В первой категории мы разберём те устройства, или их еще называют комплектующие, которые «прячутся» в системной блоке. Они наиболее важны для его работы. Кстати, сразу можете заглянуть в системник. Это не сложно. Достаточно открутить два болта сзади системного блока и отодвинуть крышку в сторону, и тогда нам откроется вид важнейших устройств компьютера, по порядку которые, мы сейчас рассмотрим. 1. Материнская плата.
Материнская плата – это печатная плата, которая предназначена для подключения основных комплектующих компьютера. Часть из них, например, процессор или видеокарта устанавливается непосредственно на саму материнскую плату в предназначенный для этого разъем. А другая часть комплектующих, к примеру, жесткий диск или блок питания, подключается к материнской плате с помощью специальных кабелей. 2. Процессор.
Процессор – это микросхема и одновременно «мозг» компьютера. Почему? Потому что он отвечает за выполнение всех операций. Чем лучше процессор тем быстрее он будет выполнять эти самые операции, соответственно компьютер будет работать быстрее. Процессор конечно влияет на скорость работы компьютера, и даже очень сильно, но от вашего жесткого диска, видеокарты и оперативной памяти также будет зависеть скорость работы ПК. Так что самый мощный процессор не гарантирует большую скорость работы компьютера, если остальные комплектующие уже давно устарели. 3. Видеокарта.
Видеокарта или по-другому графический плата, предназначена для вывода картинки на экран монитора. Она также устанавливается в материнскую плату, в специальный разъем PSI-Express. Реже видеокарта может быть встроена в саму материнку, но её мощности чаще всего хватает только для офисных приложений и работы в интернете. 4. Оперативная память.
Оперативная память – это такая прямоугольная планка, похожа на картридж от старых игровых приставок. Она предназначена для временного хранения данных. К примеру, она хранит буфер обмена. Копировали мы какой-то текст на сайте, и тут же он попал в оперативку. Информация о запущенных программах, спящий режим компьютера и другие временные данные хранятся в оперативной памяти. Особенностью оперативки является то, что данные из неё после выключения компьютера полностью удаляются. 5. Жесткий диск.
Жесткий диск, в отличие от оперативной памяти, предназначен для длительного хранения файлов. По-другому его называют винчестер. Он хранит данные на специальных пластинах. Также в последнее время распространились SSD диски.
К их особенности можно отнести высокую скорость работы, но тут же есть сразу минус – они дорого стоят. SSD диск на 64 гигабайта обойдется вам в цене также как винчестер на 750 гигабайт. Представляете сколько будет стоить SSD на несколько сотен гигабайт. Во, во! Но не стоит расстраиваться, можно купить SSD диск на 64 ГБ и использовать его в виде системного диска, то есть установить на него Windows. Говорят, что скорость работы увеличивается в несколько раз. Система стартует очень быстро, программы летают. Я планирую перейти на SSD, а обычные файлы хранить на традиционном жестком диске. 5. Дисковод.
Дисковод нужен для работы с дисками. Хоть уже и гораздо реже используется, все-же на стационарных компьютерах он пока что не помешает. Как минимум дисковод пригодится для установки системы. 6. Системы охлаждения.
Система охлаждения – это вентиляторы, которые охлаждают комплектующие. Обычно установлено три и более кулеров. Обязательно один на процессоре, один на видеокарте, и один на блоке питания, а далее уже по желанию. Если будет что-то тепленьким, то желательно охлаждать. Устанавливаются также вентиляторы на жесткие диски и в самом корпусе. Если кулер в корпусе установлен на передней панели, то он забирает тепло, а кулеры установленные на заднем отсеке подают в системних холодный воздух. 6. Звуковая карта.
Звуковая карта выводит звук на колонки. Обычно она встроена в материнскую плату. Но бывает, что она либо ломается, и поэтому покупается отдельно, либо же изначально качество стандартной владельца ПК не устраивает и он покупает другую звуковуху. В общем звуковая карта также имеет право быть в этом списке устройств для ПК. 7. Блок питания.
Блок питания нужен для того, чтобы все вышеописанные устройства компьютера заработали. Он обеспечивает все комплектующие необходимым количеством электроэнергии. 8. Корпус
А чтобы материнскую плату, процессор, видеокарту, оперативную память, жесткий диск, дисковод, звуковую карту, блок питания и возможно какие-то дополнительные комплектующие было куда-то засунуть, нам понадобится корпус. Там все это аккуратно устанавливается, закручивается, подключается и начинает ежедневную жизнь, от включения до выключения. В корпусе поддерживается необходимая температура, и все защищено от повреждений.
В итоге мы получаем полноценный системный блок, со всеми важнейшими устройствами компьютера, которые нужны для его работы.
Периферийные устройства.
Ну а чтобы полноценно начать работать на компьютере, а не смотреть на «жужжащий» системный блок, нам понадобятся Периферийные устройства. К ним относятся те компоненты компьютера, которые за пределами системника. 1. Монитор.
Монитор само собой нужен, чтобы видеть то, с чем мы работаем. Видеокарта подает изображение на монитор. Между собой они подключены кабелем VGA или HDMI. 2. Клавиатура.
Клавиатура предназначена для ввода информации, ну само собой какая работа без полноценной клавиатуры. Текст напечатать, в игры поиграть, в интернете посидеть и везде нужна клавиатура. 3. Мышь.
Мышь нужна чтобы управлять курсором на экране. Водить его в разные стороны, кликать, открывать файлы и папки, вызывать различные функции и много другое. Также, как и без клавиатуры, без мыши никуда. 4. Колонки.
Колонки нужны в основном чтобы слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры. Кто еще сегодня использует колонки больше, чем ежедневно их воспроизводят обычные пользователи в этих задачах. 5. Принтер и сканер или МФУ.
Принтер и сканер нужен чтобы печатать и сканировать документы и всё, всё необходимое в области печатанья. Или МФУ, многофункциональное устройство. Пригодится всем тем, кто часто что-то печатает, сканирует, делает ксерокопии и совершает много других задач с этим устройством.
В этой статье мы лишь кратко рассмотрели основные устройства компьютера, а в других, ссылки на которые вы видите ниже, мы подробно рассмотрим все наиболее популярные периферийные устройства, а также компоненты, которые входят в состав системного блока, то есть комплектующие.
Короче, все ссылки на статьи с описанием вы видите ниже!
Приятного чтения!
25
Реферат по информатике
На тему:
“Устройство компьютера“
Выполнил:
Принял:
Екатеринбург 2008 Содержание 1. История создания вычислительной техники 1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам 2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика 3. Устройства компьютера 3.1 Устройства обработки 3.1.1 Процессор 3.2 Устройства ввода информации 3.2.1 Клавиатура 3.2.2 Мышь 3.2.3 Сканер 3.2.4 Плоттер 3.3 Устройства вывода информации 3.3.1 Мониторы 3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения 3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов 3.3.4 Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора 3.3.5 Принтеры 3.3.6 Плоттеры 3.3.7 Многофункциональные устройства (МФУ) 3.3.8 Синтезаторы звука 3.4 Устройства хранения информации 3.4.1 Долговременная память 3.4.2 Винчестеры (жесткие диски) 3.4.3 Кратковременная память Список литературы 1. История создания вычислительной техники История вычислительной техники началась тогда, когда сформировалось понятие числа. Во многих языках слово “цифра” происходит от слова “палец”. Пальцы стали первой “вычислительной машиной”. На пальцах можно складывать, вычитать и умножать довольно большие числа. Знаменитый Фибоначчи в XIII в. рекомендовал всем осваивать счет на пальцах.
Следующим изобретением был абак – счеты по пять косточек в ряду. Задача считалась решенной, только если было указано, как необходимые вычисления выполнить на абаке. Алгоритмы решения на абаке были подробно разработаны французским ученый Гербертом (950-1003), который впоследствии стал папой римским Сильвестром II.
В XVII в. появились первые механические счетные устройства и машины:
20-е годы: английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку;
1632 г.: немецкий ученый Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счетный механизм;
1642 г.: французский математик, физик и философ Блез Паскаль (1623-1662) создал счетную машину, которая могла складывать и вычитать;
1673 г.: немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) сконструировал арифмометр, выполнявший четыре арифметических действия. Лейбниц является одним из основоположников дифференциального и интегрального исчисления. Он мечтал полностью автоматизировать процесс вычислений, что в то время было невозможным, но он разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.
В первой половине XIX в. англичанин Чарльз Бэббидж (1791-1871) разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Но он не был построен, так как машина должна была быть механической, а необходимая точность изготовления деталей для этой машины в середине XIX в. была недостижима. Устройство компьютера по чертежам Бэббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Она же разработала теорию программирования, написала несколько программ для еще не существующей вычислительной машины. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками – перфокарт.
Основные части первого компьютера были теми же, что и в любой современной ЭВМ:
устройство для ввода данных;
запоминающее устройство, способное хранить исходные данные и промежуточные результаты (Бэббидж назвал его “складом”);
арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции (“мельница”);
устройство управления, руководящее перемещениями со “склада” на “мельницу” и работой “мельницы” и обеспечивающее выполнение нужных действий в нужном порядке по заданной программе;
устройство для вывода результата. 1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам Математик и корабел А.Н. Крылов (1863-1945) изобрел машину для решения дифференциальных уравнений; в 1915 г. немецкая фирма “Аскания” построила вычислительную машину для расчета времени приливов и отливов на северном побережье Германии, она работала до 1975 г.; в 1804 г. французский инженер Жозеф Мари Жаккард сконструировал станки, которые ткали сложные узоры, руководствуясь последовательностью перфокарт; различные музыкальные автоматы, шарманки, механические пианино. 2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика В 40-х годах XX в. американец венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман (1903-1957) включился в работу по созданию ЭВМ для управления береговой ПВО. Разрабатывался “ЭНИАК” – электронный численный интегратор и автоматический вычислитель. Но эта машина имела принципиальный недостаток: в ней отсутствовало устройство для запоминания и хранения команд.
В 1945 г. Джон фон Нейман выступил с докладом, в котором были сформулированы основные принципы организации нового вычислительного устройства, получившие название “архитектура фон Неймана”.
АЛУ – арифметико-логическое устройство для выполнения арифметических и логических операций;
ОП – оперативная память, устройство для хранения кодов выполняющейся в данный момент программы;
ВУ – внешние устройства, или периферия. Обычно их делят на два класса: внешнюю память (накопитель на гибких магнитных дисках, накопитель на жестких магнитных дисках, CD-диски, магнитооптические диски) и устройства ввода/вывода информации (устройства ввода: клавиатура, мышь, микрофон, сканер; устройства вывода: дисплей, принтер, акустические колонки, плоттер);
УУ – управляющее устройство, которое организует работу компьютера следующим образом:
помещает в ОП коды программы из ВУ;
считывает из ячейки ОП и организует выполнение первой команды программы;
определяет очередную команду и организует ее выполнение;
постоянно синхронизирует работу устройств, имеющих различную скорость выполнения операций, путем приостановки выполнения программы.
В 1946 г. фон Нейман начинает разработку новой машины, и в 1949 г. была построена электронная машина по обработке дискретных переменных “ЭДВАК”, которая впоследствии была признана первым компьютером. Норберт Винер (1894-1964), работая вместе с Джоном фон Нейманом, обратил внимание на то, что процессы, управляющие сложной электронной системой, аналогичны процессам нейрофизиологии, изучающей целенаправленную деятельность живых существ. Сохранение работоспособности таких систем достигается за счет обратной связи, она позволяет отслеживать и корректировать уже начатое, но еще не законченное до конца действие. Существование обратной связи позволяет рассматривать сложные системы различной природы – физической, социальной, биологической – с единой точки зрения. Это и есть основы кибернетики. В 1948 г. вышла в свет книга Н. Винера “Кибернетика, или Управление и связь в живом мире и машинах”. Термин “кибернетика” в переводе с древнегреческого обозначает искусство управления кораблем.
Под кибернетикой сегодня понимают серию научных дисциплин, изучающих общие законы управления и взаимосвязей, действующие в системах различной природы. 3. Устройства компьютера Любой компьютер состоит из четырех частей – устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации. 3.1 Устройства обработки 3.1.1 Процессор
Процессор – это главная микросхема компьютера, его “мозг”. Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.
Какие параметры отличают один процессор от другого. Это прежде всего тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш памяти.
Центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit – CPU) – процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации – вычислительный процесс. 3.2 Устройства ввода информации 3.2.1 Клавиатура
Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично – набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске – запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Рис.1. Клавиатура 3.2.2 Мышь
Мышь – это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя – курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола вы будете передвигать курсор по экрану монитора. С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект. Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.
рис.2. Мышь 3.2.3 Сканер
Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как черно/белые или цветные фотографии.
С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом.
Компьютер сможет “прочитать” это изображение и преобразовать его в обычный текст. Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий.
Рис.3. Сканер 3.2.4 Плоттер
С помощью плоттера компьютер может вычертить чертеж детали, географическую карту или другое подобное изображение.
Плоттер рисует специальными цветными фломастерами.
Качество обычно хуже, чем достижимое на лазерном принтере, однако есть плоттеры, способные работать с бумагой очень большого размера, например, формата А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм х 1189 мм).
Лазерные принтеры обычно используют формат бумаги А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм х 297 мм), и только некоторые из них – А3 (11.69″ x 16,54″ или 297 мм х 420 мм). 3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы
Главное правило при покупке персонального компьютера – не супиться, приобретая те устройства, которые служат долго, стоят дорого, а меняются редко. Компьютерные мониторы относятся как раз к таким устройствам – поэтому особенно важна информации о них, помогающая сделать правильный выбор при существующем разнообразии моделей и марок. Ведь даже средние по классу мониторы нередко равны по цене всем остальным частям персонального компьютера, вместе взятым. В случае же приобретения монитора для профессиональных целей – например, для оснащения рабочего места дизайнера или комплектации станции САПР, стоимость монитора уже в несколько раз превышает стоимость всего остального оборудования. Вообще, в отношении мониторов характеристика “больше и дороже” зачастую (правда, не всегда) означает “лучше”.
При покупке компьютера нужно серьезнейшим образом подходить к выбору монитора еще и потому, что длительная работа за некачественным монитором может самым пагубным образом влиять на здоровье, особенно на зрение. 3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения
Основной параметр, характеризующий монитор, – его размер. Размеры монитора обыкновенно определяются длиной диагонали экрана электронно-лучевой трубки. Для популярных приложений, работающих в графической среде Windows, наиболее подходящими являются мониторы размером 15-17 дюймов (14-дюймовые мониторы уходят в прошлое). Следует отметить, что действительный размер изображения, как правило, меньше размера ЭЛТ приблизительно на один дюйм (то есть для 15-дюймового монитора видимая область экрана соответствует примерно 14-ти дюймам по диагонали), хотя у разных производителей эта величина может слегка варьироваться.
Другой важный параметр, характеризующий работу в графической среде – разрешение. Для количественного описания разрешения используют пиксел (pixel – от picture element, по-русски – элемент изображения). Режимы разрешения различаются количественно произведением пикселов, укладывающихся по горизонтали и вертикали экрана. На мониторах общего назначения обычно устанавливают режимы: 640×480, 800×600, 1024×768 пикселов. Те, кому приходится интенсивно работать с офисными приложениями (Word, Excel, Power Point, Publisher), предпочли бы сесть за 17-дюймовый монитор, позволяющий установить разрешение 1024×768 или 1280×1024 пикселов. Действительно, удобно, когда текстовый документ формата А4 помещается на экране в натуральную величину – при высоком разрешении не так часто приходится менять масштаб и прокручивать изображение.
С мониторами профессионального назначения (размер экрана – 17, 20, 21 дюйм и более, разрешение – до 1600×1200) работают дизайнеры, использующие специальные приложения – настольные издательские системы и мощные графические редакторы. (Это Adobe PageMaker, Corel Draw, Adobe Photoshop и другие)
Подобные мониторы в ходу и у специалистов в области автоматизированного проектирования в сферах архитектуры и интерьеров, картографии и ландшафтов, машиностроения и электроники.
По физическим принципам, лежащим в основе конструкций дисплеев, подавляющее большинство их относится к дисплеям на базе электронно-лучевых трубок и к жидкокристаллическим дисплеям (последние особенно часто встречаются у портативных компьютеров). У первых формирование изображения производитсяна внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора – вещества, светящегося под воздействием электронного луча, генерируемого специальной “электронной пушкой” и управляемого системами горизонтальной и вертикальной развертки. Жидкокристаллический экран состоит из крошечных сегментов, заполненных специальным веществом, способным менять отражательную способность под воздействием очень слабого электрического поля, создаваемого электродами, подходящими к каждому сегменту.
Рис.3. Мониторы на основе ЭЛТ
Рис.4. ЖК-мониторы
При выводе на экран любогоизображения, независимо от того, в растровом или векторном форматах оно зафиксировано в графических файлах, в видеопамяти формируется информация растрового типа, содержащая сведения о цвете каждого пиксела, задающего наиболее мелкую деталь изображения. Каждый пиксел однозначно связан с долей видеопамяти – несколькими битами, в которых программным путем задается яркость (и, при цветном экране, цветность) свечения этого пиксела. Специальная системная программа десятки раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и обновляет содержимое каждого пиксела, тем самым создавая и поддерживая на экране изображение.
Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность – число строк на экране и символов в каждой строке.
В настоящее время (с конца 90-х годов) начался промышленный выпуск плазменных дисплеев. В основе – возможность управлять возникновением электрических разрядов в некоторых газах и сопровождающим их свечением. Такие дисплеи обладают высоким качеством изображения и могут иметь значительно большие, чем у привычных компьютеров, размеры экранов при небольшой толщине (экран с диагональю около 1 м при толщине 8-10 см). 3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов
Поработав впервые за новым жидкокристаллическим монитором, первая мысль, которая приходит в голову – “цивилизация, прогресс”. После него, возвращаясь к обычному ЭЛТ-монитору, испытываешь абсолютно реальное чувство отвращения.
Новый монитор это не только не виданное ранее удобство, но и абсолютное спокойствие за собственное здоровье. Массовая пропаганда абсолютной безвредности мониторов подобного класса, стала неотъемлемой частью рекламной политики фирм производителей.
Несмотря на скрытый намек предыдущих строк, о том, как все на самом деле плохо, давайте попробуем максимально объективно сравнить преимущества и недостатки обоих типов мониторов.
А теперь по порядку о системном блоке:
1. С блоком питания все понятно: он питает энергией компьютер. Скажу лишь, что, чем выше его показатель мощности, тем круче.
2. Накопитель на жестком магнитном диске (HDD — hard disk drive) в простонародье называют винчестером.
Это прозвище возникло из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер». Емкость этого накопителя измеряется обычно в гигабайтах: от 20 Гб (на старых компьютерах) до нескольких Террабайт (1Тб = 1024 Гб). Самая распространенная емкость винчестера – 250-500 Гб. Скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин). В зависимости от типа соединения винчестера с материнской платой различают ATA и IDE.
3. Накопитель на гибком магнитном диске (FDD — floppy disk drive) — не что иное, как флоппи-дисковод для дискет. Их стандартная емкость – 1,44 Мб при диаметре 3,5″ (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.
4. Накопители на оптических дисках (CD-ROM) бывают разных диаметров (3,5″ и 5,25″) и емкостей. Самые распространенные из них – емкостью 700 Мб. Бывает, что CD диски можно использовать для записи только 1 раз (тогда их называют R), а выгоднее использовать многократно перезаписываемые диски RW.
DVD первоначально расшифровывалось как Digital Video Disk. Несмотря на название, на DVD-диски можно записывать всё, что угодно, – от музыки до данных. Поэтому в последнее время всё чаще встречается и другая расшифровка этого названия — Digital Versatile Disk, в вольном переводе означающая «цифровой универсальный диск». Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков – это объём информации, который может быть записан на таком носителе. На DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13, и даже до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость, что иногда и делается.
5. К персональному компьютеру могут подключаться и другие дополнительные устройства (мышь, принтер, сканер и прочее). Подключение производится через порты — специальные разъемы на задней панели.
Порты бывают параллельные (LPT), последовательные (COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему числу разрядов. К параллельному порту подключается принтер и выносной винчестер. USB-порт используется для подключения широкого спектра периферийных устройств – от мыши до принтера. Также возможен обмен данными между компьютерами.
Системный блок состоит из нескольких ключевых частей, без которых компьютер не может функционировать – это материнская плата, процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство и блок питания. Критически важным является также наличие видеокарты, без которой невозможен вывод из компьютера графической информации.
Внутрь системного блока могут устанавливаться другие устройства, которые, по сути, являются “внутренними” аналогами периферийных устройств и без них вполне можно обойтись (телевизионные тюнеры, карты захвата видео, звуковые карты, модемы, wi-fi модули, дисководы, карт-ридеры и др.).
Материнская плата
Основой любого компьютера (системного блока) является материнская плата (главная плата, англ. motherboard, MB, mainboard, разг. – мамка, материнка, мать и др.). Ее невозможно не заметить, если открыть крышку системного блока (она самая большая).
К материнской плате подсоединяются центральный процессор, оперативная память, видеокарта, запоминающие устройства и др. На ней же размещены USB и другие разъемы для подключения остального оборудования (см. рис.). Главная задача материнской платы – соединить все эти компоненты и заставить их работать как единое целое.
Подробнее о материнской плате читайте здесь.
Процессор
Процессор (центральный процессор, CPU) – главная микросхема компьютера. Он исполняет все команды пользователя и “руководит” остальным “железом”. От него напрямую зависит быстродействие компьютера и его возможности.
Внешне процессор представляет собой небольшую плату с множеством контактов с одной стороны и плоской металлической коробочкой с другой (см. рис.). Внутри он имеет очень сложную микроструктуру, включающую миллионы транзисторов. Подробнее о процессоре можно узнать здесь.
На материнской плате процессор крепится в специальном разъёме, называемом разъёмом центрального процессора или сокетом (socket). Есть много видов сокетов, в каждый из которых можно установить только процессоры определенного типа (с таким-же разъёмом). Например, на материнскую плату с Socket LGA1151 можно установить только процессоры Intel Celeron, Pentium, Core i3, Core i5 и Core i7 с разъёмом LGA1151. Для процессоров AMD (Athlon, Phenom, Ryzen и др.) понадобятся материнские платы с другими подходящими разъемами.
Сверху установленного на материнской плате процессора крепится охлаждение. Чаще всего, оно представляет собой радиатор с вентилятором (кулером) для рассеивания тепла (см.рис.). Это тоже важная часть компьютера, поскольку без охлаждения процессор будет перегреваться и при достижении им критической температуры (у каждой модели процессора она своя) компьютер выключится. Запустить его снова будет невозможно до тех пор, пока процессор не остынет.
Между кулером и процессором обязательно прокладывается слой термопасты. Подробнее об этом здесь.
Постоянное запоминающее устройство
Постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения информации. Главными его характеристиками являются объем хранимых данных и скорость чтения/записи. Чем больше объем запоминающего устройства, тем больше на нем можно хранить разного рода файлов. Ну а от скорости чтения/записи зависит то, насколько быстро система сможет получать к ним доступ.
Постоянные запоминающие устройства бывают двух основных типов – SSD (англ. solid-state drive) и HDD (англ. hard disk drive, он же “жесткий диск”, в простонародье – “винчестер”).
Главным преимуществом SSD-устройств является высокая скорость чтения/записи, что позитивно сказывается на “отзывчивости” компьютера (быстрее запускаются программы, открываются файлы и т.д.). Жесткие диски отличаются более высокой долговечностью и лучшим соотношением показателей “объем хранимых данных / стоимость устройства”.
Чтобы пользоваться всеми преимуществами, в компьютеры часто устанавливают два запоминающих устройства. Одно из них – SSD, которое служит для хранения системных файлов и программ, второе – HDD для хранения остальной информации (видео, фото и т.п.). Внутренних запоминающих устройств в системном блоке может быть больше двух. Но для работы компьютера достаточно и одного такого устройства (любого типа).
К материнской плате SSD и HDD обычно подключаются через интерфейс (разъем) SATA. Существуют более быстрые варианты SSD, предназначенные для подключения к разъемам M.2 или PCI-E материнской платы (см. рис.)
Подробнее о постоянных запоминающих устройствах можно узнать здесь.
Оперативная память
В состав компьютера обязательно входит оперативная память (оперативное запоминающее устройство, сокращенно – ОЗУ). Это очень быстрый буфер памяти, используемый процессором. В упрощенной схеме его предназначение можно объяснить следующим образом.
Процессор работает по конвейерной схеме. Для обработки данных он делит их на блоки. Временно эти блоки нужно где-то хранить, но так, чтобы получать к ним моментальный доступ. Использовать с этой целью постоянные запоминающие устройства нельзя, поскольку скорость доступа к находящейся на них информации слишком низкая. Для этого и предназначена оперативная память, скорость которой выше в разы.
Важно, чтобы у компьютера был достаточный объем ОЗУ. Если при выполнении каких-то расчетов свободная оперативная память заканчивается, процессор для ее расширения начинает использовать постоянное запоминающее устройство. Скорость работы компьютера в такие моменты сильно снижается.
Оперативная память компьютера состоит из одного или нескольких модулей ОЗУ – микросхем памяти (см. рис.), которые устанавливаются в специальные разъемы материнской платы. Эти микросхемы энергозависимы. То есть, все находящиеся в них данные “исчезают” при отключении питания (если вынуть модуль из разъема материнской платы или выключить компьютер).
Модули ОЗУ бывают нескольких типов. Самым современным и быстрым типом ОЗУ сейчас является DDR4, хотя более старые и медленные DDR3 и DDR2 по-прежнему в ходу и являются достаточно распространенными. Разъемы разных типов ОЗУ отличаются. На материнскую плату, рассчитанную на установку DDR3, невозможно установить модули DDR4 или DDR2. Даже физически они туда не войдут.
Подробнее об оперативной памяти можно узнать здесь.
Видеокарта
Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер, графический процессор, GPU) – часть компьютера, отвечающая за обработку видеоинформации и ее вывод на монитор (см. рис.). Современные видеокарты подсоединяются к разъему PCI-Express x16. Некоторые материнские платы имеют несколько разъёмов PCI-Express x16. Это позволяет одновременно использовать в системном блоке две или больше видеокарт, что делает графическую подсистему компьютера более быстрой.
Во многих случаях компьютер может успешно работать и без отдельной видеокарты, поскольку многие современные процессоры оснащены интегрированными (встроенными) графическими чипами. Такой чип заменяет видеокарту. Он может быть интегрирован также и в материнскую плату (в очень старых компьютерах). Возможностей встроенных чипов вполне достаточно для офисной работы, т.е. обработки текста, чтения страниц Интернета, просмотра видео, фотографий и даже игры в несложные игры (типа пасьянс “Косынка” или “Солитер”). Если же компьютер предназначен не только для офисных задач, но и для серьезной работы с графикой или игры в 3D-игры, без отдельной (дискретной) видеокарты не обойтись.
В игровом компьютере отсутствие отдельной видеокарты не может компенсироваться наличием быстрого процессора. Процессор среднего уровня в паре с хорошей видеокартой в играх оставит далеко позади самый быстрый процессор с интегрированным видеоадаптером. Необходимо также учитывать, что слишком слабый процессор не даст возможности видеокарте раскрыть весь свой игровой потенциал. Здесь важно найти баланс.
Подробнее о видеокарте можно узнать здесь.
Блок питания
Для питания компьютера необходим блок питания. От его надежности зависит стабильность работы компьютера. Устанавливается блок питания в специальный отсек системного блока и подключается к материнской плате, видеокарте и некоторым другим внутренним устройствам посредством кабелей.
При выборе блока питания необходимо учитывать его суммарную мощность, силу тока на линии 12В (эти показатели должны удовлетворять требования видеокарты, процессора и других “потребителей электричества”), а также наличие выводов с необходимыми разъемами и другие характеристики.
Подробнее о выборе блока питания и его характеристиках можно узнать здесь.
Другие важные устройства
В системном блоке любого современного компьютера также есть:
• Сетевая карта.
Как правило, она уже встроена в материнскую плату компьютера и приобретать ее не нужно. Но если, например, встроенная карта вышла из строя или ее возможностей недостаточно, можно купить отдельную сетевую карту. Как правило, устанавливается она в разъем PCI-E материнской платы.
• Звуковая карта.
Здесь аналогичная ситуация. Все современные материнские платы оснащаются встроенной звуковой картой, которая выдает вполне качественный звук. Но если качество звучания “встройки” не устраивает, или же она вышла из строя, всегда можно приобрести отдельную звуковую карту и установить ее в PCI-E материнской платы.
Для полноценной работы важно не только собрать компьютер в единое целое. Чтобы “оживить” все это “железо” обязательно нужна операционная система и другое программное обеспечение, которое устанавливается на постоянное запоминающее устройство.
Подробнее об операционной системе можно узнать здесь.
Выше перечислены только важные устройства, которые должны быть в компьютере. Однако, в системный блок можно установить еще много другого оборудования: дисководы оптических дисков, Wi-Fi-адаптеры, Bluetooth-адаптеры, модемы, карты захвата видео, ТВ-тюнеры, карт-ридеры и т.д.
Если компьютер перегревается, в системный блок можно поставить дополнительные кулеры (вентиляторы). Если они создают много шума, можно установить реобас для ручной регулировки скорости их вращения. Для охлаждения процессоров и видеокарт существуют также высокоэффективные и тихие системы водяного охлаждения.
Если важен внешний вид, можно купить прозрачный корпус системного блока и установить внутрь цветную подсветку.
В общем, как и в случае с автомобилем, компьютер можно “тюнинговать” до бесконечности.
Реферат по информатике
На тему:
“Устройство компьютера”
Выполнил:
Принял:
Екатеринбург 2008
Содержание
1. История создания вычислительной техники
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика
3. Устройства компьютера
3.1 Устройства обработки
3.1.1 Процессор
3.2 Устройства ввода информации
3.2.1 Клавиатура
3.2.2 Мышь
3.2.3 Сканер
3.2.4 Плоттер
3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы
3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения
3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов
3.3.4 Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора
3.3.5 Принтеры
3.3.6 Плоттеры
3.3.7 Многофункциональные устройства (МФУ)
3.3.8 Синтезаторы звука
3.4 Устройства хранения информации
3.4.1 Долговременная память
3.4.2 Винчестеры (жесткие диски)
3.4.3 Кратковременная память
Список литературы
1. История создания вычислительной техники История вычислительной техники началась тогда, когда сформировалось понятие числа. Во многих языках слово “цифра” происходит от слова “палец”. Пальцы стали первой “вычислительной машиной”. На пальцах можно складывать, вычитать и умножать довольно большие числа. Знаменитый Фибоначчи в XIII в. рекомендовал всем осваивать счет на пальцах.
Следующим изобретением был абак – счеты по пять косточек в ряду. Задача считалась решенной, только если было указано, как необходимые вычисления выполнить на абаке. Алгоритмы решения на абаке были подробно разработаны французским ученый Гербертом (950-1003), который впоследствии стал папой римским Сильвестром II.
В XVII в. появились первые механические счетные устройства и машины:
20-е годы: английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку;
1632 г.: немецкий ученый Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счетный механизм;
1642 г.: французский математик, физик и философ Блез Паскаль (1623-1662) создал счетную машину, которая могла складывать и вычитать;
1673 г.: немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) сконструировал арифмометр, выполнявший четыре арифметических действия. Лейбниц является одним из основоположников дифференциального и интегрального исчисления. Он мечтал полностью автоматизировать процесс вычислений, что в то время было невозможным, но он разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.
В первой половине XIX в. англичанин Чарльз Бэббидж (1791-1871) разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Но он не был построен, так как машина должна была быть механической, а необходимая точность изготовления деталей для этой машины в середине XIX в. была недостижима. Устройство компьютера по чертежам Бэббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Она же разработала теорию программирования, написала несколько программ для еще не существующей вычислительной машины. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками – перфокарт.
Основные части первого компьютера были теми же, что и в любой современной ЭВМ:
устройство для ввода данных;
запоминающее устройство, способное хранить исходные данные и промежуточные результаты (Бэббидж назвал его “складом”);
арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции (“мельница”);
устройство управления, руководящее перемещениями со “склада” на “мельницу” и работой “мельницы” и обеспечивающее выполнение нужных действий в нужном порядке по заданной программе;
устройство для вывода результата.
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам Математик и корабел А.Н. Крылов (1863-1945) изобрел машину для решения дифференциальных уравнений; в 1915 г. немецкая фирма “Аскания” построила вычислительную машину для расчета времени приливов и отливов на северном побережье Германии, она работала до 1975 г.; в 1804 г. французский инженер Жозеф Мари Жаккард сконструировал станки, которые ткали сложные узоры, руководствуясь последовательностью перфокарт; различные музыкальные автоматы, шарманки, механические пианино.
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика В 40-х годах XX в. американец венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман (1903-1957) включился в работу по созданию ЭВМ для управления береговой ПВО. Разрабатывался “ЭНИАК” – электронный численный интегратор и автоматический вычислитель. Но эта машина имела принципиальный недостаток: в ней отсутствовало устройство для запоминания и хранения команд.
В 1945 г. Джон фон Нейман выступил с докладом, в котором были сформулированы основные принципы организации нового вычислительного устройства, получившие название “архитектура фон Неймана”.
АЛУ – арифметико-логическое устройство для выполнения арифметических и логических операций;
ОП – оперативная память, устройство для хранения кодов выполняющейся в данный момент программы;
ВУ – внешние устройства, или периферия. Обычно их делят на два класса: внешнюю память (накопитель на гибких магнитных дисках, накопитель на жестких магнитных дисках, CD-диски, магнитооптические диски) и устройства ввода/вывода информации (устройства ввода: клавиатура, мышь, микрофон, сканер; устройства вывода: дисплей, принтер, акустические колонки, плоттер);
УУ – управляющее устройство, которое организует работу компьютера следующим образом:
помещает в ОП коды программы из ВУ;
считывает из ячейки ОП и организует выполнение первой команды программы;
определяет очередную команду и организует ее выполнение;
постоянно синхронизирует работу устройств, имеющих различную скорость выполнения операций, путем приостановки выполнения программы.
В 1946 г. фон Нейман начинает разработку новой машины, и в 1949 г. была построена электронная машина по обработке дискретных переменных “ЭДВАК”, которая впоследствии была признана первым компьютером.
Норберт Винер (1894-1964), работая вместе с Джоном фон Нейманом, обратил внимание на то, что процессы, управляющие сложной электронной системой, аналогичны процессам нейрофизиологии, изучающей целенаправленную деятельность живых существ. Сохранение работоспособности таких систем достигается за счет обратной связи, она позволяет отслеживать и корректировать уже начатое, но еще не законченное до конца действие. Существование обратной связи позволяет рассматривать сложные системы различной природы – физической, социальной, биологической – с единой точки зрения. Это и есть основы кибернетики. В 1948 г. вышла в свет книга Н. Винера “Кибернетика, или Управление и связь в живом мире и машинах”. Термин “кибернетика” в переводе с древнегреческого обозначает искусство управления кораблем.
Под кибернетикой сегодня понимают серию научных дисциплин, изучающих общие законы управления и взаимосвязей, действующие в системах различной природы.
3. Устройства компьютера Любой компьютер состоит из четырех частей – устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации.
3.1 Устройства обработки 3.1.1 Процессор Процессор – это главная микросхема компьютера, его “мозг”. Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.
Какие параметры отличают один процессор от другого. Это прежде всего тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш памяти.
Центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit – CPU) – процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации – вычислительный процесс.
3.2 Устройства ввода информации 3.2.1 Клавиатура Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично – набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске – запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Рис.1. Клавиатура
3.2.2 Мышь Мышь – это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя – курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола вы будете передвигать курсор по экрану монитора. С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект. Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.
рис.2. Мышь
3.2.3 Сканер Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как черно/белые или цветные фотографии.
С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом.
Компьютер сможет “прочитать” это изображение и преобразовать его в обычный текст. Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий.
Рис.3. Сканер
3.2.4 Плоттер С помощью плоттера компьютер может вычертить чертеж детали, географическую карту или другое подобное изображение.
Плоттер рисует специальными цветными фломастерами.
Качество обычно хуже, чем достижимое на лазерном принтере, однако есть плоттеры, способные работать с бумагой очень большого размера, например, формата А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм х 1189 мм).
Лазерные принтеры обычно используют формат бумаги А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм х 297 мм), и только некоторые из них – А3 (11.69″ x 16,54″ или 297 мм х 420 мм).
3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы Главное правило при покупке персонального компьютера – не супиться, приобретая те устройства, которые служат долго, стоят дорого, а меняются редко. Компьютерные мониторы относятся как раз к таким устройствам – поэтому особенно важна информации о них, помогающая сделать правильный выбор при существующем разнообразии моделей и марок. Ведь даже средние по классу мониторы нередко равны по цене всем остальным частям персонального компьютера, вместе взятым. В случае же приобретения монитора для профессиональных целей – например, для оснащения рабочего места дизайнера или комплектации станции САПР, стоимость монитора уже в несколько раз превышает стоимость всего остального оборудования. Вообще, в отношении мониторов характеристика “больше и дороже” зачастую (правда, не всегда) означает “лучше”.
При покупке компьютера нужно серьезнейшим образом подходить к выбору монитора еще и потому, что длительная работа за некачественным монитором может самым пагубным образом влиять на здоровье, особенно на зрение.
3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения Основной параметр, характеризующий монитор, – его размер. Размеры монитора обыкновенно определяются длиной диагонали экрана электронно-лучевой трубки. Для популярных приложений, работающих в графической среде Windows, наиболее подходящими являются мониторы размером 15-17 дюймов (14-дюймовые мониторы уходят в прошлое). Следует отметить, что действительный размер изображения, как правило, меньше размера ЭЛТ приблизительно на один дюйм (то есть для 15-дюймового монитора видимая область экрана соответствует примерно 14-ти дюймам по диагонали), хотя у разных производителей эта величина может слегка варьироваться.
Другой важный параметр, характеризующий работу в графической среде – разрешение. Для количественного описания разрешения используют пиксел (pixel – от picture element, по-русски – элемент изображения). Режимы разрешения различаются количественно произведением пикселов, укладывающихся по горизонтали и вертикали экрана. На мониторах общего назначения обычно устанавливают режимы: 640×480, 800×600, 1024×768 пикселов. Те, кому приходится интенсивно работать с офисными приложениями (Word, Excel, Power Point, Publisher), предпочли бы сесть за 17-дюймовый монитор, позволяющий установить разрешение 1024×768 или 1280×1024 пикселов. Действительно, удобно, когда текстовый документ формата А4 помещается на экране в натуральную величину – при высоком разрешении не так часто приходится менять масштаб и прокручивать изображение.
С мониторами профессионального назначения (размер экрана – 17, 20, 21 дюйм и более, разрешение – до 1600×1200) работают дизайнеры, использующие специальные приложения – настольные издательские системы и мощные графические редакторы. (Это Adobe PageMaker, Corel Draw, Adobe Photoshop и другие)
Подобные мониторы в ходу и у специалистов в области автоматизированного проектирования в сферах архитектуры и интерьеров, картографии и ландшафтов, машиностроения и электроники.
По физическим принципам, лежащим в основе конструкций дисплеев, подавляющее большинство их относится к дисплеям на базе электронно-лучевых трубок и к жидкокристаллическим дисплеям (последние особенно часто встречаются у портативных компьютеров). У первых формирование изображения производится на внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора – вещества, светящегося под воздействием электронного луча, генерируемого специальной “электронной пушкой” и управляемого системами горизонтальной и вертикальной развертки. Жидкокристаллический экран состоит из крошечных сегментов, заполненных специальным веществом, способным менять отражательную способность под воздействием очень слабого электрического поля, создаваемого электродами, подходящими к каждому сегменту.
Рис.3. Мониторы на основе ЭЛТ
Рис.4. ЖК-мониторы
При выводе на экран любого изображения, независимо от того, в растровом или векторном форматах оно зафиксировано в графических файлах, в видеопамяти формируется информация растрового типа, содержащая сведения о цвете каждого пиксела, задающего наиболее мелкую деталь изображения. Каждый пиксел однозначно связан с долей видеопамяти – несколькими битами, в которых программным путем задается яркость (и, при цветном экране, цветность) свечения этого пиксела. Специальная системная программа десятки раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и обновляет содержимое каждого пиксела, тем самым создавая и поддерживая на экране изображение.
Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность – число строк на экране и символов в каждой строке.
В настоящее время (с конца 90-х годов) начался промышленный выпуск плазменных дисплеев. В основе – возможность управлять возникновением электрических разрядов в некоторых газах и сопровождающим их свечением. Такие дисплеи обладают высоким качеством изображения и могут иметь значительно большие, чем у привычных компьютеров, размеры экранов при небольшой толщине (экран с диагональю около 1 м при толщине 8-10 см).
3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов Поработав впервые за новым жидкокристаллическим монитором, первая мысль, которая приходит в голову – “цивилизация, прогресс”. После него, возвращаясь к обычному ЭЛТ-монитору, испытываешь абсолютно реальное чувство отвращения.
Новый монитор это не только не виданное ранее удобство, но и абсолютное спокойствие за собственное здоровье. Массовая пропаганда абсолютной безвредности мониторов подобного класса, стала неотъемлемой частью рекламной политики фирм производителей.
Несмотря на скрытый намек предыдущих строк, о том, как все на самом деле плохо, давайте попробуем максимально объективно сравнить преимущества и недостатки обоих типов мониторов.
Основные факторы, отрицательно влияющие на зрение, здоровье Монитор на основе электронно-лучевой трубки Монитор на основе активной матрицы (жидкокристаллический монитор) Радиационное излучение да
нет
Является прибором активного контраста да
да
Зависим ли от освещенности рабочего места да
да
Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора да
практически отсутствует
Яркости изображения достаточная
ниже чем в ЭЛТ
Возможность наличия бликов да
да
Несоблюдение расстояния от глаз до монитора да
да
Зависимость от положения дисплея да
да
Недостаточная частота обновления* нет
да
Длительная неподвижность глазных и внутриглазных мышц да
да
Длительная работа требует сосредоточенности (напряженность глаз) да
да
Мерцание изображения да
нет
Доступные по цене жидкокристаллические мониторы имеет невысокую частоту обновления, что доставляет неудобства при игре в игры с трехмерной графикой. Недостаточной, частота обновления может быть, в зависимости от настройки, и у мониторов на базе ЭЛТ. Некоторые из пунктов сравнения частично дублируют другие, например из того, что прибор является устройством активного контраста и так следует зависимость от освещенности рабочего места. Но чтобы подчеркнуть основные моменты и сделать сравнение более доступным, добавлена избыточная информация. Как видно из таблицы, результат не столь утешительный. Большая часть таблицы осталось красной и с появление жидкокристаллических мониторов. Теперь давайте пройдемся по пунктам, в которых наблюдаются отличия:
Радиационное излучение Наибольшее беспокойство от использования компьютера предыдущие десятилетия доставляла именно эта проблема. С появлением жидкокристаллических мониторов эта проблема полностью решена. Жидкокристаллические мониторы используют для создания изображения излучение видимого диапазона, т.е. свет “лампочки”.
3.3.4 Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора
Для мониторов на базе ЭЛТ это: неоптимальные параметры схем развертки ЭЛТ, несовместимость параметров монитора и графического адаптера, недостаточно высокое разрешение монитора, расфокусировка, несведение лучей, низкий уровень других технических характеристик, неправильно настроенная яркость. Для жидкокристаллических мониторов это недостаточная яркость; и недостаточная частота обновления для высоко-динамичной трехмерной графики игр. Почувствовать самому недостаточную частоту обновления на жидкокристаллическом мониторе практически невозможно.
Недостаточная яркость.
Очень долгое время недостаточная яркость была непреодолимой преградой для разработчиков жидкокристаллических мониторов. Первые модели мониторов создавали изображение, хорошо различимое только в комнате, без прямого солнечного света. В последних моделях, с использованием дополнительного четвертого пикселя яркости, проблема решена полностью.
Недостаточная частота обновления.
Объяснение этого пункта приведено выше в тексте.
Мерцание изображения.
Из-за мерцания изображения, при работе с монитором на базе ЭЛТ, быстро устают глаза, как следствие появляется раздражительность и другие признаки усталости. У жидкокристаллических мониторов мерцание отсутствует. Пункты, в которых принципиально различные мониторы, показали одинаковые результаты можно разделить на две группы, недостатки, связанные с самой конструкцией монитора, его корпуса и недостатки, связанные с непродуманной организацией рабочего места. Теперь более детально рассмотрим недостатки, связанные с конструкцией монитора, его корпуса.
Монитор – прибор активного контраста.
Все приборы активного контраста в большей степени зависят от интенсивности освещения и угла падения светового потока на экран, чем при работе с пассивным контрастом, например при чтении с бумаги.
Зависимость от положения монитора.
При работе с дисплеем пользователь ПК зависит от положения дисплея, а при чтении с бумажного носителя можно легко изменить положение листа, для наиболее комфортного восприятия информации.
Длительная неподвижность глазных и внутриглазных мышц.
Длительная работа с персональным компьютером требует повышенной сосредоточенности, что приводит к большим нагрузкам на зрительную систему, ослабления глазных мышц. Осталось рассмотреть недостатки, связанные с непродуманной организацией рабочего места.
Наличие бликов, несоблюдение расстояния от глаз до монитора, отсутствие необходимого освещения рабочего места, неправильно настроенное изображение.
Поэтому необходимо тщательно изучить возможности монитора и использовать их для максимально правильной настройки монитора, а также следует безукоснительно соблюдать Санитарные правила и нормы.
Подводя итог можно сделать вывод, что жидкокристаллический монитор, является прорывом в развитие компьютерных технологий, но его использование не является абсолютно безвредным. Если пользователь не научиться выполнять все предписания по организации своего рабочего места, ежедневно соблюдать график работы, он не сможет сохранять работоспособность на протяжении всего рабочего дня, оставаться здоровым.
3.3.5 Принтеры Огромную роль при выводе информации играют разнообразные печатающие устройства – принтеры. Наличие дисплея на современных компьютерах позволяет, работая в интерактивном режиме, экономить огромное количество бумаги, но все равно наступает, как правило, момент, когда необходима, так называемая, “твердая копия” информации – текст, данные, рисунок на бумаге. В процессе эволюции принтеры прошли следующий путь. Первые копировали пишущую машинку, имея ударные клавиши с буквами, цифрами и т.д. Под управлением процессора та или иная клавиша наносила удар по красящей ленте, оставляющей след на бумаге. Таких принтеров давно нет; их прямые наследники – точечно-матричные принтеры ударного типа – располагают перемещающейся вдоль строки печатающей головкой, содержащей от 7 до 24 игл, каждая из которых может независимо от остальных наносить удар по ленте. Это позволяет формировать изображения как букв и цифр, так и любых других символов, а также достаточно сложные рисунки и чертежи.
Для хранения и подачи ленты используют специальную пластмассовую коробочку – картридж. Принтеры стали “интеллектуальными”, т.е. имеют собственное ОЗУ и электронный блок управления для того, чтобы разгрузить основное ОЗУ и не отнимать в процессе печати время у центрального процессора.
Существуют ударные точечно-матричные принтеры цветной печати. В них используются 4-цветные ленты, и каждая точка изображения формируется четырьмя последовательными ударами иголки разной силы. Таким образом можно сформировать на бумаге точки всех основных цветов и множества оттенков. Крупнейший производитель точечно-матричных принтеров – фирма “Epson” (Япония).
Все чаще на рабочих местах пользователей персональных компьютеров появляются вместо точечно-матричных струйные или лазерные принтеры.
Струйные принтеры вместо головки с иглами имеют головку со специальной краской и микросоплом, через которую эта краска “выстреливается” струйкой на бумагу (и быстро сохнет). Для формирования изображения либо струйка краски может отклоняться специально созданным электрическим полем (так как она электризуется в момент выхода из сопла), либо (чаще) головка имеет столбец из нескольких сопел – наподобие матрицы игл точечно-матричного принтера
Струйные принтеры могут быть цветными, они смешивают на бумаге красители, порознь распыляемые разными соплами. Изображение, формируемое струйными принтерами, по качеству превосходит аналогичное, получаемое на точечно-матричных. Дополнительное достоинство – меньший уровень шума при работе.
Самые высококачественные изображения на бумаге на сегодняшний день дают лазерные принтеры. Один из основных узлов лазерного принтера – вращающийся барабан, на внешней поверхности которого нанесен специальный светочувствительный материал. Управляемый электронным блоком луч лазера оставляет на поверхности барабана наэлектризованную “картинку”, соответствующую формируемому изображению. Затем на барабан наносится специальный мелкодисперсный порошок – тонер, частички которого прилипают к наэлектризованным участкам поверхности. Вслед за этим к барабану прижимается лист бумаги, на который переходит тонер, после чего изображение на бумаге фиксируется (“прижигается”) в результате прохождения через горячие валки.
Все это происходит с огромной быстротой, благодаря чему лазерные принтеры значительно превосходят обсуждавшиеся выше по скорости работы. Лазерные принтеры – рекордсмены по части количества воспроизводимых шрифтов и качеству рисунков благодаря высочайшей разрешающей способности. Существуют как черно-белые, так и цветные лазерные принтеры. Лазерный принтер работает почти бесшумно. Единственный, но, увы, очень важный параметр, по которому они существенно уступают принтерам ранее описанных типов – стоимость; далеко не всякий может себе позволить приобрести принтер, по стоимости превосходящий точечно-матричный аналог в несколько раз.
Лидирующая фирма в производстве струйных и лазерных принтеров – “Hewlett-Packard” (HP), США, хотя в этой области действуют и другие фирмы.
Существуют и принтеры, работающие на других физических принципах, но по распространенности они значительно уступают тем, которые обсуждались выше.
3.3.6 Плоттеры Плоттеры, или графопостроители, предназначены для вывода графической информации, создания схем, сложных архитектурных чертежей, художественной и иллюстративной графики, карт, объемных изображений. Плоттеры используются для производства высококачественной, цветной документации и являются незаменимыми для художников, дизайнеров, оформителей, инженеров, про-
Максимальная длина печатаемого материала ограничена, как правило, длиной рулона бумаги, а не конструкцией плоттера. Изображение на бумаге получается с помощью печатающей головки. Точка за точкой наносится изображение на бумагу (кальку, пленку), отсюда и название графопостроителя – плоттер (to plot – “вычерчивать чертеж”).
К основным характеристикам плоттеров относятся:
скорость вычерчивания изображения, измеряемая в миллиметрах в секунду;
скорость вывода, определяемая количеством листов, распечатываемых в минуту;
разрешающая способность, измеряемая, аналогично принтеру, в dpi.
Плоттеры подключаются к компьютеру через параллельный или последовательный интерфейс, либо в слот расширения встраивается плата.
По конструкции плоттеры делятся на планшетные и барабанные. В планшетных плоттерах бумага неподвижна, а печатающая головка перемещается по двум направлениям. В барабанных по одной координате двигается головка, а по другой оси с помощью системы прижима двигается бумага. По принципу действия плоттеры делятся на перьевые, струйные, электростатические, с термопереносом, карандашные. Перьевые плоттеры используют для получения изображения обычные перья. Для получения цветного изображения используется несколько перьев различного цвета. Струйные плоттеры формируют изображение подобно струйным принтерам, разбрызгивая капли чернил на бумагу. Качество печати, превосходящее возможности перьевых плоттеров, определяет широкое распространение струйных плоттеров в различных областях человеческой деятельности, включая автоматическое проектирование, инженерный дизайн. Электростатические плоттеры создают изображение с помощью электрического заряда. Электростатические плоттеры очень дороги и используются, когда требуется высокое качество выходных документов.
Плоттеры с термопереносом создают двухцветное изображение, используя теплочувствительную бумагу и электрически нагреваемые иглы.
Карандашные плоттеры используют для получения изображения обычный грифель. Они самые дешевые и требуют дешевого расходного материала.
Рис.5. Плоттер
3.3.7 Многофункциональные устройства (МФУ) Само название говорит за себя. Это такое устройство которое может выполнять функции как сканера, принтера, так и копира, а иные модели и факса.
Рис.6. МФУ
3.3.8 Синтезаторы звука Своеобразные устройства вывода – синтезаторы звука. Простейшие из них есть в арсенале почти у всех персональных компьютеров и представляют собой обычный малогабаритный динамик, напряжение сигнала на котором с большой частотой изменяется компьютером. Таким способом удается подать простой звуковой сигнал, указывающий на наступление какого-либо события. Многие языки программирования дополняются командами типа ВЕЕР, SOUND, позволяющими программировать серии звуков. Если звукогенератор физически реализован так, что частота звучания поддается регулированию, то можно запрограммировать несложную мелодию, а если есть несколько независимых звукогенераторов, то – и звучание оркестра. Для этого в современных компьютерах устанавливается специальная плата – звуковая карта, – способная преобразовывать аналоговый звуковой сигнал в последовательность двоичных цифр и наоборот. Существуют и синтезаторы речи, назначение которых понятно из названия.
3.4 Устройства хранения информации 3.4.1 Долговременная память Магнитные диски
В этих устройствах записывается на вращающихся дисках, покрытых магнитным материалом, напоминающем покрытие лент обычных аудио – и видеокассет. И хотя по своему составу магнитное покрытие, используемое в дисковых накопителях, отличается от покрытия обычных бытовых магнитных лент, в них используется аналогичный принцип записи информации.
Дорожки образуют на магнитных дисках концентрические круги. Блок специальных магнитных головок перемещается по радиальной оси к центру или от центра диска, прочерчивая по поверхности диска воображаемые круги. Эти круги и называются дорожками или цилиндрами
Рис.7. Магнитный диск
3.4.2 Винчестеры (жесткие диски) В особом представлении не нуждаются. Выпускаются практически с начала эры компьютеров. Принцип работы – запись и считывание данных магнитными головками на поверхности пакета магнитных дисков. Исполнение – внутреннее. Подключение – IDE или SCSI.
По быстродействию, бесшумности, надежности, емкости, удобству работы и универсальности интерфейса не имеют равных среди остальных типов носителей. Максимальная емкость носителя продолжает стремительно возрастать. Жесткая конкуренция в сфере производства винчестеров и, как следствие, неизбежный дальнейший рост производительности устройств и снижение цен делают этот тип накопителей еще более перспективным для пользователей. Единственный недостаток этого типа устройств – немобильность.
Магнитный диск (гибкий).
Сменные магнитные диски называются гибкими магнитными дисками или флоппи-дисками (их также называют дискетами) и расположены в специальном картонном конверте, защищающем их от повреждения. Кстати, пусть название “гибкие диски” не вводят вас в заблуждение – с такими дисками надо обращаться осторожно и ни в коем случае не изгибать их!
В настоящее время используются флоппи-диски двух типов – диаметром 5,25″ (рис.1.14) и 3,5″ (рис.1.15). В зависимости от конструкции диска и материала магнитного покрытия вы можете записать на флоппи-диск от 360 Кбайт до 2,88 Мбайт данных. Больше всего распространены флоппи-диски диаметром 3,5″ и емкостью 1,44 Мбайт, диаметром 5,25″ и емкостью 1,2 Мбайт, а также диаметром 5,25″ и емкостью 360 Кбайт.
Энергозависимая память
Применяется для долговременного хранения информации. Такая память не имеет движущихся частей и поэтому обеспечивает высокую сохранность данных при использовании в мобильных устройствах.
3.4.3 Кратковременная память Оперативная память.
Представляет собой последовательность пронумерованных, начиная с нуля, ячеек. В каждой ячейке оперативной памяти может храниться двоичный код.
Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти.
Список литературы 1. Информатика в понятиях и терминах: Кн. для учащихся ст. классов сред. шк. / Г.А. Бордовский, В.А. Извозчиков, Ю.В. Исаев, В.В. Морозов; Под ред.В.А. Извозчикова. – М.: Просвещение, 1991. – 208 с.
2. Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2-х ч. Ч.1 / А.П. Ершов, В.М. Монахов, С.А. Бешенков и др.; Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1985. – 96 с.
3. Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2-х ч. Ч.2/ А.П. Ершов, В.М. Монахов, А.А. Кузнецов и др.; Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1986. – 143 с.
4. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Издательство “Питер”, 2000. – 816 c.
Тест «Устройство компьютера»
В состав основных устройств ЭВМ входят…
Монитор, системный блок, клавиатура, “мышка”
Память, центральный процессор, устройства ввода и вывода
Центральный процессор, видеомонитор, клавиатура
Дисковод, принтер, монитор, системный блок
К характеристике ЭВМ не относится
Ёмкость памяти
Интерфейс – это
Совокупность шин, объединяющих два модуля
Порядок обмена между двумя модулями
Совокупность шин и порядок обмена между двумя модулями
Совокупность шин и порядок обмена между устройствами ЭВМ
Какая структура используется для ПЭВМ?
На основе единого интерфейса
На основе канала ввода-вывода
И на едином интерфейсе, и с каналом ввода-вывода
Нет правильного ответа
Проблемно-ориентированные ЭВМ используются для…
Решения ограниченного круга задач
Решения широкого круга задач
Решения узкого круга задач
Решения только вычислительных задач
В состав программного обеспечения ЭВМ входят…
Операционная система, языки программирования
ОС, системы программирования, прикладные программы
Прикладные программы, системы программирования
ОС, СП, ПП, ППП, ИППП
Интерпретатор транслирует текст программы…
За один непрерывный проход
Каждую команду отдельно
Отдельно каждую строку
Каждый байт отдельно
Элементная база ЭВМ третьего поколения
Электронные вакуумные лампы
Интегральные микросхемы
Большие интегральные схемы
В каких поколениях ЭВМ начали применять микросхемы
1 поколение
2 поколение
3 поколение
4 поколение
Где использовались электронные лампы
В ЭВМ 5 поколения
В ЭВМ 3 поколения
В ЭВМ 1 поколения
В ЭВМ 2 поколения
Программу можно определить как…
Алгоритм, записанный на языке программирования
Последовательность действий, описываемых алгоритмом
Последовательность операторов языка
Последовательность действий или операций
За единицу измерения кол-ва информации принят:
1 байт
1 бод
1 бар
1 бит
Правильный порядок возрастания единиц измерения информации
Байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт
Бит, байт, Гбайт, Кбайт
Кбайт, Гбайт, Мбайт, байт
Байт, Мбайт, Кбайт, Гбайт
В ЭВМ первого поколения использовались
Электромагнитные реле
Интегральные микросхемы
Вакуумные электронные лампы
В основу классификации ЭВМ обычно берется
Элементная база
Организация памяти
Организация обмена информацией
Современный компьютер – это
Устройство для обработки текстов
Многофункциональное устройство для работы с информацией
Быстродействующее вычислительное устройство
Устройство для хранения информации
Из какого устройства процессор выбирает команды
Внешних запоминающих устройств
Оперативной памяти
Минимальная единица измерения информации
Информатика – это наука о…
Информации и информационных процессах
Реферат
по информатике
На тему:
“Устройство
компьютера”
Выполнил:
Принял:
Екатеринбург
2008 Содержание
1.
История создания
вычислительной
техники
1.1
Приборы, которые
можно отнести
к программируемым
устройствам
2.
Архитектура
фон Неймана.
Кибернетика
3.
Устройства
компьютера
3.1
Устройства
обработки
3.1.1
Процессор
3.2
Устройства
ввода информации
3.2.1
Клавиатура
3.2.2
Мышь
3.2.3
Сканер
3.2.4
Плоттер
3.3
Устройства
вывода информации
3.3.1
Мониторы
3.3.2
Мониторы общего
и профессионального
назначения
3.3.3
Сравнительные
характеристики
мониторов
3.3.4
Зависимость
от несовершенства
способов создания
изображения
на экране монитора
3.3.5
Принтеры
3.3.6
Плоттеры
3.3.7
Многофункциональные
устройства
(МФУ)
3.3.8
Синтезаторы
звука
3.4
Устройства
хранения информации
3.4.1
Долговременная
память
3.4.2
Винчестеры
(жесткие диски)
3.4.3
Кратковременная
память
Список
литературы 1. История
создания
вычислительной
техники
История
вычислительной
техники началась
тогда, когда
сформировалось
понятие числа.
Во многих языках
слово “цифра”
происходит
от слова “палец”.
Пальцы стали
первой “вычислительной
машиной”. На
пальцах можно
складывать,
вычитать и
умножать довольно
большие числа.
Знаменитый
Фибоначчи в
XIII в. рекомендовал
всем осваивать
счет на пальцах.
Следующим
изобретением
был абак – счеты
по пять косточек
в ряду. Задача
считалась
решенной, только
если было указано,
как необходимые
вычисления
выполнить на
абаке. Алгоритмы
решения на
абаке были
подробно разработаны
французским
ученый Гербертом
(950-1003), который
впоследствии
стал папой
римским Сильвестром
II.
В XVII в.
появились
первые механические
счетные устройства
и машины:
20-е годы:
английский
математик Вильям
Оутред
придумал
логарифмическую
линейку;
1632 г.: немецкий
ученый Вильгельм
Шиккард
сконструировал
первый в истории
счетный механизм;
1642 г.:
французский
математик,
физик и философ Блез
Паскаль (1623-1662) создал
счетную машину,
которая могла
складывать
и вычитать;
1673 г.: немецкий
математик и
философ Готфрид
Вильгельм
Лейбниц (1646-1716) сконструировал
арифмометр,
выполнявший
четыре арифметических
действия. Лейбниц
является одним
из основоположников
дифференциального
и интегрального
исчисления.
Он мечтал полностью
автоматизировать
процесс вычислений,
что в то время
было невозможным,
но он разработал
двоичную систему
счисления,
которая и легла
в основу автоматизации
вычислений
в современных
компьютерах.
В первой
половине XIX в.
англичанин Чарльз
Бэббидж (1791-1871) разработал
конструкцию
машины, которую
можно было бы
назвать первым
компьютером.
Но он не был
построен, так
как машина
должна была
быть механической,
а необходимая
точность изготовления
деталей для
этой машины
в середине XIX
в. была недостижима.
Устройство
компьютера
по чертежам
Бэббиджа было
описано Августой
Адой Лавлейс.
Она же разработала
теорию программирования,
написала несколько
программ для
еще не существующей
вычислительной
машины. Загружать
программу надо
было при помощи
карточек с
пробитыми
дырочками –
перфокарт.
Основные
части первого
компьютера
были теми же,
что и в любой
современной
ЭВМ:
устройство
для ввода данных;
запоминающее
устройство,
способное
хранить исходные
данные и промежуточные
результаты
(Бэббидж назвал
его “складом”);
арифметико-логическое
устройство,
выполняющее
арифметические
и логические
операции
(“мельница”);
устройство
управления,
руководящее
перемещениями
со “склада”
на “мельницу”
и работой “мельницы”
и обеспечивающее
выполнение
нужных действий
в нужном порядке
по заданной
программе;
устройство
для вывода
результата. 1.1
Приборы, которые
можно отнести
к программируемым
устройствам
Математик
и корабел А.Н.
Крылов (1863-1945) изобрел
машину для
решения дифференциальных
уравнений; в
1915 г. немецкая
фирма “Аскания”
построила
вычислительную
машину для
расчета времени
приливов и
отливов на
северном побережье
Германии, она
работала до
1975 г.; в 1804 г. французский
инженер Жозеф
Мари Жаккард
сконструировал
станки, которые
ткали сложные
узоры, руководствуясь
последовательностью
перфокарт;
различные
музыкальные
автоматы, шарманки,
механические
пианино. 2. Архитектура
фон Неймана.
Кибернетика
В 40-х
годах XX в. американец
венгерского
происхождения
Джон (Янош) фон
Нейман (1903-1957) включился
в работу по
созданию ЭВМ
для управления
береговой ПВО.
Разрабатывался
“ЭНИАК” – электронный
численный
интегратор
и автоматический
вычислитель.
Но эта машина
имела принципиальный
недостаток:
в ней отсутствовало
устройство
для запоминания
и хранения
команд.
В 1945 г.
Джон фон Нейман
выступил с
докладом, в
котором были
сформулированы
основные принципы
организации
нового вычислительного
устройства,
получившие
название “архитектура
фон Неймана”.
АЛУ –
арифметико-логическое
устройство
для выполнения
арифметических
и логических
операций;
ОП –
оперативная
память, устройство
для хранения
кодов выполняющейся
в данный момент
программы;
ВУ –
внешние устройства,
или периферия.
Обычно их делят
на два класса:
внешнюю память
(накопитель
на гибких магнитных
дисках, накопитель
на жестких
магнитных
дисках, CD-диски,
магнитооптические
диски) и устройства
ввода/вывода
информации
(устройства
ввода: клавиатура,
мышь, микрофон,
сканер; устройства
вывода: дисплей,
принтер, акустические
колонки, плоттер);
УУ –
управляющее
устройство,
которое организует
работу компьютера
следующим
образом:
помещает
в ОП коды программы
из ВУ;
считывает
из ячейки ОП
и организует
выполнение
первой команды
программы;
определяет
очередную
команду и организует
ее выполнение;
постоянно
синхронизирует
работу устройств,
имеющих различную
скорость выполнения
операций, путем
приостановки
выполнения
программы.
В 1946 г.
фон Нейман
начинает разработку
новой машины,
и в 1949 г. была построена
электронная
машина по обработке
дискретных
переменных
“ЭДВАК”, которая
впоследствии
была признана
первым компьютером. Норберт
Винер (1894-1964),
работая вместе
с Джоном фон
Нейманом, обратил
внимание на
то, что процессы,
управляющие
сложной электронной
системой, аналогичны
процессам
нейрофизиологии,
изучающей
целенаправленную
деятельность
живых существ.
Сохранение
работоспособности
таких систем
достигается
за счет обратной
связи, она позволяет
отслеживать
и корректировать
уже начатое,
но еще не законченное
до конца действие.
Существование
обратной связи
позволяет
рассматривать
сложные системы
различной
природы – физической,
социальной,
биологической
– с единой точки
зрения. Это и
есть основы
кибернетики.
В 1948 г. вышла в
свет книга Н.
Винера “Кибернетика,
или Управление
и связь в живом
мире и машинах”.
Термин “кибернетика”
в переводе с
древнегреческого
обозначает
искусство
управления
кораблем.
Под
кибернетикой
сегодня понимают
серию научных
дисциплин,
изучающих общие
законы управления
и взаимосвязей,
действующие
в системах
различной
природы. 3. Устройства
компьютера
Любой
компьютер
состоит из
четырех частей
– устройства
ввода информации,
устройства
обработки
информации,
устройства
хранения и
устройства
вывода информации. 3.1 Устройства
обработки 3.1.1 Процессор
Процессор
– это главная
микросхема
компьютера,
его “мозг”. Он
разрешает
выполнять
программный
код, находящийся
в памяти и руководит
работой всех
устройств
компьютера.
Чем выше скорость
работы процессора,
тем выше быстродействие
компьютера.
Процессор имеет
специальные
ячейки, которые
называются
регистрами.
Именно в регистрах
помещаются
команды, которые
выполняются
процессором,
а также данные,
которыми оперируют
команды. Работа
процессора
состоит в выборе
из памяти в
определенной
последовательности
команд и данных
и их выполнении.
На этом и базируется
выполнение
программ.
Какие
параметры
отличают один
процессор от
другого. Это
прежде всего
тактовая частота,
разрядность,
рабочее напряжение,
коэффициент
внутреннего
умножения
тактовой частоты
и размер кэш
памяти.
Центральный
процессор (ЦП)
или центральное
процессорное
устройство
(ЦПУ) (англ. central
processing unit – CPU) – процессор
машинных инструкций,
часть аппаратного
обеспечения
компьютера
или программируемого
логического
контроллера,
отвечающая
за выполнение
основной доли
работ по обработке
информации
– вычислительный
процесс. 3.2 Устройства
ввода информации 3.2.1 Клавиатура
Клавиатура
компьютера
напоминает
клавиатуру
пишущей машинки.
Ее назначение
аналогично
– набирать текст.
Однако в компьютере
набираемый
текст не печатается
сразу на бумаге,
а запоминается
на диске – запоминающем
устройстве,
расположенном
в основном
блоке. Кроме
набора текста
клавиатура
используется
для управления
компьютером,
а также для
решения других
задач, о чем вы
еще узнаете.
Рис.1.
Клавиатура 3.2.2 Мышь
Мышь
– это небольшая
коробочка, с
одной, двумя
или тремя кнопками
на верхней
крышке. Для
работы с мышью
ее надо передвигать
по поверхности
стола. Компьютер
следит за
перемещениями
мыши и передвигает
на экране монитора
изображение
специального
указателя –
курсора. Таким
образом, передвигая
мышь по поверхности
стола вы будете
передвигать
курсор по экрану
монитора. С
помощью мыши
вы можете указывать
компьютеру
на те элементы
изображения,
с которыми он
должен что-либо
сделать. Установив
курсор на объект,
следует нажать
одну из кнопок.
При этом компьютер
узнает, что вы
установили
курсор на нужный
объект. Для
выполнения
на компьютере
некоторых задач
(например, таких
как создание
графических
изображений)
мышь даже более
нужна чем клавиатура,
так как является
графическим
устройством
ввода компьютера.
рис.2.
Мышь 3.2.3 Сканер
Сканер
предназначен
для ввода в
компьютер
графических
изображений,
таких как черно/белые
или цветные
фотографии.
С помощью
сканера можно
ввести в компьютер
графическое
изображение
страницы книги
с текстом.
Компьютер
сможет “прочитать”
это изображение
и преобразовать
его в обычный
текст. Этот
текст впоследствии
можно будет
отредактировать
или отформатировать.
Однако чаще
всего сканер
используется
для ввода фотографий.
Рис.3.
Сканер 3.2.4 Плоттер
С помощью
плоттера компьютер
может вычертить
чертеж детали,
географическую
карту или другое
подобное изображение.
Плоттер
рисует специальными
цветными
фломастерами.
Качество
обычно хуже,
чем достижимое
на лазерном
принтере, однако
есть плоттеры,
способные
работать с
бумагой очень
большого размера,
например, формата
А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм
х 1189 мм).
Лазерные
принтеры обычно
используют
формат бумаги
А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм
х 297 мм), и только
некоторые из
них – А3 (11.69″ x 16,54″ или
297 мм х 420 мм). 3.3 Устройства
вывода информации 3.3.1 Мониторы
Главное
правило при
покупке персонального
компьютера
– не супиться,
приобретая
те устройства,
которые служат
долго, стоят
дорого, а меняются
редко. Компьютерные
мониторы относятся
как раз к таким
устройствам
– поэтому особенно
важна информации
о них, помогающая
сделать правильный
выбор при
существующем
разнообразии
моделей и марок.
Ведь даже средние
по классу мониторы
нередко равны
по цене всем
остальным
частям персонального
компьютера,
вместе взятым.
В случае же
приобретения
монитора для
профессиональных
целей – например,
для оснащения
рабочего места
дизайнера или
комплектации
станции САПР,
стоимость
монитора уже
в несколько
раз превышает
стоимость всего
остального
оборудования.
Вообще, в отношении
мониторов
характеристика
“больше и дороже”
зачастую (правда,
не всегда) означает
“лучше”.
При
покупке компьютера
нужно серьезнейшим
образом подходить
к выбору монитора
еще и потому,
что длительная
работа за
некачественным
монитором может
самым пагубным
образом влиять
на здоровье,
особенно на
зрение. 3.3.2 Мониторы
общего и профессионального
назначения
Основной
параметр,
характеризующий
монитор, – его
размер. Размеры
монитора обыкновенно
определяются
длиной диагонали
экрана электронно-лучевой
трубки. Для
популярных
приложений,
работающих
в графической
среде Windows, наиболее
подходящими
являются мониторы
размером 15-17 дюймов
(14-дюймовые мониторы
уходят в прошлое).
Следует отметить,
что действительный
размер изображения,
как правило,
меньше размера
ЭЛТ приблизительно
на один дюйм
(то есть для
15-дюймового
монитора видимая
область экрана
соответствует
примерно 14-ти
дюймам по диагонали),
хотя у разных
производителей
эта величина
может слегка
варьироваться.
Другой
важный параметр,
характеризующий
работу в графической
среде – разрешение.
Для количественного
описания разрешения
используют
пиксел (pixel – от
picture element, по-русски
– элемент изображения).
Режимы разрешения
различаются
количественно
произведением
пикселов,
укладывающихся
по горизонтали
и вертикали
экрана. На мониторах
общего назначения
обычно устанавливают
режимы: 640×480, 800×600,
1024×768 пикселов.
Те, кому приходится
интенсивно
работать с
офисными приложениями
(Word, Excel, Power Point, Publisher), предпочли
бы сесть за
17-дюймовый монитор,
позволяющий
установить
разрешение
1024×768 или 1280×1024 пикселов.
Действительно,
удобно, когда
текстовый
документ формата
А4 помещается
на экране в
натуральную
величину – при
высоком разрешении
не так часто
приходится
менять масштаб
и прокручивать
изображение.
С мониторами
профессионального
назначения
(размер экрана
– 17, 20, 21 дюйм и более,
разрешение
– до 1600×1200) работают
дизайнеры,
использующие
специальные
приложения
– настольные
издательские
системы и мощные
графические
редакторы. (Это
Adobe PageMaker, Corel Draw, Adobe Photoshop и другие)
Подобные
мониторы в ходу
и у специалистов
в области
автоматизированного
проектирования
в сферах архитектуры
и интерьеров,
картографии
и ландшафтов,
машиностроения
и электроники.
По
физическим
принципам,
лежащим в основе
конструкций
дисплеев, подавляющее
большинство
их относится
к дисплеям на
базе электронно-лучевых
трубок и к
жидкокристаллическим
дисплеям (последние
особенно часто
встречаются
у портативных
компьютеров).
У первых формирование
изображения
производится на внутренней
поверхности
экрана, покрытого
слоем люминофора
– вещества,
светящегося
под воздействием
электронного
луча, генерируемого
специальной
“электронной
пушкой” и
управляемого
системами
горизонтальной
и вертикальной
развертки.
Жидкокристаллический
экран состоит
из крошечных
сегментов,
заполненных
специальным
веществом,
способным
менять отражательную
способность
под воздействием
очень слабого
электрического
поля, создаваемого
электродами,
подходящими
к каждому сегменту.
Рис.3.
Мониторы на
основе ЭЛТ
Рис.4.
ЖК-мониторы
При
выводе на экран
любогоизображения,
независимо
от того, в растровом
или векторном
форматах оно
зафиксировано
в графических
файлах, в видеопамяти
формируется
информация
растрового
типа, содержащая
сведения о
цвете каждого
пиксела, задающего
наиболее мелкую
деталь изображения.
Каждый пиксел
однозначно
связан с долей
видеопамяти
– несколькими
битами, в которых
программным
путем задается
яркость (и, при
цветном экране,
цветность)
свечения этого
пиксела. Специальная
системная
программа
десятки раз
в секунду считывает
содержимое
видеопамяти
и обновляет
содержимое
каждого пиксела,
тем самым создавая
и поддерживая
на экране
изображение.
Основные
характеристики
дисплеев с
точки зрения
пользователя
таковы: разрешающая
способность,
число воспроизводимых
цветов (для
цветного дисплея)
или оттенков
яркости (для
монохромного).
Для алфавитно-цифрового
дисплея разрешающая
способность
– число строк
на экране и
символов в
каждой строке.
В настоящее
время (с конца
90-х годов) начался
промышленный
выпуск плазменных
дисплеев. В
основе – возможность
управлять
возникновением
электрических
разрядов в
некоторых газах
и сопровождающим
их свечением.
Такие дисплеи
обладают высоким
качеством
изображения
и могут иметь
значительно
большие, чем
у привычных
компьютеров,
размеры экранов
при небольшой
толщине (экран
с диагональю
около 1 м при
толщине 8-10 см). 3.3.3 Сравнительные
характеристики
мониторов
Поработав
впервые за
новым жидкокристаллическим
монитором,
первая мысль,
которая приходит
в голову – “цивилизация,
прогресс”. После
него, возвращаясь
к обычному
ЭЛТ-монитору,
испытываешь
абсолютно
реальное чувство
отвращения.
Новый
монитор это
не только не
виданное ранее
удобство, но
и абсолютное
спокойствие
за собственное
здоровье. Массовая
пропаганда
абсолютной
безвредности
мониторов
подобного
класса, стала
неотъемлемой
частью рекламной
политики фирм
производителей.
Несмотря
на скрытый
намек предыдущих
строк, о том,
как все на самом
деле плохо,
давайте попробуем
максимально
объективно
сравнить преимущества
и недостатки
обоих типов
мониторов.
Основные
факторы, отрицательно
влияющие на
зрение, здоровье
Монитор
на основе
электронно-лучевой
трубки
Монитор
на основе
активной матрицы
(жидкокристаллический
монитор)
Радиационное
излучение да нет
Является
прибором
активного
контраста да да
Зависим
ли от освещенности
рабочего места да да
Зависимость
от несовершенства
способов создания
изображения
на экране
монитора да практически
отсутствует
Яркости
изображения достаточная ниже
чем в ЭЛТ
Возможность
наличия бликов да да
Несоблюдение
расстояния
от глаз до
монитора да да
Зависимость
от положения
дисплея да да
Недостаточная
частота обновления* нет да
Длительная
неподвижность
глазных и
внутриглазных
мышц да да
Длительная
работа требует
сосредоточенности
(напряженность
глаз) да да
Мерцание
изображения да нет
Доступные
по цене жидкокристаллические
мониторы имеет
невысокую
частоту обновления,
что доставляет
неудобства
при игре в игры
с трехмерной
графикой.
Недостаточной,
частота обновления
может быть, в
зависимости
от настройки,
и у мониторов
на базе ЭЛТ.
Некоторые из
пунктов сравнения
частично дублируют
другие, например
из того, что
прибор является
устройством
активного
контраста и
так следует
зависимость
от освещенности
рабочего места.
Но чтобы подчеркнуть
основные моменты
и сделать сравнение
более доступным,
добавлена
избыточная
информация.
Как видно из
таблицы, результат
не столь утешительный.
Большая часть
таблицы осталось
красной и с
появление
жидкокристаллических
мониторов.
Теперь давайте
пройдемся по
пунктам, в которых
наблюдаются
отличия: Радиационное
излучение
Наибольшее
беспокойство
от использования
компьютера
предыдущие
десятилетия
доставляла
именно эта
проблема. С
появлением
жидкокристаллических
мониторов эта
проблема полностью
решена. Жидкокристаллические
мониторы используют
для создания
изображения
излучение
видимого диапазона,
т.е. свет “лампочки”. 3.3.4 Зависимость
от несовершенства
способов создания
изображения
на экране монитора
Для
мониторов на
базе ЭЛТ это:
неоптимальные
параметры схем
развертки ЭЛТ,
несовместимость
параметров
монитора и
графического
адаптера,
недостаточно
высокое разрешение
монитора,
расфокусировка,
несведение
лучей, низкий
уровень других
технических
характеристик,
неправильно
настроенная
яркость. Для
жидкокристаллических
мониторов это
недостаточная
яркость; и
недостаточная
частота обновления
для высоко-динамичной
трехмерной
графики игр.
Почувствовать
самому недостаточную
частоту обновления
на жидкокристаллическом
мониторе практически
невозможно. Недостаточная
яркость.
Очень
долгое время
недостаточная
яркость была
непреодолимой
преградой для
разработчиков
жидкокристаллических
мониторов.
Первые модели
мониторов
создавали
изображение,
хорошо различимое
только в комнате,
без прямого
солнечного
света. В последних
моделях, с
использованием
дополнительного
четвертого
пикселя яркости,
проблема решена
полностью. Недостаточная
частота обновления.
Объяснение
этого пункта
приведено выше
в тексте. Мерцание
изображения.
Из-за
мерцания изображения,
при работе с
монитором на
базе ЭЛТ, быстро
устают глаза,
как следствие
появляется
раздражительность
и другие признаки
усталости. У
жидкокристаллических
мониторов
мерцание отсутствует.
Пункты, в которых
принципиально
различные
мониторы, показали
одинаковые
результаты
можно разделить
на две группы,
недостатки,
связанные с
самой конструкцией
монитора, его
корпуса и недостатки,
связанные с
непродуманной
организацией
рабочего места.
Теперь более
детально рассмотрим
недостатки,
связанные с
конструкцией
монитора, его
корпуса. Монитор
– прибор активного
контраста.
Все
приборы активного
контраста в
большей степени
зависят от
интенсивности
освещения и
угла падения
светового
потока на экран,
чем при работе
с пассивным
контрастом,
например при
чтении с бумаги. Зависимость
от положения
монитора.
При
работе с дисплеем
пользователь
ПК зависит от
положения
дисплея, а при
чтении с бумажного
носителя можно
легко изменить
положение
листа, для наиболее
комфортного
восприятия
информации. Длительная
неподвижность
глазных и
внутриглазных
мышц.
Длительная
работа с персональным
компьютером
требует повышенной
сосредоточенности,
что приводит
к большим нагрузкам
на зрительную
систему, ослабления
глазных мышц.
Осталось рассмотреть
недостатки,
связанные с
непродуманной
организацией
рабочего места. Наличие
бликов, несоблюдение
расстояния
от глаз до монитора,
отсутствие
необходимого
освещения
рабочего места,
неправильно
настроенное
изображение.
Поэтому
необходимо
тщательно
изучить возможности
монитора и
использовать
их для максимально
правильной
настройки
монитора, а
также следует
безукоснительно
соблюдать
Санитарные
правила и нормы.
Подводя
итог можно
сделать вывод,
что жидкокристаллический
монитор, является
прорывом в
развитие компьютерных
технологий,
но его использование
не является
абсолютно
безвредным.
Если пользователь
не научиться
выполнять все
предписания
по организации
своего рабочего
места, ежедневно
соблюдать
график работы,
он не сможет
сохранять
работоспособность
на протяжении
всего рабочего
дня, оставаться
здоровым. 3.3.5 Принтеры
Огромную
роль при выводе
информации
играют разнообразные
печатающие
устройства
– принтеры.
Наличие дисплея
на современных
компьютерах
позволяет,
работая в
интерактивном
режиме, экономить
огромное количество
бумаги, но все
равно наступает,
как правило,
момент, когда
необходима,
так называемая,
“твердая копия”
информации
– текст, данные,
рисунок на
бумаге. В процессе
эволюции принтеры
прошли следующий
путь. Первые
копировали
пишущую машинку,
имея ударные
клавиши с буквами,
цифрами и т.д.
Под управлением
процессора
та или иная
клавиша наносила
удар по красящей
ленте, оставляющей
след на бумаге.
Таких принтеров
давно нет; их
прямые наследники
– точечно-матричные
принтеры ударного
типа – располагают
перемещающейся
вдоль строки
печатающей
головкой, содержащей
от 7 до 24 игл, каждая
из которых
может независимо
от остальных
наносить удар
по ленте. Это
позволяет
формировать
изображения
как букв и цифр,
так и любых
других символов,
а также достаточно
сложные рисунки
и чертежи.
Для
хранения и
подачи ленты
используют
специальную
пластмассовую
коробочку –
картридж. Принтеры
стали “интеллектуальными”,
т.е. имеют собственное
ОЗУ и электронный
блок управления
для того, чтобы
разгрузить
основное ОЗУ
и не отнимать
в процессе
печати время
у центрального
процессора.
Существуют
ударные точечно-матричные
принтеры цветной
печати. В них
используются
4-цветные ленты,
и каждая точка
изображения
формируется
четырьмя
последовательными
ударами иголки
разной силы.
Таким образом
можно сформировать
на бумаге точки
всех основных
цветов и множества
оттенков. Крупнейший
производитель
точечно-матричных
принтеров –
фирма “Epson” (Япония).
Все
чаще на рабочих
местах пользователей
персональных
компьютеров
появляются
вместо точечно-матричных
струйные или
лазерные принтеры.
Струйные
принтеры вместо
головки с иглами
имеют головку
со специальной
краской и
микросоплом,
через которую
эта краска
“выстреливается”
струйкой на
бумагу (и быстро
сохнет). Для
формирования
изображения
либо струйка
краски может
отклоняться
специально
созданным
электрическим
полем (так как
она электризуется
в момент выхода
из сопла), либо
(чаще) головка
имеет столбец
из нескольких
сопел – наподобие
матрицы игл
точечно-матричного
принтера
Струйные
принтеры могут
быть цветными,
они смешивают
на бумаге красители,
порознь распыляемые
разными соплами.
Изображение,
формируемое
струйными
принтерами,
по качеству
превосходит
аналогичное,
получаемое на точечно-матричных.
Дополнительное
достоинство
– меньший уровень
шума при работе.
Самые
высококачественные
изображения
на бумаге на
сегодняшний
день дают лазерные
принтеры. Один
из основных
узлов лазерного
принтера –
вращающийся
барабан, на
внешней поверхности
которого нанесен
специальный
светочувствительный
материал. Управляемый
электронным
блоком луч
лазера оставляет
на поверхности
барабана
наэлектризованную
“картинку”,
соответствующую
формируемому
изображению.
Затем на барабан
наносится
специальный
мелкодисперсный
порошок – тонер,
частички которого
прилипают к
наэлектризованным
участкам поверхности.
Вслед за этим
к барабану
прижимается
лист бумаги,
на который
переходит
тонер, после
чего изображение
на бумаге фиксируется
(“прижигается”)
в результате
прохождения
через горячие
валки.
Все
это происходит
с огромной
быстротой,
благодаря чему
лазерные принтеры
значительно
превосходят
обсуждавшиеся
выше по скорости
работы. Лазерные
принтеры –
рекордсмены
по части количества
воспроизводимых
шрифтов и качеству
рисунков благодаря
высочайшей
разрешающей
способности.
Существуют
как черно-белые,
так и цветные
лазерные принтеры.
Лазерный принтер
работает почти
бесшумно.
Единственный,
но, увы, очень
важный параметр,
по которому
они существенно
уступают принтерам
ранее описанных
типов – стоимость;
далеко не всякий
может себе
позволить
приобрести
принтер, по
стоимости
превосходящий
точечно-матричный
аналог в несколько
раз.
Лидирующая
фирма в производстве
струйных и
лазерных принтеров
– “Hewlett-Packard” (HP), США, хотя
в этой области
действуют и
другие фирмы.
Существуют
и принтеры,
работающие
на других физических
принципах, но
по распространенности
они значительно
уступают тем,
которые обсуждались
выше. 3.3.6 Плоттеры
Плоттеры,
или графопостроители,
предназначены
для вывода
графической
информации,
создания схем,
сложных архитектурных
чертежей,
художественной
и иллюстративной
графики, карт,
объемных изображений.
Плоттеры используются
для производства
высококачественной,
цветной документации
и являются
незаменимыми
для художников,
дизайнеров,
оформителей,
инженеров, про-
Максимальная
длина печатаемого
материала
ограничена,
как правило,
длиной рулона
бумаги, а не
конструкцией
плоттера. Изображение
на бумаге получается
с помощью печатающей
головки. Точка
за точкой наносится
изображение
на бумагу (кальку,
пленку), отсюда
и название
графопостроителя
– плоттер (to plot –
“вычерчивать
чертеж”).
К основным
характеристикам
плоттеров
относятся:
скорость
вычерчивания
изображения,
измеряемая
в миллиметрах
в секунду;
скорость
вывода, определяемая
количеством
листов, распечатываемых
в минуту;
разрешающая
способность,
измеряемая,
аналогично
принтеру, в
dpi.
Плоттеры
подключаются
к компьютеру
через параллельный
или последовательный
интерфейс, либо
в слот расширения
встраивается
плата.
По
конструкции
плоттеры делятся
на планшетные
и барабанные.
В планшетных
плоттерах
бумага неподвижна,
а печатающая
головка перемещается
по двум направлениям.
В барабанных
по одной координате
двигается
головка, а по
другой оси с
помощью системы
прижима двигается
бумага. По
принципу действия
плоттеры делятся
на перьевые,
струйные,
электростатические,
с термопереносом,
карандашные.
Перьевые плоттеры
используют
для получения
изображения
обычные перья.
Для получения
цветного изображения
используется
несколько
перьев различного
цвета. Струйные
плоттеры
формируют
изображение
подобно струйным
принтерам,
разбрызгивая
капли чернил
на бумагу. Качество
печати, превосходящее
возможности
перьевых плоттеров,
определяет
широкое распространение
струйных плоттеров
в различных
областях человеческой
деятельности,
включая автоматическое
проектирование,
инженерный
дизайн. Электростатические
плоттеры создают
изображение
с помощью
электрического
заряда. Электростатические
плоттеры очень
дороги и используются,
когда требуется
высокое качество
выходных документов.
Плоттеры
с термопереносом
создают двухцветное
изображение,
используя
теплочувствительную
бумагу и электрически
нагреваемые
иглы.
Карандашные
плоттеры используют
для получения
изображения
обычный грифель.
Они самые дешевые
и требуют дешевого
расходного
материала.
Рис.5.
Плоттер 3.3.7 Многофункциональные
устройства
(МФУ)
Само
название говорит
за себя. Это
такое устройство
которое может
выполнять
функции как
сканера, принтера,
так и копира,
а иные модели
и факса.
Рис.6.
МФУ 3.3.8 Синтезаторы
звука
Своеобразные
устройства
вывода – синтезаторы
звука. Простейшие
из них есть в
арсенале почти
у всех персональных
компьютеров
и представляют
собой обычный
малогабаритный
динамик, напряжение
сигнала на
котором с большой
частотой изменяется
компьютером.
Таким способом
удается подать
простой звуковой
сигнал, указывающий
на наступление
какого-либо
события. Многие
языки программирования
дополняются
командами типа
ВЕЕР, SOUND, позволяющими
программировать
серии звуков.
Если звукогенератор
физически
реализован
так, что частота
звучания поддается
регулированию,
то можно запрограммировать
несложную
мелодию, а если
есть несколько
независимых
звукогенераторов,
то – и звучание
оркестра. Для
этого в современных
компьютерах
устанавливается
специальная
плата – звуковая
карта, – способная
преобразовывать
аналоговый
звуковой сигнал
в последовательность
двоичных цифр
и наоборот.
Существуют
и синтезаторы
речи, назначение
которых понятно
из названия. 3.4 Устройства
хранения информации 3.4.1 Долговременная
память Магнитные
диски
В этих
устройствах
записывается
на вращающихся
дисках, покрытых
магнитным
материалом,
напоминающем
покрытие лент
обычных аудио
– и видеокассет.
И хотя по своему
составу магнитное
покрытие,
используемое
в дисковых
накопителях,
отличается
от покрытия
обычных бытовых
магнитных лент,
в них используется
аналогичный
принцип записи
информации.
Дорожки
образуют на
магнитных
дисках концентрические
круги. Блок
специальных
магнитных
головок перемещается
по радиальной
оси к центру
или от центра
диска, прочерчивая
по поверхности
диска воображаемые
круги. Эти круги
и называются
дорожками или
цилиндрами
Рис.7.
Магнитный диск 3.4.2 Винчестеры
(жесткие диски)
В особом
представлении
не нуждаются.
Выпускаются
практически
с начала эры
компьютеров.
Принцип работы
– запись и считывание
данных магнитными
головками на
поверхности
пакета магнитных
дисков. Исполнение
– внутреннее.
Подключение
– IDE или SCSI.
По
быстродействию,
бесшумности,
надежности,
емкости, удобству
работы и универсальности
интерфейса
не имеют равных
среди остальных
типов носителей.
Максимальная
емкость носителя
продолжает
стремительно
возрастать.
Жесткая конкуренция
в сфере производства
винчестеров
и, как следствие,
неизбежный
дальнейший
рост производительности
устройств и
снижение цен
делают этот
тип накопителей
еще более
перспективным
для пользователей.
Единственный
недостаток
этого типа
устройств –
немобильность.
Магнитный
диск (гибкий).
Сменные
магнитные диски
называются
гибкими магнитными
дисками или
флоппи-дисками
(их также называют
дискетами) и
расположены
в специальном
картонном
конверте, защищающем
их от повреждения.
Кстати, пусть
название “гибкие
диски” не вводят
вас в заблуждение
– с такими дисками
надо обращаться
осторожно и
ни в коем случае
не изгибать
их!
В настоящее
время используются
флоппи-диски
двух типов –
диаметром 5,25″
(рис.1.14) и 3,5″ (рис.1.15).
В зависимости
от конструкции
диска и материала
магнитного
покрытия вы
можете записать
на флоппи-диск
от 360 Кбайт до
2,88 Мбайт данных.
Больше всего
распространены
флоппи-диски
диаметром 3,5″
и емкостью 1,44
Мбайт, диаметром
5,25″ и емкостью
1,2 Мбайт, а также
диаметром 5,25″
и емкостью 360
Кбайт.
Энергозависимая
память
Применяется
для долговременного
хранения информации.
Такая память
не имеет движущихся
частей и поэтому
обеспечивает
высокую сохранность
данных при
использовании
в мобильных
устройствах. 3.4.3 Кратковременная
память
Оперативная
память.
Представляет
собой последовательность
пронумерованных,
начиная с нуля,
ячеек. В каждой
ячейке оперативной
памяти может
храниться
двоичный код.
Оперативная
память изготавливается
в виде модулей
памяти. Список
литературы
Информатика
в понятиях и
терминах: Кн.
для учащихся
ст. классов
сред. шк. / Г.А.
Бордовский,
В.А. Извозчиков,
Ю.В. Исаев, В.В.
Морозов; Под
ред.В.А. Извозчикова.
– М.: Просвещение,
1991. – 208 с.
Основы информатики
и вычислительной
техники: Проб.
учеб. пособие
для сред. учеб.
заведений. В
2-х ч. Ч.1 / А.П. Ершов,
В.М. Монахов,
С.А. Бешенков
и др.; Под ред.
А.П. Ершова, В.М.
Монахова. – М.:
Просвещение,
1985. – 96 с.
Основы информатики
и вычислительной
техники: Проб.
учеб. пособие
для сред. учеб.
заведений. В
2-х ч. Ч.2/ А.П. Ершов,
В.М. Монахов,
А.А. Кузнецов
и др.; Под ред.
А.П. Ершова, В.М.
Монахова. – М.:
Просвещение,
1986. – 143 с.
Гук М. Аппаратные
средства IBM PC.
Энциклопедия.
СПб.: Издательство
“Питер”, 2000. – 816 c.
Позже, подходя к XXI веку, компьютеры получили большой спрос и их начали усовершенствовать. Так, в 1998 году, в Америке появился первый компьютер, который уже напоминал современную машину. А уже в начале XXI века разработкой и созданием компьютеров начали заниматься большое количество компаний, но это был не полный комплект, а части компьютера: видеокарта, процессор, материнская плата и так далее. В 2009 году персональные компьютеры были чуть ли не у каждого шестого человека планеты, и с их помощью уже можно было играть в разные игры, читать полезную информацию из Интернета или просто приятно проводить время, чего нельзя было сделать 30 лет назад. Кто мог подумать, что гигантские вычислительные машины, занимавшие почти всю комнату, спустя некоторое время превратятся в маленькие компьютеры, которые сейчас приносят большую пользу человечеству…
Сейчас почти у каждого дома есть компьютер, и каждый может делать в нём то, что захочет: читать, писать, рисовать, играть, смотреть фильмы и тому подобное, но стоило ли оно того, чтобы потратить на создание такой технологии более 50 лет? – Конечно же, да. Ведь компьютер – это формально мини-помощник, который подскажет как дойти до места назначения или решит за человека любую задачку. Именно этого стремился добиться человека, планируя собирать такую конструкцию. Компьютер – это не просто технология, это миллионная находка, которая способна упростить жизнь человека в несколько раз!
Сочинение 2
Компьютеры сегодня встречаются практически в каждом доме. Куда бы вы ни посмотрели, люди имеют доступ к персональному компьютеру, так или иначе. По мере того, как компьютеры становятся более продвинутыми, спрос на лучший компьютер становится все больше.
Персональный компьютер (ПК) – машина, способная многократно и быстро выполнять расчеты и инструкции. Разработанный для использования одним человеком, ПК меньше, дешевле и проще в использовании, чем компьютеры других классов, такие как суперкомпьютеры, мэйнфреймы и рабочие станции. Тем не менее, он обычно имеет меньшую вычислительную мощность.
Впервые появившись как массивные машины, которые можно было увидеть только в областях высоких технологий, компьютер, в конечном итоге, попал в дома и офисы в меньшей, более доступной форме.
Они произвели революцию в сфере развлечений, науки, средств массовой информации, искусства, медицины, образования и бизнеса, потому что они предоставляют вычислительные возможности по низкой цене людям, не имеющим опыта программирования.
ПК позволяют художникам представлять изображения и манипулировать ими. Музыканты используют их для обучения, создания и записи музыки.
Предприятия отслеживают финансы и прогнозируют производительность компании с помощью ПК.
Иностранные корреспонденты могут составлять новости на портативных ПК, называемых ноутбуками, и отправлять их в электронном виде из самых дальних мест.
Много людей работают дома и общаются с коллегами через свои компьютеры в практике, известной как телекоммуникации. ПК также могут взаимодействовать с всемирными сетями связи, такими как Интернет. Это информационная база данных на основе графики, известная, как Всемирная паутина, для поиска информации по любому предмету. С помощью ПК и модема пользователь может подключаться к информации в местных, национальных и международных сетях по телефонным линиям. Поскольку компьютеры и программное обеспечение стали проще в использовании или стали более «удобными для пользователя», многие люди находят их полезными и необходимыми для своей работы.
Конечно, в настоящее время в современном мире человечество уже не обойдётся без искусственного интеллекта. Но все же хочется, что бы учёные никогда не переходили этических норм, и использовали это величайшее достижение человечества только на пользу!
Устройство компьютера.
1.1. Как он устроен и как работает
1.2. Системный блок компьютера
1.3. Память компьютера
Едва ли сейчас можно найти человека, который никогда не слышал о персональных компьютерах или никогда их не видел. Персональные компьютеры выпускаются в разных корпусах. На рис. 1.1 показан внешний вид настольного персонального компьютера.
Рис. 1.1. Настольный персональный компьютер.
Если вы много путешествуете, можете брать компьютер с собой. В этом случае вам подойдет компьютер блокнотного типа. Он имеет размеры небольшой книги (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Блокнотный персональный компьютер.
Есть и другие варианты конструктивного исполнения компьютеров.
Окончательный выбор – дело вашего вкуса. Однако если вы планируете подключать к компьютеру большое количество внешних устройств, приобретайте компьютер с большим, просторным корпусом и мощным блоком питания. Впрочем, об этом чуть позже.
1.1. Как он устроен и как работает
Любой компьютер (даже самый большой) состоит из четырех частей – устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации. Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу (компьютеры класса Notebook – записная книжка) или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств (большие компьютеры, такие как ЕС ЭВМ).
Чаще всего персональный компьютер состоит из системного блока (показан справа от видеомонитора на рис. 1.1), видеомонитора (рис. 1.3), клавиатуры
(рис. 1.4), принтера (рис. 1.5), мыши (рис. 1.6). Иногда к компьютеру дополнительно подключаются звуковые колонки, головные телефоны и микрофон, а также другие устройства ввода и вывода информации, например, устройство ввода графической информации, которое называется сканер (рис. 1.7).
Системный блок объединяет устройства обработки и хранения информации.
Рис. 1.3. Видеомонитор.
Видеомонитор напоминает бытовой телевизор, однако обычно он обладает более высоким разрешением. Нетрудно догадаться, что монитор предназначен для вывода информации. Компьютер может выводить на экран монитора как текстовую, так и графическую информацию. С помощью специального (и довольно дорогостоящего оборудования) к компьютеру можно подключить бытовой видеомагнитофон и одновременно с обычной работой просматривать в небольшом окне экрана монитора (или на всем экране) видеофильмы.
Рис. 1.4. Клавиатура.
Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично – набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске – запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Рис. 1.5. Принтер.
Принтер предназначен для печати информации, хранящейся в основном блоке компьютера. Это может быть текст, графическое изображение, таблицы и т. п.. Промышленность выпускает принтеры на любой вкус – от самых дешевых, стоимостью $100 – $200, которые печатают медленно и не очень качественно, до дорогих лазерных и цветных струйных принтеров, которые стоят от сотен долларов до нескольких тысяч долларов и обеспечивают качество, обычно достижимое лишь в типографии.
Рис. 1.6. Мышь.
Мышь – это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя – курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола вы будете передвигать курсор по экрану монитора.
С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект.
Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.
С помощью звуковых колонок, головных телефонов и микрофона компьютер может общаться с человеком естественным для человека способом. Жаль только, что человеческую речь компьютер понимает пока с большим трудом, если вообще понимает…
Рис. 1.7. Сканер.
Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как черно/белые или цветные фотографии. С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом.
Компьютер сможет “прочитать” это изображение и преобразовать его в обычный текст. Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий.
С помощью плоттера компьютер может вычертить чертеж детали, географическую карту или другое подобное изображение. Плоттер рисует специальными цветными фломастерами. Качество обычно хуже, чем достижимое на лазерном принтере, однако есть плоттеры, способные работать с бумагой очень большого размера, например, формата А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм х 1189 мм). Лазерные принтеры обычно используют формат бумаги А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм х 297 мм), и только некоторые из них – А3 (11.69″ x 16,54″ или
297 мм х 420 мм).
Такое устройство, как дигитайзер, нужно далеко не всем. Это устройство состоит из планшета и специальной коробочки с кнопками. Дигитайзер предназначен для полуавтоматического ввода в компьютер чертежей, схем, географических карт. Чертеж или рисунок кладется на планшет, сверху располагается коробочка, соединенная с планшетом. Через специальную линзу с перекрещивающимися линиями вы видите поверхность чертежа или рисунка, на которой лежит коробочка. Перемещая перекрестие линий от одной точки чертежа к другой и нажимая кнопки на коробочке, вы можете ввести в компьютер карандашный эскиз детали или географическую карту.
К компьютеру можно подключить и другие устройства, например, устройство для чтения штрихового кода, используемого для маркировки товара в магазинах, или модем.
Итак, компьютер состоит из четырех частей, в качестве которых могут быть использованы описанные выше устройства. Как эти части соединяются и как взаимодействуют между собой?
На рис. 1.8 изображены те действия над информацией, которые может выполнять компьютер.
Рис 1.8. Действия, выполняемые компьютером
Компьютер может вводить информацию, обрабатывать, выводить, а также накапливать. Не вдаваясь в детали, отметим, что вся информация хранится в компьютере в виде чисел (даже текстовая, звуковая или графическая).
Устройства ввода преобразуют вводимую информацию в числа. Например, когда вы нажимаете клавиши на клавиатуре, из нее в основной блок передаются числа, соответствующие нажимаемой клавише. Если вводится звуковая информация, она также преобразуется в поток чисел, каждое из которых соответствует амплитуде звукового сигнала в данный момент времени. При вводе изображения при помощи сканера полученный образ хранится в виде чисел, описывающих цвет и интенсивность отдельных точек изображения. При передвижении мыши по поверхности стола направление перемещения мыши и расстояние преобразуются в цифровую форму и передаются в компьютер.
Человеку неудобно работать с цифровой информацией, он предпочитает аналоговую. Например, многие люди привыкли к механическим часам и не покупают электронные с цифровой индикацией, так как им легче определять время по положению стрелок. Компьютер (вернее, устройство обработки информации, входящее в состав компьютера), “любит” иметь дело с числами.
Поэтому получив от человека информацию, после обработки компьютер должен преобразовать ее из цифровой формы в форму, удобную для человека.
Устройства вывода выдают человеку готовый результат обработки в виде изображения, звука и т. д.
Что же касается хранения информации, то она хранится в цифровом виде.
Это удобно для обработки информации компьютером. Обычный пользователь никогда не имеет непосредственного доступа к информации, хранящейся в устройствах памяти компьютера, поэтому для него не имеет значения формат записанных там данных.
Помимо введенной для обработки информации в компьютере хранится и другой вид данных – программы для работы с информацией. Программы хранятся в виде чисел и представляют собой ни что иное, как инструкции компьютеру по работе с информацией. Программы предписывают компьютеру, какие следует выполнять операции в ответ на действия человека, работающего с компьютером.
Как правило, для решения каждой задачи требуется иметь отдельную программу, хотя бывают и универсальные программы, способные выполнять несколько разных задач.
Программы составляются людьми, чья профессия – программисты.
Составление программ – чрезвычайно сложная задача, требующая значительной специальной подготовки, больших затрат труда и времени. Программирование
“на хорошем уровне” доступно лишь профессионалам высокого класса. Однако пользователям компьютеров не стоит волноваться по этому поводу. В настоящий момент можно купить программу, подходящую для решения практически любой задачи. Для использования компьютера от вас не требуется умения составлять программы, как не требуется и детального знакомства с устройством и принципами работы компьютера.
1.2. Системный блок компьютера
Что же скрывается внутри системного блока компьютера? Там находится устройство обработки информации, устройства хранения информации и другие узлы.
Если открыть корпус системного блока компьютера (рис. 1.11), вы увидите блок питания (Power Supply), большую печатную плату с микросхемами, называемую материнской платой (Motherboard), в которую вставлены платы размером поменьше – контроллеры, а также устройства внешней памяти – накопители на гибких магнитных дисках (FDD или НГМД) и накопители на магнитных (жестких) дисках (HDD или НМД). Внутри корпуса есть также маленький громкоговоритель и много соединительных кабелей.
Устройства ввода/вывода, такие как мышь (Mouse), клавиатура
(Keyboard), видеомонитор и принтер (Printer) подключаются непосредственно к материнской плате либо к контроллерам (Controller) – маленьким платам, вставленным в материнскую плату. Аналогично подключаются к материнской плате НГМД, НМД и громкоговоритель, а также кнопки и светодиоды, расположенные на лицевой панели корпуса основного блока.
Рис. 1.11. Системный блок компьютера.
На материнской плате есть большая микросхема – центральный процессор
(CPU или ЦП). Это мозг компьютера. Процессор выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в памяти компьютера. Обработка выполняется по управлением программы, которая, как я уже писала, также хранится в памяти компьютера. Персональные компьютеры оснащаются центральными процессорами разной мощности (производительности). В зависимости от решаемой вами задачи может потребоваться тот или иной процессор, о чем я еще буду говорить.
Кроме центрального процессора, на материнской плате расположено еще одно важнейшее устройство – оперативная память или оперативное запоминающее устройство (RAM или ОЗУ). ОЗУ имеет относительно небольшой объем – обычно от 1 до 16 мегабайт, однако, как это видно из названия, центральный процессор имеет оперативный (быстрый) доступ к данным, записанным в ОЗУ (на извлечение данных из ОЗУ требуется не более 60-100 наносекунд). Говорят, что данные в ОЗУ имеют малое время доступа.
Почему вся память компьютера не работает так же быстро, как ОЗУ? Тому есть две причины. Во-первых, быстродействующая память дорого стоит. Во- вторых, все данные, хранящиеся в ОЗУ, пропадают при выключении питания компьютера. Устройства памяти типа НМД или НГМД сохраняют данные, даже если компьютер не работает, и могут использоваться для долговременного хранения информации, однако время доступа к данным даже для лучших НМД составляет 5-
10 миллисекунд, а для НГМД оно существенно больше.
1.3. Память компьютера
Расскажем подробнее о том, как устроена и работает память компьютера.
ОЗУ и ПЗУ
Вы уже знаете, что на материнской плате компьютера есть оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью несколько мегабайт с малым временем доступа. Эта память используется для временного хранения данных, обрабатываемых центральным процессором. Однако в ОЗУ хранятся не только данные, туда перед запуском должна быть записана программа.
Кроме ОЗУ на материнской плате есть микросхема постоянного запоминающего устройства (ROM или ПЗУ). Данные записываются в ПЗУ один раз при изготовлении микросхемы на заводе и обычно не могут быть изменены впоследствии. В ПЗУ хранятся программы, которые компьютер запускает автоматически при включении питания. Эти программы предназначены для проверки исправности и обслуживания аппаратуры самого компьютера. Они также выполняют первоначальную загрузку главной обслуживающей программы компьютера – так называемой операционной системы.
Наглядно ОЗУ и ПЗУ можно представить себе в в виде массива ячеек, в которые записаны отдельные байты информации. Каждая ячейка имеет свой номер, причем нумерация начинается с нуля. Номер ячейки является адресом
(Address) байта.
Центральный процессор при работе с ОЗУ должен указать адрес байта, который он желает прочитать из памяти или записать в память (рис. 1.12).
Разумеется, из ПЗУ можно только читать данные. Прочитанные из ОЗУ или ПЗУ данные процессор записывает в свою внутреннюю память, устроенную аналогично
ОЗУ, но работающую значительно быстрее и имеющую емкость не более десятков байт.
Рис. 1.12. Работа процессора с ОЗУ.
Процессор может обрабатывать только те данные, которые находятся в его внутренней памяти, в ОЗУ или в ПЗУ. Все эти виды устройства памяти называются устройствами внутренней памяти, они обычно располагаются непосредственно на материнской плате компьютера (внутренняя память процессора находится в самом процессоре).
Память на магнитных дисках
Любой компьютер (предназначенный для серьезной работы) оснащен так называемыми устройствами внешней памяти. К этим устройствам относятся в первую очередь накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НМД).
Устройства внешней памяти, как я уже говорила, предназначены для долговременного хранения информации. НГМД и НМД относятся к дисковым магнитным устройствам памяти, так как информация в этих устройствах записывается на вращающихся дисках, покрытых магнитным материалом, напоминающем покрытие лент обычных аудио- и видеокассет. И хотя по своему составу магнитное покрытие, используемое в дисковых накопителях, отличается от покрытия обычных бытовых магнитных лент, в них используется аналогичный принцип записи информации.
В обычных бытовых магнитофонах на магнитную ленту записывается аналоговый сигнал непосредственно с микрофона, проигрывателя пластинок, компакт-дисков или другого источника. Компьютер записывает на магнитные диски биты информации. Если надо записать несколько байт данных, все биты этих байтов записываются последовательно на одну дорожку.
Дорожки образуют на магнитных дисках концентрические круги. Блок специальных магнитных головок перемещается по радиальной оси к центру или от центра диска, прочерчивая по поверхности диска воображаемые круги. Эти круги и называются дорожками или цилиндрами (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Магнитный диск.
Компьютер может произвольно устанавливать блок магнитных головок на любую дорожку диска, однако сами данные на дорожке просматриваются компьютером последовательно по мере вращения диска.
Конструктивно НГМД выполнен таким образом, что вы можете менять установленные в нем магнитные диски. Такие сменные магнитные диски называются гибкими магнитными дисками или флоппи-дисками (их также называют дискетами) и расположены в специальном картонном конверте, защищающем их от повреждения. Кстати, пусть название “гибкие диски” не вводят вас в заблуждение – с такими дисками надо обращаться осторожно и ни в коем случае не изгибать их!
Флоппи-диски нельзя подвергать нагреву, располагать вблизи сильных электромагнитных полей (понятно почему – информация будет стерта). Для лучшей сохранности данных старайтесь держать дискеты подальше от сильных магнитов и видеомонитора. Нельзя также касаться пальцами поверхности диска, так как вы можете загрязнить ее жиром, который всегда есть на коже.
На верхнюю поверхность дискеты обычно наклеивается этикетка, на которой вы можете отметить, какие программы или данные находятся на дискете. Для отметок на этикетке дискеты лучше всего использовать мягкий простой карандаш или фломастер, но не шариковую ручку, так как она может оставить вмятины и испортить дискету. Если вы стираете старое обозначение с этикетки дискеты ластиком, следите за тем, чтобы крошки ластика не попали в прорезь для магнитных головок. В противном случае вы можете повредить не только дискету, но и НГМД.
Старайтесь держать дискету в специальном бумажном пакетике, в котором она продается. Не следует класть дискету без пакетика на стол или рабочие бумаги, так как пыль с поверхности стола или бумаг может попасть на поверхность магнитного диска и это приведет к ее повреждению. Я также не рекомендую курить в помещении, где установлен компьютер, пепел от сигарет может послужить причиной преждевременного выхода из строя дискет или НГМД.
В настоящее время используются флоппи-диски двух типов – диаметром
5,25″ (рис. 1.14) и 3,5″ (рис. 1.15). В зависимости от конструкции диска и материала магнитного покрытия вы можете записать на флоппи-диск от 360
Кбайт до 2,88 Мбайт данных. Больше всего распространены флоппи-диски диаметром 3,5″ и емкостью 1,44 Мбайт, диаметром 5,25″ и емкостью 1,2 Мбайт, а также диаметром 5,25″ и емкостью 360 Кбайт.
Емкость флоппи-дисков можно определить из обозначения на коробке.
Приведем обозначение для встречающихся чаще всего дискет:
|Обозначение|Диаметр |Емкость флоппи-диска, |
| |флоппи-диска,|Кбайт |
| |дюймы | |
|5.25″ 2S/2D|5,25 |360 |
|5.25″ 2S/HD|5,25 |1200 |
|3.5″ 2S/2D |3,5 |720 |
|3.5″ 2S/HD |3,5 |1440 |
Дискеты диаметром 5,25″ и разной плотностью внешне практически ничем не отличаются друг от друга, за исключением того что у дискет емкостью 360
Кбайт отверстие для вращающегося вала имеет окантовку по краям. У дискет емкостью 1200 Кбайт (или как принято говорить, емкостью 1,2 Мбайт) такой окантовки нет.
Емкость дискет диаметром 3,5″ легко определить по внешнему виду, так как у дискет емкостью 1,44 Мбайт (1440 Кбайт) есть специальное отверстие для обозначения емкости. Дискеты емкостью 720 Кбайт такого отверстия не имеют.
Рис. 1.14. Флоппи-диск диаметром 5,25″.
Данные, записанные на дискете, можно защитить от случайного стирания или перезаписи. В дискете диаметром 5,25″ для этого надо заклеить отверстие защиты от записи при помощи специальной полоски. Набор таких полосок продается вместе с дискетами. В дискете диаметром 3,5″ для защиты от записи есть специальная крышечка. Вы можете с ее помощью закрыть отверстие, защитив таким образом записанные на дискете данные.
Рис. 1.15. Флоппи-диск диаметром 3,5″.
Дискеты надо вставлять в прорезь НГМД осторожно, при этом они должны вставляться таким образом, чтобы прорезь для магнитных головок была направлена внутрь НГМД, а прорезь защиты от записи (или отверстие защиты от записи в дискетах диаметром 3,5″) находилась слева. При этом этикетка должна быть наклеена сверху. Если вы вставите дискету неправильно, это может привести к повреждению НГМД.
На рис. 1.16 показано, как правильно вставлять дискету диаметром 3,5″.
Дискета вставляется до щелчка без приложения усилий. Для извлечения дискеты нажмите кнопку, указанную на рисунке.
Рис. 1.16. Работа с дискетой диаметром 3,5″.
На рис. 1.17 показано, как правильно устанавливать в НГМД дискету диаметром 5,25″. После того как вы вставили дискету, следует повернуть ручку фиксатора в направлении, указанном на рисунке стрелкой. Перед тем как вынимать дискету из дисковода, ручку фиксатора следует вернуть в исходное положение.
Рис. 1.17. Работа с дискетой диаметром 5,25″.
В накопителях НМД используется сразу несколько дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общем валу. Так же как и в НГМД, для записи данных на диски используется блок магнитных головок, причем данные записываются на обе поверхности дисков. Однако в НГМД магнитные головки касаются поверхности флоппи-дисков, а в НМД парят очень близко над поверхностью. Поэтому, в частности, а также потому что сами диски более жесткие механически, емкость НМД существенно выше и составляет сотни, а то и тысячи Мбайт.
По сравнению с НГМД время доступа к данным в НМД существенно меньше.
Это связано с тем, что скорость вращения дисков в НМД выше, чем скорость вращения флоппи-диска в НГМД.
Накопители НМД есть практически в каждом персональном компьютере. В настоящее время это самое распространенное устройство, предназначенное для долговременного хранения данных.
Лазерные дисковые накопители
Все шире используются лазерные дисковые накопители. Лазерные накопители отличаются значительной емкостью (650 Мбайт и более), однако обычно обладают худшим быстродействием по сравнению с НМД. Так же как и в
НГМД вы можете менять диски с информацией, однако емкость такого “флоппи- диска” значительно больше, не говоря уже о значительно большей надежности хранения данных. Размеры лазерного и флоппи-диска примерно одинаковы.
Не вдаваясь в детали отметим, что существуют три разных типа лазерных накопителей.
Первый тип позволяет только читать лазерные диски, похожие на обычные компакт-диски CD. Эти накопители работают как сменное ПЗУ и называются CD-
ROM. Компакт-диски для накопителей CD-ROM готовятся с помощью специального оборудования стоимостью в тысячи долларов, однако стоимость самих компакт- дисков (без учета стоимости информации, записанной на диске) ничтожна.
Накопители CD-ROM стоят порядка 200-300 долларов, что сравнительно немного.
Они обеспечат вам доступ к значительным объемам данных, не говоря уже о том, что такие накопители позволяют проигрывать обычные звуковые компакт- диски через головные телефоны или звуковое оборудование, подключенное к компьютеру.
Второй тип лазерных накопителей позволяет записывать информацию на лазерный диск только один раз. Это так называемые WORM-накопители. Их удобно использовать для работы с большими объемами редко изменяющейся, но пополняющейся информации, такой как, например, каталоги больших библиотек.
Самый удобный, но и самый дорогой тип лазерных накопителей – накопители с перезаписью. При емкости порядка 600 Мбайт и быстродействии, сравнимом с быстродействием НМД, стоимость таких накопителей может достигать несколько тысяч долларов. Однако высокая надежность и возможность смены дисков с данными делают их весьма привлекательными, если необходимо работать с очень большими объемами данных.
Накопители на магнитной ленте
Нельзя обойти вниманием и такой тип внешних устройств памяти, как накопители на магнитной ленте или стримеры. По своему принципу действия эти устройства напоминают бытовые кассетные магнитофоны. Чаще всего стримеры используют для резервного копирования содержимого НМД, что позволяет избежать потери данных при выходе НМД из строя. Самые хорошие стримеры позволяют записать на одну кассету с магнитной лентой до 2 Гбайт информации, однако из-за высокой стоимости таких стримеров больше распространены стримеры с кассетами, рассчитанными на запись 150 или 250
Мбайт данных.
Иерархия памяти в персональном компьютере
Подводя итог сказанному, отметим иерархичность памяти компьютера.
Непосредственно в центральном процессоре расположена очень быстродействующая память небольшого размера (десятки байт). На материнской плате есть несколько более медленная память ОЗУ и ПЗУ емкостью порядка нескольких мегабайт (емкость ПЗУ обычно составляет сотни килобайт). И, наконец, к компьютеру подключаются относительно медленные устройства внешней памяти, способные хранить тысячи мегабайт данных. В приведенной ниже таблице отражены приблизительные характеристики основных типов запоминающих устройств, используемых в персональных компьютерах.
|Устройство |Емкость, |Среднее время доступа к |
| |Мбайт |данным, мсек |
|ОЗУ |1-32 |0,00005-0,0001 |
|НМД |40-3000 |5-25 |
|НГМД |0,36-2,88 |100-200 |
|CD-ROM |600-1000 |200-700 |
|Лазерный |120-650 |17-300 |
|диск с | | |
|перезаписью | | |
|Стример |60-2500 |5-25 мин |
Отметим, что центральный процессор принципиально не имеет непосредственного доступа к внешней памяти. Для того чтобы записать данные на диск, процессор должен поместить их вначале в ОЗУ, откуда они при помощи специальной аппаратуры компьютера будут переписаны на дорожки диска.
Данные, читаемые с диска, также вначале помещаются в ОЗУ, и только после этого центральный процессор может получить к ним доступ.
Иерархическое построение памяти компьютера позволяет снизить стоимость подсистемы памяти компьютера, так как те данные, которые нужны чаще, хранятся в быстродействующей (и более дорогостоящей) памяти, в то время как большой объем редко используемых данных можно хранить в относительно дешевой внешней памяти.
С его помощью теперь можно общаться даже с людьми, находящимися на другом конце Земли. Мне кажется, это очень удобно, ведь так можно заводить друзей из других стран. Некоторым даже удается найти давно потерянных родственников.
Кое-кто уверен, что компьютер вреден для человека, особенно для детей, что он крадет наше время. Однако я думаю иначе. Конечно, долгое пассивное сидение перед монитором вредно и для зрения, и для позвоночника. Человек даже может деградировать, если будет уделять большую часть своего времени машине. Но если распределить время правильно и поставить себе определенные цели, то вреда можно избежать.
Важно не использовать это полезное изобретение только лишь для развлечения. С его помощью нужно искать и обрабатывать информацию. Моя мама, к примеру, работает на компьютере. Она архитектор и создает с его помощью чертежи и визуализации. Так значительно удобнее, чем когда это приходилось делать вручную.
Для меня, как и для многих, компьютер имеет большое значение, но он не заменяет мне простого общения с друзьями, похода в кино или чтения книг. Я спокойно могу обойтись без него, пока мне не понадобится написать реферат или найти какую-нибудь информацию. Важно помнить, что машина не может заменить человеку реальную жизнь. Компьютер нужно рассматривать как помощника, а не как единственного друга. Тогда, я уверен, из него можно будет извлечь максимум пользы и не попасть под дурное влияние.
В первой категории мы разберём те устройства, или их еще называют комплектующие, которые «прячутся» в системной блоке. Они наиболее важны для его работы. Кстати, сразу можете заглянуть в системник. Это не сложно. Достаточно открутить два болта сзади системного блока и отодвинуть крышку в сторону, и тогда нам откроется вид важнейших устройств компьютера, по порядку которые, мы сейчас рассмотрим.
1. Материнская плата.
Материнская плата – это печатная плата, которая предназначена для подключения основных комплектующих компьютера. Часть из них, например, процессор или видеокарта устанавливается непосредственно на саму материнскую плату в предназначенный для этого разъем. А другая часть комплектующих, к примеру, жесткий диск или блок питания, подключается к материнской плате с помощью специальных кабелей.
2. Процессор.
Процессор – это микросхема и одновременно «мозг» компьютера. Почему? Потому что он отвечает за выполнение всех операций. Чем лучше процессор тем быстрее он будет выполнять эти самые операции, соответственно компьютер будет работать быстрее. Процессор конечно влияет на скорость работы компьютера, и даже очень сильно, но от вашего жесткого диска, видеокарты и оперативной памяти также будет зависеть скорость работы ПК. Так что самый мощный процессор не гарантирует большую скорость работы компьютера, если остальные комплектующие уже давно устарели.
3. Видеокарта.
Видеокарта или по-другому графический плата, предназначена для вывода картинки на экран монитора. Она также устанавливается в материнскую плату, в специальный разъем PSI-Express. Реже видеокарта может быть встроена в саму материнку, но её мощности чаще всего хватает только для офисных приложений и работы в интернете.
4. Оперативная память.
Оперативная память – это такая прямоугольная планка, похожа на картридж от старых игровых приставок. Она предназначена для временного хранения данных. К примеру, она хранит буфер обмена. Копировали мы какой-то текст на сайте, и тут же он попал в оперативку. Информация о запущенных программах, спящий режим компьютера и другие временные данные хранятся в оперативной памяти. Особенностью оперативки является то, что данные из неё после выключения компьютера полностью удаляются.
5. Жесткий диск.
Жесткий диск, в отличие от оперативной памяти, предназначен для длительного хранения файлов. По-другому его называют винчестер. Он хранит данные на специальных пластинах. Также в последнее время распространились SSD диски.
К их особенности можно отнести высокую скорость работы, но тут же есть сразу минус – они дорого стоят. SSD диск на 64 гигабайта обойдется вам в цене также как винчестер на 750 гигабайт. Представляете сколько будет стоить SSD на несколько сотен гигабайт. Во, во! Но не стоит расстраиваться, можно купить SSD диск на 64 ГБ и использовать его в виде системного диска, то есть установить на него Windows. Говорят, что скорость работы увеличивается в несколько раз. Система стартует очень быстро, программы летают. Я планирую перейти на SSD, а обычные файлы хранить на традиционном жестком диске.
5. Дисковод.
Дисковод нужен для работы с дисками. Хоть уже и гораздо реже используется, все-же на стационарных компьютерах он пока что не помешает. Как минимум дисковод пригодится для установки системы.
6. Системы охлаждения.
Система охлаждения – это вентиляторы, которые охлаждают комплектующие. Обычно установлено три и более кулеров. Обязательно один на процессоре, один на видеокарте, и один на блоке питания, а далее уже по желанию. Если будет что-то тепленьким, то желательно охлаждать. Устанавливаются также вентиляторы на жесткие диски и в самом корпусе. Если кулер в корпусе установлен на передней панели, то он забирает тепло, а кулеры установленные на заднем отсеке подают в системних холодный воздух.
6. Звуковая карта.
Звуковая карта выводит звук на колонки. Обычно она встроена в материнскую плату. Но бывает, что она либо ломается, и поэтому покупается отдельно, либо же изначально качество стандартной владельца ПК не устраивает и он покупает другую звуковуху. В общем звуковая карта также имеет право быть в этом списке устройств для ПК.
7. Блок питания.
Блок питания нужен для того, чтобы все вышеописанные устройства компьютера заработали. Он обеспечивает все комплектующие необходимым количеством электроэнергии.
8. Корпус
А чтобы материнскую плату, процессор, видеокарту, оперативную память, жесткий диск, дисковод, звуковую карту, блок питания и возможно какие-то дополнительные комплектующие было куда-то засунуть, нам понадобится корпус. Там все это аккуратно устанавливается, закручивается, подключается и начинает ежедневную жизнь, от включения до выключения. В корпусе поддерживается необходимая температура, и все защищено от повреждений.
В итоге мы получаем полноценный системный блок, со всеми важнейшими устройствами компьютера, которые нужны для его работы.
Периферийные устройства.
Ну а чтобы полноценно начать работать на компьютере, а не смотреть на «жужжащий» системный блок, нам понадобятся Периферийные устройства. К ним относятся те компоненты компьютера, которые за пределами системника.
1. Монитор.
Монитор само собой нужен, чтобы видеть то, с чем мы работаем. Видеокарта подает изображение на монитор. Между собой они подключены кабелем VGA или HDMI.
2. Клавиатура.
Клавиатура предназначена для ввода информации, ну само собой какая работа без полноценной клавиатуры. Текст напечатать, в игры поиграть, в интернете посидеть и везде нужна клавиатура.
3. Мышь.
Мышь нужна чтобы управлять курсором на экране. Водить его в разные стороны, кликать, открывать файлы и папки, вызывать различные функции и много другое. Также, как и без клавиатуры, без мыши никуда.
4. Колонки.
Колонки нужны в основном чтобы слушать музыку, смотреть фильмы и играть в игры. Кто еще сегодня использует колонки больше, чем ежедневно их воспроизводят обычные пользователи в этих задачах.
5. Принтер и сканер или МФУ.
Принтер и сканер нужен чтобы печатать и сканировать документы и всё, всё необходимое в области печатанья. Или МФУ, многофункциональное устройство. Пригодится всем тем, кто часто что-то печатает, сканирует, делает ксерокопии и совершает много других задач с этим устройством.
В этой статье мы лишь кратко рассмотрели основные устройства компьютера, а в других, ссылки на которые вы видите ниже, мы подробно рассмотрим все наиболее популярные периферийные устройства, а также компоненты, которые входят в состав системного блока, то есть комплектующие.
Короче, все ссылки на статьи с описанием вы видите ниже!
Приятного чтения!
25
Реферат по информатике
На тему:
“Устройство компьютера“
Выполнил:
Принял:
Екатеринбург 2008
Содержание
1. История создания вычислительной техники
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика
3. Устройства компьютера
3.1 Устройства обработки
3.1.1 Процессор
3.2 Устройства ввода информации
3.2.1 Клавиатура
3.2.2 Мышь
3.2.3 Сканер
3.2.4 Плоттер
3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы
3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения
3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов
3.3.4 Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора
3.3.5 Принтеры
3.3.6 Плоттеры
3.3.7 Многофункциональные устройства (МФУ)
3.3.8 Синтезаторы звука
3.4 Устройства хранения информации
3.4.1 Долговременная память
3.4.2 Винчестеры (жесткие диски)
3.4.3 Кратковременная память
Список литературы
1. История создания вычислительной техники
История вычислительной техники началась тогда, когда сформировалось понятие числа. Во многих языках слово “цифра” происходит от слова “палец”. Пальцы стали первой “вычислительной машиной”. На пальцах можно складывать, вычитать и умножать довольно большие числа. Знаменитый Фибоначчи в XIII в. рекомендовал всем осваивать счет на пальцах.
Следующим изобретением был абак – счеты по пять косточек в ряду. Задача считалась решенной, только если было указано, как необходимые вычисления выполнить на абаке. Алгоритмы решения на абаке были подробно разработаны французским ученый Гербертом (950-1003), который впоследствии стал папой римским Сильвестром II.
В XVII в. появились первые механические счетные устройства и машины:
20-е годы: английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку;
1632 г.: немецкий ученый Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счетный механизм;
1642 г.: французский математик, физик и философ Блез Паскаль (1623-1662) создал счетную машину, которая могла складывать и вычитать;
1673 г.: немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) сконструировал арифмометр, выполнявший четыре арифметических действия. Лейбниц является одним из основоположников дифференциального и интегрального исчисления. Он мечтал полностью автоматизировать процесс вычислений, что в то время было невозможным, но он разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.
В первой половине XIX в. англичанин Чарльз Бэббидж (1791-1871) разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Но он не был построен, так как машина должна была быть механической, а необходимая точность изготовления деталей для этой машины в середине XIX в. была недостижима. Устройство компьютера по чертежам Бэббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Она же разработала теорию программирования, написала несколько программ для еще не существующей вычислительной машины. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками – перфокарт.
Основные части первого компьютера были теми же, что и в любой современной ЭВМ:
устройство для ввода данных;
запоминающее устройство, способное хранить исходные данные и промежуточные результаты (Бэббидж назвал его “складом”);
арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции (“мельница”);
устройство управления, руководящее перемещениями со “склада” на “мельницу” и работой “мельницы” и обеспечивающее выполнение нужных действий в нужном порядке по заданной программе;
устройство для вывода результата.
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам
Математик и корабел А.Н. Крылов (1863-1945) изобрел машину для решения дифференциальных уравнений; в 1915 г. немецкая фирма “Аскания” построила вычислительную машину для расчета времени приливов и отливов на северном побережье Германии, она работала до 1975 г.; в 1804 г. французский инженер Жозеф Мари Жаккард сконструировал станки, которые ткали сложные узоры, руководствуясь последовательностью перфокарт; различные музыкальные автоматы, шарманки, механические пианино.
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика
В 40-х годах XX в. американец венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман (1903-1957) включился в работу по созданию ЭВМ для управления береговой ПВО. Разрабатывался “ЭНИАК” – электронный численный интегратор и автоматический вычислитель. Но эта машина имела принципиальный недостаток: в ней отсутствовало устройство для запоминания и хранения команд.
В 1945 г. Джон фон Нейман выступил с докладом, в котором были сформулированы основные принципы организации нового вычислительного устройства, получившие название “архитектура фон Неймана”.
АЛУ – арифметико-логическое устройство для выполнения арифметических и логических операций;
ОП – оперативная память, устройство для хранения кодов выполняющейся в данный момент программы;
ВУ – внешние устройства, или периферия. Обычно их делят на два класса: внешнюю память (накопитель на гибких магнитных дисках, накопитель на жестких магнитных дисках, CD-диски, магнитооптические диски) и устройства ввода/вывода информации (устройства ввода: клавиатура, мышь, микрофон, сканер; устройства вывода: дисплей, принтер, акустические колонки, плоттер);
УУ – управляющее устройство, которое организует работу компьютера следующим образом:
помещает в ОП коды программы из ВУ;
считывает из ячейки ОП и организует выполнение первой команды программы;
определяет очередную команду и организует ее выполнение;
постоянно синхронизирует работу устройств, имеющих различную скорость выполнения операций, путем приостановки выполнения программы.
В 1946 г. фон Нейман начинает разработку новой машины, и в 1949 г. была построена электронная машина по обработке дискретных переменных “ЭДВАК”, которая впоследствии была признана первым компьютером.
Норберт Винер (1894-1964), работая вместе с Джоном фон Нейманом, обратил внимание на то, что процессы, управляющие сложной электронной системой, аналогичны процессам нейрофизиологии, изучающей целенаправленную деятельность живых существ. Сохранение работоспособности таких систем достигается за счет обратной связи, она позволяет отслеживать и корректировать уже начатое, но еще не законченное до конца действие. Существование обратной связи позволяет рассматривать сложные системы различной природы – физической, социальной, биологической – с единой точки зрения. Это и есть основы кибернетики. В 1948 г. вышла в свет книга Н. Винера “Кибернетика, или Управление и связь в живом мире и машинах”. Термин “кибернетика” в переводе с древнегреческого обозначает искусство управления кораблем.
Под кибернетикой сегодня понимают серию научных дисциплин, изучающих общие законы управления и взаимосвязей, действующие в системах различной природы.
3. Устройства компьютера
Любой компьютер состоит из четырех частей – устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации.
3.1 Устройства обработки
3.1.1 Процессор
Процессор – это главная микросхема компьютера, его “мозг”. Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.
Какие параметры отличают один процессор от другого. Это прежде всего тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш памяти.
Центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit – CPU) – процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации – вычислительный процесс.
3.2 Устройства ввода информации
3.2.1 Клавиатура
Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично – набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске – запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Рис.1. Клавиатура
3.2.2 Мышь
Мышь – это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя – курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола вы будете передвигать курсор по экрану монитора. С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект. Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.
рис.2. Мышь
3.2.3 Сканер
Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как черно/белые или цветные фотографии.
С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом.
Компьютер сможет “прочитать” это изображение и преобразовать его в обычный текст. Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий.
Рис.3. Сканер
3.2.4 Плоттер
С помощью плоттера компьютер может вычертить чертеж детали, географическую карту или другое подобное изображение.
Плоттер рисует специальными цветными фломастерами.
Качество обычно хуже, чем достижимое на лазерном принтере, однако есть плоттеры, способные работать с бумагой очень большого размера, например, формата А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм х 1189 мм).
Лазерные принтеры обычно используют формат бумаги А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм х 297 мм), и только некоторые из них – А3 (11.69″ x 16,54″ или 297 мм х 420 мм).
3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы
Главное правило при покупке персонального компьютера – не супиться, приобретая те устройства, которые служат долго, стоят дорого, а меняются редко. Компьютерные мониторы относятся как раз к таким устройствам – поэтому особенно важна информации о них, помогающая сделать правильный выбор при существующем разнообразии моделей и марок. Ведь даже средние по классу мониторы нередко равны по цене всем остальным частям персонального компьютера, вместе взятым. В случае же приобретения монитора для профессиональных целей – например, для оснащения рабочего места дизайнера или комплектации станции САПР, стоимость монитора уже в несколько раз превышает стоимость всего остального оборудования. Вообще, в отношении мониторов характеристика “больше и дороже” зачастую (правда, не всегда) означает “лучше”.
При покупке компьютера нужно серьезнейшим образом подходить к выбору монитора еще и потому, что длительная работа за некачественным монитором может самым пагубным образом влиять на здоровье, особенно на зрение.
3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения
Основной параметр, характеризующий монитор, – его размер. Размеры монитора обыкновенно определяются длиной диагонали экрана электронно-лучевой трубки. Для популярных приложений, работающих в графической среде Windows, наиболее подходящими являются мониторы размером 15-17 дюймов (14-дюймовые мониторы уходят в прошлое). Следует отметить, что действительный размер изображения, как правило, меньше размера ЭЛТ приблизительно на один дюйм (то есть для 15-дюймового монитора видимая область экрана соответствует примерно 14-ти дюймам по диагонали), хотя у разных производителей эта величина может слегка варьироваться.
Другой важный параметр, характеризующий работу в графической среде – разрешение. Для количественного описания разрешения используют пиксел (pixel – от picture element, по-русски – элемент изображения). Режимы разрешения различаются количественно произведением пикселов, укладывающихся по горизонтали и вертикали экрана. На мониторах общего назначения обычно устанавливают режимы: 640×480, 800×600, 1024×768 пикселов. Те, кому приходится интенсивно работать с офисными приложениями (Word, Excel, Power Point, Publisher), предпочли бы сесть за 17-дюймовый монитор, позволяющий установить разрешение 1024×768 или 1280×1024 пикселов. Действительно, удобно, когда текстовый документ формата А4 помещается на экране в натуральную величину – при высоком разрешении не так часто приходится менять масштаб и прокручивать изображение.
С мониторами профессионального назначения (размер экрана – 17, 20, 21 дюйм и более, разрешение – до 1600×1200) работают дизайнеры, использующие специальные приложения – настольные издательские системы и мощные графические редакторы. (Это Adobe PageMaker, Corel Draw, Adobe Photoshop и другие)
Подобные мониторы в ходу и у специалистов в области автоматизированного проектирования в сферах архитектуры и интерьеров, картографии и ландшафтов, машиностроения и электроники.
По физическим принципам, лежащим в основе конструкций дисплеев, подавляющее большинство их относится к дисплеям на базе электронно-лучевых трубок и к жидкокристаллическим дисплеям (последние особенно часто встречаются у портативных компьютеров). У первых формирование изображения производится на внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора – вещества, светящегося под воздействием электронного луча, генерируемого специальной “электронной пушкой” и управляемого системами горизонтальной и вертикальной развертки. Жидкокристаллический экран состоит из крошечных сегментов, заполненных специальным веществом, способным менять отражательную способность под воздействием очень слабого электрического поля, создаваемого электродами, подходящими к каждому сегменту.
Рис.3. Мониторы на основе ЭЛТ
Рис.4. ЖК-мониторы
При выводе на экран любого изображения, независимо от того, в растровом или векторном форматах оно зафиксировано в графических файлах, в видеопамяти формируется информация растрового типа, содержащая сведения о цвете каждого пиксела, задающего наиболее мелкую деталь изображения. Каждый пиксел однозначно связан с долей видеопамяти – несколькими битами, в которых программным путем задается яркость (и, при цветном экране, цветность) свечения этого пиксела. Специальная системная программа десятки раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и обновляет содержимое каждого пиксела, тем самым создавая и поддерживая на экране изображение.
Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность – число строк на экране и символов в каждой строке.
В настоящее время (с конца 90-х годов) начался промышленный выпуск плазменных дисплеев. В основе – возможность управлять возникновением электрических разрядов в некоторых газах и сопровождающим их свечением. Такие дисплеи обладают высоким качеством изображения и могут иметь значительно большие, чем у привычных компьютеров, размеры экранов при небольшой толщине (экран с диагональю около 1 м при толщине 8-10 см).
3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов
Поработав впервые за новым жидкокристаллическим монитором, первая мысль, которая приходит в голову – “цивилизация, прогресс”. После него, возвращаясь к обычному ЭЛТ-монитору, испытываешь абсолютно реальное чувство отвращения.
Новый монитор это не только не виданное ранее удобство, но и абсолютное спокойствие за собственное здоровье. Массовая пропаганда абсолютной безвредности мониторов подобного класса, стала неотъемлемой частью рекламной политики фирм производителей.
Несмотря на скрытый намек предыдущих строк, о том, как все на самом деле плохо, давайте попробуем максимально объективно сравнить преимущества и недостатки обоих типов мониторов.
А теперь по порядку о системном блоке:
1. С блоком питания все понятно: он питает энергией компьютер. Скажу лишь, что, чем выше его показатель мощности, тем круче.
2. Накопитель на жестком магнитном диске (HDD — hard disk drive) в простонародье называют винчестером.
Это прозвище возникло из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер». Емкость этого накопителя измеряется обычно в гигабайтах: от 20 Гб (на старых компьютерах) до нескольких Террабайт (1Тб = 1024 Гб). Самая распространенная емкость винчестера – 250-500 Гб. Скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин). В зависимости от типа соединения винчестера с материнской платой различают ATA и IDE.
3. Накопитель на гибком магнитном диске (FDD — floppy disk drive) — не что иное, как флоппи-дисковод для дискет. Их стандартная емкость – 1,44 Мб при диаметре 3,5″ (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.
4. Накопители на оптических дисках (CD-ROM) бывают разных диаметров (3,5″ и 5,25″) и емкостей. Самые распространенные из них – емкостью 700 Мб. Бывает, что CD диски можно использовать для записи только 1 раз (тогда их называют R), а выгоднее использовать многократно перезаписываемые диски RW.
DVD первоначально расшифровывалось как Digital Video Disk. Несмотря на название, на DVD-диски можно записывать всё, что угодно, – от музыки до данных. Поэтому в последнее время всё чаще встречается и другая расшифровка этого названия — Digital Versatile Disk, в вольном переводе означающая «цифровой универсальный диск». Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков – это объём информации, который может быть записан на таком носителе. На DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13, и даже до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость, что иногда и делается.
5. К персональному компьютеру могут подключаться и другие дополнительные устройства (мышь, принтер, сканер и прочее). Подключение производится через порты — специальные разъемы на задней панели.
Порты бывают параллельные (LPT), последовательные (COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему числу разрядов. К параллельному порту подключается принтер и выносной винчестер. USB-порт используется для подключения широкого спектра периферийных устройств – от мыши до принтера. Также возможен обмен данными между компьютерами.
Системный блок состоит из нескольких ключевых частей, без которых компьютер не может функционировать – это материнская плата, процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство и блок питания. Критически важным является также наличие видеокарты, без которой невозможен вывод из компьютера графической информации.
Внутрь системного блока могут устанавливаться другие устройства, которые, по сути, являются “внутренними” аналогами периферийных устройств и без них вполне можно обойтись (телевизионные тюнеры, карты захвата видео, звуковые карты, модемы, wi-fi модули, дисководы, карт-ридеры и др.).
Материнская плата
Основой любого компьютера (системного блока) является материнская плата (главная плата, англ. motherboard, MB, mainboard, разг. – мамка, материнка, мать и др.). Ее невозможно не заметить, если открыть крышку системного блока (она самая большая).
К материнской плате подсоединяются центральный процессор, оперативная память, видеокарта, запоминающие устройства и др. На ней же размещены USB и другие разъемы для подключения остального оборудования (см. рис.). Главная задача материнской платы – соединить все эти компоненты и заставить их работать как единое целое.
Подробнее о материнской плате читайте здесь.
Процессор
Процессор (центральный процессор, CPU) – главная микросхема компьютера. Он исполняет все команды пользователя и “руководит” остальным “железом”. От него напрямую зависит быстродействие компьютера и его возможности.
Внешне процессор представляет собой небольшую плату с множеством контактов с одной стороны и плоской металлической коробочкой с другой (см. рис.). Внутри он имеет очень сложную микроструктуру, включающую миллионы транзисторов. Подробнее о процессоре можно узнать здесь.
На материнской плате процессор крепится в специальном разъёме, называемом разъёмом центрального процессора или сокетом (socket). Есть много видов сокетов, в каждый из которых можно установить только процессоры определенного типа (с таким-же разъёмом). Например, на материнскую плату с Socket LGA1151 можно установить только процессоры Intel Celeron, Pentium, Core i3, Core i5 и Core i7 с разъёмом LGA1151. Для процессоров AMD (Athlon, Phenom, Ryzen и др.) понадобятся материнские платы с другими подходящими разъемами.
Сверху установленного на материнской плате процессора крепится охлаждение. Чаще всего, оно представляет собой радиатор с вентилятором (кулером) для рассеивания тепла (см.рис.). Это тоже важная часть компьютера, поскольку без охлаждения процессор будет перегреваться и при достижении им критической температуры (у каждой модели процессора она своя) компьютер выключится. Запустить его снова будет невозможно до тех пор, пока процессор не остынет.
Между кулером и процессором обязательно прокладывается слой термопасты. Подробнее об этом здесь.
Постоянное запоминающее устройство
Постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения информации. Главными его характеристиками являются объем хранимых данных и скорость чтения/записи. Чем больше объем запоминающего устройства, тем больше на нем можно хранить разного рода файлов. Ну а от скорости чтения/записи зависит то, насколько быстро система сможет получать к ним доступ.
Постоянные запоминающие устройства бывают двух основных типов – SSD (англ. solid-state drive) и HDD (англ. hard disk drive, он же “жесткий диск”, в простонародье – “винчестер”).
Главным преимуществом SSD-устройств является высокая скорость чтения/записи, что позитивно сказывается на “отзывчивости” компьютера (быстрее запускаются программы, открываются файлы и т.д.). Жесткие диски отличаются более высокой долговечностью и лучшим соотношением показателей “объем хранимых данных / стоимость устройства”.
Чтобы пользоваться всеми преимуществами, в компьютеры часто устанавливают два запоминающих устройства. Одно из них – SSD, которое служит для хранения системных файлов и программ, второе – HDD для хранения остальной информации (видео, фото и т.п.). Внутренних запоминающих устройств в системном блоке может быть больше двух. Но для работы компьютера достаточно и одного такого устройства (любого типа).
К материнской плате SSD и HDD обычно подключаются через интерфейс (разъем) SATA. Существуют более быстрые варианты SSD, предназначенные для подключения к разъемам M.2 или PCI-E материнской платы (см. рис.)
Подробнее о постоянных запоминающих устройствах можно узнать здесь.
Оперативная память
В состав компьютера обязательно входит оперативная память (оперативное запоминающее устройство, сокращенно – ОЗУ). Это очень быстрый буфер памяти, используемый процессором. В упрощенной схеме его предназначение можно объяснить следующим образом.
Процессор работает по конвейерной схеме. Для обработки данных он делит их на блоки. Временно эти блоки нужно где-то хранить, но так, чтобы получать к ним моментальный доступ. Использовать с этой целью постоянные запоминающие устройства нельзя, поскольку скорость доступа к находящейся на них информации слишком низкая. Для этого и предназначена оперативная память, скорость которой выше в разы.
Важно, чтобы у компьютера был достаточный объем ОЗУ. Если при выполнении каких-то расчетов свободная оперативная память заканчивается, процессор для ее расширения начинает использовать постоянное запоминающее устройство. Скорость работы компьютера в такие моменты сильно снижается.
Оперативная память компьютера состоит из одного или нескольких модулей ОЗУ – микросхем памяти (см. рис.), которые устанавливаются в специальные разъемы материнской платы. Эти микросхемы энергозависимы. То есть, все находящиеся в них данные “исчезают” при отключении питания (если вынуть модуль из разъема материнской платы или выключить компьютер).
Модули ОЗУ бывают нескольких типов. Самым современным и быстрым типом ОЗУ сейчас является DDR4, хотя более старые и медленные DDR3 и DDR2 по-прежнему в ходу и являются достаточно распространенными. Разъемы разных типов ОЗУ отличаются. На материнскую плату, рассчитанную на установку DDR3, невозможно установить модули DDR4 или DDR2. Даже физически они туда не войдут.
Подробнее об оперативной памяти можно узнать здесь.
Видеокарта
Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер, графический процессор, GPU) – часть компьютера, отвечающая за обработку видеоинформации и ее вывод на монитор (см. рис.). Современные видеокарты подсоединяются к разъему PCI-Express x16. Некоторые материнские платы имеют несколько разъёмов PCI-Express x16. Это позволяет одновременно использовать в системном блоке две или больше видеокарт, что делает графическую подсистему компьютера более быстрой.
Во многих случаях компьютер может успешно работать и без отдельной видеокарты, поскольку многие современные процессоры оснащены интегрированными (встроенными) графическими чипами. Такой чип заменяет видеокарту. Он может быть интегрирован также и в материнскую плату (в очень старых компьютерах). Возможностей встроенных чипов вполне достаточно для офисной работы, т.е. обработки текста, чтения страниц Интернета, просмотра видео, фотографий и даже игры в несложные игры (типа пасьянс “Косынка” или “Солитер”). Если же компьютер предназначен не только для офисных задач, но и для серьезной работы с графикой или игры в 3D-игры, без отдельной (дискретной) видеокарты не обойтись.
В игровом компьютере отсутствие отдельной видеокарты не может компенсироваться наличием быстрого процессора. Процессор среднего уровня в паре с хорошей видеокартой в играх оставит далеко позади самый быстрый процессор с интегрированным видеоадаптером. Необходимо также учитывать, что слишком слабый процессор не даст возможности видеокарте раскрыть весь свой игровой потенциал. Здесь важно найти баланс.
Подробнее о видеокарте можно узнать здесь.
Блок питания
Для питания компьютера необходим блок питания. От его надежности зависит стабильность работы компьютера. Устанавливается блок питания в специальный отсек системного блока и подключается к материнской плате, видеокарте и некоторым другим внутренним устройствам посредством кабелей.
При выборе блока питания необходимо учитывать его суммарную мощность, силу тока на линии 12В (эти показатели должны удовлетворять требования видеокарты, процессора и других “потребителей электричества”), а также наличие выводов с необходимыми разъемами и другие характеристики.
Подробнее о выборе блока питания и его характеристиках можно узнать здесь.
Другие важные устройства
В системном блоке любого современного компьютера также есть:
• Сетевая карта.
Как правило, она уже встроена в материнскую плату компьютера и приобретать ее не нужно. Но если, например, встроенная карта вышла из строя или ее возможностей недостаточно, можно купить отдельную сетевую карту. Как правило, устанавливается она в разъем PCI-E материнской платы.
• Звуковая карта.
Здесь аналогичная ситуация. Все современные материнские платы оснащаются встроенной звуковой картой, которая выдает вполне качественный звук. Но если качество звучания “встройки” не устраивает, или же она вышла из строя, всегда можно приобрести отдельную звуковую карту и установить ее в PCI-E материнской платы.
Для полноценной работы важно не только собрать компьютер в единое целое. Чтобы “оживить” все это “железо” обязательно нужна операционная система и другое программное обеспечение, которое устанавливается на постоянное запоминающее устройство.
Подробнее об операционной системе можно узнать здесь.
Выше перечислены только важные устройства, которые должны быть в компьютере. Однако, в системный блок можно установить еще много другого оборудования: дисководы оптических дисков, Wi-Fi-адаптеры, Bluetooth-адаптеры, модемы, карты захвата видео, ТВ-тюнеры, карт-ридеры и т.д.
Если компьютер перегревается, в системный блок можно поставить дополнительные кулеры (вентиляторы). Если они создают много шума, можно установить реобас для ручной регулировки скорости их вращения. Для охлаждения процессоров и видеокарт существуют также высокоэффективные и тихие системы водяного охлаждения.
Если важен внешний вид, можно купить прозрачный корпус системного блока и установить внутрь цветную подсветку.
В общем, как и в случае с автомобилем, компьютер можно “тюнинговать” до бесконечности.
Реферат по информатике
На тему:
“Устройство компьютера”
Выполнил:
Принял:
Екатеринбург 2008
Содержание
1. История создания вычислительной техники
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика
3. Устройства компьютера
3.1 Устройства обработки
3.1.1 Процессор
3.2 Устройства ввода информации
3.2.1 Клавиатура
3.2.2 Мышь
3.2.3 Сканер
3.2.4 Плоттер
3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы
3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения
3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов
3.3.4 Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора
3.3.5 Принтеры
3.3.6 Плоттеры
3.3.7 Многофункциональные устройства (МФУ)
3.3.8 Синтезаторы звука
3.4 Устройства хранения информации
3.4.1 Долговременная память
3.4.2 Винчестеры (жесткие диски)
3.4.3 Кратковременная память
Список литературы
1. История создания вычислительной техники История вычислительной техники началась тогда, когда сформировалось понятие числа. Во многих языках слово “цифра” происходит от слова “палец”. Пальцы стали первой “вычислительной машиной”. На пальцах можно складывать, вычитать и умножать довольно большие числа. Знаменитый Фибоначчи в XIII в. рекомендовал всем осваивать счет на пальцах.
Следующим изобретением был абак – счеты по пять косточек в ряду. Задача считалась решенной, только если было указано, как необходимые вычисления выполнить на абаке. Алгоритмы решения на абаке были подробно разработаны французским ученый Гербертом (950-1003), который впоследствии стал папой римским Сильвестром II.
В XVII в. появились первые механические счетные устройства и машины:
20-е годы: английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку;
1632 г.: немецкий ученый Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счетный механизм;
1642 г.: французский математик, физик и философ Блез Паскаль (1623-1662) создал счетную машину, которая могла складывать и вычитать;
1673 г.: немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) сконструировал арифмометр, выполнявший четыре арифметических действия. Лейбниц является одним из основоположников дифференциального и интегрального исчисления. Он мечтал полностью автоматизировать процесс вычислений, что в то время было невозможным, но он разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.
В первой половине XIX в. англичанин Чарльз Бэббидж (1791-1871) разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Но он не был построен, так как машина должна была быть механической, а необходимая точность изготовления деталей для этой машины в середине XIX в. была недостижима. Устройство компьютера по чертежам Бэббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Она же разработала теорию программирования, написала несколько программ для еще не существующей вычислительной машины. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками – перфокарт.
Основные части первого компьютера были теми же, что и в любой современной ЭВМ:
устройство для ввода данных;
запоминающее устройство, способное хранить исходные данные и промежуточные результаты (Бэббидж назвал его “складом”);
арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции (“мельница”);
устройство управления, руководящее перемещениями со “склада” на “мельницу” и работой “мельницы” и обеспечивающее выполнение нужных действий в нужном порядке по заданной программе;
устройство для вывода результата.
1.1 Приборы, которые можно отнести к программируемым устройствам Математик и корабел А.Н. Крылов (1863-1945) изобрел машину для решения дифференциальных уравнений; в 1915 г. немецкая фирма “Аскания” построила вычислительную машину для расчета времени приливов и отливов на северном побережье Германии, она работала до 1975 г.; в 1804 г. французский инженер Жозеф Мари Жаккард сконструировал станки, которые ткали сложные узоры, руководствуясь последовательностью перфокарт; различные музыкальные автоматы, шарманки, механические пианино.
2. Архитектура фон Неймана. Кибернетика В 40-х годах XX в. американец венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман (1903-1957) включился в работу по созданию ЭВМ для управления береговой ПВО. Разрабатывался “ЭНИАК” – электронный численный интегратор и автоматический вычислитель. Но эта машина имела принципиальный недостаток: в ней отсутствовало устройство для запоминания и хранения команд.
В 1945 г. Джон фон Нейман выступил с докладом, в котором были сформулированы основные принципы организации нового вычислительного устройства, получившие название “архитектура фон Неймана”.
АЛУ – арифметико-логическое устройство для выполнения арифметических и логических операций;
ОП – оперативная память, устройство для хранения кодов выполняющейся в данный момент программы;
ВУ – внешние устройства, или периферия. Обычно их делят на два класса: внешнюю память (накопитель на гибких магнитных дисках, накопитель на жестких магнитных дисках, CD-диски, магнитооптические диски) и устройства ввода/вывода информации (устройства ввода: клавиатура, мышь, микрофон, сканер; устройства вывода: дисплей, принтер, акустические колонки, плоттер);
УУ – управляющее устройство, которое организует работу компьютера следующим образом:
помещает в ОП коды программы из ВУ;
считывает из ячейки ОП и организует выполнение первой команды программы;
определяет очередную команду и организует ее выполнение;
постоянно синхронизирует работу устройств, имеющих различную скорость выполнения операций, путем приостановки выполнения программы.
В 1946 г. фон Нейман начинает разработку новой машины, и в 1949 г. была построена электронная машина по обработке дискретных переменных “ЭДВАК”, которая впоследствии была признана первым компьютером.
Норберт Винер (1894-1964), работая вместе с Джоном фон Нейманом, обратил внимание на то, что процессы, управляющие сложной электронной системой, аналогичны процессам нейрофизиологии, изучающей целенаправленную деятельность живых существ. Сохранение работоспособности таких систем достигается за счет обратной связи, она позволяет отслеживать и корректировать уже начатое, но еще не законченное до конца действие. Существование обратной связи позволяет рассматривать сложные системы различной природы – физической, социальной, биологической – с единой точки зрения. Это и есть основы кибернетики. В 1948 г. вышла в свет книга Н. Винера “Кибернетика, или Управление и связь в живом мире и машинах”. Термин “кибернетика” в переводе с древнегреческого обозначает искусство управления кораблем.
Под кибернетикой сегодня понимают серию научных дисциплин, изучающих общие законы управления и взаимосвязей, действующие в системах различной природы.
3. Устройства компьютера Любой компьютер состоит из четырех частей – устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации.
3.1 Устройства обработки 3.1.1 Процессор Процессор – это главная микросхема компьютера, его “мозг”. Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.
Какие параметры отличают один процессор от другого. Это прежде всего тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш памяти.
Центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit – CPU) – процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации – вычислительный процесс.
3.2 Устройства ввода информации 3.2.1 Клавиатура Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично – набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске – запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Рис.1. Клавиатура
3.2.2 Мышь Мышь – это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя – курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола вы будете передвигать курсор по экрану монитора. С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект. Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.
рис.2. Мышь
3.2.3 Сканер Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как черно/белые или цветные фотографии.
С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом.
Компьютер сможет “прочитать” это изображение и преобразовать его в обычный текст. Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий.
Рис.3. Сканер
3.2.4 Плоттер С помощью плоттера компьютер может вычертить чертеж детали, географическую карту или другое подобное изображение.
Плоттер рисует специальными цветными фломастерами.
Качество обычно хуже, чем достижимое на лазерном принтере, однако есть плоттеры, способные работать с бумагой очень большого размера, например, формата А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм х 1189 мм).
Лазерные принтеры обычно используют формат бумаги А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм х 297 мм), и только некоторые из них – А3 (11.69″ x 16,54″ или 297 мм х 420 мм).
3.3 Устройства вывода информации
3.3.1 Мониторы Главное правило при покупке персонального компьютера – не супиться, приобретая те устройства, которые служат долго, стоят дорого, а меняются редко. Компьютерные мониторы относятся как раз к таким устройствам – поэтому особенно важна информации о них, помогающая сделать правильный выбор при существующем разнообразии моделей и марок. Ведь даже средние по классу мониторы нередко равны по цене всем остальным частям персонального компьютера, вместе взятым. В случае же приобретения монитора для профессиональных целей – например, для оснащения рабочего места дизайнера или комплектации станции САПР, стоимость монитора уже в несколько раз превышает стоимость всего остального оборудования. Вообще, в отношении мониторов характеристика “больше и дороже” зачастую (правда, не всегда) означает “лучше”.
При покупке компьютера нужно серьезнейшим образом подходить к выбору монитора еще и потому, что длительная работа за некачественным монитором может самым пагубным образом влиять на здоровье, особенно на зрение.
3.3.2 Мониторы общего и профессионального назначения Основной параметр, характеризующий монитор, – его размер. Размеры монитора обыкновенно определяются длиной диагонали экрана электронно-лучевой трубки. Для популярных приложений, работающих в графической среде Windows, наиболее подходящими являются мониторы размером 15-17 дюймов (14-дюймовые мониторы уходят в прошлое). Следует отметить, что действительный размер изображения, как правило, меньше размера ЭЛТ приблизительно на один дюйм (то есть для 15-дюймового монитора видимая область экрана соответствует примерно 14-ти дюймам по диагонали), хотя у разных производителей эта величина может слегка варьироваться.
Другой важный параметр, характеризующий работу в графической среде – разрешение. Для количественного описания разрешения используют пиксел (pixel – от picture element, по-русски – элемент изображения). Режимы разрешения различаются количественно произведением пикселов, укладывающихся по горизонтали и вертикали экрана. На мониторах общего назначения обычно устанавливают режимы: 640×480, 800×600, 1024×768 пикселов. Те, кому приходится интенсивно работать с офисными приложениями (Word, Excel, Power Point, Publisher), предпочли бы сесть за 17-дюймовый монитор, позволяющий установить разрешение 1024×768 или 1280×1024 пикселов. Действительно, удобно, когда текстовый документ формата А4 помещается на экране в натуральную величину – при высоком разрешении не так часто приходится менять масштаб и прокручивать изображение.
С мониторами профессионального назначения (размер экрана – 17, 20, 21 дюйм и более, разрешение – до 1600×1200) работают дизайнеры, использующие специальные приложения – настольные издательские системы и мощные графические редакторы. (Это Adobe PageMaker, Corel Draw, Adobe Photoshop и другие)
Подобные мониторы в ходу и у специалистов в области автоматизированного проектирования в сферах архитектуры и интерьеров, картографии и ландшафтов, машиностроения и электроники.
По физическим принципам, лежащим в основе конструкций дисплеев, подавляющее большинство их относится к дисплеям на базе электронно-лучевых трубок и к жидкокристаллическим дисплеям (последние особенно часто встречаются у портативных компьютеров). У первых формирование изображения производится на внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора – вещества, светящегося под воздействием электронного луча, генерируемого специальной “электронной пушкой” и управляемого системами горизонтальной и вертикальной развертки. Жидкокристаллический экран состоит из крошечных сегментов, заполненных специальным веществом, способным менять отражательную способность под воздействием очень слабого электрического поля, создаваемого электродами, подходящими к каждому сегменту.
Рис.3. Мониторы на основе ЭЛТ
Рис.4. ЖК-мониторы
При выводе на экран любого изображения, независимо от того, в растровом или векторном форматах оно зафиксировано в графических файлах, в видеопамяти формируется информация растрового типа, содержащая сведения о цвете каждого пиксела, задающего наиболее мелкую деталь изображения. Каждый пиксел однозначно связан с долей видеопамяти – несколькими битами, в которых программным путем задается яркость (и, при цветном экране, цветность) свечения этого пиксела. Специальная системная программа десятки раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и обновляет содержимое каждого пиксела, тем самым создавая и поддерживая на экране изображение.
Основные характеристики дисплеев с точки зрения пользователя таковы: разрешающая способность, число воспроизводимых цветов (для цветного дисплея) или оттенков яркости (для монохромного). Для алфавитно-цифрового дисплея разрешающая способность – число строк на экране и символов в каждой строке.
В настоящее время (с конца 90-х годов) начался промышленный выпуск плазменных дисплеев. В основе – возможность управлять возникновением электрических разрядов в некоторых газах и сопровождающим их свечением. Такие дисплеи обладают высоким качеством изображения и могут иметь значительно большие, чем у привычных компьютеров, размеры экранов при небольшой толщине (экран с диагональю около 1 м при толщине 8-10 см).
3.3.3 Сравнительные характеристики мониторов Поработав впервые за новым жидкокристаллическим монитором, первая мысль, которая приходит в голову – “цивилизация, прогресс”. После него, возвращаясь к обычному ЭЛТ-монитору, испытываешь абсолютно реальное чувство отвращения.
Новый монитор это не только не виданное ранее удобство, но и абсолютное спокойствие за собственное здоровье. Массовая пропаганда абсолютной безвредности мониторов подобного класса, стала неотъемлемой частью рекламной политики фирм производителей.
Несмотря на скрытый намек предыдущих строк, о том, как все на самом деле плохо, давайте попробуем максимально объективно сравнить преимущества и недостатки обоих типов мониторов.
Основные факторы, отрицательно влияющие на зрение, здоровье Монитор на основе электронно-лучевой трубки Монитор на основе активной матрицы (жидкокристаллический монитор) Радиационное излучение да
нет
Является прибором активного контраста да
да
Зависим ли от освещенности рабочего места да
да
Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора да
практически отсутствует
Яркости изображения достаточная
ниже чем в ЭЛТ
Возможность наличия бликов да
да
Несоблюдение расстояния от глаз до монитора да
да
Зависимость от положения дисплея да
да
Недостаточная частота обновления* нет
да
Длительная неподвижность глазных и внутриглазных мышц да
да
Длительная работа требует сосредоточенности (напряженность глаз) да
да
Мерцание изображения да
нет
Доступные по цене жидкокристаллические мониторы имеет невысокую частоту обновления, что доставляет неудобства при игре в игры с трехмерной графикой. Недостаточной, частота обновления может быть, в зависимости от настройки, и у мониторов на базе ЭЛТ. Некоторые из пунктов сравнения частично дублируют другие, например из того, что прибор является устройством активного контраста и так следует зависимость от освещенности рабочего места. Но чтобы подчеркнуть основные моменты и сделать сравнение более доступным, добавлена избыточная информация. Как видно из таблицы, результат не столь утешительный. Большая часть таблицы осталось красной и с появление жидкокристаллических мониторов. Теперь давайте пройдемся по пунктам, в которых наблюдаются отличия:
Радиационное излучение Наибольшее беспокойство от использования компьютера предыдущие десятилетия доставляла именно эта проблема. С появлением жидкокристаллических мониторов эта проблема полностью решена. Жидкокристаллические мониторы используют для создания изображения излучение видимого диапазона, т.е. свет “лампочки”.
3.3.4 Зависимость от несовершенства способов создания изображения на экране монитора
Для мониторов на базе ЭЛТ это: неоптимальные параметры схем развертки ЭЛТ, несовместимость параметров монитора и графического адаптера, недостаточно высокое разрешение монитора, расфокусировка, несведение лучей, низкий уровень других технических характеристик, неправильно настроенная яркость. Для жидкокристаллических мониторов это недостаточная яркость; и недостаточная частота обновления для высоко-динамичной трехмерной графики игр. Почувствовать самому недостаточную частоту обновления на жидкокристаллическом мониторе практически невозможно.
Недостаточная яркость.
Очень долгое время недостаточная яркость была непреодолимой преградой для разработчиков жидкокристаллических мониторов. Первые модели мониторов создавали изображение, хорошо различимое только в комнате, без прямого солнечного света. В последних моделях, с использованием дополнительного четвертого пикселя яркости, проблема решена полностью.
Недостаточная частота обновления.
Объяснение этого пункта приведено выше в тексте.
Мерцание изображения.
Из-за мерцания изображения, при работе с монитором на базе ЭЛТ, быстро устают глаза, как следствие появляется раздражительность и другие признаки усталости. У жидкокристаллических мониторов мерцание отсутствует. Пункты, в которых принципиально различные мониторы, показали одинаковые результаты можно разделить на две группы, недостатки, связанные с самой конструкцией монитора, его корпуса и недостатки, связанные с непродуманной организацией рабочего места. Теперь более детально рассмотрим недостатки, связанные с конструкцией монитора, его корпуса.
Монитор – прибор активного контраста.
Все приборы активного контраста в большей степени зависят от интенсивности освещения и угла падения светового потока на экран, чем при работе с пассивным контрастом, например при чтении с бумаги.
Зависимость от положения монитора.
При работе с дисплеем пользователь ПК зависит от положения дисплея, а при чтении с бумажного носителя можно легко изменить положение листа, для наиболее комфортного восприятия информации.
Длительная неподвижность глазных и внутриглазных мышц.
Длительная работа с персональным компьютером требует повышенной сосредоточенности, что приводит к большим нагрузкам на зрительную систему, ослабления глазных мышц. Осталось рассмотреть недостатки, связанные с непродуманной организацией рабочего места.
Наличие бликов, несоблюдение расстояния от глаз до монитора, отсутствие необходимого освещения рабочего места, неправильно настроенное изображение.
Поэтому необходимо тщательно изучить возможности монитора и использовать их для максимально правильной настройки монитора, а также следует безукоснительно соблюдать Санитарные правила и нормы.
Подводя итог можно сделать вывод, что жидкокристаллический монитор, является прорывом в развитие компьютерных технологий, но его использование не является абсолютно безвредным. Если пользователь не научиться выполнять все предписания по организации своего рабочего места, ежедневно соблюдать график работы, он не сможет сохранять работоспособность на протяжении всего рабочего дня, оставаться здоровым.
3.3.5 Принтеры Огромную роль при выводе информации играют разнообразные печатающие устройства – принтеры. Наличие дисплея на современных компьютерах позволяет, работая в интерактивном режиме, экономить огромное количество бумаги, но все равно наступает, как правило, момент, когда необходима, так называемая, “твердая копия” информации – текст, данные, рисунок на бумаге. В процессе эволюции принтеры прошли следующий путь. Первые копировали пишущую машинку, имея ударные клавиши с буквами, цифрами и т.д. Под управлением процессора та или иная клавиша наносила удар по красящей ленте, оставляющей след на бумаге. Таких принтеров давно нет; их прямые наследники – точечно-матричные принтеры ударного типа – располагают перемещающейся вдоль строки печатающей головкой, содержащей от 7 до 24 игл, каждая из которых может независимо от остальных наносить удар по ленте. Это позволяет формировать изображения как букв и цифр, так и любых других символов, а также достаточно сложные рисунки и чертежи.
Для хранения и подачи ленты используют специальную пластмассовую коробочку – картридж. Принтеры стали “интеллектуальными”, т.е. имеют собственное ОЗУ и электронный блок управления для того, чтобы разгрузить основное ОЗУ и не отнимать в процессе печати время у центрального процессора.
Существуют ударные точечно-матричные принтеры цветной печати. В них используются 4-цветные ленты, и каждая точка изображения формируется четырьмя последовательными ударами иголки разной силы. Таким образом можно сформировать на бумаге точки всех основных цветов и множества оттенков. Крупнейший производитель точечно-матричных принтеров – фирма “Epson” (Япония).
Все чаще на рабочих местах пользователей персональных компьютеров появляются вместо точечно-матричных струйные или лазерные принтеры.
Струйные принтеры вместо головки с иглами имеют головку со специальной краской и микросоплом, через которую эта краска “выстреливается” струйкой на бумагу (и быстро сохнет). Для формирования изображения либо струйка краски может отклоняться специально созданным электрическим полем (так как она электризуется в момент выхода из сопла), либо (чаще) головка имеет столбец из нескольких сопел – наподобие матрицы игл точечно-матричного принтера
Струйные принтеры могут быть цветными, они смешивают на бумаге красители, порознь распыляемые разными соплами. Изображение, формируемое струйными принтерами, по качеству превосходит аналогичное, получаемое на точечно-матричных. Дополнительное достоинство – меньший уровень шума при работе.
Самые высококачественные изображения на бумаге на сегодняшний день дают лазерные принтеры. Один из основных узлов лазерного принтера – вращающийся барабан, на внешней поверхности которого нанесен специальный светочувствительный материал. Управляемый электронным блоком луч лазера оставляет на поверхности барабана наэлектризованную “картинку”, соответствующую формируемому изображению. Затем на барабан наносится специальный мелкодисперсный порошок – тонер, частички которого прилипают к наэлектризованным участкам поверхности. Вслед за этим к барабану прижимается лист бумаги, на который переходит тонер, после чего изображение на бумаге фиксируется (“прижигается”) в результате прохождения через горячие валки.
Все это происходит с огромной быстротой, благодаря чему лазерные принтеры значительно превосходят обсуждавшиеся выше по скорости работы. Лазерные принтеры – рекордсмены по части количества воспроизводимых шрифтов и качеству рисунков благодаря высочайшей разрешающей способности. Существуют как черно-белые, так и цветные лазерные принтеры. Лазерный принтер работает почти бесшумно. Единственный, но, увы, очень важный параметр, по которому они существенно уступают принтерам ранее описанных типов – стоимость; далеко не всякий может себе позволить приобрести принтер, по стоимости превосходящий точечно-матричный аналог в несколько раз.
Лидирующая фирма в производстве струйных и лазерных принтеров – “Hewlett-Packard” (HP), США, хотя в этой области действуют и другие фирмы.
Существуют и принтеры, работающие на других физических принципах, но по распространенности они значительно уступают тем, которые обсуждались выше.
3.3.6 Плоттеры Плоттеры, или графопостроители, предназначены для вывода графической информации, создания схем, сложных архитектурных чертежей, художественной и иллюстративной графики, карт, объемных изображений. Плоттеры используются для производства высококачественной, цветной документации и являются незаменимыми для художников, дизайнеров, оформителей, инженеров, про-
Максимальная длина печатаемого материала ограничена, как правило, длиной рулона бумаги, а не конструкцией плоттера. Изображение на бумаге получается с помощью печатающей головки. Точка за точкой наносится изображение на бумагу (кальку, пленку), отсюда и название графопостроителя – плоттер (to plot – “вычерчивать чертеж”).
К основным характеристикам плоттеров относятся:
скорость вычерчивания изображения, измеряемая в миллиметрах в секунду;
скорость вывода, определяемая количеством листов, распечатываемых в минуту;
разрешающая способность, измеряемая, аналогично принтеру, в dpi.
Плоттеры подключаются к компьютеру через параллельный или последовательный интерфейс, либо в слот расширения встраивается плата.
По конструкции плоттеры делятся на планшетные и барабанные. В планшетных плоттерах бумага неподвижна, а печатающая головка перемещается по двум направлениям. В барабанных по одной координате двигается головка, а по другой оси с помощью системы прижима двигается бумага. По принципу действия плоттеры делятся на перьевые, струйные, электростатические, с термопереносом, карандашные. Перьевые плоттеры используют для получения изображения обычные перья. Для получения цветного изображения используется несколько перьев различного цвета. Струйные плоттеры формируют изображение подобно струйным принтерам, разбрызгивая капли чернил на бумагу. Качество печати, превосходящее возможности перьевых плоттеров, определяет широкое распространение струйных плоттеров в различных областях человеческой деятельности, включая автоматическое проектирование, инженерный дизайн. Электростатические плоттеры создают изображение с помощью электрического заряда. Электростатические плоттеры очень дороги и используются, когда требуется высокое качество выходных документов.
Плоттеры с термопереносом создают двухцветное изображение, используя теплочувствительную бумагу и электрически нагреваемые иглы.
Карандашные плоттеры используют для получения изображения обычный грифель. Они самые дешевые и требуют дешевого расходного материала.
Рис.5. Плоттер
3.3.7 Многофункциональные устройства (МФУ) Само название говорит за себя. Это такое устройство которое может выполнять функции как сканера, принтера, так и копира, а иные модели и факса.
Рис.6. МФУ
3.3.8 Синтезаторы звука Своеобразные устройства вывода – синтезаторы звука. Простейшие из них есть в арсенале почти у всех персональных компьютеров и представляют собой обычный малогабаритный динамик, напряжение сигнала на котором с большой частотой изменяется компьютером. Таким способом удается подать простой звуковой сигнал, указывающий на наступление какого-либо события. Многие языки программирования дополняются командами типа ВЕЕР, SOUND, позволяющими программировать серии звуков. Если звукогенератор физически реализован так, что частота звучания поддается регулированию, то можно запрограммировать несложную мелодию, а если есть несколько независимых звукогенераторов, то – и звучание оркестра. Для этого в современных компьютерах устанавливается специальная плата – звуковая карта, – способная преобразовывать аналоговый звуковой сигнал в последовательность двоичных цифр и наоборот. Существуют и синтезаторы речи, назначение которых понятно из названия.
3.4 Устройства хранения информации 3.4.1 Долговременная память Магнитные диски
В этих устройствах записывается на вращающихся дисках, покрытых магнитным материалом, напоминающем покрытие лент обычных аудио – и видеокассет. И хотя по своему составу магнитное покрытие, используемое в дисковых накопителях, отличается от покрытия обычных бытовых магнитных лент, в них используется аналогичный принцип записи информации.
Дорожки образуют на магнитных дисках концентрические круги. Блок специальных магнитных головок перемещается по радиальной оси к центру или от центра диска, прочерчивая по поверхности диска воображаемые круги. Эти круги и называются дорожками или цилиндрами
Рис.7. Магнитный диск
3.4.2 Винчестеры (жесткие диски) В особом представлении не нуждаются. Выпускаются практически с начала эры компьютеров. Принцип работы – запись и считывание данных магнитными головками на поверхности пакета магнитных дисков. Исполнение – внутреннее. Подключение – IDE или SCSI.
По быстродействию, бесшумности, надежности, емкости, удобству работы и универсальности интерфейса не имеют равных среди остальных типов носителей. Максимальная емкость носителя продолжает стремительно возрастать. Жесткая конкуренция в сфере производства винчестеров и, как следствие, неизбежный дальнейший рост производительности устройств и снижение цен делают этот тип накопителей еще более перспективным для пользователей. Единственный недостаток этого типа устройств – немобильность.
Магнитный диск (гибкий).
Сменные магнитные диски называются гибкими магнитными дисками или флоппи-дисками (их также называют дискетами) и расположены в специальном картонном конверте, защищающем их от повреждения. Кстати, пусть название “гибкие диски” не вводят вас в заблуждение – с такими дисками надо обращаться осторожно и ни в коем случае не изгибать их!
В настоящее время используются флоппи-диски двух типов – диаметром 5,25″ (рис.1.14) и 3,5″ (рис.1.15). В зависимости от конструкции диска и материала магнитного покрытия вы можете записать на флоппи-диск от 360 Кбайт до 2,88 Мбайт данных. Больше всего распространены флоппи-диски диаметром 3,5″ и емкостью 1,44 Мбайт, диаметром 5,25″ и емкостью 1,2 Мбайт, а также диаметром 5,25″ и емкостью 360 Кбайт.
Энергозависимая память
Применяется для долговременного хранения информации. Такая память не имеет движущихся частей и поэтому обеспечивает высокую сохранность данных при использовании в мобильных устройствах.
3.4.3 Кратковременная память Оперативная память.
Представляет собой последовательность пронумерованных, начиная с нуля, ячеек. В каждой ячейке оперативной памяти может храниться двоичный код.
Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти.
Список литературы 1. Информатика в понятиях и терминах: Кн. для учащихся ст. классов сред. шк. / Г.А. Бордовский, В.А. Извозчиков, Ю.В. Исаев, В.В. Морозов; Под ред.В.А. Извозчикова. – М.: Просвещение, 1991. – 208 с.
2. Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2-х ч. Ч.1 / А.П. Ершов, В.М. Монахов, С.А. Бешенков и др.; Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1985. – 96 с.
3. Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. В 2-х ч. Ч.2/ А.П. Ершов, В.М. Монахов, А.А. Кузнецов и др.; Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1986. – 143 с.
4. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПб.: Издательство “Питер”, 2000. – 816 c.
Тест «Устройство компьютера»
В состав основных устройств ЭВМ входят…
Монитор, системный блок, клавиатура, “мышка”
Память, центральный процессор, устройства ввода и вывода
Центральный процессор, видеомонитор, клавиатура
Дисковод, принтер, монитор, системный блок
К характеристике ЭВМ не относится
Ёмкость памяти
Интерфейс – это
Совокупность шин, объединяющих два модуля
Порядок обмена между двумя модулями
Совокупность шин и порядок обмена между двумя модулями
Совокупность шин и порядок обмена между устройствами ЭВМ
Какая структура используется для ПЭВМ?
На основе единого интерфейса
На основе канала ввода-вывода
И на едином интерфейсе, и с каналом ввода-вывода
Нет правильного ответа
Проблемно-ориентированные ЭВМ используются для…
Решения ограниченного круга задач
Решения широкого круга задач
Решения узкого круга задач
Решения только вычислительных задач
В состав программного обеспечения ЭВМ входят…
Операционная система, языки программирования
ОС, системы программирования, прикладные программы
Прикладные программы, системы программирования
ОС, СП, ПП, ППП, ИППП
Интерпретатор транслирует текст программы…
За один непрерывный проход
Каждую команду отдельно
Отдельно каждую строку
Каждый байт отдельно
Элементная база ЭВМ третьего поколения
Электронные вакуумные лампы
Интегральные микросхемы
Большие интегральные схемы
В каких поколениях ЭВМ начали применять микросхемы
1 поколение
2 поколение
3 поколение
4 поколение
Где использовались электронные лампы
В ЭВМ 5 поколения
В ЭВМ 3 поколения
В ЭВМ 1 поколения
В ЭВМ 2 поколения
Программу можно определить как…
Алгоритм, записанный на языке программирования
Последовательность действий, описываемых алгоритмом
Последовательность операторов языка
Последовательность действий или операций
За единицу измерения кол-ва информации принят:
1 байт
1 бод
1 бар
1 бит
Правильный порядок возрастания единиц измерения информации
Байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт
Бит, байт, Гбайт, Кбайт
Кбайт, Гбайт, Мбайт, байт
Байт, Мбайт, Кбайт, Гбайт
В ЭВМ первого поколения использовались
Электромагнитные реле
Интегральные микросхемы
Вакуумные электронные лампы
В основу классификации ЭВМ обычно берется
Элементная база
Организация памяти
Организация обмена информацией
Современный компьютер – это
Устройство для обработки текстов
Многофункциональное устройство для работы с информацией
Быстродействующее вычислительное устройство
Устройство для хранения информации
Из какого устройства процессор выбирает команды
Внешних запоминающих устройств
Оперативной памяти
Минимальная единица измерения информации
Информатика – это наука о…
Информации и информационных процессах
Реферат
по информатике
На тему:
“Устройство
компьютера”
Выполнил:
Принял:
Екатеринбург
2008
Содержание
1.
История создания
вычислительной
техники
1.1
Приборы, которые
можно отнести
к программируемым
устройствам
2.
Архитектура
фон Неймана.
Кибернетика
3.
Устройства
компьютера
3.1
Устройства
обработки
3.1.1
Процессор
3.2
Устройства
ввода информации
3.2.1
Клавиатура
3.2.2
Мышь
3.2.3
Сканер
3.2.4
Плоттер
3.3
Устройства
вывода информации
3.3.1
Мониторы
3.3.2
Мониторы общего
и профессионального
назначения
3.3.3
Сравнительные
характеристики
мониторов
3.3.4
Зависимость
от несовершенства
способов создания
изображения
на экране монитора
3.3.5
Принтеры
3.3.6
Плоттеры
3.3.7
Многофункциональные
устройства
(МФУ)
3.3.8
Синтезаторы
звука
3.4
Устройства
хранения информации
3.4.1
Долговременная
память
3.4.2
Винчестеры
(жесткие диски)
3.4.3
Кратковременная
память
Список
литературы
1. История
создания
вычислительной
техники
История
вычислительной
техники началась
тогда, когда
сформировалось
понятие числа.
Во многих языках
слово “цифра”
происходит
от слова “палец”.
Пальцы стали
первой “вычислительной
машиной”. На
пальцах можно
складывать,
вычитать и
умножать довольно
большие числа.
Знаменитый
Фибоначчи в
XIII в. рекомендовал
всем осваивать
счет на пальцах.
Следующим
изобретением
был абак – счеты
по пять косточек
в ряду. Задача
считалась
решенной, только
если было указано,
как необходимые
вычисления
выполнить на
абаке. Алгоритмы
решения на
абаке были
подробно разработаны
французским
ученый Гербертом
(950-1003), который
впоследствии
стал папой
римским Сильвестром
II.
В XVII в.
появились
первые механические
счетные устройства
и машины:
20-е годы:
английский
математик
Вильям
Оутред
придумал
логарифмическую
линейку;
1632 г.: немецкий
ученый Вильгельм
Шиккард
сконструировал
первый в истории
счетный механизм;
1642 г.:
французский
математик,
физик и философ
Блез
Паскаль (1623-1662) создал
счетную машину,
которая могла
складывать
и вычитать;
1673 г.: немецкий
математик и
философ Готфрид
Вильгельм
Лейбниц (1646-1716)
сконструировал
арифмометр,
выполнявший
четыре арифметических
действия. Лейбниц
является одним
из основоположников
дифференциального
и интегрального
исчисления.
Он мечтал полностью
автоматизировать
процесс вычислений,
что в то время
было невозможным,
но он разработал
двоичную систему
счисления,
которая и легла
в основу автоматизации
вычислений
в современных
компьютерах.
В первой
половине XIX в.
англичанин
Чарльз
Бэббидж (1791-1871)
разработал
конструкцию
машины, которую
можно было бы
назвать первым
компьютером.
Но он не был
построен, так
как машина
должна была
быть механической,
а необходимая
точность изготовления
деталей для
этой машины
в середине XIX
в. была недостижима.
Устройство
компьютера
по чертежам
Бэббиджа было
описано Августой
Адой Лавлейс.
Она же разработала
теорию программирования,
написала несколько
программ для
еще не существующей
вычислительной
машины. Загружать
программу надо
было при помощи
карточек с
пробитыми
дырочками –
перфокарт.
Основные
части первого
компьютера
были теми же,
что и в любой
современной
ЭВМ:
устройство
для ввода данных;
запоминающее
устройство,
способное
хранить исходные
данные и промежуточные
результаты
(Бэббидж назвал
его “складом”);
арифметико-логическое
устройство,
выполняющее
арифметические
и логические
операции
(“мельница”);
устройство
управления,
руководящее
перемещениями
со “склада”
на “мельницу”
и работой “мельницы”
и обеспечивающее
выполнение
нужных действий
в нужном порядке
по заданной
программе;
устройство
для вывода
результата.
1.1
Приборы, которые
можно отнести
к программируемым
устройствам
Математик
и корабел А.Н.
Крылов (1863-1945) изобрел
машину для
решения дифференциальных
уравнений; в
1915 г. немецкая
фирма “Аскания”
построила
вычислительную
машину для
расчета времени
приливов и
отливов на
северном побережье
Германии, она
работала до
1975 г.; в 1804 г. французский
инженер Жозеф
Мари Жаккард
сконструировал
станки, которые
ткали сложные
узоры, руководствуясь
последовательностью
перфокарт;
различные
музыкальные
автоматы, шарманки,
механические
пианино.
2. Архитектура
фон Неймана.
Кибернетика
В 40-х
годах XX в. американец
венгерского
происхождения
Джон (Янош) фон
Нейман (1903-1957) включился
в работу по
созданию ЭВМ
для управления
береговой ПВО.
Разрабатывался
“ЭНИАК” – электронный
численный
интегратор
и автоматический
вычислитель.
Но эта машина
имела принципиальный
недостаток:
в ней отсутствовало
устройство
для запоминания
и хранения
команд.
В 1945 г.
Джон фон Нейман
выступил с
докладом, в
котором были
сформулированы
основные принципы
организации
нового вычислительного
устройства,
получившие
название “архитектура
фон Неймана”.
АЛУ –
арифметико-логическое
устройство
для выполнения
арифметических
и логических
операций;
ОП –
оперативная
память, устройство
для хранения
кодов выполняющейся
в данный момент
программы;
ВУ –
внешние устройства,
или периферия.
Обычно их делят
на два класса:
внешнюю память
(накопитель
на гибких магнитных
дисках, накопитель
на жестких
магнитных
дисках, CD-диски,
магнитооптические
диски) и устройства
ввода/вывода
информации
(устройства
ввода: клавиатура,
мышь, микрофон,
сканер; устройства
вывода: дисплей,
принтер, акустические
колонки, плоттер);
УУ –
управляющее
устройство,
которое организует
работу компьютера
следующим
образом:
помещает
в ОП коды программы
из ВУ;
считывает
из ячейки ОП
и организует
выполнение
первой команды
программы;
определяет
очередную
команду и организует
ее выполнение;
постоянно
синхронизирует
работу устройств,
имеющих различную
скорость выполнения
операций, путем
приостановки
выполнения
программы.
В 1946 г.
фон Нейман
начинает разработку
новой машины,
и в 1949 г. была построена
электронная
машина по обработке
дискретных
переменных
“ЭДВАК”, которая
впоследствии
была признана
первым компьютером.
Норберт
Винер (1894-1964),
работая вместе
с Джоном фон
Нейманом, обратил
внимание на
то, что процессы,
управляющие
сложной электронной
системой, аналогичны
процессам
нейрофизиологии,
изучающей
целенаправленную
деятельность
живых существ.
Сохранение
работоспособности
таких систем
достигается
за счет обратной
связи, она позволяет
отслеживать
и корректировать
уже начатое,
но еще не законченное
до конца действие.
Существование
обратной связи
позволяет
рассматривать
сложные системы
различной
природы – физической,
социальной,
биологической
– с единой точки
зрения. Это и
есть основы
кибернетики.
В 1948 г. вышла в
свет книга Н.
Винера “Кибернетика,
или Управление
и связь в живом
мире и машинах”.
Термин “кибернетика”
в переводе с
древнегреческого
обозначает
искусство
управления
кораблем.
Под
кибернетикой
сегодня понимают
серию научных
дисциплин,
изучающих общие
законы управления
и взаимосвязей,
действующие
в системах
различной
природы.
3. Устройства
компьютера
Любой
компьютер
состоит из
четырех частей
– устройства
ввода информации,
устройства
обработки
информации,
устройства
хранения и
устройства
вывода информации.
3.1 Устройства
обработки
3.1.1 Процессор
Процессор
– это главная
микросхема
компьютера,
его “мозг”. Он
разрешает
выполнять
программный
код, находящийся
в памяти и руководит
работой всех
устройств
компьютера.
Чем выше скорость
работы процессора,
тем выше быстродействие
компьютера.
Процессор имеет
специальные
ячейки, которые
называются
регистрами.
Именно в регистрах
помещаются
команды, которые
выполняются
процессором,
а также данные,
которыми оперируют
команды. Работа
процессора
состоит в выборе
из памяти в
определенной
последовательности
команд и данных
и их выполнении.
На этом и базируется
выполнение
программ.
Какие
параметры
отличают один
процессор от
другого. Это
прежде всего
тактовая частота,
разрядность,
рабочее напряжение,
коэффициент
внутреннего
умножения
тактовой частоты
и размер кэш
памяти.
Центральный
процессор (ЦП)
или центральное
процессорное
устройство
(ЦПУ) (англ. central
processing unit – CPU) – процессор
машинных инструкций,
часть аппаратного
обеспечения
компьютера
или программируемого
логического
контроллера,
отвечающая
за выполнение
основной доли
работ по обработке
информации
– вычислительный
процесс.
3.2 Устройства
ввода информации
3.2.1 Клавиатура
Клавиатура
компьютера
напоминает
клавиатуру
пишущей машинки.
Ее назначение
аналогично
– набирать текст.
Однако в компьютере
набираемый
текст не печатается
сразу на бумаге,
а запоминается
на диске – запоминающем
устройстве,
расположенном
в основном
блоке. Кроме
набора текста
клавиатура
используется
для управления
компьютером,
а также для
решения других
задач, о чем вы
еще узнаете.
Рис.1.
Клавиатура
3.2.2 Мышь
Мышь
– это небольшая
коробочка, с
одной, двумя
или тремя кнопками
на верхней
крышке. Для
работы с мышью
ее надо передвигать
по поверхности
стола. Компьютер
следит за
перемещениями
мыши и передвигает
на экране монитора
изображение
специального
указателя –
курсора. Таким
образом, передвигая
мышь по поверхности
стола вы будете
передвигать
курсор по экрану
монитора. С
помощью мыши
вы можете указывать
компьютеру
на те элементы
изображения,
с которыми он
должен что-либо
сделать. Установив
курсор на объект,
следует нажать
одну из кнопок.
При этом компьютер
узнает, что вы
установили
курсор на нужный
объект. Для
выполнения
на компьютере
некоторых задач
(например, таких
как создание
графических
изображений)
мышь даже более
нужна чем клавиатура,
так как является
графическим
устройством
ввода компьютера.
рис.2.
Мышь
3.2.3 Сканер
Сканер
предназначен
для ввода в
компьютер
графических
изображений,
таких как черно/белые
или цветные
фотографии.
С помощью
сканера можно
ввести в компьютер
графическое
изображение
страницы книги
с текстом.
Компьютер
сможет “прочитать”
это изображение
и преобразовать
его в обычный
текст. Этот
текст впоследствии
можно будет
отредактировать
или отформатировать.
Однако чаще
всего сканер
используется
для ввода фотографий.
Рис.3.
Сканер
3.2.4 Плоттер
С помощью
плоттера компьютер
может вычертить
чертеж детали,
географическую
карту или другое
подобное изображение.
Плоттер
рисует специальными
цветными
фломастерами.
Качество
обычно хуже,
чем достижимое
на лазерном
принтере, однако
есть плоттеры,
способные
работать с
бумагой очень
большого размера,
например, формата
А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм
х 1189 мм).
Лазерные
принтеры обычно
используют
формат бумаги
А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм
х 297 мм), и только
некоторые из
них – А3 (11.69″ x 16,54″ или
297 мм х 420 мм).
3.3 Устройства
вывода информации
3.3.1 Мониторы
Главное
правило при
покупке персонального
компьютера
– не супиться,
приобретая
те устройства,
которые служат
долго, стоят
дорого, а меняются
редко. Компьютерные
мониторы относятся
как раз к таким
устройствам
– поэтому особенно
важна информации
о них, помогающая
сделать правильный
выбор при
существующем
разнообразии
моделей и марок.
Ведь даже средние
по классу мониторы
нередко равны
по цене всем
остальным
частям персонального
компьютера,
вместе взятым.
В случае же
приобретения
монитора для
профессиональных
целей – например,
для оснащения
рабочего места
дизайнера или
комплектации
станции САПР,
стоимость
монитора уже
в несколько
раз превышает
стоимость всего
остального
оборудования.
Вообще, в отношении
мониторов
характеристика
“больше и дороже”
зачастую (правда,
не всегда) означает
“лучше”.
При
покупке компьютера
нужно серьезнейшим
образом подходить
к выбору монитора
еще и потому,
что длительная
работа за
некачественным
монитором может
самым пагубным
образом влиять
на здоровье,
особенно на
зрение.
3.3.2 Мониторы
общего и профессионального
назначения
Основной
параметр,
характеризующий
монитор, – его
размер. Размеры
монитора обыкновенно
определяются
длиной диагонали
экрана электронно-лучевой
трубки. Для
популярных
приложений,
работающих
в графической
среде Windows, наиболее
подходящими
являются мониторы
размером 15-17 дюймов
(14-дюймовые мониторы
уходят в прошлое).
Следует отметить,
что действительный
размер изображения,
как правило,
меньше размера
ЭЛТ приблизительно
на один дюйм
(то есть для
15-дюймового
монитора видимая
область экрана
соответствует
примерно 14-ти
дюймам по диагонали),
хотя у разных
производителей
эта величина
может слегка
варьироваться.
Другой
важный параметр,
характеризующий
работу в графической
среде – разрешение.
Для количественного
описания разрешения
используют
пиксел (pixel – от
picture element, по-русски
– элемент изображения).
Режимы разрешения
различаются
количественно
произведением
пикселов,
укладывающихся
по горизонтали
и вертикали
экрана. На мониторах
общего назначения
обычно устанавливают
режимы: 640×480, 800×600,
1024×768 пикселов.
Те, кому приходится
интенсивно
работать с
офисными приложениями
(Word, Excel, Power Point, Publisher), предпочли
бы сесть за
17-дюймовый монитор,
позволяющий
установить
разрешение
1024×768 или 1280×1024 пикселов.
Действительно,
удобно, когда
текстовый
документ формата
А4 помещается
на экране в
натуральную
величину – при
высоком разрешении
не так часто
приходится
менять масштаб
и прокручивать
изображение.
С мониторами
профессионального
назначения
(размер экрана
– 17, 20, 21 дюйм и более,
разрешение
– до 1600×1200) работают
дизайнеры,
использующие
специальные
приложения
– настольные
издательские
системы и мощные
графические
редакторы. (Это
Adobe PageMaker, Corel Draw, Adobe Photoshop и другие)
Подобные
мониторы в ходу
и у специалистов
в области
автоматизированного
проектирования
в сферах архитектуры
и интерьеров,
картографии
и ландшафтов,
машиностроения
и электроники.
По
физическим
принципам,
лежащим в основе
конструкций
дисплеев, подавляющее
большинство
их относится
к дисплеям на
базе электронно-лучевых
трубок и к
жидкокристаллическим
дисплеям (последние
особенно часто
встречаются
у портативных
компьютеров).
У первых формирование
изображения
производится
на внутренней
поверхности
экрана, покрытого
слоем люминофора
– вещества,
светящегося
под воздействием
электронного
луча, генерируемого
специальной
“электронной
пушкой” и
управляемого
системами
горизонтальной
и вертикальной
развертки.
Жидкокристаллический
экран состоит
из крошечных
сегментов,
заполненных
специальным
веществом,
способным
менять отражательную
способность
под воздействием
очень слабого
электрического
поля, создаваемого
электродами,
подходящими
к каждому сегменту.
Рис.3.
Мониторы на
основе ЭЛТ
Рис.4.
ЖК-мониторы
При
выводе на экран
любого изображения,
независимо
от того, в растровом
или векторном
форматах оно
зафиксировано
в графических
файлах, в видеопамяти
формируется
информация
растрового
типа, содержащая
сведения о
цвете каждого
пиксела, задающего
наиболее мелкую
деталь изображения.
Каждый пиксел
однозначно
связан с долей
видеопамяти
– несколькими
битами, в которых
программным
путем задается
яркость (и, при
цветном экране,
цветность)
свечения этого
пиксела. Специальная
системная
программа
десятки раз
в секунду считывает
содержимое
видеопамяти
и обновляет
содержимое
каждого пиксела,
тем самым создавая
и поддерживая
на экране
изображение.
Основные
характеристики
дисплеев с
точки зрения
пользователя
таковы: разрешающая
способность,
число воспроизводимых
цветов (для
цветного дисплея)
или оттенков
яркости (для
монохромного).
Для алфавитно-цифрового
дисплея разрешающая
способность
– число строк
на экране и
символов в
каждой строке.
В настоящее
время (с конца
90-х годов) начался
промышленный
выпуск плазменных
дисплеев. В
основе – возможность
управлять
возникновением
электрических
разрядов в
некоторых газах
и сопровождающим
их свечением.
Такие дисплеи
обладают высоким
качеством
изображения
и могут иметь
значительно
большие, чем
у привычных
компьютеров,
размеры экранов
при небольшой
толщине (экран
с диагональю
около 1 м при
толщине 8-10 см).
3.3.3 Сравнительные
характеристики
мониторов
Поработав
впервые за
новым жидкокристаллическим
монитором,
первая мысль,
которая приходит
в голову – “цивилизация,
прогресс”. После
него, возвращаясь
к обычному
ЭЛТ-монитору,
испытываешь
абсолютно
реальное чувство
отвращения.
Новый
монитор это
не только не
виданное ранее
удобство, но
и абсолютное
спокойствие
за собственное
здоровье. Массовая
пропаганда
абсолютной
безвредности
мониторов
подобного
класса, стала
неотъемлемой
частью рекламной
политики фирм
производителей.
Несмотря
на скрытый
намек предыдущих
строк, о том,
как все на самом
деле плохо,
давайте попробуем
максимально
объективно
сравнить преимущества
и недостатки
обоих типов
мониторов.
Основные
факторы, отрицательно
влияющие на
зрение, здоровье
Монитор
на основе
электронно-лучевой
трубки
Монитор
на основе
активной матрицы
(жидкокристаллический
монитор)
Радиационное
излучение
да
нет
Является
прибором
активного
контраста
да
да
Зависим
ли от освещенности
рабочего места
да
да
Зависимость
от несовершенства
способов создания
изображения
на экране
монитора
да
практически
отсутствует
Яркости
изображения
достаточная
ниже
чем в ЭЛТ
Возможность
наличия бликов
да
да
Несоблюдение
расстояния
от глаз до
монитора
да
да
Зависимость
от положения
дисплея
да
да
Недостаточная
частота обновления*
нет
да
Длительная
неподвижность
глазных и
внутриглазных
мышц
да
да
Длительная
работа требует
сосредоточенности
(напряженность
глаз)
да
да
Мерцание
изображения
да
нет
Доступные
по цене жидкокристаллические
мониторы имеет
невысокую
частоту обновления,
что доставляет
неудобства
при игре в игры
с трехмерной
графикой.
Недостаточной,
частота обновления
может быть, в
зависимости
от настройки,
и у мониторов
на базе ЭЛТ.
Некоторые из
пунктов сравнения
частично дублируют
другие, например
из того, что
прибор является
устройством
активного
контраста и
так следует
зависимость
от освещенности
рабочего места.
Но чтобы подчеркнуть
основные моменты
и сделать сравнение
более доступным,
добавлена
избыточная
информация.
Как видно из
таблицы, результат
не столь утешительный.
Большая часть
таблицы осталось
красной и с
появление
жидкокристаллических
мониторов.
Теперь давайте
пройдемся по
пунктам, в которых
наблюдаются
отличия:
Радиационное
излучение
Наибольшее
беспокойство
от использования
компьютера
предыдущие
десятилетия
доставляла
именно эта
проблема. С
появлением
жидкокристаллических
мониторов эта
проблема полностью
решена. Жидкокристаллические
мониторы используют
для создания
изображения
излучение
видимого диапазона,
т.е. свет “лампочки”.
3.3.4 Зависимость
от несовершенства
способов создания
изображения
на экране монитора
Для
мониторов на
базе ЭЛТ это:
неоптимальные
параметры схем
развертки ЭЛТ,
несовместимость
параметров
монитора и
графического
адаптера,
недостаточно
высокое разрешение
монитора,
расфокусировка,
несведение
лучей, низкий
уровень других
технических
характеристик,
неправильно
настроенная
яркость. Для
жидкокристаллических
мониторов это
недостаточная
яркость; и
недостаточная
частота обновления
для высоко-динамичной
трехмерной
графики игр.
Почувствовать
самому недостаточную
частоту обновления
на жидкокристаллическом
мониторе практически
невозможно.
Недостаточная
яркость.
Очень
долгое время
недостаточная
яркость была
непреодолимой
преградой для
разработчиков
жидкокристаллических
мониторов.
Первые модели
мониторов
создавали
изображение,
хорошо различимое
только в комнате,
без прямого
солнечного
света. В последних
моделях, с
использованием
дополнительного
четвертого
пикселя яркости,
проблема решена
полностью.
Недостаточная
частота обновления.
Объяснение
этого пункта
приведено выше
в тексте.
Мерцание
изображения.
Из-за
мерцания изображения,
при работе с
монитором на
базе ЭЛТ, быстро
устают глаза,
как следствие
появляется
раздражительность
и другие признаки
усталости. У
жидкокристаллических
мониторов
мерцание отсутствует.
Пункты, в которых
принципиально
различные
мониторы, показали
одинаковые
результаты
можно разделить
на две группы,
недостатки,
связанные с
самой конструкцией
монитора, его
корпуса и недостатки,
связанные с
непродуманной
организацией
рабочего места.
Теперь более
детально рассмотрим
недостатки,
связанные с
конструкцией
монитора, его
корпуса.
Монитор
– прибор активного
контраста.
Все
приборы активного
контраста в
большей степени
зависят от
интенсивности
освещения и
угла падения
светового
потока на экран,
чем при работе
с пассивным
контрастом,
например при
чтении с бумаги.
Зависимость
от положения
монитора.
При
работе с дисплеем
пользователь
ПК зависит от
положения
дисплея, а при
чтении с бумажного
носителя можно
легко изменить
положение
листа, для наиболее
комфортного
восприятия
информации.
Длительная
неподвижность
глазных и
внутриглазных
мышц.
Длительная
работа с персональным
компьютером
требует повышенной
сосредоточенности,
что приводит
к большим нагрузкам
на зрительную
систему, ослабления
глазных мышц.
Осталось рассмотреть
недостатки,
связанные с
непродуманной
организацией
рабочего места.
Наличие
бликов, несоблюдение
расстояния
от глаз до монитора,
отсутствие
необходимого
освещения
рабочего места,
неправильно
настроенное
изображение.
Поэтому
необходимо
тщательно
изучить возможности
монитора и
использовать
их для максимально
правильной
настройки
монитора, а
также следует
безукоснительно
соблюдать
Санитарные
правила и нормы.
Подводя
итог можно
сделать вывод,
что жидкокристаллический
монитор, является
прорывом в
развитие компьютерных
технологий,
но его использование
не является
абсолютно
безвредным.
Если пользователь
не научиться
выполнять все
предписания
по организации
своего рабочего
места, ежедневно
соблюдать
график работы,
он не сможет
сохранять
работоспособность
на протяжении
всего рабочего
дня, оставаться
здоровым.
3.3.5 Принтеры
Огромную
роль при выводе
информации
играют разнообразные
печатающие
устройства
– принтеры.
Наличие дисплея
на современных
компьютерах
позволяет,
работая в
интерактивном
режиме, экономить
огромное количество
бумаги, но все
равно наступает,
как правило,
момент, когда
необходима,
так называемая,
“твердая копия”
информации
– текст, данные,
рисунок на
бумаге. В процессе
эволюции принтеры
прошли следующий
путь. Первые
копировали
пишущую машинку,
имея ударные
клавиши с буквами,
цифрами и т.д.
Под управлением
процессора
та или иная
клавиша наносила
удар по красящей
ленте, оставляющей
след на бумаге.
Таких принтеров
давно нет; их
прямые наследники
– точечно-матричные
принтеры ударного
типа – располагают
перемещающейся
вдоль строки
печатающей
головкой, содержащей
от 7 до 24 игл, каждая
из которых
может независимо
от остальных
наносить удар
по ленте. Это
позволяет
формировать
изображения
как букв и цифр,
так и любых
других символов,
а также достаточно
сложные рисунки
и чертежи.
Для
хранения и
подачи ленты
используют
специальную
пластмассовую
коробочку –
картридж. Принтеры
стали “интеллектуальными”,
т.е. имеют собственное
ОЗУ и электронный
блок управления
для того, чтобы
разгрузить
основное ОЗУ
и не отнимать
в процессе
печати время
у центрального
процессора.
Существуют
ударные точечно-матричные
принтеры цветной
печати. В них
используются
4-цветные ленты,
и каждая точка
изображения
формируется
четырьмя
последовательными
ударами иголки
разной силы.
Таким образом
можно сформировать
на бумаге точки
всех основных
цветов и множества
оттенков. Крупнейший
производитель
точечно-матричных
принтеров –
фирма “Epson” (Япония).
Все
чаще на рабочих
местах пользователей
персональных
компьютеров
появляются
вместо точечно-матричных
струйные или
лазерные принтеры.
Струйные
принтеры вместо
головки с иглами
имеют головку
со специальной
краской и
микросоплом,
через которую
эта краска
“выстреливается”
струйкой на
бумагу (и быстро
сохнет). Для
формирования
изображения
либо струйка
краски может
отклоняться
специально
созданным
электрическим
полем (так как
она электризуется
в момент выхода
из сопла), либо
(чаще) головка
имеет столбец
из нескольких
сопел – наподобие
матрицы игл
точечно-матричного
принтера
Струйные
принтеры могут
быть цветными,
они смешивают
на бумаге красители,
порознь распыляемые
разными соплами.
Изображение,
формируемое
струйными
принтерами,
по качеству
превосходит
аналогичное,
получаемое
на точечно-матричных.
Дополнительное
достоинство
– меньший уровень
шума при работе.
Самые
высококачественные
изображения
на бумаге на
сегодняшний
день дают лазерные
принтеры. Один
из основных
узлов лазерного
принтера –
вращающийся
барабан, на
внешней поверхности
которого нанесен
специальный
светочувствительный
материал. Управляемый
электронным
блоком луч
лазера оставляет
на поверхности
барабана
наэлектризованную
“картинку”,
соответствующую
формируемому
изображению.
Затем на барабан
наносится
специальный
мелкодисперсный
порошок – тонер,
частички которого
прилипают к
наэлектризованным
участкам поверхности.
Вслед за этим
к барабану
прижимается
лист бумаги,
на который
переходит
тонер, после
чего изображение
на бумаге фиксируется
(“прижигается”)
в результате
прохождения
через горячие
валки.
Все
это происходит
с огромной
быстротой,
благодаря чему
лазерные принтеры
значительно
превосходят
обсуждавшиеся
выше по скорости
работы. Лазерные
принтеры –
рекордсмены
по части количества
воспроизводимых
шрифтов и качеству
рисунков благодаря
высочайшей
разрешающей
способности.
Существуют
как черно-белые,
так и цветные
лазерные принтеры.
Лазерный принтер
работает почти
бесшумно.
Единственный,
но, увы, очень
важный параметр,
по которому
они существенно
уступают принтерам
ранее описанных
типов – стоимость;
далеко не всякий
может себе
позволить
приобрести
принтер, по
стоимости
превосходящий
точечно-матричный
аналог в несколько
раз.
Лидирующая
фирма в производстве
струйных и
лазерных принтеров
– “Hewlett-Packard” (HP), США, хотя
в этой области
действуют и
другие фирмы.
Существуют
и принтеры,
работающие
на других физических
принципах, но
по распространенности
они значительно
уступают тем,
которые обсуждались
выше.
3.3.6 Плоттеры
Плоттеры,
или графопостроители,
предназначены
для вывода
графической
информации,
создания схем,
сложных архитектурных
чертежей,
художественной
и иллюстративной
графики, карт,
объемных изображений.
Плоттеры используются
для производства
высококачественной,
цветной документации
и являются
незаменимыми
для художников,
дизайнеров,
оформителей,
инженеров, про-
Максимальная
длина печатаемого
материала
ограничена,
как правило,
длиной рулона
бумаги, а не
конструкцией
плоттера. Изображение
на бумаге получается
с помощью печатающей
головки. Точка
за точкой наносится
изображение
на бумагу (кальку,
пленку), отсюда
и название
графопостроителя
– плоттер (to plot –
“вычерчивать
чертеж”).
К основным
характеристикам
плоттеров
относятся:
скорость
вычерчивания
изображения,
измеряемая
в миллиметрах
в секунду;
скорость
вывода, определяемая
количеством
листов, распечатываемых
в минуту;
разрешающая
способность,
измеряемая,
аналогично
принтеру, в
dpi.
Плоттеры
подключаются
к компьютеру
через параллельный
или последовательный
интерфейс, либо
в слот расширения
встраивается
плата.
По
конструкции
плоттеры делятся
на планшетные
и барабанные.
В планшетных
плоттерах
бумага неподвижна,
а печатающая
головка перемещается
по двум направлениям.
В барабанных
по одной координате
двигается
головка, а по
другой оси с
помощью системы
прижима двигается
бумага. По
принципу действия
плоттеры делятся
на перьевые,
струйные,
электростатические,
с термопереносом,
карандашные.
Перьевые плоттеры
используют
для получения
изображения
обычные перья.
Для получения
цветного изображения
используется
несколько
перьев различного
цвета. Струйные
плоттеры
формируют
изображение
подобно струйным
принтерам,
разбрызгивая
капли чернил
на бумагу. Качество
печати, превосходящее
возможности
перьевых плоттеров,
определяет
широкое распространение
струйных плоттеров
в различных
областях человеческой
деятельности,
включая автоматическое
проектирование,
инженерный
дизайн. Электростатические
плоттеры создают
изображение
с помощью
электрического
заряда. Электростатические
плоттеры очень
дороги и используются,
когда требуется
высокое качество
выходных документов.
Плоттеры
с термопереносом
создают двухцветное
изображение,
используя
теплочувствительную
бумагу и электрически
нагреваемые
иглы.
Карандашные
плоттеры используют
для получения
изображения
обычный грифель.
Они самые дешевые
и требуют дешевого
расходного
материала.
Рис.5.
Плоттер
3.3.7 Многофункциональные
устройства
(МФУ)
Само
название говорит
за себя. Это
такое устройство
которое может
выполнять
функции как
сканера, принтера,
так и копира,
а иные модели
и факса.
Рис.6.
МФУ
3.3.8 Синтезаторы
звука
Своеобразные
устройства
вывода – синтезаторы
звука. Простейшие
из них есть в
арсенале почти
у всех персональных
компьютеров
и представляют
собой обычный
малогабаритный
динамик, напряжение
сигнала на
котором с большой
частотой изменяется
компьютером.
Таким способом
удается подать
простой звуковой
сигнал, указывающий
на наступление
какого-либо
события. Многие
языки программирования
дополняются
командами типа
ВЕЕР, SOUND, позволяющими
программировать
серии звуков.
Если звукогенератор
физически
реализован
так, что частота
звучания поддается
регулированию,
то можно запрограммировать
несложную
мелодию, а если
есть несколько
независимых
звукогенераторов,
то – и звучание
оркестра. Для
этого в современных
компьютерах
устанавливается
специальная
плата – звуковая
карта, – способная
преобразовывать
аналоговый
звуковой сигнал
в последовательность
двоичных цифр
и наоборот.
Существуют
и синтезаторы
речи, назначение
которых понятно
из названия.
3.4 Устройства
хранения информации
3.4.1 Долговременная
память
Магнитные
диски
В этих
устройствах
записывается
на вращающихся
дисках, покрытых
магнитным
материалом,
напоминающем
покрытие лент
обычных аудио
– и видеокассет.
И хотя по своему
составу магнитное
покрытие,
используемое
в дисковых
накопителях,
отличается
от покрытия
обычных бытовых
магнитных лент,
в них используется
аналогичный
принцип записи
информации.
Дорожки
образуют на
магнитных
дисках концентрические
круги. Блок
специальных
магнитных
головок перемещается
по радиальной
оси к центру
или от центра
диска, прочерчивая
по поверхности
диска воображаемые
круги. Эти круги
и называются
дорожками или
цилиндрами
Рис.7.
Магнитный диск
3.4.2 Винчестеры
(жесткие диски)
В особом
представлении
не нуждаются.
Выпускаются
практически
с начала эры
компьютеров.
Принцип работы
– запись и считывание
данных магнитными
головками на
поверхности
пакета магнитных
дисков. Исполнение
– внутреннее.
Подключение
– IDE или SCSI.
По
быстродействию,
бесшумности,
надежности,
емкости, удобству
работы и универсальности
интерфейса
не имеют равных
среди остальных
типов носителей.
Максимальная
емкость носителя
продолжает
стремительно
возрастать.
Жесткая конкуренция
в сфере производства
винчестеров
и, как следствие,
неизбежный
дальнейший
рост производительности
устройств и
снижение цен
делают этот
тип накопителей
еще более
перспективным
для пользователей.
Единственный
недостаток
этого типа
устройств –
немобильность.
Магнитный
диск (гибкий).
Сменные
магнитные диски
называются
гибкими магнитными
дисками или
флоппи-дисками
(их также называют
дискетами) и
расположены
в специальном
картонном
конверте, защищающем
их от повреждения.
Кстати, пусть
название “гибкие
диски” не вводят
вас в заблуждение
– с такими дисками
надо обращаться
осторожно и
ни в коем случае
не изгибать
их!
В настоящее
время используются
флоппи-диски
двух типов –
диаметром 5,25″
(рис.1.14) и 3,5″ (рис.1.15).
В зависимости
от конструкции
диска и материала
магнитного
покрытия вы
можете записать
на флоппи-диск
от 360 Кбайт до
2,88 Мбайт данных.
Больше всего
распространены
флоппи-диски
диаметром 3,5″
и емкостью 1,44
Мбайт, диаметром
5,25″ и емкостью
1,2 Мбайт, а также
диаметром 5,25″
и емкостью 360
Кбайт.
Энергозависимая
память
Применяется
для долговременного
хранения информации.
Такая память
не имеет движущихся
частей и поэтому
обеспечивает
высокую сохранность
данных при
использовании
в мобильных
устройствах.
3.4.3 Кратковременная
память
Оперативная
память.
Представляет
собой последовательность
пронумерованных,
начиная с нуля,
ячеек. В каждой
ячейке оперативной
памяти может
храниться
двоичный код.
Оперативная
память изготавливается
в виде модулей
памяти.
Список
литературы
Информатика
в понятиях и
терминах: Кн.
для учащихся
ст. классов
сред. шк. / Г.А.
Бордовский,
В.А. Извозчиков,
Ю.В. Исаев, В.В.
Морозов; Под
ред.В.А. Извозчикова.
– М.: Просвещение,
1991. – 208 с.
Основы информатики
и вычислительной
техники: Проб.
учеб. пособие
для сред. учеб.
заведений. В
2-х ч. Ч.1 / А.П. Ершов,
В.М. Монахов,
С.А. Бешенков
и др.; Под ред.
А.П. Ершова, В.М.
Монахова. – М.:
Просвещение,
1985. – 96 с.
Основы информатики
и вычислительной
техники: Проб.
учеб. пособие
для сред. учеб.
заведений. В
2-х ч. Ч.2/ А.П. Ершов,
В.М. Монахов,
А.А. Кузнецов
и др.; Под ред.
А.П. Ершова, В.М.
Монахова. – М.:
Просвещение,
1986. – 143 с.
Гук М. Аппаратные
средства IBM PC.
Энциклопедия.
СПб.: Издательство
“Питер”, 2000. – 816 c.
Позже, подходя к XXI веку, компьютеры получили большой спрос и их начали усовершенствовать. Так, в 1998 году, в Америке появился первый компьютер, который уже напоминал современную машину. А уже в начале XXI века разработкой и созданием компьютеров начали заниматься большое количество компаний, но это был не полный комплект, а части компьютера: видеокарта, процессор, материнская плата и так далее. В 2009 году персональные компьютеры были чуть ли не у каждого шестого человека планеты, и с их помощью уже можно было играть в разные игры, читать полезную информацию из Интернета или просто приятно проводить время, чего нельзя было сделать 30 лет назад. Кто мог подумать, что гигантские вычислительные машины, занимавшие почти всю комнату, спустя некоторое время превратятся в маленькие компьютеры, которые сейчас приносят большую пользу человечеству…
Сейчас почти у каждого дома есть компьютер, и каждый может делать в нём то, что захочет: читать, писать, рисовать, играть, смотреть фильмы и тому подобное, но стоило ли оно того, чтобы потратить на создание такой технологии более 50 лет? – Конечно же, да. Ведь компьютер – это формально мини-помощник, который подскажет как дойти до места назначения или решит за человека любую задачку. Именно этого стремился добиться человека, планируя собирать такую конструкцию. Компьютер – это не просто технология, это миллионная находка, которая способна упростить жизнь человека в несколько раз!
Сочинение 2
Компьютеры сегодня встречаются практически в каждом доме. Куда бы вы ни посмотрели, люди имеют доступ к персональному компьютеру, так или иначе. По мере того, как компьютеры становятся более продвинутыми, спрос на лучший компьютер становится все больше.
Персональный компьютер (ПК) – машина, способная многократно и быстро выполнять расчеты и инструкции. Разработанный для использования одним человеком, ПК меньше, дешевле и проще в использовании, чем компьютеры других классов, такие как суперкомпьютеры, мэйнфреймы и рабочие станции. Тем не менее, он обычно имеет меньшую вычислительную мощность.
Впервые появившись как массивные машины, которые можно было увидеть только в областях высоких технологий, компьютер, в конечном итоге, попал в дома и офисы в меньшей, более доступной форме.
Они произвели революцию в сфере развлечений, науки, средств массовой информации, искусства, медицины, образования и бизнеса, потому что они предоставляют вычислительные возможности по низкой цене людям, не имеющим опыта программирования.
ПК позволяют художникам представлять изображения и манипулировать ими. Музыканты используют их для обучения, создания и записи музыки.
Предприятия отслеживают финансы и прогнозируют производительность компании с помощью ПК.
Иностранные корреспонденты могут составлять новости на портативных ПК, называемых ноутбуками, и отправлять их в электронном виде из самых дальних мест.
Много людей работают дома и общаются с коллегами через свои компьютеры в практике, известной как телекоммуникации. ПК также могут взаимодействовать с всемирными сетями связи, такими как Интернет. Это информационная база данных на основе графики, известная, как Всемирная паутина, для поиска информации по любому предмету. С помощью ПК и модема пользователь может подключаться к информации в местных, национальных и международных сетях по телефонным линиям. Поскольку компьютеры и программное обеспечение стали проще в использовании или стали более «удобными для пользователя», многие люди находят их полезными и необходимыми для своей работы.
Конечно, в настоящее время в современном мире человечество уже не обойдётся без искусственного интеллекта. Но все же хочется, что бы учёные никогда не переходили этических норм, и использовали это величайшее достижение человечества только на пользу!
Устройство компьютера.
1.1. Как он устроен и как работает
1.2. Системный блок компьютера
1.3. Память компьютера
Едва ли сейчас можно найти человека, который никогда не слышал о персональных компьютерах или никогда их не видел. Персональные компьютеры выпускаются в разных корпусах. На рис. 1.1 показан внешний вид настольного персонального компьютера.
Рис. 1.1. Настольный персональный компьютер.
Если вы много путешествуете, можете брать компьютер с собой. В этом случае вам подойдет компьютер блокнотного типа. Он имеет размеры небольшой книги (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Блокнотный персональный компьютер.
Есть и другие варианты конструктивного исполнения компьютеров.
Окончательный выбор – дело вашего вкуса. Однако если вы планируете подключать к компьютеру большое количество внешних устройств, приобретайте компьютер с большим, просторным корпусом и мощным блоком питания. Впрочем, об этом чуть позже.
1.1. Как он устроен и как работает
Любой компьютер (даже самый большой) состоит из четырех частей – устройства ввода информации, устройства обработки информации, устройства хранения и устройства вывода информации. Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу (компьютеры класса Notebook – записная книжка) или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств (большие компьютеры, такие как ЕС ЭВМ).
Чаще всего персональный компьютер состоит из системного блока (показан справа от видеомонитора на рис. 1.1), видеомонитора (рис. 1.3), клавиатуры
(рис. 1.4), принтера (рис. 1.5), мыши (рис. 1.6). Иногда к компьютеру дополнительно подключаются звуковые колонки, головные телефоны и микрофон, а также другие устройства ввода и вывода информации, например, устройство ввода графической информации, которое называется сканер (рис. 1.7).
Системный блок объединяет устройства обработки и хранения информации.
Рис. 1.3. Видеомонитор.
Видеомонитор напоминает бытовой телевизор, однако обычно он обладает более высоким разрешением. Нетрудно догадаться, что монитор предназначен для вывода информации. Компьютер может выводить на экран монитора как текстовую, так и графическую информацию. С помощью специального (и довольно дорогостоящего оборудования) к компьютеру можно подключить бытовой видеомагнитофон и одновременно с обычной работой просматривать в небольшом окне экрана монитора (или на всем экране) видеофильмы.
Рис. 1.4. Клавиатура.
Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Ее назначение аналогично – набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске – запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач, о чем вы еще узнаете.
Рис. 1.5. Принтер.
Принтер предназначен для печати информации, хранящейся в основном блоке компьютера. Это может быть текст, графическое изображение, таблицы и т. п.. Промышленность выпускает принтеры на любой вкус – от самых дешевых, стоимостью $100 – $200, которые печатают медленно и не очень качественно, до дорогих лазерных и цветных струйных принтеров, которые стоят от сотен долларов до нескольких тысяч долларов и обеспечивают качество, обычно достижимое лишь в типографии.
Рис. 1.6. Мышь.
Мышь – это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя – курсора. Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола вы будете передвигать курсор по экрану монитора.
С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект.
Для выполнения на компьютере некоторых задач (например, таких как создание графических изображений) мышь даже более нужна чем клавиатура, так как является графическим устройством ввода компьютера.
С помощью звуковых колонок, головных телефонов и микрофона компьютер может общаться с человеком естественным для человека способом. Жаль только, что человеческую речь компьютер понимает пока с большим трудом, если вообще понимает…
Рис. 1.7. Сканер.
Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как черно/белые или цветные фотографии. С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом.
Компьютер сможет “прочитать” это изображение и преобразовать его в обычный текст. Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий.
С помощью плоттера компьютер может вычертить чертеж детали, географическую карту или другое подобное изображение. Плоттер рисует специальными цветными фломастерами. Качество обычно хуже, чем достижимое на лазерном принтере, однако есть плоттеры, способные работать с бумагой очень большого размера, например, формата А0 (33,11″ x 46,81″ или 841 мм х 1189 мм). Лазерные принтеры обычно используют формат бумаги А4 (8,27″ x 11,69″ или 210 мм х 297 мм), и только некоторые из них – А3 (11.69″ x 16,54″ или
297 мм х 420 мм).
Такое устройство, как дигитайзер, нужно далеко не всем. Это устройство состоит из планшета и специальной коробочки с кнопками. Дигитайзер предназначен для полуавтоматического ввода в компьютер чертежей, схем, географических карт. Чертеж или рисунок кладется на планшет, сверху располагается коробочка, соединенная с планшетом. Через специальную линзу с перекрещивающимися линиями вы видите поверхность чертежа или рисунка, на которой лежит коробочка. Перемещая перекрестие линий от одной точки чертежа к другой и нажимая кнопки на коробочке, вы можете ввести в компьютер карандашный эскиз детали или географическую карту.
К компьютеру можно подключить и другие устройства, например, устройство для чтения штрихового кода, используемого для маркировки товара в магазинах, или модем.
Итак, компьютер состоит из четырех частей, в качестве которых могут быть использованы описанные выше устройства. Как эти части соединяются и как взаимодействуют между собой?
На рис. 1.8 изображены те действия над информацией, которые может выполнять компьютер.
Рис 1.8. Действия, выполняемые компьютером
Компьютер может вводить информацию, обрабатывать, выводить, а также накапливать. Не вдаваясь в детали, отметим, что вся информация хранится в компьютере в виде чисел (даже текстовая, звуковая или графическая).
Устройства ввода преобразуют вводимую информацию в числа. Например, когда вы нажимаете клавиши на клавиатуре, из нее в основной блок передаются числа, соответствующие нажимаемой клавише. Если вводится звуковая информация, она также преобразуется в поток чисел, каждое из которых соответствует амплитуде звукового сигнала в данный момент времени. При вводе изображения при помощи сканера полученный образ хранится в виде чисел, описывающих цвет и интенсивность отдельных точек изображения. При передвижении мыши по поверхности стола направление перемещения мыши и расстояние преобразуются в цифровую форму и передаются в компьютер.
Человеку неудобно работать с цифровой информацией, он предпочитает аналоговую. Например, многие люди привыкли к механическим часам и не покупают электронные с цифровой индикацией, так как им легче определять время по положению стрелок. Компьютер (вернее, устройство обработки информации, входящее в состав компьютера), “любит” иметь дело с числами.
Поэтому получив от человека информацию, после обработки компьютер должен преобразовать ее из цифровой формы в форму, удобную для человека.
Устройства вывода выдают человеку готовый результат обработки в виде изображения, звука и т. д.
Что же касается хранения информации, то она хранится в цифровом виде.
Это удобно для обработки информации компьютером. Обычный пользователь никогда не имеет непосредственного доступа к информации, хранящейся в устройствах памяти компьютера, поэтому для него не имеет значения формат записанных там данных.
Помимо введенной для обработки информации в компьютере хранится и другой вид данных – программы для работы с информацией. Программы хранятся в виде чисел и представляют собой ни что иное, как инструкции компьютеру по работе с информацией. Программы предписывают компьютеру, какие следует выполнять операции в ответ на действия человека, работающего с компьютером.
Как правило, для решения каждой задачи требуется иметь отдельную программу, хотя бывают и универсальные программы, способные выполнять несколько разных задач.
Программы составляются людьми, чья профессия – программисты.
Составление программ – чрезвычайно сложная задача, требующая значительной специальной подготовки, больших затрат труда и времени. Программирование
“на хорошем уровне” доступно лишь профессионалам высокого класса. Однако пользователям компьютеров не стоит волноваться по этому поводу. В настоящий момент можно купить программу, подходящую для решения практически любой задачи. Для использования компьютера от вас не требуется умения составлять программы, как не требуется и детального знакомства с устройством и принципами работы компьютера.
1.2. Системный блок компьютера
Что же скрывается внутри системного блока компьютера? Там находится устройство обработки информации, устройства хранения информации и другие узлы.
Если открыть корпус системного блока компьютера (рис. 1.11), вы увидите блок питания (Power Supply), большую печатную плату с микросхемами, называемую материнской платой (Motherboard), в которую вставлены платы размером поменьше – контроллеры, а также устройства внешней памяти – накопители на гибких магнитных дисках (FDD или НГМД) и накопители на магнитных (жестких) дисках (HDD или НМД). Внутри корпуса есть также маленький громкоговоритель и много соединительных кабелей.
Устройства ввода/вывода, такие как мышь (Mouse), клавиатура
(Keyboard), видеомонитор и принтер (Printer) подключаются непосредственно к материнской плате либо к контроллерам (Controller) – маленьким платам, вставленным в материнскую плату. Аналогично подключаются к материнской плате НГМД, НМД и громкоговоритель, а также кнопки и светодиоды, расположенные на лицевой панели корпуса основного блока.
Рис. 1.11. Системный блок компьютера.
На материнской плате есть большая микросхема – центральный процессор
(CPU или ЦП). Это мозг компьютера. Процессор выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в памяти компьютера. Обработка выполняется по управлением программы, которая, как я уже писала, также хранится в памяти компьютера. Персональные компьютеры оснащаются центральными процессорами разной мощности (производительности). В зависимости от решаемой вами задачи может потребоваться тот или иной процессор, о чем я еще буду говорить.
Кроме центрального процессора, на материнской плате расположено еще одно важнейшее устройство – оперативная память или оперативное запоминающее устройство (RAM или ОЗУ). ОЗУ имеет относительно небольшой объем – обычно от 1 до 16 мегабайт, однако, как это видно из названия, центральный процессор имеет оперативный (быстрый) доступ к данным, записанным в ОЗУ (на извлечение данных из ОЗУ требуется не более 60-100 наносекунд). Говорят, что данные в ОЗУ имеют малое время доступа.
Почему вся память компьютера не работает так же быстро, как ОЗУ? Тому есть две причины. Во-первых, быстродействующая память дорого стоит. Во- вторых, все данные, хранящиеся в ОЗУ, пропадают при выключении питания компьютера. Устройства памяти типа НМД или НГМД сохраняют данные, даже если компьютер не работает, и могут использоваться для долговременного хранения информации, однако время доступа к данным даже для лучших НМД составляет 5-
10 миллисекунд, а для НГМД оно существенно больше.
1.3. Память компьютера
Расскажем подробнее о том, как устроена и работает память компьютера.
ОЗУ и ПЗУ
Вы уже знаете, что на материнской плате компьютера есть оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью несколько мегабайт с малым временем доступа. Эта память используется для временного хранения данных, обрабатываемых центральным процессором. Однако в ОЗУ хранятся не только данные, туда перед запуском должна быть записана программа.
Кроме ОЗУ на материнской плате есть микросхема постоянного запоминающего устройства (ROM или ПЗУ). Данные записываются в ПЗУ один раз при изготовлении микросхемы на заводе и обычно не могут быть изменены впоследствии. В ПЗУ хранятся программы, которые компьютер запускает автоматически при включении питания. Эти программы предназначены для проверки исправности и обслуживания аппаратуры самого компьютера. Они также выполняют первоначальную загрузку главной обслуживающей программы компьютера – так называемой операционной системы.
Наглядно ОЗУ и ПЗУ можно представить себе в в виде массива ячеек, в которые записаны отдельные байты информации. Каждая ячейка имеет свой номер, причем нумерация начинается с нуля. Номер ячейки является адресом
(Address) байта.
Центральный процессор при работе с ОЗУ должен указать адрес байта, который он желает прочитать из памяти или записать в память (рис. 1.12).
Разумеется, из ПЗУ можно только читать данные. Прочитанные из ОЗУ или ПЗУ данные процессор записывает в свою внутреннюю память, устроенную аналогично
ОЗУ, но работающую значительно быстрее и имеющую емкость не более десятков байт.
Рис. 1.12. Работа процессора с ОЗУ.
Процессор может обрабатывать только те данные, которые находятся в его внутренней памяти, в ОЗУ или в ПЗУ. Все эти виды устройства памяти называются устройствами внутренней памяти, они обычно располагаются непосредственно на материнской плате компьютера (внутренняя память процессора находится в самом процессоре).
Память на магнитных дисках
Любой компьютер (предназначенный для серьезной работы) оснащен так называемыми устройствами внешней памяти. К этим устройствам относятся в первую очередь накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НМД).
Устройства внешней памяти, как я уже говорила, предназначены для долговременного хранения информации. НГМД и НМД относятся к дисковым магнитным устройствам памяти, так как информация в этих устройствах записывается на вращающихся дисках, покрытых магнитным материалом, напоминающем покрытие лент обычных аудио- и видеокассет. И хотя по своему составу магнитное покрытие, используемое в дисковых накопителях, отличается от покрытия обычных бытовых магнитных лент, в них используется аналогичный принцип записи информации.
В обычных бытовых магнитофонах на магнитную ленту записывается аналоговый сигнал непосредственно с микрофона, проигрывателя пластинок, компакт-дисков или другого источника. Компьютер записывает на магнитные диски биты информации. Если надо записать несколько байт данных, все биты этих байтов записываются последовательно на одну дорожку.
Дорожки образуют на магнитных дисках концентрические круги. Блок специальных магнитных головок перемещается по радиальной оси к центру или от центра диска, прочерчивая по поверхности диска воображаемые круги. Эти круги и называются дорожками или цилиндрами (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Магнитный диск.
Компьютер может произвольно устанавливать блок магнитных головок на любую дорожку диска, однако сами данные на дорожке просматриваются компьютером последовательно по мере вращения диска.
Конструктивно НГМД выполнен таким образом, что вы можете менять установленные в нем магнитные диски. Такие сменные магнитные диски называются гибкими магнитными дисками или флоппи-дисками (их также называют дискетами) и расположены в специальном картонном конверте, защищающем их от повреждения. Кстати, пусть название “гибкие диски” не вводят вас в заблуждение – с такими дисками надо обращаться осторожно и ни в коем случае не изгибать их!
Флоппи-диски нельзя подвергать нагреву, располагать вблизи сильных электромагнитных полей (понятно почему – информация будет стерта). Для лучшей сохранности данных старайтесь держать дискеты подальше от сильных магнитов и видеомонитора. Нельзя также касаться пальцами поверхности диска, так как вы можете загрязнить ее жиром, который всегда есть на коже.
На верхнюю поверхность дискеты обычно наклеивается этикетка, на которой вы можете отметить, какие программы или данные находятся на дискете. Для отметок на этикетке дискеты лучше всего использовать мягкий простой карандаш или фломастер, но не шариковую ручку, так как она может оставить вмятины и испортить дискету. Если вы стираете старое обозначение с этикетки дискеты ластиком, следите за тем, чтобы крошки ластика не попали в прорезь для магнитных головок. В противном случае вы можете повредить не только дискету, но и НГМД.
Старайтесь держать дискету в специальном бумажном пакетике, в котором она продается. Не следует класть дискету без пакетика на стол или рабочие бумаги, так как пыль с поверхности стола или бумаг может попасть на поверхность магнитного диска и это приведет к ее повреждению. Я также не рекомендую курить в помещении, где установлен компьютер, пепел от сигарет может послужить причиной преждевременного выхода из строя дискет или НГМД.
В настоящее время используются флоппи-диски двух типов – диаметром
5,25″ (рис. 1.14) и 3,5″ (рис. 1.15). В зависимости от конструкции диска и материала магнитного покрытия вы можете записать на флоппи-диск от 360
Кбайт до 2,88 Мбайт данных. Больше всего распространены флоппи-диски диаметром 3,5″ и емкостью 1,44 Мбайт, диаметром 5,25″ и емкостью 1,2 Мбайт, а также диаметром 5,25″ и емкостью 360 Кбайт.
Емкость флоппи-дисков можно определить из обозначения на коробке.
Приведем обозначение для встречающихся чаще всего дискет:
|Обозначение|Диаметр |Емкость флоппи-диска, |
| |флоппи-диска,|Кбайт |
| |дюймы | |
|5.25″ 2S/2D|5,25 |360 |
|5.25″ 2S/HD|5,25 |1200 |
|3.5″ 2S/2D |3,5 |720 |
|3.5″ 2S/HD |3,5 |1440 |
Дискеты диаметром 5,25″ и разной плотностью внешне практически ничем не отличаются друг от друга, за исключением того что у дискет емкостью 360
Кбайт отверстие для вращающегося вала имеет окантовку по краям. У дискет емкостью 1200 Кбайт (или как принято говорить, емкостью 1,2 Мбайт) такой окантовки нет.
Емкость дискет диаметром 3,5″ легко определить по внешнему виду, так как у дискет емкостью 1,44 Мбайт (1440 Кбайт) есть специальное отверстие для обозначения емкости. Дискеты емкостью 720 Кбайт такого отверстия не имеют.
Рис. 1.14. Флоппи-диск диаметром 5,25″.
Данные, записанные на дискете, можно защитить от случайного стирания или перезаписи. В дискете диаметром 5,25″ для этого надо заклеить отверстие защиты от записи при помощи специальной полоски. Набор таких полосок продается вместе с дискетами. В дискете диаметром 3,5″ для защиты от записи есть специальная крышечка. Вы можете с ее помощью закрыть отверстие, защитив таким образом записанные на дискете данные.
Рис. 1.15. Флоппи-диск диаметром 3,5″.
Дискеты надо вставлять в прорезь НГМД осторожно, при этом они должны вставляться таким образом, чтобы прорезь для магнитных головок была направлена внутрь НГМД, а прорезь защиты от записи (или отверстие защиты от записи в дискетах диаметром 3,5″) находилась слева. При этом этикетка должна быть наклеена сверху. Если вы вставите дискету неправильно, это может привести к повреждению НГМД.
На рис. 1.16 показано, как правильно вставлять дискету диаметром 3,5″.
Дискета вставляется до щелчка без приложения усилий. Для извлечения дискеты нажмите кнопку, указанную на рисунке.
Рис. 1.16. Работа с дискетой диаметром 3,5″.
На рис. 1.17 показано, как правильно устанавливать в НГМД дискету диаметром 5,25″. После того как вы вставили дискету, следует повернуть ручку фиксатора в направлении, указанном на рисунке стрелкой. Перед тем как вынимать дискету из дисковода, ручку фиксатора следует вернуть в исходное положение.
Рис. 1.17. Работа с дискетой диаметром 5,25″.
В накопителях НМД используется сразу несколько дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общем валу. Так же как и в НГМД, для записи данных на диски используется блок магнитных головок, причем данные записываются на обе поверхности дисков. Однако в НГМД магнитные головки касаются поверхности флоппи-дисков, а в НМД парят очень близко над поверхностью. Поэтому, в частности, а также потому что сами диски более жесткие механически, емкость НМД существенно выше и составляет сотни, а то и тысячи Мбайт.
По сравнению с НГМД время доступа к данным в НМД существенно меньше.
Это связано с тем, что скорость вращения дисков в НМД выше, чем скорость вращения флоппи-диска в НГМД.
Накопители НМД есть практически в каждом персональном компьютере. В настоящее время это самое распространенное устройство, предназначенное для долговременного хранения данных.
Лазерные дисковые накопители
Все шире используются лазерные дисковые накопители. Лазерные накопители отличаются значительной емкостью (650 Мбайт и более), однако обычно обладают худшим быстродействием по сравнению с НМД. Так же как и в
НГМД вы можете менять диски с информацией, однако емкость такого “флоппи- диска” значительно больше, не говоря уже о значительно большей надежности хранения данных. Размеры лазерного и флоппи-диска примерно одинаковы.
Не вдаваясь в детали отметим, что существуют три разных типа лазерных накопителей.
Первый тип позволяет только читать лазерные диски, похожие на обычные компакт-диски CD. Эти накопители работают как сменное ПЗУ и называются CD-
ROM. Компакт-диски для накопителей CD-ROM готовятся с помощью специального оборудования стоимостью в тысячи долларов, однако стоимость самих компакт- дисков (без учета стоимости информации, записанной на диске) ничтожна.
Накопители CD-ROM стоят порядка 200-300 долларов, что сравнительно немного.
Они обеспечат вам доступ к значительным объемам данных, не говоря уже о том, что такие накопители позволяют проигрывать обычные звуковые компакт- диски через головные телефоны или звуковое оборудование, подключенное к компьютеру.
Второй тип лазерных накопителей позволяет записывать информацию на лазерный диск только один раз. Это так называемые WORM-накопители. Их удобно использовать для работы с большими объемами редко изменяющейся, но пополняющейся информации, такой как, например, каталоги больших библиотек.
Самый удобный, но и самый дорогой тип лазерных накопителей – накопители с перезаписью. При емкости порядка 600 Мбайт и быстродействии, сравнимом с быстродействием НМД, стоимость таких накопителей может достигать несколько тысяч долларов. Однако высокая надежность и возможность смены дисков с данными делают их весьма привлекательными, если необходимо работать с очень большими объемами данных.
Накопители на магнитной ленте
Нельзя обойти вниманием и такой тип внешних устройств памяти, как накопители на магнитной ленте или стримеры. По своему принципу действия эти устройства напоминают бытовые кассетные магнитофоны. Чаще всего стримеры используют для резервного копирования содержимого НМД, что позволяет избежать потери данных при выходе НМД из строя. Самые хорошие стримеры позволяют записать на одну кассету с магнитной лентой до 2 Гбайт информации, однако из-за высокой стоимости таких стримеров больше распространены стримеры с кассетами, рассчитанными на запись 150 или 250
Мбайт данных.
Иерархия памяти в персональном компьютере
Подводя итог сказанному, отметим иерархичность памяти компьютера.
Непосредственно в центральном процессоре расположена очень быстродействующая память небольшого размера (десятки байт). На материнской плате есть несколько более медленная память ОЗУ и ПЗУ емкостью порядка нескольких мегабайт (емкость ПЗУ обычно составляет сотни килобайт). И, наконец, к компьютеру подключаются относительно медленные устройства внешней памяти, способные хранить тысячи мегабайт данных. В приведенной ниже таблице отражены приблизительные характеристики основных типов запоминающих устройств, используемых в персональных компьютерах.
|Устройство |Емкость, |Среднее время доступа к |
| |Мбайт |данным, мсек |
|ОЗУ |1-32 |0,00005-0,0001 |
|НМД |40-3000 |5-25 |
|НГМД |0,36-2,88 |100-200 |
|CD-ROM |600-1000 |200-700 |
|Лазерный |120-650 |17-300 |
|диск с | | |
|перезаписью | | |
|Стример |60-2500 |5-25 мин |
Отметим, что центральный процессор принципиально не имеет непосредственного доступа к внешней памяти. Для того чтобы записать данные на диск, процессор должен поместить их вначале в ОЗУ, откуда они при помощи специальной аппаратуры компьютера будут переписаны на дорожки диска.
Данные, читаемые с диска, также вначале помещаются в ОЗУ, и только после этого центральный процессор может получить к ним доступ.
Иерархическое построение памяти компьютера позволяет снизить стоимость подсистемы памяти компьютера, так как те данные, которые нужны чаще, хранятся в быстродействующей (и более дорогостоящей) памяти, в то время как большой объем редко используемых данных можно хранить в относительно дешевой внешней памяти.
С его помощью теперь можно общаться даже с людьми, находящимися на другом конце Земли. Мне кажется, это очень удобно, ведь так можно заводить друзей из других стран. Некоторым даже удается найти давно потерянных родственников.
Кое-кто уверен, что компьютер вреден для человека, особенно для детей, что он крадет наше время. Однако я думаю иначе. Конечно, долгое пассивное сидение перед монитором вредно и для зрения, и для позвоночника. Человек даже может деградировать, если будет уделять большую часть своего времени машине. Но если распределить время правильно и поставить себе определенные цели, то вреда можно избежать.
Важно не использовать это полезное изобретение только лишь для развлечения. С его помощью нужно искать и обрабатывать информацию. Моя мама, к примеру, работает на компьютере. Она архитектор и создает с его помощью чертежи и визуализации. Так значительно удобнее, чем когда это приходилось делать вручную.
Для меня, как и для многих, компьютер имеет большое значение, но он не заменяет мне простого общения с друзьями, похода в кино или чтения книг. Я спокойно могу обойтись без него, пока мне не понадобится написать реферат или найти какую-нибудь информацию. Важно помнить, что машина не может заменить человеку реальную жизнь. Компьютер нужно рассматривать как помощника, а не как единственного друга. Тогда, я уверен, из него можно будет извлечь максимум пользы и не попасть под дурное влияние.