* МЕНЮ САЙТА *

Компьютер, так же как и человек, получает информацию, хранит и обрабатывает ее, обменивается ею с другими компьютерами. Компьютер является инструментом, который помогает человеку ориентироваться в океане информации.

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя. Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали, соединяющей все устройства компьютера.

Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.

СИСТЕМНЫЙ БЛОК

В системном блоке находится вся электронная начинка компьютера:

МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА

Основным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств.

Характеристиками системной платы являются:

размер платы (Форм фактор);

тип поддерживаемых процессоров и соответствующий тип разъема под процессор;

Chipset – набор сверхбольших микросхем, на которых реализована вся архитектура платы;

тип и число слотов шины расширения (3xISA, 4xPCI, AGP);

Тип и объем поддерживаемой динамической памяти и наличие соответствующих разъемов под модули памяти;

Объем и тип кэш-памяти.

Больным вопросом является интеграция в МП – нужно ли встраивать видео, звук, и другие возможности в МП. Большинство опытных пользователей против интеграции МП, так как это ограничивает возможность их выбора и считают, что интеграция должна осуществляться на МП, которые поставляются на "массовый рынок".

Но производители считают интеграцию МП довольно нужной, так как это позволяет им представлять пользователю более функциональный ПК и в то же время снизить цену на него.

Несмотря ни на что, главная задача производителей – предоставить пользователю как можно больше возможностей и функциональности вместе со своим товаром. Скорее всего, будут изобретены разъемы, куда будут вставляться чипы - графические, модемные, звуковые и LAN контроллеры. Это позволит производителям устранить ISA слот, а так же большинство PCI слотов. USB и IEEE1394 приборы заменят медленные серийные, параллельные, IDE и SCSI

ПРОЦЕССОР

Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не является "большой" по размеру и представляет собой, наоборот, маленькую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 20x20 мм, с рядами контактов.

Использование современных высоких технологий позволяет разместить на БИС процессора огромное количество (42 миллиона в процессоре Pentium 4) функциональных элементов (переключателей), размеры которых составляют всего около 0,18 микрон. Эти элементы образуют сложную структуру, что позволяет процессору производить обработку информации (например, складывать числа) с очень высокой скоростью.

Современные процессоры обладают большим быстродействием, например, процессор Pentium 4 может выполнять обработку информации с частотой в 1,5 ГГц (выполнять 1,5 миллиарда операций в секунду).

Центральный процессор содержит в себе:

арифметико-логическое устройство; шины данных и шины адресов; регистры; счетчики команд; кэш – очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт); математический сопроцессор чисел с плавающей точкой

В вычислительной машине может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными. В характеристиках компьютера процессор ставят на первое место, так как он в наибольшей степени определяет производительность компьютера. Поэтому при покупке или сборке вначале выбирают именно его, а потом подбирают остальные устройства: чипсет, оперативную память, системную плату и т.д.

Одной из главных характеристик процессора является тактовая частота. Микропроцессор выполняет определенные операции (запись, чтение, обработку данных) в точно отведенные единицы времени (такты), что необходимо для синхронизации процесса. Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота. Измеряется она в МГц (MHz,) и ГГц (GHz,).

Различают частоту ядра процессора (внутреннюю) и частоту системной шины (внешнюю).

Внешняя тактовая частота (частота шины процессора) формируется генератором импульсов на системной плате и определяет производительность ядра CPU. По шине процессора производится обмен данными между ЦП, памятью и другими устройствами.

Внутренняя тактовая частота определяет в значительной мере скорость работы процессора. Она указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Данная частота указывается в прайс-листах фирм, продающих процессоры. Эта величина является произведением частоты системной шины, подаваемой от кварцевого резонатора на внутренний коэффициент умножения. Этот коэффициент определяется подачей напряжения на определенные контакты CPU. Например, 266*5=1330 Мгц.

ПАМЯТЬ

Оперативная память, предназначенная для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти представляют собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются БИС памяти. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов (SIMM или DIMM и DDR RA). Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, т.е. частота, с которой происходят операции записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают частоту 133 МГц и выше.

В оперативной памяти элементарная ячейка памяти представляет собой конденсатор, способный в течение короткого промежутка времени сохранять электрический заряд, наличие которого можно ассоциировать с информационным битом. При записи логической единицы в ячейку памяти конденсатор заряжается, а при записи нуля – разряжается. При считывании данных конденсатор разряжается через схему считывания, и если заряд конденсатора не был нулевым, то на выходе схемы считывания устанавливается единичное значение.

Каждый элемент памяти определяется своим адресом. Элементы памяти объединяются в корпусе микросхемы, а последние, в свою очередь, размещаются на специальных небольших печатных платах (модулях). Эти платы вставляются в специально предназначенные для них слоты на материнской плате - банки (Banks).

Главной характеристикой памяти является ее пропускная способность, то есть максимальное количество данных, которое можно считать из памяти или записать в память в единицу времени. Именно эта характеристика прямо или косвенно отражается в названии типа памяти.

Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может храниться определенный объем информации. В современных персональных компьютерах количество ячеек памяти достигает десятков миллионов.

КЕШ(CASHE) - ПАМЯТЬ

Для ускорения доступа к оперативной памяти в современных быстродействующих компьютерах применяется специальная "сверхбыстрая" ("сверхоперативная") память, которая называется кэш-памятью и является как бы буфером между очень быстрым процессором и достаточно медленной оперативной памятью. Ее начали использовать начиная с 486 компьютеров и до сих пор используют в современных ПК.

Кэш-памятью управляет специальное устройство – контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня (внутренняя кеш-память), которая обозначается L1(Level 1) и имеет размер порядка 64-128 Кбайт. Ее назначение – согласование скорости работы процессора и внешней кэш-памяти.

Кроме того, существует кэш второго уровня(внешняя кеш-память), которая обозначается L2(Level 2) и имеет ёмкость от 128 Кбайт до 256 Кбайт и выше. Главная задача внешней кэш-памяти – организовать обмен данными между процессором и памятью с наименьшим количеством тактов ожидания. В настоящее время существует три схемы размещения кэш L2:

Выигрыш более чем в 2 раза, т.к шина кэша более скоростная, чем шина памяти. Шины кэша и памяти действуют независимо друг от друга. Такое решение впервые применено корпорацией Intel и названо ею Dual Independent Bus (DIB) – двойная независимая шина. Данное решение реализуется небольшой процессорной платой, на которой размещаются ЦП, кэш L2 и BSB. Плата вставляется в слот системной платы аналогично картам устройств.

Другой вариант, когда кэш L2 встроен в ЦП и работает на полной внутренней частоте ЦП (шина BSB встроена в ЦП и близость L2 и ЦП дает возможность поднять частоту кэша до внутренней частоты ЦП). Впервые это решение было реализовано Intel в ЦП Celeron.

ПОСТОЯННАЯ ПАМЯТЬ

Постоянная память (ПЗУ, ROM, Read Only Memory (англ.)– память только для чтения) – память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом "зашивается" в микросхеме BIOS при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

BIOS (Basic Input/Output System) – это базовая система ввода-вывода. BIOS представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества утилит, предназначенных для автоматического распознавания установленного на компьютер оборудования, его настройки и проверки функционирования.

В состав этой системы входят различные программы ввода-вывода, которые обеспечивают взаимодействие между операционной системой, прикладными программами с одной стороны и устройствами, входящими в состав компьютера (внутренними и внешними) с другой.

Первоначально BIOS предназначалась для осуществления тестирования компьютера при включении – так называемых POST(Power On Self Test) или BIST(Built In Self Test)-процедур, и обеспечивания последующей загрузки ОС.

В настоящее время BIOS представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества утилит, предназначенных для автоматического распознавания установленного на компьютер оборудования, его настройки и проверки функционирования. Вызов программ BIOS, как правило, осуществляется через программные или аппаратные прерывания. При включении питания компьютера BIOS тестирует (POST – Power-On-Self-Test) компоненты системы – процессор, память, приводы дисков (как жестких, так и флоппи-дисководов), клавиатуру т.д.

BIOS реализован в виде микросхемы, установленной на материнской плате компьютера. Название ROM BIOS в настоящее время устарело, ибо "ROM" предполагает использование постоянных запоминающих устройств (Read Only Memory), а для хранения кодов BIOS в настоящее время применяют в основном перепрограммируемые запоминающие устройства. Наиболее перспективной для хранения системы BIOS является флэш-память (сменные карты памяти).

ФЛЭШ - НОСИТЕЛИ

Носители, использующие флэш-память, составляют самый многочисленный класс портативных носителей цифровой информации и применяются в подавляющем большинстве современных цифровых устройств. Различные типы карт флэш-памяти все чаще используются в цифровых камерах, карманных компьютерах, аудиоплеерах, мобильных телефонах и других портативных электронных системах.

Использование чипов флэш-памяти позволяет создавать миниатюрные и очень легкие энергонезависимые сменные карты памяти, обладающие к тому же низким энергопотреблением. Важным достоинством карт на основе флэш-памяти является также их высочайшая надежность, обусловленная отсутствием движущихся частей, что особенно критично в случае внешних механических воздействий: ударов, вибраций и т.п.

Основные недостатки таких носителей – довольно большая цена самих карт флэш-памяти и высокая удельная стоимость хранимых на них данных, хотя в настоящее время наблюдается тенденция к значительному снижению цен

Самыми распространенными типами флэш-карт сегодня являются CompactFlash (CF), SmartMedia (SM), Securе Digital (SD), MultiMediaCard (MMC) и Memory Stick (MS), которые отличаются друг от друга видом, габаритами, скоростью чтения/записи и максимально возможной емкостью.

Принципиальное отличие флэш-памяти от RAM-памяти заключается в том, что это энергонезависимая память, способная в течение неограниченного времени сохранять информацию при отсутствии внешнего питания.

Система BIOS неразрывно связана с СMOS RAM (CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor) – небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера, который регулируется с помощью утилиты CMOS Setup Utility. Обладает низким энергопотреблением. Содержимое CMOS-памяти не изменяется при выключении электропитания компьютера, поскольку для ее электропитания используется специальный аккумулятор.

ЖЁСТКИЙ ДИСК – ВИНЧЕСТЕР, ХАРД ДИСК

Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. Поверхность платтера (диска) имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

За счет гораздо большего количества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость дискет.

Каждая такая головка состоит из двух элементов: записывающей головки и магниторезистивной считывающей головки. Записывающая головка это миниатюрный электромагнит, состоящий из сердечника и катушки индуктивности. В разрезе между полюсами сердечника создается магнитное поле нужной направленности, которое и намагничивает рабочую поверхность диска, создавая магнитный домен с заданным направлением намагниченности.

Головка чтения представляет собой магниторезистивный (MR) элемент, который меняет свое сопротивление в присутствии магнитного поля. В целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

Как и у простой дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки – на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.

ФЛОППИ-ДИСКИ

Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) – устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

На сегодняшний день, несмотря на повсеместное распространение 3,5 дюймовых дискет, они постепенно устаревают и в некоторых современных моделях ПК накопители на флоппи-дисках уже не используются.

НАКОПИТЕЛИ НА ОПТИЧЕСКИХ ДИСКАХ

Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM) используют оптический принцип чтения информации. По внешнему виду как сами дисководы, так и диски для CD-ROM и DVD-ROM практически не различаются.

Накопитель CD-ROM

Принцип действия накопителя на оптическом диске таков: Точно сфокусированный лазерный луч отражается от поверхности пластмассового диска. Информация записывается в виде углублений на спиральной дорожке. Отраженный модулированный свет попадает в фотоприемник и затем преобразуется в стандартный сигнал. На диске данные записываются на очень узкую (в 100 раз тоньше человеческого волоса) спиральную дорожку, полная длина которой составляет 5 км. Любой диск имеет прозрачную поликарбонатную подложку, которая придает ему жесткость, отражающий металлический слой и защитный слой акрилового пластика (на нем печатается этикетка). Технология лазерных дисков развивается в нескольких направлениях. Это CD и DVD-носители.

Информация на лазерном диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения О или 1. В целях сохранности информации лазерные диски необходимо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.

ВИДЕОКАРТА

Видеопамять – разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Видеопамять служит для хpанения изобpажения. От ее объема зависит максимально возможное полное pазpешение видеокаpты – A x B x C, где A – количество точек по гоpизонтали, B – по веpтикали, и C – количество возможных цветов каждой точки.

ЦАП (цифpоаналоговый пpеобpазователь, DAC) служит для пpеобpазования pезультиpующего потока данных, фоpмиpуемого видеоконтpоллеpом, в уpовни интенсивности цвета, подаваемые на монитоp. Многие совpеменные монитоpы используют аналоговый видеосигнал, поэтому возможный диапазон цветности изобpажения опpеделяется только паpаметpами ЦАП. Большинство ЦАП имеют pазpядность 8x3 – тpи канала основных цветов (кpасный, синий, зеленый, RGB) по 256 уpовней яpкости на каждый цвет, что в сумме дает 16.7 млн. цветов. Обычно ЦАП совмещен на одном кpисталле с видеоконтpоллеpом.

Видеокарта состоит из тpех основных устpойств: памяти, ЦАП и ПЗУ.

Видео - ПЗУ – постоянное запоминающее устpойство, в котоpое записаны видео-BIOS, экpанные шpифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтpоллеpом напpямую – к нему обpащается только центpальный пpоцессоp, и в pезультате выполнения им пpогpамм из ПЗУ пpоисходят обpащения к видеоконтpоллеpу и видеопамяти. ПЗУ необходимо только для пеpвоначального запуска адаптеpа и pаботы в pежиме MS DOS; опеpационные системы с гpафическим интеpфейсом не используют ПЗУ для упpавления адаптеpом.

Скорость, с которой информация поступает на экран, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран – все зависит от трех факторов:

разрешения вашего монитора;

количества цветов, из которых можно выбирать при создании изображения;

частота, с которой происходит обновление экрана;

Разрешение определяется количеством пикселов на линии и количеством самих линий. Поэтому на дисплее с разрешением 1024х768, типичном для систем, использующих ОС Windows, изображение формируется каждый раз при обновлении экрана из 786,432 пикселов информации.

Обычно частота обновления экрана измеряется в герцах (Hz), или циклах в секунду. Последствием мерцания экрана является зрительное напряжение и усталость глаз при длительном наблюдении за изображением. Для уменьшения усталости глаз и улучшения эргономичности изображения, частота обновления экрана должно быть не менее 75 Hz.

Число допускающих воспроизведение цветов, или глубина цвета – это десятичный эквивалент двоичного значения количества битов на пиксел. Так, 8 бит на пиксел эквивалентно 28 или 256 цветам, 16-битный цвет, часто называемый просто high-color, отображает более 65,000 цветов, а 24-битный цвет, также известный, как истинный или true color, может представить 16.7 миллионов цветов.

32-битный цвет с целью избежания путаницы обычно означает отображение истинного цвета с дополнительными 8 битами, которые используются для обеспечения 256 степеней прозрачности. Так, в 32-битном представлении каждый из 16.7 миллионов истинных цветов имеет дополнительные 256 степеней доступной прозрачности. Такие возможности представления цвета имеются только в системах высшего класса и графических рабочих станциях.

Так как компьютер все больше становится средством визуализации с постоянно улучшающейся графикой, а графический интерфейс пользователя (GUI) становится стандартом, пользователи хотят видеть больше информации на своих мониторах.

Современной графической подсистеме для обеспечения разрешения 1024x768 требуется 1 Мегабайт памяти. Несмотря на то, что только три четверти этого объема памяти необходимо в действительности, графическая подсистема обычно хранит информацию о курсоре и ярлыках в буферной памяти дисплея (off-screen memory) для быстрого доступа. Пропускная способность памяти определяется соотношением того, как много мегабайт данных передаются в память и из нее за секунду времени.

Добавление функций обработки 3D графики требует увеличения размера доступной памяти на борту видеоадаптера до 4 мегабайт. Дополнительная память сверх необходимой для создания изображения на экране используется для z-буфера и хранения текстур.

АУДИОКАРТА

Это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.

Она содержит в себе два преобразователя информации:

аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель;

цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохранённого в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников.

В аудиоадаптере можно выделить четыpе независимых блока:

1. Блок цифpовой записи / воспpоизведения. Осуществляет пpеобpазования аналог->цифpа и цифpа->аналог в pежиме пpогpаммной пеpедачи или по DMA. Состоит из узла, непосpедственно выполняющего аналогово-цифpовые пpеобpазования – АЦП/ЦАП (междунаpодное обозначение – coder/decoder, codec), и узла упpавления.

2. Блок синтезатоpа. Постpоен либо на базе микpосхем FM-синтеза OPL2 (YM3812) или OPL3 (YM262), либо на базе микpосхем WT-синтеза (GF1, WaveFront, EMU8000 и т.п.), либо того и дpугого вместе. Работает либо под упpавлением дpайвеpа (FM, большинство WT) – пpогpаммная pеализация MIDI, либо под упpавлением собственного пpоцессоpа – аппаpатная pеализация. Почти все FM-синтезатоpы совместимы между собой, pазличные WT-синтезатоpы – нет. Большинство WT-синтезатоpов содеpжит встpоенное ПЗУ со стандаpтным набоpом инстpументов General MIDI (128 мелодических и 37 удаpных инстpументов), а также ОЗУ для загpузки дополнительных оцифpованных звуков, котоpые будут использоваться пpи исполнении музыки.

3. Блок MPU. Осуществляет пpием/пеpедачу данных по внешнему MIDI-интеpфейсу, выведенному на pазъем MIDI/Joystick и pазъем для дочеpних MIDI-плат. Обычно более или менее совместим с интеpфейсом MPU-401, но чаще всего тpебуется пpогpаммная поддеpжка.

4. Блок микшеpа. Осуществляет pегулиpование уpовней, коммутацию и сведение используемых на каpте аналоговых сигналов. В состав микшеpа входят пpедваpительные, пpомежуточные и выходные усилители звуковых сигналов.

СЕТЕВАЯ КАРТА

Сетевая карта (сетевой адаптер) – это плата расширения, вставляемая в разъем материнской платы компьютера, которая служит для подключения компьютера к сети. Сетевые платы характеризуются своими:

Разрядностью

Шиной данных, по которой идет обмен информацией между материнской платой и сетевой картой: ISA, PCI, USB, PCMCIA и др.

Микросхемой контроллера или чипом, на котором данная плата изготовлена, и который определяет тип используемого совместимого драйвера, разрядность, тип шины и т.д.

Поддерживаемой сетевой средой передачи данных(network media) , т.е. установленными на карте разъемами для подключения к определенному сетевому кабелю. BNCдля сетей на коаксиальном кабеле, RJ45 для сетей на витой паре или разъемы для подключения к волоконной оптике.

Скоростью работы (пропускной способностью) . Различают Ethernet 10 Mbit/c, Fast Ethernet 100 Mbit/c, Gigabit Ethernet 1000 Mbit/c. - мегабит в секунду.

MAC- адресом. Используется для определения точки назначения пакетов (frames) в сети Ethernet. Это уникальный серийный номер присваиваемый каждому сетевому устройству Ethernet для идентификации его в сети. MAC-адрес присваивается адаптеру его производителем, но может быть изменен с помощью программы.

МОДЕМ

Модем (образовано от слов МОДулятор/ДЕМодулятор) – это устройство приема и передачи информации по телефонным линиям связи.

Как известно, данные в компьютере хранятся в цифровом виде. А телефонные линии, по которым происходит обмен данными в большинстве своем являются аналоговыми. Таким образом, чтобы преобразовать цифровые данные в аналоговые модем использует специальные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (модуляторы / демодуляторы). Режим работы, когда передача данных осуществляется только в одном направлении, называется полудуплексным (half duplex). Оба компьютера могут одновременно обмениваться информацией в обе стороны. Этот режим работы называется полным дуплексом, или просто дуплексом (full duplex).

Аналоговые сигналы подвергаются модуляции, т.е. изменению свойственных им характеристикам (частоте, фазе, амплитуде). Такой модулируемый сигнал называется несущей(carrier). Скорость модуляции измеряется в единицах бод в секунду, а количество переданной информации (скорость соединения) – в битах в секунду(BPS – Bits Per Second). По современным стандартам за одну модуляцию передаются до 4 бит информации, а у цифровых каналов связи число бод равно числу бит в секунду. Единицу же информации, переданную за одну модуляцию, называют символом(character). Для увеличения количества передаваемой информации используется фазовая и амплитудная модуляции. Отсюда появилась еще одна единица измерения информации – количество переданных символов в секунду(CPS), т.е. количество переданной полезной информации.

Все современные модемы строятся по одной функционально похожей схеме. Они состоят из основного процессора, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, модулятора/ демодулятора, схемы согласования с телефонной линией и встроенного динамика.

Основной процессор отвечает за выполнение команд, буферизацию и обработку данных(кодирование/декодирование, сжатие/распаковку и т.д.), а также за управление сигнальным процессором. Цифровой сигнальный процессор(DSP – Digital Signal Processor) вместе с модулятором/демодулятором занимается операциями с сигналом, разделением частот и т.п. В ПЗУ хранятся наборы микрокоманд для основного и сигнального процессоров(firmware).

В современных модемах используется многократно программируемое ПЗУ, что позволяет оперативно менять прошивки при появлении новых возможностей. ОЗУ используется в качестве временной памяти при работе основного и сигнального процессоров. В схемах согласования с линией применяются трансформатор, специальное устройство для опознавания сигнала звонка, реле линии и номеронабирающего реле(в последнее время реле заменяют бесшумные электронные ключи). Для защиты модема от перенапряжений линий каждый модем оборудован входным устройством аттенюатора. Встроенный динамик служит для аудиоконтроля состояния при наборе номера и соединении.

Существуют внешние и внутренние модемы. Внутренний модем(софт-модем) – это плата, вставляемая внутрь системного блока и располагающаяся в слотах . Внутренний модем питается от системной платы компьютера и использует ресурсы компьютера(процессор, память и т.д.), поэтому он стоит дешевле внешнего модема. Внутренние модемы делятся на WinModem, где функции контроллера выполняются специальным драйвером и SoftModem, в котором помимо контроллера отсутствует и цифровой сигнальный процессор.

Внешний модем – периферийное устройство, которое подключается к COM или USB-порту. Такие модемы имеют собственный источник питания, а также различные регуляторы и индикаторы. Подавляющее большинство внешних модемов подключается к компьютеру через последовательный интерфейс, называемый RS-232C или USB. Для этого нужно подсоединить кабель к последовательному порту (COM-порт) компьютера.

Кроме обычных модемов сейчас достаточно распространены и факс-модемы, которые помимо основных функций выполняют также прием и отправку факсов, т.е. передачу или прием графических и текстовых черно-белых изображений по телефонным линиям.

БЛОК ПИТАНИЯ

Блок питания преобразует переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания системной платы и внутренних устройств. Основной характеристикой БП является мощность. Стандартная мощность блока питания современного компьютера составляет 300 Вт - 600 Вт.

Задача блока питания – это преобразование напряжения сети 220 Вт (110 Вт) в напряжения питания конструктивных элементов компьютера: +12 В при токе 3,5 –10 А для питания двигателей устройств (флоппи-дисковода, винчестера, CD-ROM и др.) и +5 В при токе от 10А до 20А для питания всех электронных цепей компьютера.

Блок питания стандарта АТХ значительно отличается от обычных АТ блоков по электрическому интерфейсу. Блок АТХ выдает дополнительно +3,3В для питания процессоров и модулей ОЗУ. Также имеется дополнительный "дежурный" маломощный источник с током нагрузки до 10 мА с напряжением +5В.

Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока. В свете растущих высокими темпами мощностей ПК практически каждая плата или микросхема стали иметь вентиляторы и радиаторы.

ПОРТЫ

Порт – это разъём, через который можно соединить системную плату компьютера с внешним устройством. Порты для подключения внешних устройств. Для подключения периферийного оборудования, а также связи с другими компьютерами на системном блоке имеются разъемы различных портов.

Последовательные порты передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Обозначаются последовательные порты как СОМ1 и COM2, а аппаратно реализуются с помощью 25-контактного и 9-контактного разъемов, которые выведены на заднюю панель системного блока. К последовательным портам обычно подключаются мышь и модем.

Параллельный порт передает одновременно 8 электрических импульсов, несущих информацию в машинном коде. Обозначается параллельный порт как LPT, а аппаратно реализуется в виде 25-контактного разъема на задней стенке системного блока. Параллельный порт реализует более высокую скорость передачи информации, чем параллельные порты, и используется для подключения принтера.

Порт USB. В последние годы широкое распространение получил порт USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств (сканеры, цифровые камеры и др.).

SCSI адаптеры. Для подключения к компьютеру дополнительных устройств могут использоваться также Small Computer System Interface (интерфейс малых вычислительных систем). SCSI адаптеры устанавливаются в слоты расширения системной платы и обеспечивают высокоскоростное подключение до 7 различных устройств (винчестеров, сканеров, CD-ROM дисководов и др.). Для подключения джойстиков, предназначенных для управления играми, используется специальный Game-порт (игровой порт), который обычно размещается на звуковой плате.

МОНИТОР

Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, которая устанавливается в слот расширения системной платы в системном блоке.

Изображение в компьютерном формате (в виде последовательностей нулей и единиц) хранится в видеопамяти, размещенной на видеокарте. Изображение на экране монитора формируется путем считывания содержимого видеопамяти компьютера и отображения его на экран.

Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит обычно с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем компьютера (человек не замечает мерцание изображения). Для сравнения можно напомнить, что частота смены кадров в кино составляет 24 кадра в секунду.

Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны. Перед экраном на пути электронов ставится маска – тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета.

Однако, надо помннить, что лучевой монитор является также источником высокого статического электрического потенциала, электромагнитного излучения и радиации, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека. Необходимой характеристикой мониторов является их соответствие санитарно-гигиеническим требованиям, которые зафиксированы в международном стандарте безопасности (MPR II). При установке компьютера полезно помнить, что электромагнитное и другие излучения наиболее интенсивны в области задней части корпуса монитора.

ЖК монитор

В настоящее время более востребованы плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК). Преимущество ЖК мониторов состоит в отсутствии вредных для человека электромагнитных излучений и в компактности.

Жидкие кристаллы – это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.

В LCD-мониторах изображение формируется с помощью матрицы пикселов, состоящих из жидких кристаллов. Отсюда и происходит аббревиатура LCD (Liquid Crystal Display), которая расшифровывается как жидкокристаллический дисплей. Применение жидких кристаллов в качестве основного элемента изображения не случайно: они способны изменять направление поляризации проходящего через них света. И если к кристаллу приложить внешнее напряжение, то направление поляризации изменится. Это позволяет управлять интенсивностью прошедшего света. С обеих сторон от кристалла устанавливаются поляризаторы, причем так, чтобы их оси были расположены под прямым углом друг к другу. Пучок света, пройдя через первый из них, станет линейно поляризованным.

Затем в жидкокристаллической ячейке плоскость поляризации света повернется на определенный угол, величина которого будет зависеть от приложенного напряжения. Наконец, роль второго поляризатора заключается в регулировке количества пропускаемого из лучения, если угол между направлением его оси и плоскостью поляризации света постепенно изменять от О до 90°, то поглощение излучения будет увеличиваться. Таким образом можно управлять интенсивностью света (яркостью пикселов). Как известно, для формирования цветного изображения необходимо наличие пикселов трех цветов: красного, зеленого и синего. Поскольку жидкие кристаллы абсолютно прозрачны, то они не могут влиять на цветовые характеристики излучения. Для этой цели применяются фильтры, выделяющие из "белого" излучения ламп подсветки необходимые спектральные компоненты.

КЛАВИАТУРА

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши – управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру.

Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Большое распространение сейчас также получили беспроводные клавиатуры, которые передают в компьютер информацию не по кабелю, а по радиоволнам или с помощью инфракрасного излучения. Помимо очевидных преимуществ беспроводные клавиатуры обладают и недостатками, например, необходимость использования автономного источника питания.

Наиболее распространена сегодня 101-клавишная клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:

Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов.

Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1, а для выхода из программы – клавиша F10.

Управляющие клавиши имеют следующее назначение:

Enter – клавиша ввода.

Esc (Escape – выход) клавиша для отмены каких-либо действий, выхода из программы, из меню и т.п.;

Ctrl и Alt – эти клавиши самостоятельного значения не имеют, но при нажатии совместно с другими управляющими клавишами изменяют их действие;

Shift (регистр) – обеспечивает смену регистра клавиш (верхнего на нижний и наоборот);

Insert (вставлять) – переключает режимы вставки (новые cимволы вводятся посреди уже набранных, раздвигая их) и замены (старые символы замещаются новыми);

Delete (удалять) – удаляет символ с позиции курсора;

Back Space удаляет символ перед курсором;

Home и End – обеспечивают перемещение курсора в первую и последнюю позицию строки, соответственно;

Page Up и Page Down – обеспечивают перемещение по тексту на одну страницу (один экран) назад и вперед, соответственно;

Tab – клавиша табуляции, обеспечивает перемещение курсора вправо сразу на несколько позиций до очередной позиции табуляции;

Caps Lock – фиксирует верхний регистр, обеспечивает ввод прописных букв вместо строчных;

Print Screen – обеспечивает печать информации, видимой в текущий момент на экране.

Scroll Lock – включает режим скролирования(прокрутки) документов.

Pause Break – включает режим паузы при выполнении какого-то процесса.

WIN – предназначена для открытия и закрытия Главного меню Windows. Используется также в комбинации с другими клавишами.

Menu – вывод на экран контекстного меню Windows.

Длинная нижняя клавиша без названия – предназначена для ввода пробелов.

Клавиши – "стрелки" служат для перемещения курсора вверх, вниз, влево и право на одну позицию или строку.

МАНИПУЛЯТОРЫ

Это специальные устройства, которые используются для управления курсором. К манипуляторам относятся следующие устройства:

МЫШЬ

Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок – адаптер, и её движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части устройства расположены управляющие кнопки (обычно их три, причем часто роль третьей кнопки исполняет колесо прокрутки или скроллинга), позволяющие задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т.п.

Классификации манипуляторов (мышей):

По способу подключения

С кабельным подключением - COM-порт. Устаревшее медленное соединение, без горячего подключения, с обязательной ручной установкой драйверов, PS/2-порт. Основной способ подключения мышей. Горячего подключения нет, драверы ставить надо, зато при помощи PS/2 Rate можно изменять частоту опроса мыши, USB-порт. Самый быстрый порт.

С беспроводным подключением - Радио-связь. Весьма надежный вид общения, не требует визуального контакта, слабо чувствителен к помехам, Инфракрасный порт. Работает только при условии прямой видимости на расстоянии не более 2 метров, чувствителен к помехам в виде света.

По способу действия

Механические. У них снизу имеется шарик, при движении он вращает ролики, на них стоят зубчатые колесики, положение последних определяют опто-пары. Плюсы: относительная простота и дешевизна. Минусы: чувствительность к грязи, неизбежные для любого механического устройства люфт и износ.

Оптические. Имеют снизу микрокамеру, она снимает положение мышки (порядка 1000 раз в секунду), ее данные анализируются процессором (не ЦП, а встроенным в мышь). Плюсы: нечувствительность к грязи, работоспособность практически на любой поверхности (кроме зеркальной и отражающей), отсутствие любой механики. Минусы: сложность в изготовлении, неиследованная пока жизнеспособность в экстремальных ситуациях, цена.

ТРЕКБОЛ – небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус

ТАЧПАД

На русский язык это название можно перевести как "сенсорная панель". Тачпад Тачпад представляет собой панель прямоугольной формы, чувствительную к нажатию пальцев.

Тачпад играет такую же роль, что и мышь, но является более компактным, не требующим пространственного перемещения устройством ввода и идеально подходит для портативных компьютеров. Иногда тачпад встраивают непосредственно в клавиатуру для настольного компьютера. Прикоснувшись пальцем к поверхности тачпада и перемещая его, пользователь может маневрировать курсором так же, как и при использовании мыши. Нажатие на поверхность тачпада соответствует нажатию на кнопку мыши.

ДЖОЙСТИК – обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора, применяется в компьютерных играх.

По конструктивному исполнению современные джойстики делятся на :

кнопочные (joypads) похожи на управляющие панели. На панели управления минимум две кнопки, и игроки-левши могут переворачивать ее для более естественного использования. Эти удобные, компактные и обычно дешевые джойстики – идеальное средство для игр в реальном времени с нападением и защитой;

настольные (desktop); джойстики в виде самолетных ручек управления (pistol-grip flightsticks) выглядят как рычаги настоящих военных самолетов. Они, как правило, оснащены триггер-переключателем и кнопкой для большого пальца, а также регулятором скорости. Вне всякого сомнения, такие джойстики прекрасно работают в "кабинах самолетов", но довольно неудобны в спортивных, а также требующих нападения и защиты играх . Большинство джойстиков этого типа отражают серьезные потребности реальных компьютерных пилотных тренажеров;

джойстики в виде штурвалов (yokes) выглядят весьма сюрреалистично и создают ощущения, аналогичные испытываемым при управлении небольшими самолетами. Обычно они крепятся на столе с помощью специальных присосок или зажимов. При довольно высокой цене эти устройства, тем не менее, намного повышают привлекательность игр-имитаторов полетов и автогонок;

ПЕРИФЕРИЙНЫЕ (ВНЕШНЕ ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ) УСТРОЙСТВА

Это устройства, располагающиеся вне системного блока, и не являющиеся обязательными при работе с компьютером, а скорее дополняющими и расширяющими его возможности. Теоретически можно подключить и токарный станок, перечислим основные:

Принтер (от англ. printer – печатник) – устройство, предназначенные для вывода на бумагу или пленку подготовленной на ПК текстовой или графической информации. Основные характеристики принтеров:

Технология печати.

Разрешение (качество печати) – максимальное количество точек на дюйм, которое способен напечатать принтер (например 1200 х 2400 dpi).

Скорость печати – измеряется в основном количеством напечатанных страниц в минуту.

Поддерживаемые форматы бумаги. Чаще всего печатать приходится на бумаге формата A4, поэтому практически все принтеры имеют его поддержку

Тип подключения(интерфейс) – LPT, USB и др.

Расходные материалы – картриджи с чернилами, порошковые тонеры и т.д.

Основными технологиями печати являются:

СТРУЙНАЯ

Струйные принтеры относятся к безударным печатающим устройствам. У струйных принтеров печатающая головка движется только в горизонтальной плоскости, а бумага подается вертикально. Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют "ударным" иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров, как правило, может варьироваться от 12 до 64. Максимальная разрешающая способность, как правило, достигает значения около 360 точек на дюйм.

Принцип действия: имеется форсунка, разбрызгивающая чернила по контуру символа. При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла необходимую порцию (каплю) жидких чернил.

Скорость печати текста 5-150 знак/с (1-3 стр./мин.). Бывают одноцветные, трехцветные и четырехцветные. Качество печати высокое, сравнимо с лазерным, а стоимость печати значительно ниже, особенно цветной. К недостаткам можно отнести то, что качество зависит от бумаги, а также достаточно дорогостоящие расходные материалы.

ЛАЗЕРНАЯ

Принцип действия: лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном фотоприёмном барабане, способном менять электрический заряд точки под действием попавшего на него лазерного луча. Барабану предварительно сообщается статический заряд. Высвеченные лазером участки разряжаются. Когда изображение на барабане построено, и он покрыт тонером, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные резиновые валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге.

СКАНЕР

Сканер используется для оптического ввода в компьютер и преобразования в цифровую форму изображений (фотографий, рисунков, слайдов), а также текстовых документов. Сканируемое изображение освещается белым светом (черно-белые сканеры) или тремя цветами (красным, зеленым и синим). Отраженный свет проецируется на линейку фотоэлементов, которая движется, последовательно считывает изображение и преобразует его в компьютерный формат.

Системы распознавания текстовой информации позволяют преобразовать отсканированный текст из графического формата в текстовый. Такие системы способны распознавать текстовые документы на различных языках, представленные в различных формах (например, таблицах) и с различным качеством печати (начиная от машинописных документов).

Существуют планшетные и ручные сканеры. Планшетные сканеры могут поставляться вместе со специальным слайд-модулем, предназначенным для сканирования слайдов. Разрешающая способность сканеров составляет 600 dpi (dot per inch – точек на дюйм) и выше, т.е. на полоске изображения длиной 1 дюйм сканер может распознать 600 и более точек. Сканеры подключаются к компьютеру различными способами: с помощью SCSI адаптеров, к параллельному или USB портам компьютера.

УСТРОЙСТВА МУЛЬТИМЕДИА

Мультимедиа – это собирательное понятие для различных компьютерных технологий, при которых используется несколько информационных сред, таких, как графика, текст, видео, фотография, движущиеся образы (анимация), звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение. Технологию мультимедиа составляют две основные компоненты – аппаратная и программная.

Мультимедиа-устройства – это устройства ПК, которые непосредственно служат для работы со звуковой, графической и видеоинформацией. Мультимедиа-компьютер – это компьютер, снабженный аппаратными и программными средствами, реализующими технологию мультимедиа.

Для того, чтобы компьютер можно было назвать мультимедийным, необходимо наличие высокопроизводительного процессора с тактовой частотой не менее 500 МГц, оперативной памяти не менее 64 Мбайт, винчестера ёмкостью 10-20 Гбайт и выше, манипуляторов, мультимедиа-монитора со встроенными стереодинамиками и видеоадаптером SVGA, а также наличие спецальных устройств, которые часто относят к устройствам мультимедиа. К устройствам мультимедиа относят:

МИКРОФОН

В зависимости от физических принципов действия подразделяются на угольные, динамические, электромагнитные, пьезоэлектрические, конденсаторные. Сферы применения в ПК самые разнообразные: реализация возможностей телефона, автоответчика, работа с мультимедийными программами, переговоры по сети(видеоконференции) и т.д.;

Акустические системы – это совокупность излучателей, каждому из которых отводится воспроизведение своей части звукового частотного диапазона.

ЦИФРОВАЯ ВИДЕОКАМЕРА

Последние годы все большее распространение получают цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты). Цифровые камеры позволяют получать видеоизображение и фотоснимки в компьютерном формате. Цифровые видеокамеры могут быть постоянно подключены к компьютеру и обеспечивать запись видеоизображения на жесткий диск или его передачу по компьютерным сетям.

Цифровые фотоаппараты позволяют получать высококачественные фотографии, для хранения которых используются специальные модули памяти или жесткие диски очень маленького размера. Запись изображений на жесткий диск компьютера может осуществляться с помощью подключения камеры к USB порту компьютера.

ТЮНЕР

Если установить в компьютер специальную плату (ТВ-тюнер) и подключить к ее входу телевизионную антенну, то появляется возможность просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.

К оглавлению

На главную страницу