(она связанапрежде всегос тем, что магнитнаялента — этоустройствопоследовательногодоступа) инедостаточнуюнадежность(кроме электромагнитныхнаводок, лентыстримеровиспытываютповышенныемеханическиенагрузки имогут физическивыходить изстроя).
Емкостьмагнитныхкассет (картриджей)для стримеровсоставляетдо несколькихсот Мбайт. Дальнейшееповышениеемкости за счетповышенияплотностизаписи снижаетнадежностьхранения, аповышениеемкости за счетувеличениядлины лентысдерживаетсянизким временемдоступа к данным.
ZIP-накопителиZIP-накопителивыпускаютсякомпаниейIomega, специализирующейсяна созданиивнешних устройствдля храненияданных. Устройствоработает сдисковыминосителями, по размерунезначительнопревышающимистандартныегибкие дискии имеющимиемкость 100/250 Мбайт.ZIP-накопителивыпускаютсяво внутреннеми внешнем исполнении.В первом случаеих подключаютк контроллеружестких дисковматеринскойплаты, а во втором— к стандартномупараллельномупорту, что негативносказываетсяна скоростиобмена данными.
НакопителиHiFDОсновнымнедостаткомZIP-накопителейявляется отсутствиеих совместимостисо стандартнымигибкими дисками3,5 дюйма. Такойсовместимостьюобладают устройстваHiFD компании Sony.Они позволяютиспользоватькак специальныеносители емкостью200Мбайт, так иобычные гибкиедиски. В настоящеевремя распространениеэтих устройствсдерживаетсяповышеннойценой.
НакопителиJAZЭтоттип накопителей, как и ZIP-накопители, выпускаетсякомпаниейIomega. По своимхарактеристикамJAZ-носительприближаетсяк жестким дискам, но в отличиеот них являетсясменным. Взависимостиот модели накопителяна одном дискеможно разместить1 или 2Гбайт данных.
МагнитооптическиеустройстваЭтиустройстваполучили широкоераспространениев компьютерныхсистемах высокогоуровня благодарясвоей универсальности.С их помощьюрешаются задачирезервногокопирования, обмена даннымии их накопления.Однако достаточновысокая стоимостьприводов иносителей непозволяетотнести их кустройстваммассовогоспроса.
Вэтом секторепараллельноразвиваются5,25- и 3,5-дюймовыенакопители, носители длякоторых отличаютсяв основномформ-фактороми емкостью.Последнеепоколениеносителейформата 5,25"достигаетемкости 5,2Гбайт.Стандартнаяемкость дляносителей 3,5"— 640Мбайт.
Вформате 3,5" недавнобыла разработанановая технологияGIGAMO, обеспечивающаяемкость носителейв 1,3Гбайт, полностьюсовместимаясверху внизс предыдущимистандартами.В перспективеожидаетсяпоявлениенакопителейи дисков форм-фактора5,25", поддерживающихтехнологиюNFR (Near Field Recording), котораяобеспечитемкость дисковдо 20Гбайт, а позднееи до 40Гбайт.
Устройстваобмена даннымиМодемУстройство, предназначенноедля обменаинформациеймежду удаленнымикомпьютерамипо каналамсвязи, принятоназывать модемом(МОдулятор +ДЕМодулятор).При этом подканалом связипонимают физическиелинии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ ихиспользования(коммутируемыеи выделенные)и способ передачиданных (цифровыеили аналоговыесигналы). Взависимостиот типа каналасвязи устройстваприема-передачиподразделяютна радиомодемы, кабельныемодемы и прочие.Наиболее широкоеприменениенашли модемы, ориентированныена подключениек коммутируемымтелефоннымканалам связи.
Цифровыеданные, поступающиев модем изкомпьютера, преобразуютсяв нем путеммодуляции (поамплитуде, частоте, фазе)в соответствиис избраннымстандартом(протоколом)и направляютсяв телефоннуюлинию. Модем-приемник, понимающийданный протокол, осуществляетобратноепреобразование(демодуляцию)и пересылаетвосстановленныецифровые данныев свой компьютер.Таким образомобеспечиваетсяудаленная связьмежду компьютерамии обмен даннымимежду ними.
Косновнымпотребительскимпараметраммодемов относятся:
производительность (бит/с);
поддерживаемые протоколы связи и коррекции ошибок;
шинный интерфейс, если модем внутренний (ISA или РСГ).
Отпроизводительностимодема зависитобъем данных, передаваемыхв единицу времени.От поддерживаемыхпротоколовзависит эффективностьвзаимодействияданного модемас сопредельнымимодемами (вероятностьтого, что онивступят вовзаимодействиедруг с другомпри оптимальныхнастройках).От шинногоинтерфейсав настоящеевремя показависит толькопростота установкии настройкимодема (в дальнейшемпри общемсовершенствованииканалов связишинный интерфейсначнет оказыватьвлияние и напроизводительность).