Базова апаратна конфігурація персонального комп`ютера

Базова апаратна конфігурація

Персональний комп'ютер - універсальна технічна система. Його конфігурацію (склад устаткування) можна гнучко змінювати в міру необхідності. Тим не менш, існує поняття базової конфігурації, яку вважають типовою. У такому комплекті комп'ютер зазвичай поставляється. Поняття базової конфігурації може змінюватися. В даний час в базовій конфігурації розглядають чотири пристрої:

• системний блок;

• монітор;

• клавіатуру;

• миша.

Системний блок

Системний блок являє собою основний вузол, всередині якого встановлені найбільш важливі компоненти. Пристрої, що знаходяться всередині системного блоку, називають внутрішніми, а пристрої, що підключаються до нього зовні, називають зовнішніми. Зовнішні додаткові пристрої, призначені для вводу, виводу та тривалого зберігання даних, також називають периферійними.

За зовнішнім виглядом системні блоки відрізняються формою корпуса. Корпуси персональних комп'ютерів випускають у горизонтальному (desktop) і вертикальному (tower) виконанні. Корпуси, що мають вертикальне виконання, розрізняють за габаритами: повнорозмірний (big tower), середньорозмірний (midi tower) і малорозмірний (mini tower). Серед корпусів, що мають горизонтальне виконання, виділяють плоскі і особливо плоскі (slim).

Крім форми, для корпусу важливий параметр, званий форм-фактором. Від нього залежать вимоги до розташовуваних пристроям. В даний час в основному використовуються корпуси двох форм-факторів: АТ і АТХ. Форм-фактор корпусу повинен бути обов'язково узгоджений з форм-фактором головної (системної) плати комп'ютера, так званої материнської плати.

Корпуси персональних комп'ютерів поставляються разом із блоком живлення і, таким чином, потужність блоку живлення також є одним із параметрів корпусу. Для масових моделей достатньою є потужність блоку живлення 200-250Вт.

Монітор

Монітор - пристрій візуального представлення даних. Це не єдино можлива, але головний пристрій виведення. Його основними споживчими параметрами є: розмір і крок маски екрану, максимальна частота регенерації зображення, клас захисту.

Розмір монітора вимірюється між протилежними кутами трубки кінескопа по діагоналі. Одиниця виміру - дюйми. Стандартні розміри: 14 ", 15", 17 "; 19", 20 "; 21". В даний час найбільш універсальними є монітори розміром 15 і 17 дюймів, а для операцій з графікою бажані монітори розміром 19-21 дюйм.

Зображення на екрані монітора виходить в результаті опромінення люмінофорного покриття остронаправленним пучком електронів, розігнаних у вакуумній колбі. Для отримання кольорового зображення люмінофорному покриття має точки або смужки трьох типів, що світяться червоним, зеленим і синім кольором. Щоб на екрані всі три промені сходилися строго в одну крапку і зображення було чітким, перед люмінофором ставлять маску - панель з регулярно розташованими отворами або щілинами. Частина моніторів оснащена маскою з вертикальних зволікань, що підсилює яскравість і насиченість зображення. Чим менше крок між отворами або щілинами (крок маски), тим чіткіше і точніше отримане зображення. Крок маски вимірюють в частках міліметра. В даний час найбільш поширені монітори з кроком маски 0,25-0,27 мм. Застарілі монітори можуть мати крок до 0,43 мм, що негативно позначається на органах зору при роботі з комп'ютером. Моделі підвищеної вартості можуть мати значення менше 0,25 мм.

Частота регенерації (оновлення) зображення показує, скільки разів протягом секунди монітор може повністю змінити зображення (тому її також називають частотою кадрів). Цей параметр залежить не тільки від монітора, але і від властивостей та налаштувань відеоадаптера, хоча граничні можливості визначає все-таки монітор.

Частоту регенерації зображення вимірюють у герцах (Гц). Чим вона вища, тим чіткіше і стійкіше зображення, тим менше стомлення очей, тим більше часу можна працювати з комп'ютером безупинно. При частоті регенерації порядку 60Гц дрібне мерехтіння зображення помітно неозброєним оком. Сьогодні таке значення вважається неприпустимим. Мінімальним вважають значення 75Гц, нормативним - 85Гц і комфортним - 100Гц і більше.

Клас захисту монітора визначається стандартом, якому відповідає монітор з точки зору вимог техніки безпеки. В даний час загальновизнаними вважаються наступні міжнародні стандарти: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (наведені в хронологічному порядку). Стандарт МРR-II обмежив рівні електромагнітного випромінювання межами, безпечними для людини. У стандарті ТСО-92 ці норми були збережені, а в стандартах ТСО-95 і ТСО-99 посилені. Ергономічні та екологічні норми вперше з'явилися в стандарті ТСО-95, а стандарт ТСО-99 встановив найжорсткіші норми за параметрами, що визначає якість зображення (яскравість, контрастність, мерехтіння, антиблискові властивості покриття).

Більшістю параметрів зображення, отриманого на екрані монітора, можна управляти програмно. Програмні засоби, призначені для цієї мети, зазвичай входять у системний комплект програмного забезпечення.

Клавіатура

Клавіатура - клавішний пристрій керування персональним комп'ютером. Служить для введення алфавітно-цифрових (знакових) даних, а також команд управління. Комбінація монітора та клавіатури забезпечує найпростіший інтерфейс користувача. За допомогою клавіатури керують комп'ютерною системою, а за допомогою монітора отримують від неї відгук.

Принцип дії

Клавіатура відноситься до стандартних засобів персонального комп'ютера. Її основні функції не потребують підтримки спеціальними системними програмами (драйверами). Необхідне програмне забезпечення для початку роботи з комп'ютером вже є в мікросхемі ПЗУ в складі базової системи введення-виведення (BIOS), і тому комп'ютер реагує на натиснення клавіш відразу після включення.

Принцип дії клавіатури полягає в наступному.

1. При натисканні на клавішу (або комбінацію клавіш) спеціальна мікросхема, вбудована в клавіатуру, видає так званий скан-код.

2. Скан-код поступає в мікросхему, що виконує функції порту клавіатури. (Порти - спеціальні апаратно-логічні пристрої, які відповідають за зв'язок процесора з іншими пристроями). Дана мікросхема знаходиться на основній платі комп'ютера всередині системного блоку.

3. Порт клавіатури видає процесору переривання з фіксованим номером. Для клавіатури номер переривання - 9 (Interrupt 9, Int9).

4. Отримавши переривання, процесор відкладає поточну роботу і за номером переривання звертається в спеціальну область оперативної пам'яті, в якій знаходиться так званий вектор переривань. Вектор переривань - це список адресних даних з фіксованою довжиною запису. Кожен запис містить адресу програми, яка повинна обслужити переривання з номером, що збігається з номером запису.

5. Визначивши адресу початку програми, обробній виникло переривання, процесор переходить до її виконання. Найпростіша програма обробки клавіатурного переривання «зашита» в мікросхему ПЗУ, але програмісти можуть «підставити» замість неї свою програму, якщо змінять дані у векторі переривань.

6. Програма-обробник переривання спрямовує процесор до порту клавіатури, де він знаходить скан-код, завантажує його в свої регістри, потім під управлінням обробника визначає, який код символу відповідає даному скан-коду.

7. Далі обробник переривань відправляє отриманий код символу в невелику область пам'яті, відому як буфер клавіатури, і припиняє свою роботу, сповістивши про це процесор.

8. Процесор припиняє обробку переривання і повертається до відкладеної завданню.

9. Введений символ зберігається в буфері клавіатури до тих пір, поки його не забере звідти та програма, для якої він і призначався, наприклад текстовий редактор або текстовий процесор. Якщо символи надходять у буфер частіше, ніж забираються звідти, наступає ефект переповнення буферу. У цьому випадку введення нових символів на деякий час припиняється. На практиці в цей момент при натисканні на клавішу ми чуємо застережливий звуковий сигнал і не спостерігаємо введення даних.

Склад клавіатури

Стандартна клавіатура має більше 100 клавіш, функціонально розподілених по декількох групах.

Група алфавітно-цифрових клавіш призначена для введення знакової інформації і команд, які набираються по буквах. Кожна клавіша може працювати в декількох режимах (регістрах) і, відповідно, може використовуватися для введення декількох символів. Переключення між нижнім регістром (для введення малих символів) і верхнім регістром (для введення великих символів) виконують утриманням клавіші SHIFT (нефіксоване переключення). При необхідності жорстко переключити регістр використовують клавішу CAPS LOCK (фіксоване переключення). Якщо клавіатура використовується для введення даних, абзац закривають натисканням клавіші ENTER. При цьому автоматично починається введення тексту з нового рядка. Якщо клавіатуру використовують для введення команд, клавішею ENTER завершують введення команди і починають її виконання.

Для різних мов існують різні схеми закріплення символів національних алфавітів за конкретними алфавітно-цифровими клавішами. Такі схеми називаються розкладками клавіатури. Перемикання між різними розкладками виконуються програмним чином - це одна з функцій операційної системи. Відповідно, спосіб перемикання залежить від того, в якій операційній системі працює комп'ютер. Наприклад, в системі Windows98 для цієї мети можуть використовуватися такі комбінації: ліва клавіша ALT + SHIFT або CTRL + SHIFT. При роботі з іншою операційною системою спосіб перемикання можна встановити за довідковою системі тієї програми, яка виконує перемикання.

Загальноприйняті розкладки клавіатури мають своє коріння в розкладках клавіатур друкарських машинок. Для персональних комп'ютерів IBM PC типовими вважаються розкладки QWERTY (англійська) і ЙЦУКЕНГ (російська). Розкладки прийнято іменувати по символах, закріпленим за першими клавішами верхнього рядка алфавітної групи.

Група функціональних клавіш включає дванадцять клавіш (від F1 до F12), розміщених у верхній частині клавіатури. Функції, закріплені за даними клавішами, залежать від властивостей конкретної працює в даний момент програми, а в деяких випадках і від властивостей операційної системи. Загальноприйнятим для більшості програм є угода про те, що клавіша F1 викликає довідкову систему, в якій можна знайти довідку про дію інших клавіш.

Службові клавіші розташовуються поряд з клавішами алфавітно-цифрової групи. У зв'язку з тим, що ними доводиться користуватися особливо часто, вони мають збільшений розмір. До них відносяться розглянуті вище клавіші SHIFT та ENTER; реєстрові клавіші ALT і CTRL - їх використовують у комбінації з іншими клавішами для формування команд; клавіша TAB - для введення позицій табуляції при наборі тексту; клавіша ESC - для відмови від виконання останньої введеної команди і клавіша BACKSPACE - для видалення щойно введених знаків (вона знаходиться над клавішею ENTER і часто маркується стрілкою, направленої ліворуч).

Службові клавіші PRINT SCREEN, SCROLL LOCK і PAUSE / BREAK розміщуються праворуч від групи функціональних клавіш і виконують специфічні функції, що залежать від діючої операційної системи. Загальноприйнятими є наступні дії:

PRINT SCREEN - друк поточного стану екрану на принтері (для MS-DOS) або збереження його у спеціальній області оперативної пам'яті, званої буфером обміну (для Windows).

SCROLL LOCK - переключення режиму роботи в деяких (як правило, застарілих) програмах.

PAUSE / BREAK - призупинення / переривання поточного процесу.

Дві групи клавіш управління курсором розташовані праворуч від алфавітно-цифрової панелі. Курсором називається екранний елемент, який вказує місце введення знакової інформації. Курсор при роботі з програмами, які виконують введення даних і команд з клавіатури. Клавіші управління курсором дозволяють управляти позицією введення.

Чотири клавіші зі стрілками виконують зсув курсору в напрямку, вказаному стрілкою. Дія інших клавіш описано нижче.

PAGE UP / PAGE DOWN - переклад курсору на одну сторінку вгору або вниз. Поняття «сторінка» зазвичай відноситься до фрагмента документа, мабуть на екрані. У графічних операційних системах (наприклад Windows) цими клавішами виконують «прокручування» вмісту в поточному вікні. Дія цих клавіш у багатьох програмах може бути модифіковано з допомогою службових реєстрових клавіш, в першу чергу SHIFT і CTRL Конкретний результат модифікації залежить від конкретної програми і / або операційної системи.

Клавіші HOME і END переводять курсор на початок або кінець поточного рядка, відповідно. Їх дія також модифікується регістровими клавішами.

Традиційне призначення клавіші INSERT полягає в перемиканні режиму введення даних (перемикання між режимами вставки і заміни). Якщо текстовий курсор знаходиться всередині існуючого тексту, то в режимі вставки відбувається введення нових знаків без заміни існуючих символів (текст як би розсовується). У режимі заміни нові знаки замінюють текст, яким він був раніше в позиції введення.

У сучасних програмах дію клавіші INSERT може бути іншим. Докладні відомості слід отримати в довідковій системі програми. Можливо, що дія цієї клавіші є налаштованим, - це також залежить від властивостей конкретної програми.

Клавіша DELETE призначена для видалення знаків, що знаходяться праворуч від поточного положення курсору. При цьому положення позиції введення залишається незмінним.

Група клавіш додаткової панелі дублює дію цифрових і деяких знакових клавіш основної панелі. У багатьох випадках для використання цієї групи клавіш слід попередньо включати клавішу-перемикач NUM LOCK (про стан перемикачів NUM LOCK, CAPS LOCK і SCROLL LOCK можна судити по світлодіодним індикаторах, зазвичай розташованим у правому верхньому куті клавіатури).

Поява додаткової панелі клавіатури відноситься до початку 80-х років. У той час клавіатури були відносно дорогими пристроями. Первісне призначення додаткової панелі полягала у зниженні зносу основний панелі при проведенні розрахунково-касових обчислень, а також при управлінні комп'ютерними іграми (при вимкненому перемикачі NUM LOCK клавіші додаткової панелі можуть використовуватися в якості клавіш управління курсором).

У наші дні клавіатури відносять до малоцінних швидкозношуваних пристроїв і пристосувань, і істотної необхідності оберігати їх від зносу немає. Тим не менш, за додатковою клавіатурою зберігається важлива функція введення символів, для яких відомий розширений код ASCII, але невідомо закріплення за клавішею клавіатури. Так, наприклад, відомо, що символ <§> (параграф) має код 0167, а символ «°» (кутовий градус) має код 0176, але відповідних їм клавіш на клавіатурі немає. У таких випадках для їх введення використовують додаткову панель.

Порядок введення символів по відомому ALT-коду.

1. Натиснути і утримати клавішу ALT.

2. Переконатися в тому, що включений перемикач NUM LOCK.

3. Не відпускаючи клавіші ALT, набрати послідовно на додатковій панелі Аlt-код вводиться символу, наприклад: 0167.

4. Відпустити клавішу ALT. Символ, що має код 0167, з'явиться на екрані в позиції введення.

Налаштування клавіатури. Клавіатури персональних комп'ютерів мають властивість повтору знаків, яке використовується для автоматизації процесу введення. Воно полягає в тому, що при тривалому утриманні клавіші починається автоматичне введення пов'язаного з нею коду. При цьому налаштованим параметрами є:

• інтервал часу після натиснення, після закінчення якого почнеться автоматичний повтор коду;

• темп повтору (кількість знаків у секунду).

Засоби налаштування клавіатури належать до системних і зазвичай входять до складу операційної системи. Крім параметрів режиму повтору налаштування підлягають також використовуються розкладки і органи управління, використовувані для перемикання розкладок.

Миша

Миша - пристрій управління маніпуляторного типу. Являє собою плоску коробочку з двома-трьома кнопками. Переміщення миші по плоскій поверхні синхронізовано з переміщенням графічного об'єкта (покажчика миші) на екрані монітора.

Принцип дії

На відміну від розглянутої раніше клавіатури, миша не є стандартним органом управління, і персональний комп'ютер не має для неї виділеного порту. Для миші немає і постійного виділеного переривання, а базові засоби введення і виведення (BIOS) комп'ютера, розміщені в постійному запам'ятовуючому пристрої (ПЗП), не містять програмних засобів для обробки переривань миші.

У зв'язку з цим у перший момент після включення комп'ютера миша не працює. Вона потребує підтримки спеціальної системної програми - драйвера миші. Драйвер встановлюється або при першому підключенні миші, або при установці операційної системи комп'ютера. Хоча мишу і не має виділеного порту на материнській платі, для роботи з нею використовують один із стандартних портів, засоби для роботи з якими маються на складі BIOS. Драйвер миші призначений для інтерпретації сигналів, що надходять через порт. Крім того, він забезпечує механізм передачі інформації про положення та стан миші операційній системі та працюючим програмам.

Комп'ютером керують переміщенням миші по площині і короткочасними натисканнями правої і лівої кнопок. (Ці натискання називаються клацаннями.) На відміну від клавіатури мишу не може безпосередньо використовуватися для введення знакової інформації - її принцип управління є подієвим. Переміщення миші і клацання її кнопок є подіями з точки зору її програми-драйвера. Аналізуючи ці події, драйвер встановлює, коли відбулася подія і в якому місці екрану в цей момент знаходився покажчик. Ці дані передаються в прикладну програму, з якою працює користувач в даний момент. За цими даними програма може визначити команду, яку мав на увазі користувач, і приступити до її виконання.

Комбінація монітора і миші забезпечує найбільш сучасний тип інтерфейсу користувача, який називається графічним. Користувач спостерігає на екрані графічні об'єкти та елементи керування. За допомогою миші він змінює властивості об'єктів і приводить в дію елементи управління комп'ютерною системою, а за допомогою монітора отримує від неї відгук у графічному вигляді.

Стандартна миша має лише дві кнопки, хоча існують нестандартні миші з трьома кнопками або з двома кнопками і одним обертовим регулятором. Функції нестандартних органів управління визначаються тим програмним забезпеченням, яке поставляється разом з пристроєм.

До числа регульованих параметрів миші відносяться: чутливість (виражає величину переміщення покажчика на екрані при заданому лінійному переміщенні миші), функції лівої і правої кнопок, а також чутливість до подвійного натискання (максимальний інтервал часу, при якому два клацання кнопкою миші розцінюються як один подвійний клацання ). Програмні засоби, призначені для цих регулювань, зазвичай входять у системний комплект програмного забезпечення.

ВНУТРІШНІ ПРИСТРОЇ СИСТЕМНОГО БЛОКУ

Материнська плата

Материнська плата - основна плата персонального комп'ютера. На ній розміщуються:

• процесор - основна мікросхема, що виконує більшість математичних та логічних операцій;

• мікропроцесорний комплект (чіпсет) - набір мікросхем, що керують роботою внутрішніх пристроїв комп'ютера і визначають основні функціональні можливості материнської плати;

• шини - набори провідників, по яких відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями комп'ютера;

• оперативна пам'ять (оперативний запам'ятовуючий пристрій, ОЗП) - набір мікросхем, призначених для тимчасового зберігання даних, коли комп'ютер включений;

• ПЗУ (постійний запам'ятовуючий пристрій) - мікросхема, призначена для тривалого зберігання даних, в тому числі і при вимкненому комп'ютері;

• роз'єми для підключення додаткових пристроїв (слоти).

Жорсткий диск

Жорсткий диск - основний пристрій для довготривалого зберігання великих обсягів даних і програм. Насправді це не один диск, а група співвісних дисків, що мають магнітне покриття і обертаються з високою швидкістю. Таким чином, цей «диск» має не дві поверхні, як має бути у звичайного плоского диска, а 2n поверхонь, де n - число окремих дисків в групі.

Над кожною поверхнею розташовується головка, призначена для читання-запису даних. При високих швидкостях обертання дисків (90об / с) у зазорі між головкою і поверхнею утворюється аеродинамічна подушка, і головка ширяє над магнітною поверхнею на висоті, що складає кілька тисячних часток міліметра. При зміні сили струму, що протікає через головку, відбувається зміна напруженості динамічного магнітного поля в зазорі, що викликає зміни в стаціонарному магнітному полі феромагнітних частинок, що утворюють покриття диска. Так здійснюється запис даних на магнітний диск.

Операція зчитування відбувається у зворотному порядку. Намагнічені частинки покриття, проносяться на високій швидкості поблизу голівки, наводять у ній ЕРС самоіндукції. Електромагнітні сигнали, що виникають при цьому, підсилюються й передаються на обробку.

Управління роботою жорсткого диска виконує спеціальне апаратно-логічний пристрій - контролер жорсткого диска. У минулому воно представляло собою окрему дочірню плату, яку підключали до одного з вільних слотів материнської плати. В даний час функції контролерів дисків виконують мікросхеми, що входять до мікропроцесорний комплект (чіпсет), хоча деякі види високопродуктивних контролерів жорстких дисків як і раніше поставляються на окремій платі.

До основних параметрів жорстких дисків відносяться ємність і продуктивність. Ємність дисків залежить від технології їх виготовлення. В даний час більшість виробників жорстких дисків використовують винайдену компанією IBM технологію з використанням гігантського магніторезистивного ефекту (GMR - Giant Magnetic Resistance). Теоретична межа місткості однієї пластини, виконаної за цією технологією, складає близько 20Гбайт. В даний час досягнуто технологічний рівень 6,4 Гбайт на пластину, але розвиток триває.

З іншого боку, продуктивність жорстких дисків менше залежить від технології їх виготовлення. Сьогодні всі жорсткі диски мають дуже високий показник швидкості внутрішньої передачі даних (до 30-60Мбайт / с), і тому їх продуктивність в першу чергу залежить від характеристик інтерфейсу, за допомогою якого вони пов'язані з материнською платою. У залежності від типу інтерфейсу розкид значень може бути дуже великим: від декількох Мбайт / с до 13-16Мбайт / с для інтерфейсів типу EIDE; до 80Мбайт / с для інтерфейсів типу SCSI і від 50Мбайт / с і більше для найбільш сучасних інтерфейсів типу IEEE 1394 .

Крім швидкості передачі даних з продуктивністю диска безпосередньо пов'язаний параметр середнього часу доступу. Він визначає інтервал часу, необхідний для пошуку потрібних даних, і залежить від швидкості обертання диска. Для дисків, що обертаються з частотою 5400об/мін, середній час доступу становить 9-10мкс, для дисків з частотою 7200об/мін - 7-8мкс. Вироби більш високого рівня забезпечують середній час доступу до даних 5-6мкс.

Дисковод гнучких дисків

Інформація на жорсткому диску може зберігатися роками, проте іноді потрібно її перенесення з одного комп'ютера на інший. Незважаючи на свою назву, жорсткий диск є дуже тендітним приладом, чутливим до перевантажень, ударів і поштовхів. Теоретично, переносити інформацію з одного робочого місця на інше шляхом переносу жорсткого диска можливо, і в деяких випадках так і роблять, але все-таки цей прийом вважається нетехнологічним, оскільки вимагає особливої ​​акуратності і певної кваліфікації.

Для оперативного перенесення невеликих обсягів інформації використовують так звані гнучкі магнітні диски (дискети), які вставляють в спеціальний накопичувач - дисковод. Прийомний отвір накопичувача знаходиться на лицьовій панелі системного блоку. Правильний напрямок подачі гнучкого диска зазначено стрілкою на його пластиковому кожусі.

Основними параметрами гнучких дисків є: технологічний розмір (вимірюється в дюймах), щільність запису (вимірюється в кратних одиницях) і повна ємність.

Перший комп'ютер IBM PC (родоначальник платформи) був вилущив в 1981 році. До нього можна було підключити зовнішній накопичувач, що використовує односторонні гнучкі диски діаметром 5,25 дюйма. Ємність диска становила 160 Кбайт. У наступному році з'явилися аналогічні двосторонні диски ємністю 320 Кбайт. Починаючи з 1984 року випускалися гнучкі диски 5,25 дюйма високої щільності (1,2 Мбайт). У наші дні диски розміром 5,25 дюйма не використовуються, і відповідні дисководи в базовій конфігурації персональних комп'ютерів після 1994 року не поставляються.

Гнучкі диски розміром 3,5 дюйма випускають з 1980 року. Односторонній диск звичайної щільності мав ємність 180 Кбайт, двосторонній - 360 Кбайт, а двосторонній подвійної щільності - 720 Кбайт. Нині стандартними вважають диски розміром 3,5 дюйма високої щільності. Вони мають ємність 1440 Кбайт (1,4 Мбайт) і маркуються літерами HD (high density - висока щільність).

З нижнього боку гнучкий диск має центральну втулку, яка захоплюється шпинделем дисковода і приводиться в обертання. Магнітна поверхня прикрита зрушується шторкою для захисту від вологи, бруду та пилу. Якщо на гнучкому диску записані цінні дані, його можна захистити від стирання і перезапису, зсунувши захисну засувку так, щоб утворилося відкрите отвір. Для дозволу запису засувку переміщають у зворотний бік і перекривають отвір. У деяких випадках для безумовної захисту інформації на диску засувку виламують фізично, але і в цьому випадку дозволити запис на диск можна, якщо, наприклад, заклеїти отвір, що утворився тонкою смужкою липкої стрічки. Гнучкі диски вважаються малонадійними носіями інформації. Пил, бруд, волога, температурні перепади і зовнішні електромагнітні поля дуже часто стають причиною часткової або повної втрати даних, що зберігалися на гнучкому диску. Тому використовувати гнучкі диски в якості основного засобу зберігання інформації неприпустимо. Їх використовують лише для транспортування інформації або в якості додаткового (резервного) засоби зберігання.

Дисковод компакт-дисків cd-rom

У період 1994-1995 роках в базову конфігурацію персональних комп'ютерів перестали включати дисководи гнучких дисків діаметром 5,25 дюйма, але замість них стандартної стала вважатися установка дисководу CD-ROM, що має такі ж зовнішні розміри.

Абревіатура CD-ROM (Compact. Disc Read-Only Memory) перекладається на російську мову як постійний запам'ятовуючий пристрій на основі компакт-диска. Принцип дії цього пристрою полягає у зчитуванні числових даних за допомогою лазерного променя, що відбивається від поверхні диска. Цифровий запис на компакт-диску відрізняється від запису на магнітних дисках дуже високою щільністю, і стандартний компакт-диск може зберігати приблизно 650Мбайт даних.

Великі обсяги даних характерні для мультимедійної інформації (графіка, музика, відео), тому дисководи CD-ROM відносяться до апаратних засобів мультимедіа. Програмні продукти, поширювані на лазерних дисках, називають мультимедійними виданнями. Сьогодні мультимедійні видання завойовують все більш міцне місце серед інших традиційних видів видань. Так, наприклад, існують книги, альбоми, енциклопедії і навіть періодичні видання (електронні журнали), що випускаються на CD-ROM.

Основним недоліком стандартних дисководів CD-ROM є неможливість запису даних, але паралельно з ними існують і пристрої однократного запису CD-R (Compact Disk Recorder), і пристрої багаторазового запису CD-RW.

Основним параметром дисководів CD-ROM є швидкість читання даних. Вона вимірюється в кратних долях. За одиницю виміру прийнята швидкість читання в перших серійних зразках, яка становила 150Кбайт / с. Таким чином, дисковод з подвоєною швидкістю читання забезпечує продуктивність 300Кбайт / с, з почетвереній швидкістю - 600Кбайт / с і т.д. В даний час найбільше поширення мають пристрої для читання CD-ROM з продуктивністю 32х-48х. Сучасні зразки пристроїв однократного запису мають продуктивність 4х-8х, а пристроїв багаторазового запису - до 4х.

Відеокарта (відеоадаптер)

Спільно з монітором відеокарта утворює відеопідсистему персонального комп'ютера. Відеокарта не завжди була компонентом ПК. На зорі розвитку персональної обчислювальної техніки в загальній області оперативної пам'яті існувала невелика виділена екранна область пам'яті, в яку процесор заносив дані про зображення. Спеціальний контролер екрану зчитував дані про яскравості окремих точок екрана з комірок пам'яті цієї області і відповідно до них керував розгорткою горизонтального променя електронної гармати монітора.

З переходом від чорно-білих моніторів до кольорових і із збільшенням роздільної здатності екрана (кількості точок по вертикалі і горизонталі) області відеопам'яті стало недостатньо для зберігання графічних даних, а процесор перестав справлятися з побудовою та оновленням зображення. Тоді й сталося виділення всіх операцій, пов'язаних з управлінням екраном, в окремий блок, що отримав назву відеоадаптер. Фізично відеоадаптер виконаний у вигляді окремої дочірньої плати, яка вставляється в один зі слотів материнської плати і називається відеокартою. Відеоадаптер взяв на себе функції відеоконтролера, відеопроцесора і відеопам'яті.

За час існування персональних комп'ютерів змінилося кілька стандартів відеоадаптерів: MDA (монохромний); CGA (4 кольори); EGA (16 кольорів), VGA (256 кольорів). В даний час застосовуються відеоадаптери SVGA, що забезпечують за вибором відтворення до 16,7 мільйонів кольорів з можливістю довільного вибору дозволу екрану зі стандартного ряду значень (640х480; 800х600; 1024х768; 1152х864; 1280х1024 пікселів і далі).

Дозвіл екрану є одним з найважливіших параметрів відеопідсистеми. Чим воно вище, тим більше інформації можна відобразити на екрані, але тим менше розмір кожної окремої точки і, тим самим, тим менше видимий розмір елементів зображення. Використання завищеного дозволу на моніторі малого розміру призводить до того, що елементи зображення стають нерозбірливими і робота з документами та програмами викликає стомлення органів зору. Використання заниженого дозволу призводить до того, що елементи зображення стають великими, але на екрані їх розташовується дуже мало. Якщо програма має складну систему управління і велика кількість екранних елементів, вони не повністю поміщаються на екрані. Це призводить до зниження продуктивності праці і неефективній роботі.

Таким чином, для кожного розміру монітора існує своє оптимальне дозвіл екрану, яке має забезпечувати відеоадаптер.

Дозвіл екрану монітора

Більшість сучасних прикладних та розважальних програм розраховані на роботу з роздільною здатністю екрану 800х600 і більше. Саме тому сьогодні найбільш популярний розмір моніторів становить 15 дюймів.

Кольорове дозвіл (глибина кольору) визначає кількість різних відтінків, які може приймати окрема точка екрана. Максимально можливе колірне дозвіл залежить від властивостей відеоадаптера і, в першу чергу, від кількості встановленої на ньому відеопам'яті. Крім того, воно залежить і від встановленого дозволу екрана. При високому дозволі екрану на кожну точку зображення доводиться відводити менше місця у відеопам'яті, так що інформація про квіти вимушено виявляється більш обмеженою.

У залежності від заданого екранного дозволу і глибини кольору необхідний обсяг відеопам'яті можна визначити за такою формулою:

де Р - необхідний обсяг пам'яті відеоадаптера; m - горизонтальний дозвіл екрана (точок); n - вертикальне дозвіл екрана (точок); b - розрядність кодування кольору (біт).

Мінімальна вимога по глибині кольору на сьогоднішній день - 256 квітів, хоча більшість програм вимагають не менш 65тис. кольорів (режим High Color). Найбільш комфортна робота досягається при глибині кольору 16,7 млн ​​кольорів (режим True Color).

Робота в повнокольоровому режимі True Color з високим екранним дозволом вимагає значних розмірів відеопам'яті. Сучасні відеоадаптери здатні також виконувати функції обробки зображення, знижуючи навантаження на центральний процесор ціною додаткових витрат відеопам'яті. Ще недавно типовими вважалися відеоадаптери з об'ємом пам'яті 2-4Мбайт, але вже сьогодні звичайним вважається обсяг 16Мбайт.

Відеоускореніе - одне з властивостей відеоадаптера, яке полягає в тому, що частина операцій з побудови зображень може відбуватися без виконання математичних обчислень в основному процесорі комп'ютера, а чисто апаратним шляхом - перетворенням даних у мікросхемах відеоприскорювача. Відеоприскорювачі можуть входити до складу відеоадаптера (у таких випадках говорять про те, що відеокарта має функції апаратного прискорення), але можуть поставлятися у вигляді окремої плати, яка встановлюється на материнській платі і підключається до відеоадаптера.

Розрізняють два типи відеоприскорювачів - прискорювачі плоскої (2D) та тривимірної (3D) графіки. Перші найбільш ефективні для роботи з прикладними програмами (зазвичай офісного застосування) та оптимізовані для операційної системи Windows, а другі орієнтовані на роботу мультимедійних розважальних програм, в першу чергу комп'ютерних ігор та професійних програм обробки тривимірної графіки. Зазвичай в цих випадках використовують різні математичні принципи автоматизації графічних операцій, але існують прискорювачі, що володіють функціями та двомірного, і тривимірного прискорення.

Звукова карта

Звукова карта стала одним з найбільш пізніх удосконалень персонального комп'ютера. Вона підключається до одного з слотів материнської плати у вигляді дочірньої карти і виконує обчислювальні операції, пов'язані з обробкою звуку, мови, музики. Звук відтворюється через зовнішні звукові колонки, що підключаються до виходу звукової карти. Спеціальний роз'єм дозволяє відправити звуковий сигнал на зовнішній підсилювач. Є також роз'єм для підключення мікрофона, що дозволяє записувати мова або музику і зберігати їх на жорсткому диску для подальшої обробки та використання.

Основним параметром звукової карти є розрядність, яка визначає кількість бітів, використовуваних при перетворенні сигналів з аналогової на цифрову форму і навпаки. Чим вище розрядність, тим менша похибка, пов'язана з оцифруванням, тим вище якість звучання. Мінімальною вимогою сьогоднішнього дня є 16 розрядів, а найбільшого поширення мають 32-розрядні і 64-розрядні пристрої.

В області відтворення звуку найбільш складно йде справа зі стандартизацією. Відсутність єдиних централізованих стандартів призвело до того, що ряд фірм, що займаються випуском звукового обладнання, де-факто запровадили в широке використання свої внутрішньофірмові стандарти. Так, наприклад, у багатьох випадках стандартними вважають пристрої, сумісні з пристроєм Sound Blaster, торгова марка на яке належить компанії Creative Labs.

СИСТЕМИ, розташованих на материнській платі

Оперативна пам'ять

Оперативна пам'ять (RAM - Random Access Memory) - це масив кристалічних комірок, що здатні зберігати дані. Існує багато різних типів оперативної пам'яті, але з точки зору фізичного принципу дії розрізняють динамічну пам'ять (DRAM) і статичну пам'ять (SRAM).

Комірки динамічної пам'яті (DRAM) можна представити у вигляді мікроконденсаторів, здатних накопичувати заряд на своїх обкладинках. Це найбільш поширений і економічно доступний тип пам'яті. Недоліки цього типу пов'язані, по-перше, з тим, що як при заряді, так і при розряді конденсаторів неминучі перехідні процеси, тобто запис даних відбувається порівняно повільно. Другий важливий недолік пов'язаний з тим, що заряди осередків мають властивість розсіюватися в просторі, причому досить швидко. Якщо оперативну пам'ять постійно не «заряджати», втрата даних відбувається через кілька сотих часток секунди. Для боротьби з цим явищем в комп'ютері відбувається постійна регенерація (освіження, підзарядка) осередків оперативної пам'яті. Регенерація здійснюється кілька десятків разів на секунду і викликає непродуктивний витрати ресурсів обчислювальної системи.

Комірки статичної пам'яті (SRAM) можна представити як електронні мікроелементи - тригери, що складаються з декількох транзисторів. У тригері зберігається не заряд, а стан (включений / виключений), тому цей тип пам'яті забезпечує більш високу швидкодію, хоча технологічно він складніше і, відповідно, дорожче.

Мікросхеми динамічної пам'яті використовують в якості основної оперативної пам'яті комп'ютера. Мікросхеми статичної пам'яті використовують в якості допоміжної пам'яті (так званої кеш-пам'яті), призначеної для оптимізації роботи процесора.

Кожна комірка пам'яті має свою адресу, яка виражається числом. В даний час у процесорах Intel Pentium і деяких інших прийнята 32-розрядна адресація, а це означає, що всього незалежних адрес може бути 232. Таким чином, у сучасних комп'ютерах можлива безпосередня адресація до поля пам'яті розміром 232 = 4294967 296байт (4,3 Гбайт). Однак це аж ніяк не означає, що саме стільки оперативної пам'яті неодмінно має бути в комп'ютері. Граничний розмір поля оперативної пам'яті, встановленої в комп'ютері, визначається мікропроцесорним комплектом (чіпсетом) материнської плати і зазвичай складає декілька сот Мбайт.

Одна адресується осередок містить вісім двійкових осередків, в яких можна зберегти 8 біт, тобто один байт даних. Таким чином, адреса будь-якої комірки пам'яті можна виразити чотирма байтами.

Уявлення про те, скільки оперативної пам'яті повинно бути в типовому комп'ютері, безперервно змінюється. У середині 80-х років поле пам'яті розміром 1Мбайт здавалося величезним, на початку 90-х років достатнім вважався обсяг 4Мбайт, до середини 90-х років він збільшився до 8Мбайт, а потім і до 16Мбайт. Сьогодні типовим вважається розмір оперативної пам'яті 32-64Мбайт, але дуже скоро ця величина буде перевищена в 2-4 рази навіть для моделей масового споживання.

Оперативна пам'ять у комп'ютері розміщується на стандартних панельках, званих модулями. Модулі оперативної пам'яті вставляють у відповідні роз'єми на материнській платі. Якщо до роз'ємів є зручний доступ, то операцію можна виконувати своїми руками. Якщо зручного доступу немає, може знадобитися неповна розбирання вузлів, системного блоку, і в таких випадках операцію доручають фахівцям.

Конструктивно модулі пам'яті мають два виконання - однорядні (SIMM-модулі) та дворядні (DIMM-модулі). На комп'ютерах з процесорами Pentium однорядні модулі можна застосовувати лише парами (кількість роз'ємів для їх встановлення на материнській платі завжди парне), а DIMM-модулі можна встановлювати по одному. Багато моделей материнських плат мають роз'єми як того, так і іншого типу, але комбінувати на одній платі модулі різних типів не можна.

Основними характеристиками модулів оперативної пам'яті є обсяг пам'яті та час доступу. SIMM-модулі постачаються обсягами 4, 8, 16, 32Мбайт, а DIMM-модулі - 16, 32, 64, 128Мбайт і більше. Час доступу показує, скільки часу необхідно для звертання до комірок пам'яті - чим воно менше, тим краще. Час доступу вимірюється в мільярдних частках секунди (наносекундах, нс). Типовий час доступу до оперативної пам'яті для SIММ-модулів - 50-70нc. Для сучасних DIMM-модулів воно становить 7-10нc.

Процесор

Процесор - основна мікросхема комп'ютера, в якій і проводяться всі обчислення. Конструктивно процесор складається з комірок, схожих на клітинки оперативної пам'яті, але в цих осередках дані можуть не тільки зберігатися, але і змінюватися. Внутрішні клітини процесора називають регістрами. Важливо також відзначити, що дані, що потрапили до деяких регістри, розглядаються не як дані, а як команди, керівники обробкою даних в інших регістрах. Серед регістрів процесора є й такі, які в залежності від свого змісту здатні модифікувати виконання команд. Таким чином, керуючи засиланням даних в різні регістри процесора, можна управляти обробкою даних. На цьому й грунтується виконання програм.

З іншими пристроями комп'ютера, і в першу чергу з оперативною пам'яттю, процесор зв'язаний кількома групами провідників, які називаються шинами. Основних шин три: шина даних, адресна шина і командна шина.

Адресна шина

У процесорів Intel Pentium (а саме вони найбільш поширені в персональних комп'ютерах) адресна шина 32-розрядна, тобто складається з 32 паралельних ліній. У залежності від того, є напруга на якийсь з ліній чи ні, кажуть, що на цій лінії виставлена ​​одиниця чи нуль. Комбінація з 32 нулів та одиниць утворює 32-розрядний адреса, що вказує на одну з комірок оперативної пам'яті. До неї і підключається процесор для копіювання даних з осередку в один зі своїх регістрів.

Шина даних

По цій шині відбувається копіювання даних з оперативної пам'яті в регістри процесора і назад. У комп'ютерах, зібраних на базі процесорів Intel Pentium, шина даних 64-розрядна, тобто складається з 64 ліній, по яких за один раз на обробку надходять відразу 8 байтів.

Шина команд

Для того щоб процесор міг обробляти дані, йому потрібні команди. Він повинен знати, що треба зробити з тими байтами, які зберігаються в його регістрах. Ці команди надходять у процесор теж з оперативної пам'яті, але не з тих областей, де зберігаються масиви даних, а звідти, де зберігаються програми. Команди теж представлені у вигляді байтів. Найпростіші команди вкладаються в один байт, однак, є й такі, для яких потрібно два, три і більше байтів. У більшості сучасних процесорів шина команд 32-розрядна (наприклад, в процесорі Intel Pentium), хоча існують 64-розрядні процесори і навіть 128-розрядні.

Система команд процесора

У процесі роботи процесор обслуговує дані, що знаходяться в його регістрах, в полі оперативної пам'яті, а також дані, що знаходяться в зовнішніх портах процесора. Частина даних він інтерпретує безпосередньо як дані, частина даних - як адресні дані, а частина - як команди. Сукупність усіх можливих команд, які може виконати процесор над даними, утворює так звану систему команд процесора. Процесори, що відносяться до одного сімейства, мають однакові або близькі системи команд. Процесори, що відносяться до різних родин, розрізняються за системою команд і невзаємозамінні.

Процесори з розширеною і скороченою системою команд

Чим ширше набір системних команд процесора, тим складніша його архітектура, тим довший формальна запис команди (у байтах), тим вище середня тривалість виконання однієї команди, виміряна в тактах роботи процесора. Так, наприклад, система команд процесорів Intel Pentium в даний час налічує більше тисячі різних команд. Такі процесори називають процесорами з розширеною системою команд - CISC-процесорами (CISC - Complex Instruction Set Computing).

На противагу CISC-процесорам в середині 80-х років з'явилися процесори архітектури RISC із скороченою системою команд (RISC - Reduced Instruction Set Computing). При такій архітектурі кількість команд у системі набагато менше, і кожна з них виконується набагато швидше. Таким чином, програми, які складаються з простих команд, виконуються цими процесорами багато швидше. Зворотний бік скороченого набору команд полягає в тому, що складні операції доводиться емулювати далеко не ефективною послідовністю найпростіших команд скороченого набору.

У результаті конкуренції між двома підходами до архітектури процесорів склалося таке розподіл їх сфер застосування:

• CISC-процесори використовують в універсальних обчислювальних системах;

• RISC-процесори використовують у спеціалізованих обчислювальних системах або пристроях, орієнтованих на виконання однакових операцій.

Для персональних комп'ютерів платформи IBM PC довгий час випускалися тільки CISC-процесори, до яких відносяться і всі процесори сімейства Intel Pentium. Проте останнім часом компанія AMD приступила до випуску процесорів сімейства AMD-K6, в основі яких лежить внутрішнє ядро, виконане по RISC-архітектурі, і зовнішня структура, виконана з архітектури CISC. Таким чином, сьогодні з'явилися процесори, сумісні по системі команд з процесорами х86, але мають гібридну архітектуру.

Працює процесорів

Якщо два процесори мають однакову систему команд, то вони повністю сумісні на програмному рівні. Це означає, що програма, написана для одного процесора, може виконуватися і іншим процесором. Процесори, що мають різні системи команд, як правило, несумісні або обмежено сумісні на програмному рівні.

Групи процесорів, що мають обмежену сумісність, розглядають як сімейства процесорів. Так, наприклад, всі процесори Intel Pentium відносяться до так званого сімейства х86. Родоначальником цього сімейства був 16-розрядний процесор Intel 8086, на базі якого збиралася перша модель комп'ютера IBM PC. Згодом випускалися процесори Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium 60, 66, 75, 90, 100, 133; кілька моделей процесорів Intel Pentium MMX, моделі Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, Intel Pentium III та інші. Всі ці моделі, і не тільки вони, а також багато моделей процесорів компаній AMD і Cyrix відносяться до сімейства х86 і володіють сумісністю за принципом «зверху вниз».

Принцип сумісності «зверху вниз» - це приклад неповної сумісності, коли кожен новий процесор «розуміє» всі команди своїх попередників, але не навпаки. Це природно, оскільки двадцять років тому розробники процесорів не могли передбачити систему команд, потрібну для сучасних програм. Завдяки такій сумісності на сучасному комп'ютері можна виконувати будь-які програми, створені в останні десятиліття для будь-якого з попередніх комп'ютерів, що належить тій же апаратній платформі.

Основні параметри процесорів

Основними параметрами процесорів є: робоча напруга, розрядність, робоча тактова частота, коефіцієнт внутрішнього множення тактової частоти і розмір кеш-пам'яті.

Робоча напруга процесора забезпечує материнська плата, тому різним маркам процесорів відповідають різні материнські плати (їх треба вибирати спільно). У міру розвитку процесорної техніки відбувається поступове зниження робочої напруги. Ранні моделі процесорів х86 мали робоча напруга 5В. З переходом до процесорів Intel Pentium воно було знижено до 3,3 В, а в даний час воно складає менше 3В. Причому ядро ​​процесора харчується зниженою напругою 2,2 В. Зниження робочої напруги дозволяє зменшити відстані між структурними елементами в кристалі процесора до десятитисячних доль міліметра, не побоюючись електричного пробою. Пропорційно квадрату напруги зменшується і тепловиділення в процесорі, а це дозволяє збільшувати його продуктивність без загрози перегріву.