Внешних основных устройств ПК

Вычислительная система состоит из аппаратных и программных средств. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Состав вычислительной системы называется конфигурацией. К аппаратному обеспечению относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные ПК имеют блочно-модульную конструкцию - аппаратную конфигурацию можно выбирать произвольно, в соответствии с необходимостью выполнения конкретных видов работ. Согласованность между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами. Протоколы обеспечивают успешное согласование одних устройств с другими.

Конфигурацию компьютера можно гибко изменять по мере необходимости. В настоящее время в состав базовой конфигурации входят:

- системный блок;

- монитор;

- клавиатура;

- мышь.

Главная отличительная черта структуры ПК состоит в наличие системной шины (СШ), посредством которой взаимодействуют и обмениваются информацией все его устройства. Архитектура с общей СШ обеспечивает простоту и дешевизну ПК, а также унифицирует алгоритмы взаимодействия его устройств, однако наряду с этим общая системная шина является узким местом ПК, потенциально ограничивая его производительность.

Типичная структура современного ПК:

Системный блок.Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними.

Внутренние устройства.Материнская плата - основная плата ПК. На ней расположены: процессор, микропроцессорный комплект (чипсет), шины, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

Процессор - основная микросхема компьютера, в которой производятся все вычисления. Процессор представляет собой кристалл кремния, состоящий из ячеек (регистров), способных накапливать электрический заряд. В состав процессора входят:

- центральное устройство управления – обеспечивает конвейерную обработку данных с помощью очереди команд;

- арифметико-логическое устройство (АЛУ) – выполняет логические операции, а также арифметические операции;

- внутренняя регистровая память;

- КЭШ-память – используется для повышения производительности процессора, путем буферизации часто используемых команд и данных;

- схема формирования действительных адресов операндов для обращения к оперативной памяти;

- схема управления системной шиной и т.д.

В состав внутренней памяти процессора входят функциональные регистры: регистры общего назначения (используются для хранения адресов и данных), указатель команд (содержит смещение при определении адреса следующей команды), регистр флагов (указывает признаки результата выполнения команды) и регистры сегментов (содержат значения селекторов сегментов, определяющих текущие адресуемые сегменты памяти).

Основными параметрами процессоров является:

- рабочее напряжение - в настоящее время оно составляет менее 3 В;

- разрядность - сколько бит данных процессор может принять и обработать за один такт; современные процессоры Intel Pentium являются 64-разядными;

- рабочая тактовая частота - количество тактов инструкций, выполняемых процессором в единицу времени; первые процессоры х86 работали с частотой до 4,77 МГц, сегодня рабочие частоты некоторых процессоров достигают 3,066 ГГц;

- коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты - материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор (предел 100-133 МГц), и поэтому для получения высоких частот используется внутреннее умножение частоты на коэффициент 3 – 5 и более;

Оперативная память - массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. С точки зрения физического принципа различают динамическую память (DRAM) и статическую (SRAM). Конструктивно модули памяти имеют два исполнения - однорядные (SIMM) и двухрядные (DIMM).Теоретический предел ОЗУ составляет 4,3 ГГц. Сегодня типичным считается размер памяти 128 – 512 Мбайт.

ПЗУ - микросхема, в которой длительное время хранится информации (даже когда компьютер выключен). В ПЗУ записаны программы, необходимые для запуска компьютера после включения. Комплект таких программ образует базовую систему ввода-вывода (BIOS).

Шины осуществляют связь между подключаемыми и собственными устройствами материнской платы.

Жесткий диск (НЖМД) - основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Теоретический предел емкости одной пластины достигает 20 Гбайт. В настоящее время достигнут уровень 4,3 Гбайт. С производительностью связывают скорость внутренней передачи данных - в настоящее время она составляет 30 – 60 Мбайт/c – и среднее время доступа. Время зависит от частоты вращения и составляет от 10 до 5 мкс.

Типичная емкость жестких дисков 20 – 200 Гб. Скорость вращения 5400 и 7200 об/мин.

Дисководы. Для переноса информации с одного компьютера на другой обычно используют магнитные гибкие диски и лазерные компакт-диски. Эти диски вставляют в специальное устройство - дисковод. Для гибких магнитных дисков используется дисковод для гибких дисков. Стандартными сегодня являются диски размером 3,5 дюйма и емкостью 1,4 Мбайт. На диски можно перезаписывать несколько раз информации, но они являются ненадежными носителями информации. Для лазерных компакт-дисков используются CD-ROM. Стандартные компакт-диски имеют диаметр 5,25 дюйма и емкость около 650 Мбайт. Компакт диски имеют достаточно большую емкость и являются достаточно надежными носителями, но их недостатком является то, что информацию на них можно записать только один раз. Параллельно с СD-ROM может использоваться устройство однократной записи (CD-R) и многократной записи (CD-WR). Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составляющая 150 Кбайт/c. В настоящее время распространены CD-ROM с производительностью 32х-48х.

Видеокарта (видеоадаптер) осуществляет управление монитором. В разное время существовало несколько стандартов адаптеров:

МDA – монохромный дисплейный адаптер;

CGA – цветной графический адаптер;

MGA – монохромный графический адаптер;

EGA – улучшенный графический адаптер;

VGA – видеографическая матрица.

Важная характеристика – емкость видеопамяти, она определяет количество хранимых в памяти пикселей и их атрибутов. Стандартный объем видеопамяти 32 – 128 Мб.

Звуковая карта - устройство, выполняющее вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи и музыки.

Основные характеристики звуковой карты:

- разрядность – количество бит, используемых для кодирования цифрового звука. Различают 8-битовые и 16-битовые;

- частота дискретизации – определяет, сколько раз в секунду производится измерение амплитуды аналогового сигнала. Чем больше частота дискретизации, тем точнее оцифрованный звук будет соответствовать исходному. Для записи или воспроизведения речи достаточно иметь частоту 6 – 8 кГц, для музыки среднего качества – 20 – 25 кГц, для высококачественного звука – не менее 44 кГц;

- количество каналов – моно или стерео.

Источник питания – блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.

Мониторы.Монитор - устройство визуального представления данных.

Виды мониторов:

1. Плазменные – изображения образуются в результате газового разряда, который сопровождается излучением света. Конструктивно состоят из трех стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие проводники. Между ними находится третья стеклянные пластина, в которой в местах пересечения проводников имеются сквозные отверстия, заполненные инертным газом.

2. Электролюминесцентные мониторы работают на принципе люминесценции вещества при воздействии на него электрического поля. Люминесцентное вещество распыляется на внутренней поверхности одной из пластин с координатной сеткой.

3. Мониторы на электронно-лучевых трубках, представляющих собой электровакуумный прибор в виде стеклянной колбы, дно которой является экраном. В колбе, из которой удален воздух, расположены электроды: электронная пушка (катод с электронагревательным элементом), анод, вертикально и горизонтально отклоняющие пластины и сетка. Внутренняя поверхность экрана покрыта люминофором, который светится при попадании на него источника света. Изображение на экране монитора получают в результате облучения люминофорного покрытия пучком электронов.

4. Жидкокристаллические мониторы работают при наличии постороннего источника света и способны работать либо в отраженном, либо в проходящем свете. Жидкокристаллические мониторы используют способность жидких кристаллов изменять свою оптическую плотность или отражающую способность под воздействием электрических сигналов.

Характеристики мониторов:

- размер (в дюймах) монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Стандартные размеры 14;15;17;19;20;21 дюйм. В настоящее время универсальными являются мониторы 15 и 17 дюймов;

- частота регенерации обновления изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Измеряется в герцах. Минимальным считается - 75 Гц, нормативным - 85 Гц, комфортным 100 Гц и более. Большинством параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно;

- экранное разрешение – число точек (пикселов) по горизонтали и вертикали. Стандартные разрешения: 640×480, 800×600, 1024×768;

- цветовое разрешение – количество оттенков цветов. В современных мониторах поддерживаются следующие режимы:

а) 2 цвета;

б) 16 цветов;

в) 256 цветов;

г) режим HighColor – 65536 цветов (16 бит)

д) режим TrueColor 16,7 млн. цветов (24 бита)

е) режим TrueColor 4,293 млрд. цветов

Клавиатура.Клавиатура - клавишное устройство управления ПК. Служит для ввода алфавитно-цифровых данных, а также команд управления. Принцип действия клавиатуры заключается в следующем: при нажатии на клавишу специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, выдает скан-код, который через порт клавиатуры передается в процессор, процессор откладывает текущую работу и обращается в область оперативной в которой находится вектор прерываний - список адресных данных. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с номером, совпадающим с номером записи. Определив адрес прерывания, процессор переходит к его исполнению.

Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по следующим группам: алфавитно-цифровые, функциональные, служебные, клавиши управления курсором, клавиши дополнительной модели.

Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах и использоваться для ввода нескольких символов.

Служебные клавиши:

- SHIFT – переключение между верхним и нижним регистром (нефиксированное);

- CAPS LOCK – фиксированное переключение;

- ENTER – ввод данных;

- CTRL, ALT – используются в комбинации с другими клавишами для формирования команд;

- TAB – для ввода позиций табуляции при наборе текста, для перехода с одной панели на другую в NC;

- PRINT SCREEN – печать текущего состояния экрана на принтер в DOS или копирование состояния экрана в буфер обмена в Windows;

- SCROLL LOCK – переключение режима работы в некоторых программах;

- PAUSE / BREAK – приостановка/ прерывание текущего процесса;

- ESCAPE – отмена команды.

Клавиши управления курсором: 4 клавиши со стрелками выполняют смещение курсора в направлении, указанном стрелкой.

- PAGE UP / PAGE DOWN – перевод курсора на одну страницу вверх/ вниз;

- HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки соответственно;

- INSERT переключение между режимом вставки и замены или для выделения файлов;

Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. Включается нажатием клавиши NUM LOCK.

Мышь.Мышь - устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой плоскую коробочку с двумя-тремя кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора. Компьютером управляют перемещением мыши по плоскости и кратковременными нажатиями (щелчками) правой и левой кнопок. Мышь требует специальной программной поддержки.