Апаратне забезпечення інформаційних процесів

Персональний комп’ютер (ПК) – це малогабаритний комп’ютер індивідуального користування, реалізований на базі мікропроцесорних засобів. До його структури входить апаратна, програмна та інформаційна складова. Апаратну складову можна подати у вигляді такої схеми:

Рис.1.2.3

Пристрої введення інформації – призначені для введення інформації до ПК. Прикладами є клавіатура, маніпулятори (миша, джойстик, трекбол тощо), сканер та інші.

Клавіатура - пристрій, призначений для введення користувачем інформації в комп'ютер. Стандартна клавіатура має більше 100 клавіш. Клавіші клавіатури розділяються на 6 груп:

· Клавіші з позначеннями букв алфавіту

· Цифрові клавіші (перемикання режиму роботи здійснюється клавішею NumLock)

· Клавіші редагування (Insert, Delete, Back Space)

· Клавіші управління курсором (дві групи клавіш: чотири клавіші із стрілками і чотири клавіші: Home, End, Page Up, Page Down)

· Спеціальні клавіші (Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Print Screen, Pause)

· Функціональні клавіші F1 – F12 (розташовані у верхній частині клавіатури і призначені для виклику найбільш команд, що часто використовуються)

Для введення прописних букв і інших символів, розташованих на верхньому регістрі клавіатури, є клавіша [Shift]. Наприклад, аби ввести прописну букву, треба натискувати клавішу [Shift] і, не відпускаючи її, натискувати клавішу з необхідним символом.

Клавіша [Caps Lock] служить для фіксації режиму прописних букв. Клавіша [Space] служить для створення пропуску між символами. Клавіша [Enter] при редагуванні тексту працює як «повернення каретки» на машинці, що пише. Крім того, натиснення цієї клавіші може означати закінчення введення команди або іншої інформації і звернення до комп'ютера.

Перемикання мови клавіатури (російський – український - англійський) можна здійснити за допомогою перемикача клавіатури, розташованого на панелі завдань, або за допомогою поєднань клавіш (Shift+ Ctrl або Shift+ Alt)

Маніпулятор миша – пристрій управління маніпуляторного типа. Невелика коробочка з клавішами (1, 2 або 3 клавіші). Переміщення миші по плоскій поверхні (наприклад, килимка) синхронізоване з переміщенням покажчика миші на екрані монітора.

Введення інформації здійснюється переміщенням курсора в певну область екрану і короткочасним натисненням кнопок маніпулятора або клацаннями (одинарними або подвійними). За принципом роботи маніпулятори діляться на механічні, оптомеханічні і оптичні.

У портативних ПК як миша використовуються трекболи і пойнтери. Комбінація монітора і миші забезпечують діалоговий режим роботи користувача з комп'ютером, це найбільш зручний і сучасний тип інтерфейсу користувача.

Корпорація Microsoft випустила новий набір з клавіатури і миші, призначений для настільних ПК. Продукт отримав назву Natural Ergonomic Desktop 7000, в нім використовується безпровідна технологія.

Пристрої виведення інформації – призначені для виведення даних. Приклади – монітор, принтер, графопобудувачі, проектор, динаміки і т.п.

Монітори –пристрої, які служать для забезпечення діалогового режиму роботи користувача з комп'ютером шляхом виводу на екран графічної і символьної інформації. У графічному режимі екран складається з крапок (пікселів від англ. pixel - picture element, елемент картинки), отриманих розбиттям екрану на стовпці і рядки.

Кількість пікселів на екрані називається роздільною здатністю монітора в даному режимі. В даний час монітори ПК можуть працювати в наступних режимах: 480х640, 600х800, 768х1024, 864х1152, 1024х1280 (кількість пікселів по вертикалі і горизонталі).

Роздільна здатність залежить від типа монітора і відеоадаптера. Кожен піксел може бути забарвлений в один з можливих кольорів. Стандарти відображення кольору: 16, 256, 64К, 16М колірних відтінків кожного піксела.

За принципом дії всі сучасні монітори розділяються на:

· Монітори на базі електронно-променевої трубки (CRT)

· Рідкокристалічні дисплеї (LCD)

· Плазмові монітори

Найбільш поширеними є монітори на електронно-променевих трубках, але популярнішими стають монітори з рідкокристалічними дисплеями (екранами). Найвищу якість зображення мають сучасні плазмові дисплеї.

Стандартні монітори мають довжину діагоналі 14, 15, 17, 19, 20, 21 і 22 дюйми. У моніторах CRT зображення формується електронно-променевою трубкою. При налаштуванні монітора необхідно встановлювати такі параметри роздільної здатності і режиму відображення кольору, аби частота оновлення кадрів не перевищувала 85 Гц.

У моніторах LCD зображення формується за допомогою матриці пікселів. Кожен піксел формується свіченням одного елементу екрану, тому кожен монітор має свій максимальний фізичний дозвіл. Так, наприклад, для моніторів 19 дюймів роздільна здатність 1280х1024.

Для того, щоб виключити спотворення зображень на екрані рекомендується використовувати монітори LCD в режимах його максимального дозволу. Для моніторів LCD частота зміни кадрів не є критичною. Зображення виглядає стійким (без видимого мерехтіння) навіть при частоті оновлення кадрів 60 Гц.

У плазмових моніторах зображення формується за допомогою матриці пікселів, як і в моніторах LCD. Принцип роботи плазмової панелі полягає в керованому холодному розряді розрядженого газу (ксенону або неону), що знаходиться в іонізованому стані (холодна плазма).

Піксел формує група з трьох підпікселів, відповідальних за три основні кольори, які є мікрокамерами, на стінках яких знаходиться флюоресцирующее речовину одну з основних кольорів. Це одна з найбільш перспективних технологій плоских дисплеїв.

Переваги плазмових моніторів полягають в тому, що в них відсутнє мерехтіння зображення, картинка має високу контрастність і чіткість по всьому дисплею, мають хорошу обзорность під будь-яким кутом і малу товщину панелі. До недоліків слід віднести – велика споживана потужність.

Принтер – це пристрій для виведення (друкування) повідомлень на папері. Існує три типи принтерів: матричні, струменеві та лазерні.

Матричні принтери найбільш поширені. За своєю будовою і принципами роботи вони нагадують друкарську машинку. Друкуюча головка складається з голок: у потрібний момент певна голка (або кілька голок) з силою виштовхуються і ударяють через фарбувальну стрічку по паперу, залишаючи на папері точки у відповідних місцях. Всі роздруковані сторінки на матричному принтері складаються з таких точок.

Чим більше голок на друкуючій головці, тим краща якість друкування.

Струменеві принтери дають високої якості чорно-білий і кольоровий друк. Друкуються зображення через струменевий принтер за допомогою крапельок фарбувальної речовини, які вилітають із сопел і залишають сліди (точки) на папері. З цих точок формується зображення. Швидкість роботи струменевого принтера така сама, як і матричного, а якість друкування набагато вища. Перевагою струменевих принтерів є безшумність роботи.

Лазерні принтери є найбільш швидкодіючими і дають найвищої якості чорно-білий і кольоровий друк. Швидкість друкування на лазерному принтері – одна сторінка тексту за 5 сек. – приблизно в 20 разів швидше, ніж на матричному чи струменевому принтері

Процесор (центральний мікропроцесор) – це невелика мікросхема, що виконує всі обчислення і обробку інформації, це ядро ПК. У комп'ютерах типа IBM РС використовуються мікропроцесори фірми Intel і сумісні з ними мікропроцесори інших фірм.

Компоненти мікропроцесора:

· АЛУ виконує логічні і арифметичні операції

· Пристрій управління управляє всіма пристроями ПК

· Регістри використовуються для зберігання даних і адрес

· Схема управління шиною і портами – здійснює підготовку пристроїв до обміну даними між мікропроцесором і портом введення – виводу, а також управляє шиною адреси і управління.

Основні характеристики процесора:

· Розрядність – число двійкових розрядів, що одночасно обробляються при виконанні однієї команди. Більшість сучасних процесорів – це 32 – розрядні процесори, але випускаються і 64 - розрядні процесори.

· Тактова частота – кількість циклів роботи пристрою за одиницю часу. Чим вище тактова частота, тим вище продуктивність.

· Наявність вбудованого математичного співпроцесора

· Наявність і розмір Кеш- пам'яті.

Оперативна пам'ять (ОЗУ або RAM) – це область пам'яті, призначена для зберігання інформації протягом одного сеансу роботи з комп'ютером. Конструктивно ОЗУ виконано у вигляді інтегральних мікросхем.

З пам’яті процесор прочитує програми і вхідні дані для обробки в свої регістри, в пам’ять записує отримані результати. Назву “оперативна” ця пам'ять отримала тому, що вона працює дуже швидко, в результаті процесору не доводиться чекати при читанні або записі даних в пам'ять.

Проте швидкодія ОЗУ нижча за швидкодію регістрів процесора, тому перед виконанням команд процесор переписує дані з ОЗУ в регістри. За принципом дії розрізняють динамічну пам'ять і статичну.

Елементи динамічної пам'яті є мікроконденсаторами, які нагромаджують заряд на своїх обкладаннях. Елементи статичної пам'яті є тригерами, які можуть знаходитися в двох стійких станах.

Основні параметри, які характеризують ОЗУ, – це ємкість і час звернення до пам'яті. ОЗУ типа DDR SDRAM (синхронна пам'ять з подвійною швидкість передачі даних) вважається найбільш перспективним для ПК.

Кеш-пам'ять служить для забезпечення швидкого доступу до оперативної пам'яті, інакше мікропроцесор простоюватиме, і швидкодія комп'ютера зменшиться. Тому сучасні комп'ютери оснащуються Кеш-пам'яттю або надоперативною пам'яттю.

За наявності Кеш-пам'яті дані з ОЗУ спочатку переписуються в неї, а потім в регістри процесора. При повторному зверненні до пам'яті спочатку проводиться пошук потрібних даних в Кеш-пам'яті і необхідні дані з Кеш-пам'яті переносяться в регістри, тому підвищується швидкодія.