ЗМІСТ
Введення
1. Внутрішні пристрої для ПК
1.1. Мікропроцесор
1.2. Основна (материнська) плата і шина
1.3. Пам'ять
1.4. Накопичувачі на рухомому магнітному носії
1.5. Накопичувачі на гнучких магнітних дисках
1.6. Оптичні диски
1.7. Блоки розширення
2. Периферійне обладнання
2.1. Пристрої введення
2.2. Пристрої виводу
Висновок
Список літератури
Програми
Введення
Основою персональної техніки стала винайдена ще в 1959 році співробітниками фірми Texas Instruments інтегральна мікросхема - напівпровідниковий пристрій, що містить на одному кристалі (чіпа) в той час всього 6 еквівалентних транзисторів. Розробка нових мікросхем і процес їх виробництва постійно вдосконалюється, і в 1969 році фірма Intel випустила мікросхему пам'яті ємністю 1 Кбіт, а в 1971 році - перший мікропроцесор. Слідом за цим, вже в 1973 році з'явилися мікропроцесорні комплекти, що дозволяють промислово виготовляти на одній друкованій платі персональні комп'ютери.
Перший персональний комп'ютер Altair був випущений фірмою MITS в 1975 році, проте його технічні параметри були дуже низькі: оперативна пам'ять, наприклад, всього 256 байт. Фірма IBM також в 1975 році випустила прототип персонального комп'ютера - модель 5100 з 16 Кбайт оперативної пам'яті, вбудованим інтерпретатором BASIC і зовнішнім накопичувачем на касетному магнітофоні. Однак вартість такого пристрою була занадто висока (9000 $) для персонального використання масовим споживачем.
Власне масове поширення персональних комп'ютерів почалося з випущеною в 1976 році знову утвореної фірмою Apple Computer моделі Apple 1 вартістю всього 695 $. Правда, комп'ютерів першої моделі було вироблено зовсім небагато (близько 300). Однак наступна модель Apple 2 в 1977 році отримала велику популярність (їх було продано близько 3 млн. штук) і саме їх має сенс вважати першими персональними комп'ютерами першого покоління. Для цих комп'ютерів була розроблена фірмою DR (Digital Research) операційна система CP / M.
В кінці 1980 року фірма IBM вирішила завоювати швидко зростаючий ринок РС і створила спеціальну групу з 12 осіб, надавши їм великі повноваження, аж до закупівлі і використання розробок інших фірм (що раніше в фірмі було категорично заборонено). За таких пільгових умовах модель IBM PC була розроблена протягом 1 року. Для розробки операційної системи для свого комп'ютера фірма IBM звернулася до розробника першої операційної системи для РС фірмі DR, однак, та не зацікавилася цим проектом і за розробку операційної системи для IBM PC взялася маленька фірма з Сіетла Microsoft (MS).
За п'ятнадцятирічний період з часу виходу перших IBM - сумісних персональних комп'ютерів відбулися істотні зміни як у галузі технічних, так і програмних засобів. Швидкодія комп'ютерів збільшилася більш ніж у 200 разів, оперативна пам'ять збільшилася більш ніж у 30 разів, ємність накопичувача на жорсткому магнітному диску збільшилася більш ніж у 50 разів і т.п.
Актуальність даної курсової роботи пов'язана з тим, що останнім часом з'явилися абсолютно нові пристрої, наприклад, компакт-диски з пам'яттю тільки для читання (CD-ROM), компакт-диски з однократним записом (CD-R) і т.п. Розвиток комп'ютерних засобів йде так швидко, що всього через 1-2 роки необхідно робити повну заміну як технічних, так і програмних засобів (в зв'язку з цим для деяких категорій підприємств термін амортизації засобів комп'ютерної техніки знижений з 8-10 років до 2 років).
Мета курсової роботи - систематизація, накопичення і закріплення знань про внутрішні і периферійних пристроях ПК.
1. Внутрішні пристрої для ПК
1.1. Мікропроцесор
Центром обчислювальної системи є її процесор. Це основна ланка, або "мозок" комп'ютера. Саме процесор має здатність виконувати команди, складові комп'ютерну програму. Персональні комп'ютери будуються на базі мікропроцесорів, які виконуються в даний час на одному кристалі (чіпа).
IBM PC починалися з мікропроцесора 8086 фірми Intel (точніше, з його ослабленою і здешевленої версії 8088 і 8-розрядною шиною для PC XT (eXTended)). Потім з'явилися комп'ютери серії PC AT (Advanced Technology) 80286, 80З86, 80486 (загальне позначення - 80х86) з 16-розрядною шиною. Після чого Intel змінила систему позначень, і замість 80586 виник Pentium. Наступний процесор при розробці позначався Р6 і на ринку очікувався під ім'ям Hexium (від грец. «Гекса» - шість), але з'явився у продажу як Pentium Pro - на знак того, що принципово від Pentium не відрізняється, тільки помітно краще.
Кожна нова модель уміє багато нового - і краще виконує старе. З кожним удосконаленням зростає частота тактових імпульсів, синхронизирующих роботу всього комп'ютера (див. Додаток 4).
Внутрішній устрій процесорів безперервно удосконалюється, і кожен наступний витрачає на одну й ту ж роботу вдвічі менше тактів, ніж попередній. У 8088 одна команда займала 5-15 тактів, в Pentium - 0,5-1 (внутрішнє дублювання схем дозволяє йому виконувати кілька команд одночасно). Тому з точки зору продуктивності мікропроцесора, тобто скільки він виконує мільйонів операцій в секунду (MIPS - Million Instruction Per Second), кожне його наступне покоління навіть при одній і тій же тактовій частоті працює швидше.
При переході від одного покоління мікропроцесорів до іншого розробники прагнули зберегти набір основних команд, щоб забезпечити спадкоємність і сумісність. При цьому у формуванні набору команд мікропроцесора намітилося два напрямки. З одного боку, програмісту дуже зручна машина, що виконує однією командою яку-небудь складну операцію, наприклад, команду добування квадратного кореня. Але чим складніше команди, тим складніше схеми і дорожче процесор. Тому програмісти вже давно визначили, якого мінімального набору команд достатньо, щоб програми з них було легко і зручно будувати. А інженери розробили схеми швидкого виконання саме таких зручних команд. Програма, складена з подібних простих команд, - довше. Проте вона виконується настільки швидко, що в цілому, все одно, її виконання займає менше часу. Крім того, легше врахувати взаємовплив простих команд. Значить, простіше оптимізувати програму, а потім цю оптимізацію автоматизувати.
Дві протилежні тенденції, іменовані CISC - Complex Instruction Set Computer - «комп'ютер з повним набором команд» і RISC - Reduced Instruction Set Computer - «комп'ютер з обмеженим набором команд», конкурують давно. Як правило, будь-які нові досягнення інженерів реалізуються в обмеженому наборі (RISC), а в міру вдосконалення переходять в повний (CISC) набір, як було з мікропроцесорами 80х86.
Необхідно відзначити ще одну важливу особливість. Якщо команди прості, то легко визначити, які з них для яких постачають вихідні дані, і переупорядкувати команди так, щоб ті з них, які не впливають один на одного, виконувалися одночасно, тому зараз основні виробники мікропроцесорів орієнтуються на RISC.
У 1997 році розпочато випуск нових ММХ - процесорів (MultiMedia Extensions), що забезпечують підтримку мультимедійних додатків «зсередини». Оскільки практично всі мультимедійні дані представляються короткими 8-бітними послідовностями, то для прискорення роботи процесора в нього додали ще один конвеєр для їх упаковки в 64-бітну пачку за рахунок введення в набір команд спеціальних 57 мультимедійних команд. Додатковий блок обробки мультимедіа розвантажує ядро процесора і знімає частину навантаження відео та аудіокарти та засобів телекомунікації. Результати тестів показали, що при виконанні традиційних додатків процесори Pentium ММХ опинилися на 10 - 15% продуктивніше колишніх Pentium, а для програм, що використовують ММХ - команди, - в 1,5 - 2,5 рази краще. Однак використання цих команд призводить до нової переробки всього програмного забезпечення, яке не можна буде використовувати на не мультимедійних процесорах (що, взагалі кажучи, змушує купити новий комп'ютер).
Усі наступні мікропроцесори як фірми Intel, так і інших фірм є мультимедійними з ще більшим набором спеціальних команд (додано ще більше 100 мультимедійних команд), хоча в позначенні мікросхеми цей факт не знаходить відображення.
З початку 1998 року Intel обрав нову політику - дробити ринок на частини і для кожної робити свій продукт. Так поряд з продуктивними і дорогими Pentium II (з початку 1999 р. Pentium III) з'явилося сімейство Celeron (рис.1-1), націлене на нижчу цінову категорію для конкуренції з мікропроцесорами фірми AMD.
Процесори наступного покоління Pentium III випущені за новою (0.18 мкм) технології і має більш високу тактову частоту 500-550 МГц. У ньому реалізовані розширення інструкцій, що отримали назву SSE (Streaming SIMD Extensions). Це дозволяє досягти високих швидкостей розробки і насиченості цифрового змісту для відтворення спеціальних ефектів, візуалізації, створення 3-мірних зображень і текстур, а також забезпечує значне підвищення продуктивності мережі і Internet-додатків, що використовують протокол TCP / IP, а також збільшення продуктивності додатків з інтенсивним використанням системної або кеш-пам'яті.
В останні роки Intel розвиває серію Pentium 4: 2000 р .- Intel Pentium 4 (Willamette, Socket 423). Принципово новий процесор з гіперконвейерізаціей (hyperpipelining) - з конвеєром, що складається з 20 сходинок. Згідно із заявами Intel, процесори, засновані на даній технології, дозволяють домогтися збільшення частоти приблизно на 40 відсотків щодо сімейства P6 при однаковому технологічному процесі. Застосована 400 МГц системна шина (Quad-pumped), що забезпечує пропускну здатність у 3,2 Гбайт в секунду проти 133 МГц шини з пропускною здатністю 1,06 ГБайт у Pentium III. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва - 0,18 мкм; тактова частота - 1.3-2 ГГц; кеш першого рівня - 8 Кб; кеш другого рівня - 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц) ; роз'єм Socket 423.
У 2001 р. З'явився Intel Pentium 4 (Willamette, Socket 478). Цей процесор виконаний по 0.18 мкм процесу. Встановлюється в новий роз'єм Socket 478, оскільки попередній форм-фактор Socket 423 був «перехідним» та Intel надалі не збирається його підтримувати. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва - 0,18 мкм; тактова частота - 1,3-2 ГГц; кеш першого рівня - 8 Кб; кеш другого рівня - 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 478. Останні модифікації процесора випускаються по 0,13 мкм технології з частотою системної шини 533 МГц.
1.2. Основна (материнська) плата і шина
Для того щоб мікропроцесор міг працювати, необхідні деякі допоміжні компоненти. Коли дані передаються всередині комп'ютерної системи, вони проходять по загальному каналу, до якого мають доступ усі компоненти системи. Цей шлях отримав назву шини даних. Необхідно відзначити, що поняття «шина даних» має загальне значення, конкретно ж і мікропроцесор має свою шину даних і оперативна пам'ять. Коли немає спеціального уточнення, то мова йде, як правило, про загальну шині, або інакше шині вводу-виводу.
Ця шина формується на складній багатошарової друкованої плати - основний, або інакше, материнської (motherboard рис. 1-2).
Системна шина являє собою сукупність сигнальних ліній, об'єднаних за їх призначенням (дані, адреси, управління). Основною функцією системної шини є передача інформації між базовим мікропроцесором і іншими електронними компонентами комп'ютера. По цій шині так само здійснюється не тільки передача інформації, а й адресація пристроїв, а також обмін спеціальними службовими сигналами.
Концепція шини представляє собою один з найбільш досконалих методів уніфікації при розробці комп'ютерів. Замість того щоб намагатися з'єднувати всі елементи комп'ютерної системи між собою спеціальними з'єднаннями, розробники комп'ютерів обмежили пересилання даних однієї загальною шиною.
Ця ідея надзвичайно спростила конструкцію комп'ютерів і істотно збільшила її гнучкість. Щоб додати новий компонент, що не потрібно виконувати безліч різних сполук, досить приєднати його до шини через спеціальний роз'єм (Slot). Щоб упорядкувати передачу інформації по шині використовується контролер шини.
На основній платі колись були тільки шина, процесор і оперативна пам'ять. Усі інші пристрої розміщувалися на змінних платах, що включаються в роз'єми (слоти) шини. Зараз на motherboard знаходиться добра половина комп'ютера - і контролер дисків, і відеоадаптер і порти. А ось процесор і пам'ять поміщені на змінні плати (модулі) - бо більш потужні процесори і більш ємкі мікросхеми пам'яті з'являються по кілька разів на рік і їх можна замінити. Для сучасних комп'ютерів намітилася тенденція розміщення додаткового обладнання на motherboard (відеоадаптер, звукова апаратура, модем - інтеграція технічних засобів).
Архітектура системної шини (додаток 1) тієї чи іншої моделі системної плати залежить від виробника і визначається типом платформи ПК (типом центрального процесора), застосовуваним набором мікросхем chipset та кількістю і розрядністю периферійних пристроїв, що підключаються до даної системної плати.
Максимальна пропускна здатність часто використовується в якості критерію для порівняння можливостей шин різної архітектури. Її можна розрахувати, помноживши робочу частоту на кількість байт, що передається в одному такті (ширину смуги пропускання).
Для особливо швидкодіючих пристроїв потрібні інші способи підключення. Окремі (локальні) шини, що працюють з основною частотою материнської плати, з'явилися, перш за все, для пам'яті - основний і кеш (cache). Потім на локальну шину «посадили» відеоадаптер.
Цю шину VLB створила група VESA - Video Electronic Standard Association, що розробила стандарт - Video Electronic Standard Architecture, і тому у неї два позначення - Video Local Bus і VESA Local Bus. Оскільки локальна шина підключена безпосередньо до мікропроцесора, що має 32-розрядну шину даних, то при основній частоті 33 МГц виходить швидкість обміну 132 Мбайта в секунду.
PCI (Peripheral Component Interconnect bus) - шина для приєднання периферійних пристроїв з'явилася в 1992 р. і затверджена організацією Special_Interest_Group_Steering_Committee. Вона стала масово застосовуватися для Pentium-систем. Шина працює з об'єктами, що мають напругу 5 або 3,3 вольт. Взаємодія об'єктів відбувається безпосередньо, без участі центрального процесора (CPU). PCI є 32-розрядної з можливістю розширення до 64 розрядів. Пікова пропускна здатність дорівнює 132 Мбайт / с при 32 розрядах і 264 Мбайт / с при 64 розрядах. У сучасних материнських платах частота на шині PCI задається як 1 / 2 вхідної частоти процесора, тобто при частоті 66 MHz на PCI буде 33 MHz, при 75 MHz - 37.5 MHz і т.д. Шина добре стикується з локальною мережею.
Шина PCI - перша шина в архітектурі IBM PC, яка не прив'язана до цієї архітектурі. Вона є процесорної-незалежної і застосовується, наприклад, в комп'ютерах Macintosh. Процесор через так звані мости (PCI Bridge) може бути підключений до декількох каналах PCI, забезпечуючи можливість одночасної передачі даних між незалежними каналами PCI.
На початку 1995 року затверджено стандарт PCI на частоту 66 МГц, а заодно і стандарт на ширину шини у 8 байт. PCI тепер може працювати не тільки як локальна шина, але і як загальна. Пропускна здатність такої шини істотно зростає (до теоретично максимальної 8 байт × 66 МГц = 528 Мбайт в секунду).
Однак для сучасних систем тривимірної (3D) графіки можливостей стандартної шини мало. Intel в 1997 році запропонувала встановити на материнській платі спеціалізований графічний порт - AGP - Accelerated Graphics Port. Тобто AGP - спеціалізована надбудова над шиною PCI, що дозволяє створити швидкісний канал обміну даними між графічним акселератором і системною логікою PC. AGP-розширення основної PCI-архітектури працює на подвоєній робочій частоті шини (тобто 133 МГц, вхідний частоти процесора). Для того щоб досягти високої швидкості передачі, AGP визначено як безпосереднє або пряме з'єднання (point-to-point), а не через загальну шину.
Готуючись до появи більш потужних процесорів Pentium, багато постачальників мікропроцесорів і систем розвивають відповідні цим процесорам версії архітектури шини PCI, здатні подвоїти пропускну здатність каналів введення-виведення для високопродуктивних систем. Влітку 1999 року консорціум SIG по PCI прийняв специфікацію принципово нового варіанту шини PCI - PCI-X. Основні відмінності PCI-X від PCI:
1) тактова частота шини до 133 MHz;
2) можливе використання різних слотів для різних швидкостей обміну даними; стандарт передбачає 1 слот з частотою 133 MHz, 2 слота на 100 MHz, інші слоти можуть використовуватися на частоти 33 і 66 MHz;
3) зменшено час, що виділяється на операції в PCI-X.
Для Pentium 4 була розроблена системна шина (FSB) 400 МГц. У 2002 році компанія Intel успішно початку переклад своїх процесорів Pentium 4 на системну шину (FSB) 533 МГц замість колишньої 400 МГц. Вона випустила відразу три нові процесори для нової шини з тактовою частотою ядра 2,26, 2,40 і 2,53 ГГц. Як показали численні тестування, застосування більш швидкої системної шини навіть спільно з колишньою системної пам'яттю DDR266 або RDRAM PC800 здатне підвищити швидкодію платформ на 5-10% в ряді завдань (при незмінній тактовій частоті ядра), що фактично рівноцінно підвищенню тактової частоти самих процесорів (зі «старої» шиною) на одну-дві сходинки.
У цьому випадку на материнській платі повинен бути встановлений один з наборів мікросхем (чіпсет) I845E, I845G, I850 (додаток 2). Відомості за новими розробками найпростіше знайти на сайтах фірм, що випускають плати, наприклад, на сайті фірми Intel.
1.3. Пам'ять
Одним з основних елементів комп'ютера, що дозволяє йому нормально функціонувати, є пам'ять. Внутрішня пам'ять комп'ютера (оперативна пам'ять і кеш-пам'ять) - це місце зберігання інформації, з якою він працює. Вона є тимчасовим робочим простором. Інформація у внутрішній пам'яті не зберігається при вимиканні харчування, на диску ж або дискеті може зберігатися роками без споживання харчування. У постійній пам'яті (ROM) персонального комп'ютера записаний набір програм базової системи введення-виведення (BIOS). Ця пам'ять енергонезалежна і BIOS завжди готова до читання при включенні живлення комп'ютера.
Оскільки в пам'яті тільки для читання заміна записаної інформації була неможлива, то перехід на нову версію BIOS вимагав заміни набору мікросхем материнської плати (чіпсет). Тому в сучасних комп'ютерах встановлюється перепрограмувальна пам'ять FlashBIOS. (Проте відразу ж проявився недолік такої пам'яті: з'явилися віруси, перепрограмують базову систему введення / виводу, що призводить до повної непрацездатності комп'ютера).
Пам'ять комп'ютера організована у вигляді безлічі осередків, в яких можуть зберігатися дані, кожна комірка позначається адресою. При цьому адресація загальна для постійної і оперативної пам'яті так, що адреси, відведені постійної пам'яті, для оперативної пам'яті використовувати не можна. Сама адресація на догоду сумісності зі старими комп'ютерами ускладнена - все це вимагає додаткових програмних засобів управління пам'яттю. Розміри цих осередків відрізняються у різних комп'ютерів і видів пам'яті.
Сучасні процесори працюють набагато швидше звичайних пристроїв машинної пам'яті. Тому, щоб їх не затримувати, в комп'ютер включають особливу буферну пам'ять (Cache Memory), за швидкістю порівнянну з процесором. У ній інформація завжди готова до використання (назва взята від французького слова cache - прихований, бо буфер включають так, щоб програми його не помічали).
Спочатку кеш-пам'ять встановлювалася поза процесора (зовнішній кеш), потім невеликий кеш вбудовується безпосередньо в процесор (внутрішній кеш). Тепер в комп'ютерах з процесором Celeron встановлюється безпосередньо в мікропроцесорі 128 Кбайт кешу, в Pentium - 512К. Такі об'єми забезпечують прийнятно мале число звернень до основної пам'яті. Економія на кеш-пам'яті може призвести до суттєвих втрат часу в роботі.
Кеш-пам'ять вбудовують і в сучасні дискові накопичувачі. У дешеві - десяток кілобайтів (на одну доріжку запису). У дорогі - наскільки мегабайт (на солідні файли).
Основна (оперативна) пам'ять (RAM - Random Access Memory - пам'ять з довільним доступом) комп'ютера відрізняється від інших пристроїв пам'яті, перш за все тим, що до будь-якого її місця можна звернутися однаково швидко, навіть якщо робити це у випадковому (довільному) порядку (random access).
Більшість старих програм, що працюють під управлінням DOS, укладаються в сотні кілобайт - адже DOS адресує тільки 640 Кбайт. Сучасні операційні системи багатозадачні. Вони дозволяють декількох програмах діяти одночасно, а головне, взаємодіяти між собою. Тому для їх роботи потрібно значний обсяг оперативної пам'яті, наприклад, для операційної системи Windows ME - 64 Мбайт, для Windows XP - 128 Мбайт. Причому ці вимоги мінімальні. Для прийнятною швидкості роботи з найбільш часто використовуваними комбінаціями програм ці цифри треба хоча б подвоїти або краще почетверити.
Фізично оперативна пам'ять встановлюється у вигляді модулів SIMM (Single In-line Memory Modules) або DIMM (Double In-line Memory Modules) у спеціальні гнізда на материнській платі (рис. 1-3).
На системної (материнської) плати модулі пам'яті організовуються в банки пам'яті. У комп'ютерах останніх років роз'єми для модулів SIMM повністю виключені, тому що використовуються тільки DIMM модулі об'ємом 64 МВ і вище. Оперативна пам'ять схильна багатьом перешкод. Тому зазвичай до кожного байту додають дев'ятий біт - для контролю на парність. Існують також способи автоматичного відновлення інформації при збоях. Проте вони вимагають більшої надмірності пам'яті і відповідно підвищують її ціну. Тому пам'ять з розширеним коригуючих кодом (ЕСС - Extended Correction Code) використовують, перш за все, у потужних машинах, вирішальних серйозні завдання.
До недавнього часу розвиток нових технологій виготовлення компонентів пам'яті відбувалося паралельно з розвитком чіпсетів, вироблених фірмою Intel. Але сталося так, що в 1998 році утворилося випередження в технології виготовлення чіпсетів, а виробники пам'яті відстали. У першому кварталі 1998 року Intel представила чіпсет i440BX з тактовою частотою системної шини 100MHz, а також сімейство материнських плат на цьому чіпсеті з 100-мегагерцовой шиною пам'яті. Тож невдовзі з'явилися 2 класу пам'яті, що відповідають стандарту PC100 для застосування в комп'ютерних системах: PC100 SDRAM Unbuffered DIMM; PC100 SDRAM Registered DIMM.
DIMM-модулі PC100 SDRAM Unbuffered, інакше звані «небуферізірованнимі», застосовуються в системах, що не вимагають обсягу пам'яті більш 768МВ. DIMM-модулі стандарту PC100 SDRAM Registered випускаються тільки в 72-розрядному виконанні, і їх ємність досягла 1024МВ. Подібні типи DIMM відрізняються від PC100 SDRAM Unbuffered DIMM збільшеним розміром друкованої плати (PCB), а також наявністю спеціальних мікросхем (Registers) на модулі. Регістри забезпечують сторінкову організацію пам'яті.
З 1998 року Samsung Semiconductor, Inc веде розробку технології DDR для SDRAM. Ця технологія отримала назву SDRAM II. Це наступне покоління пам'яті з тактовою частотою шини 100MHz. Технологія DDR (Double Data Rate) подвоєння частоти дозволить записувати і читати дані з частотою в два рази вище, ніж частота шини. Дані будуть вибиратися по фронтах і зрізами тактових сигналів. Були випущені DIMM-модулі ємністю 512 МБ, і IBM розробила чіпсет, який може використовувати ці швидкісні модулі.
Приступаючи до розробки Pentium4, фірма Intel офіційно підтримала новий тип пам'яті: RAMBUS DRAM, розроблений компанією Rambus (термін договору закінчився на початку 2003р.). Rambus пам'ять має надзвичайно високу пропускну здатність. Сама фірма Rumbus є чисто інженерної і не виробляє пам'ять, а тільки продає ліцензії на її виробництво.
Ідея Rambus полягає в тому, що чіпи стають все швидше, а провідники між ними не можуть підтримувати такі частоти, оскільки є три типи сигналів для передачі від контролера до чіпа пам'яті: адреса клітинки, куди треба звернутися, біти даних і команди, що описують, що треба робити з інформацією. Ці сигнали традиційно пересилаються відмінним один від одного чином (з різною частотою). Такий стан справ призводить до того, що швидкість передачі інформації визначається самим повільним процесом, і при цьому потрібно ретельна налагодження на рівні чіпів, щоб все працювало правильно. Тому автори ідеї запакували три види сигналів однаковим чином в одну шину. Цей методологічний зрушення вимагав значних переробок конструкцій мікросхем пам'яті і їх контролерів, але швидкість роботи комп'ютера теоретично виростала у багато разів.
Інженери компанії створили стандарт Direct Rambus з розрахунком на максимальну продуктивність. Підсистема пам'яті Direct Rambus має максимальну пропускну здатність 1,6 Гбайт / сек. Компанія Rambus Inc. розробила спеціальну шину межкрістальной комунікації - Direct Rambus Channel, яка працює на порядок швидше, ніж шина сучасних підсистем пам'яті.
Система пам'яті Direct Rambus використовує стандартні технології PCB (Printed Circuit Board - друковані плати) для реалізації модулів пам'яті RIMM (Rambus Inline Memory Module), які мають ті ж розміри, що й існуючі DIMM. Компоненти Direct RDRAM використовуються в SMD виконанні (Surface Mounting Device - прилади для поверхневого монтажу), що дає низьку ємність висновків і непогані теплові характеристики. Корпус мікросхеми лише трохи більше розміру RDRAM-кристала. Один RIMM містить до восьми чипів Direct RDRAM на кожну сторону. RIMM може мати ємність до 128 мегабайт при використанні 64-мегабітних RDRAM-мікросхем. Системна плата може містити до трьох RIMM.
1.4. Накопичувачі на рухомому магнітному носії
Найменування накопичувачів на рухомому носії «зовнішня пам'ять» збереглося від старих обчислювальних машин, коли, дійсно, накопичувачі на магнітних дисках і магнітних стрічках виготовлялися у вигляді окремих стояків (досить великих за габаритами і вагою) і розташовувалися поряд з процесорної стійкою. У той же час даний термін має глибшу основу, адже і в персональному комп'ютері, хоча дисковод встановлений всередині системного блоку, процесор не може безпосередньо використовувати дані з диска, спочатку вони повинні бути перенесені в оперативну (внутрішню) пам'ять комп'ютера.
Перший повністю герметизований (для захисту від пилу) накопичувач інформації на магнітних дисках, створений фірмою IBM, включав 2 диски діаметром 14 дюймів, на кожен з яких записувалося 30 Мбайт. Відповідно його позначили 30/30. Так само позначалася популярна гвинтівка зразка 1888 року фірми Winchester (вінчестер). Тому, напевно, герметичні дисководи знайшли таку назву.
Для перших персональних комп'ютерів розробили вінчестери діаметром 5,25 ", потім для портативних комп'ютерів - 3,5", а в ноутбуки вже ставлять накопичувачі діаметром 2,5 "і навіть 1,8". Вінчестери розміром 5,25 "тепер не використовуються навіть в настільних комп'ютерах, частіше встановлюються 3.5" (рис. 1-4). Пристрої управління вінчестерами - контролери - раніше розміщувалися на окремих друкованих платах. Тепер майже всі потрібні схеми вбудовують в корпус вінчестера - Integrated Drive Eiectronic (IDE), а небагаті компоненти зазвичай включені в motherboard (або на платі розширення, званої MultiCard) і підключаються через плоский спеціальний багатожильний кабель.
Недоліком контролера є порівняно низька швидкість передачі інформації і можливість підключення всього 2 пристроїв. Пізніше був розроблений удосконалений (enhanced) варіант контролера - EIDE, спеціально для розміщення на motherboard (без плати розширення). Для малогабаритних комп'ютерів бал розроблені SCSI - контролери (Small Computer System Interface - системний інтерфейс малих комп'ютерів), які потім стали встановлювати і в настільні моделі. Стандарт на цей тип контролерів постійно вдосконалюється. Тепер, стандарт UDMA -100 (UltraDirectMemoryAccess) або UltraATA -100 (AT Attachment - «підключення до комп'ютерів типу AT" - це офіційна назва інтерфейсу IDE) підтримує швидкість обміну інформацією до 80 - 100 Мбайт в секунду.
Для розміщення інформації на диск, він повинен бути розбитий на доріжки та сектори стандартного розміру - формату. Різниться два види форматування дисків: фізичне (LLF - Low Level Formatting - форматування низького рівня) і логічне (HLF - High Level Formatting - форматування високого рівня). Крім того, між цими етапами форматування існує ще один етап - розбиття диска на розділи (Partitions). При організації кількох розділів кожен з них може бути використаний для роботи під керуванням своєї операційної системи або для однієї операційної системи представляти окремий том (Volume) або логічний диск (Logical Drive), якому DOS присвоює власне літерне позначення.
В процесі форматування низького рівня доріжки розбиваються на певну кількість секторів. Інформаційна довжина сектора - стандартна 512 байт, кількість же секторів на доріжці (відповідно, фізична довжина сектору) може бути постійним або змінним (залежно від радіуса доріжки). У більшості IDE-і SCSI-накопичувачів використовується зонна запис, при якій на зовнішніх доріжках розміщується більше секторів, ніж на внутрішніх. Обсяг записуваної інформації при цьому істотно зростає.
У комп'ютері з усіма пристроями, перш за все, взаємодіє BIOS - Basic Input / Output System (базова система введення / виводу). Для стандартної BIOS максимальну кількість циліндрів становить 1024, максимальна кількість головок - 16 і максимальну кількість секторів - 63. Якщо диск розбитий з кількістю циліндрів великим 1024, то можна перейти до, так званої, логічної адресації блоків (LBA), коли кількість циліндрів зменшується вдвічі, а кількість головок, відповідно, в 2 рази зростає.
Для 32-розрядної файлової системи FAT-32, використовуваної в операційних системах: Windows NT, Windows 95, Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows 2000, Windows МО, довжина імен файлів може бути до 256 символів, максимальний розмір тому - 8 Гбайт, при цьому розмір кластера був прийнятий 4 Кбайт. Для операційних систем класу Windows NT, у тому числі останніх: Windows 2000 і Windows ХР, більш доцільно використовувати їх власну структуру NTFS, що володіє рядом переваг в порівнянні з FAT-32, зокрема що має менший розмір кластера (рівний сектору, якщо це можливо) .
У 2003 році з'явилися перші екземпляри контролерів Serial ATA на популярних материнських платах. Перш за все, кабель у нового інтерфейсу принципово відрізняється від колишнього плоского і широкого (40 - або 80-жильного), у нього кількість сигнальних проводів скорочено до чотирьох (є додаткова «земля»), і до метра збільшена допустима довжина. Це сприяє більш компактній упаковці і кращих умов охолодження всередині корпусу комп'ютера, здешевлює конструкцію. Тут компактні семиконтактні роз'єми з'єднуються вузькою сплощеним кабелем шириною приблизно 8 мм і товщиною близько 2 мм. Всередині кабелю Serial ATA є дві пари сигнальних проводів (одна пара на прийом, інша - на передачу), відокремлених трьома жилами загального проводу («землі»). На роз'ємі, розташованому на дисках і материнських платах, три «земляних» контакту виступають трохи далі сигнальних контактів, щоб полегшити «гаряче» підключення (рис. 1-5).
Ще одна перевага Serial ATA - велика смуга пропускання, ніж у Parallel ATA. Перша версія інтерфейсу Serial ATA має пропускну здатність до 1,5 Гбіт / с (це близько 150 Мбайт / с для корисних даних проти 100-130 Мбайт / с в паралельного інтерфейсу). Проте надалі друге і третє покоління Serial ATA збільшать швидкість до 3 і 6 Гбіт / с відповідно.
Запас швидкості інтерфейсу зараз здається дуже великим. Дійсно, нинішні IDE-вінчестери зі швидкістю читання корисних даних до 50 Мбайт / с, практично наситили інтерфейс UltraATA/100. Тому що два таких диска на одному IDE-шлейфі вже не можуть співіснувати без теоретичної втрати швидкості, оскільки реально UltraATA/100 дає приблизно 90 Мбайт / с потокової пропускної здатності, а це близько до межі інтерфейсу UltraATA/133. У той же час, добиратися до 150 Мбайт / з одиночним диском доведеться ще дуже довго, років п'ять, а то й більше, тобто навіть першої версії Serial ATA забезпечена довге життя.
1.5. Накопичувачі на гнучких магнітних дисках
Гнучкий (floppy) диск (дискета) - коло лавсановій плівки з магнітним покриттям, поміщений у захисний конверт ще недавно був єдиним змінним носієм інформації в комп'ютері, адже перші PC (до РС ХТ) інших дисків не мали. Перші дискети для РС були розміру 5,25 ", портативні РС зажадали формату 3,5", проте пізніше вони стали застосовуватися на всіх комп'ютерах, і витіснили дискети 5,25 ".
Ємність першого 5,25 "дискет для РС була не велика, спочатку 360 Кбайт, а потім 1200 Кбайт. Перші дискети 3,5" відразу були більшої ємності, спочатку 720 Кбайт, а потім 1440 Кбайт. Пізніше був розроблений стандарт на 3,5 "дискети ємністю 2880 Кбайт, але вони набули меншого поширення, тим більше що з'явилися розроблені за новою технологією дискети відразу майже в 100 разів більшою ємності.
Інформація на дискету записується з двох сторін, з кожною з яких розташовується 80 доріжок. Головки на верхній і нижній сторонах дискети зміщені один щодо одного, щоб вони не заважали підтягувати (для зменшення зазору) поверхня дискети до голівок за рахунок аеродинамічних ефектів при обертанні носія. Також в залежності від формату кожна сторона розбивається на певну кількість секторів.
У дисководах (рис. 1-6) для гнучких дисків (дискет) головки запису / читання при його роботі безпосередньо торкаються поверхні дискети, тому швидкість обертання значно нижче (300 або 360 оборотів в хвилину) і дискети швидше виходять з ладу. Для зменшення тертя дискети покривають захисним шаром тефлону (фр. тефаль) - матеріалу з дуже низьким коефіцієнтом тертя. Вони дорожчі рази в півтора, але зате служать набагато довше.
1.6. Оптичні диски
У цю групу об'єднані носії, які для зчитування інформації використовується суто оптичний принцип, коли 1 або 0 розпізнаються за різною фазі відбитого лазерного променя від поверхні з різним станом, створеним при записі даних.
WORM - накопичувачі (Write Once Read Many - один запис багато зчитувань) представляють собою диск, поміщений зазвичай в міцний картридж 5,25 ", за конструкцією подібний дискеті 3,5". Запис інформації зводиться до того, що на світлій поверхні диска там, де це потрібно, випалюються лазерним променем мікроскопічні темні цятки. Ємність накопичувача становить від 650 Мбайт до 1,3 Гбайт.
Для запису поверхню магнитооптического диска прогрівають лазерним променем до температури легкого перемагнічування (точки Кюрі). Зазвичай спочатку при постійному нагріванні намагничивают записуваний ділянку в одному напрямку, а потім імпульсним нагріванням перемагнічуватися потрібні точки. Це довго, потрібно два оберти диска. Новітні пристрої здатні створювати швидкозмінних магнітне поле потрібної сили і записують за один оборот. Так що і по швидкості запису магнітооптика наздоганяє вінчестер. При цьому, як і вінчестер дозволяють багаторазово перезаписувати інформацію і подібно дискеті замінювати носій. Таке поєднання властивостей пояснює велику популярність МО у світі.
В кінці 70-х років компанія Philips випустила перші компакт-диски (CD - Compact-Disk). Спочатку вони призначалися для 14-розрядної звукового запису тривалістю звучання 60 хвилин. Діаметр тих дисків був трохи менше діаметра сучасних компакт-дисків, який дорівнює 12 см (4,75 дюйма). Незабаром Philips обмінялася патентами з Sony, в результаті чого було видано спільний стандарт. Стандарт визначав характеристики аудіодисків (CD-DA - Compact-Disk Digital Audio - компакт-диск для цифрового аудіозапису). Запис звуку стала 16-розрядною, а тривалість звучання не менше 72 хвилин (кажуть, що тривалість визначалася можливістю запису на один диск Дев'ятої симфонії Бетховена). При безперервному читанні і відтворенні музики для цього виявилося достатньо швидкості читання 150 Кбайт / с. Тепер приводи CD-ROM працюють з істотно більшою кратністю читання до 56Х (рис. 1-7).
Згодом були випущені стандарти для інших типів компакт-дисків. Компанії Philips і Sony в грудні 1994 року оголосили, що розроблено проект стандарту, названого MMCD (MultiMedia Compact Disk). Диск із записом одношарової міг мати ємність 3,7 Гбайт. За допомогою компанії ЗМ була розроблена технологія 2-cлoйной запису для проекту MMCD. У цьому випадку місткість диска подвоювалася. Такі параметри вже могли забезпечити програвання цифрового відео у форматі MPEG-2 (Motion Picture Experts Group) протягом 135 і 270 хвилин відповідно.
Паралельно, інший альянс - 'Toshiba-Time Warner - за підтримки Matsushita, Thomson, Hitachi, Pioneer, МСА і MGM / UA розробив свій варіант компакт-диска підвищеної ємності - SD (Super Density). Проект SD був анонсований у січні 1995 року. Згідно з цією пропозицією, диск був, як би склеєний з двох однакових платівок. У залежності від кількості шарів і використовуваних сторін ємність диска могла становити 5, 9, 10 і 18 Гбайт.
Для об'єднання цих розробок був представлений новий стандарт-DVD. Тоді ця абревіатура розшифровувалась як Digital Video Disk - цифровий відеодиск.
Остаточний варіант DVD представляє собою два склеєних диска діаметром 12 сантиметрів. Товщина кожного диска - 0,6 мм, загальна товщина - 1,2 мм, як у звичайних CD. Кожна з пластинок представляє собою бік DVD-диска. Технологія дозволяє записувати на кожній зі сторін два шари даних. Таким чином, в залежності від кількості задіяних сторін і верств, інформаційна ємність DVD-диска зможе складати від 1 шару, 1 сторони - 4,7 Гбайт до 2 шарів, 2 сторін (DLDS) - 17,0 Гбайт. Ці диски отримали багатоцільове призначення і стали розшифровуватися як DVD (Digital Versatile Disk - цифровий багатоцільовий диск).
1.7. Блоки розширення
Блоки (плати) розширення або карти (Card), як їх іноді називають, можуть використовуватися для обслуговування пристроїв, що підключаються до IBM PC. Вони можуть використовуватися для підключення додаткових пристроїв (адаптерів дисплея, контролера дисків і т.п.). Якщо обладнання вміщається на одній платі, то його можна розмістити всередині корпусу системного блоку. Якщо ж воно не поміщається в корпус, наприклад, у випадку з монітором, то всередині розміщується тільки плата управління або погодження, що з'єднується з обладнанням за допомогою кабелю, який можна підключити через з'єднувач (Connector), розташований на задній стінці корпусу (точніше, з'єднувач розташовується зазвичай безпосередньо на торці плати). Кожній платі розширення, яка встановлюється в слот (Slot) на материнській платі, відповідає спеціальний отвір в задній стінці корпусу, закрите заглушкою, якщо воно не використовується. При встановленні плати її торець замість заглушки стає елементом задньої стінки комп'ютера.
Необхідно відзначити, що співвідношення між обладнанням, розміщених на материнській платі і встановлюваним додатково в слоти, поступово змінюється, з одного боку, на користь розміщення обладнання на платі, а, з іншого боку, на користь передачі реалізації цих функцій процесора. Так у ММХ - комп'ютерах обробку звуку, фото - і відео - зображень, а також телекомунікації - все це майже повністю взяв на себе процесор, тому функції додаткових пристроїв істотно спростилися.
Для відтворення якісного звуку вже досить давно з'явилися звукові плати (SoundCard), перетворюють цифровий код в нормальний звуковий сигнал для звичайних акустичних колонок (Speaker). Втім, колонки частіше використовують спеціальні, дуже малогабаритні, щоб тримати їх поруч з комп'ютером. А неминучі за таких розмірах дефекти звучання компенсують цифровий корекцією сигналу.
Першою придбала популярність, достатню для масового випуску, плата Sound Blaster. Сьогодні майже всі звукові плати забезпечують сумісність з нею (рис. 1-8). Сучасні звукові плати можуть не просто відтворити об'ємний звук, але і об'ємний керований в залежності від зображення на екрані.
У персональних комп'ютерах відео плати (VideoCard), перш за все, призначалися для узгодження з монітором (відеоадаптери), потім виведення на екран графіки знадобилися прискорювачі (відео акселератори).
РС починають завантаження з режиму VGA - Video Graphic Array (640x480 пікселів - picture element, pixel). Режим SuperVGA, формат 800 х 600 пікселів потрібен, щоб при оформленні одиночного документа було доступно все багатство шрифтів системи Windows. Для верстки журналів і газет обов'язково, хоча б 1024 х 768, а краще - 1280 х 1024 пікселів. Інакше не розгледиш, як стикуються окремі фрагменти. Малювання йде швидко на екрані з роздільною здатністю 1280 х 1024 - 1600 х 1200, з меншим форматом доведеться постійно перемикатися на великомасштабний перегляд фрагментів і т.д.
Якщо помножити крок (відстань між центрами пікселів) на необхідне число пікселів в рядку, а потім помножити на 1,25 (відношення довжини діагоналі екрана до довжини його рядки), то вийде довжина в міліметрах діагоналі потрібного монітора. (У дюймах - поділіть на 25,4). Так, що для сучасних персональних комп'ютерів потрібно монітор з розміром по діагоналі не менше 15 (краще 17) дюймів (мал. 1-9).
Оскільки в комп'ютері відеоадаптер безпосередньо керує роботою монітора, формуючи кадри, їх зміну, перенесення кольорів і т.п., ці два пристрої краще розглядати разом, тим більше що саме робота монітора істотно впливає на здоров'я користувача комп'ютера.
Монітор, як будь-який телевізор, випромінює електромагнітні хвилі у всіх діапазонах - від частоти розгортки кадрів (50-160 Гц), до рентгенівського діапазону. Найбільш жорсткий стандарт на рівень випромінювань монітора прийняла Швеція (MPRII). Цьому стандарту намагалися задовольнити виробники моніторів у всьому світі. Ще більш жорсткі обмеження висуває стандарт ТСО95 і ТСО99.
Важливе значення має наявність спеціального покриття екрану монітора. Яскравий приклад - покриття типу AGARAS (Anti-Glare, Anti-Reflection, Anti-Static) компанії Panasonic, що виключає виникнення відблисків, відображення і накопичення статичної електрики. Покриття представляє собою нанесений з внутрішньої сторони екрану багатошаровий металізований полімер, що володіє високою поглинаючою здатністю, так що додаткових навісних захисних екранів не потрібно. Особливістю даного покриття є відсутність зниження яскравості, властивого аналогічним покриттям інших фірм.
Відеоадаптер також управляє кольоровою гамою зображення. Режим VGA використовує 16-кольорові зображення (півбайта на піксель), СуперVGA починається з 256-кольорових (1 байт) зображень. Цілком телевізійну якість забезпечують 65536 кольорів (16 біт або 2 байти на піксель), що позначається HighColor, а 16777216 кольорів (24 біта або 3 байти), що позначається TrueColor - це все, що здатний розрізнити наше око. У режимі TrueColor йде окреме управління градаціями яскравості кожного з трьох променів електронної трубки: червоним (Red) - 1 байт (256 градацій), зеленим (Green) - 1 байт (256 градацій) і синім (Blue) - 1 байт (256 градацій) , що і дає вказане 16,7 М поєднань.
Тепер визначимо необхідний об'єм вбудованої відеопам'яті. Щоб дізнатися обсяг пам'яті відеоадаптера для забезпечення необхідного режиму, досить помножити загальну кількість точок на екрані на число байт, що забезпечують колір однієї точки, наприклад: 640 х 480 х 3 байти = 921600 байт або з округленням до стандартного значення - 1 Мбайт.
Велика частина зображень будується з найпростіших стандартних елементів - пряма, прямокутник, еліпс і т. п. Для їх малювання створені спеціалізовані співпроцесори - відеоприскорювачі (Video Accelerator). З найбільш поширених моделей, Cirrus Logic - найповільніші, Trident - швидше, а Western Digital (Paradize) - найшвидші.
Прискорювачі зазвичай входить до складу відеоадаптера, і розрізняються за своїми параметрами, але всі вони забезпечують виведення фрагментів, характерних для Windows, які їй необхідні. Більшість нинішніх відеоадаптерів містять апаратно реалізовані прискорювачі (вбудовані процесори, а то й 2 на платі за власним охолодженням) і тому коштують помітно дорожче: кілька сотень доларів.
2. Периферійне обладнання
2.1. Пристрої введення
Клавіатура. За час, що минув з випуску першого РС, фірма IBM розробила 3 типи клавіатур (рис. 2-1):
- 83-клавішна клавіатура РС ХТ;
- 84-клавішна клавіатура АТ;
- 101-клавішна покращена клавіатура.
Покращена 101-клавішна клавіатура була випущена в 1986 році, вона розроблена відповідно до міжнародних правил і вимог і перетворилася в стандарт.
Клавіатура може бути умовно розділена на чотири області:
- Область друку (алфавітно-цифрова клавіатура);
- Додаткова цифрова клавіатура;
- Клавіші управлінням курсором і екраном;
- Функціональні клавіші.
У двох мовних варіантах клавіатура містить 102 клавіші та розкладає в ній відрізняється від американської. Клавіатура складається з набору перемикачів, об'єднаних в матрицю. При натисканні на клавішу процесор, встановлений в самій клавіатурі, визначає координати натиснутою клавіші в матриці. У клавіатурі встановлений власний буфер ємністю 16 байт, в який заносяться дані при занадто швидкому натисканні клавіш.
Клавіатура сама являє собою невеликий комп'ютер. Зв'язок з системним блоком здійснюється через послідовну лінію зв'язку, дані з якої передаються «кадрами» по 11 біт, 8 з яких - дані, а решта - синхронізуючі та керуючі. Цей зв'язок - двунаправленная: клавіатура може, як передавати, так і приймати дані. «Кадр» даних містить скан-код клавіші, клавіші. Фірма IBM призначила кожній клавіші унікальний номер і відповідно з цими номерами для 102 клавішною клавіатури прибрана клавіша 29, розташована над клавішею Enter, яка через це стала займати два ряди, і прийняла форму кута, і додані клавіші 42 і 45. Так, що розрізнити 101 - і 102 - клавішні клавіатури легко по увазі Enter.
При переході від операційної системи MS-DOS до Windows95, для зручності роботи з нею, випустили клавіатуру, зазначену логотипом Windows і забезпечену додатковими клавішами (з двох сторін між Ctrl і Alt і також з даним логотипом). За допомогою них можна викликати головне меню програм, а також додатковою клавішею - меню для роботи з виділеним фрагментом тексту.
Миша винайшов у 1964 році Дуглас Енглбарт в Стендвордском дослідному інституті. Офіційно цей пристрій було названо "покажчиком XY-координат для дисплея". Вперше миша була використана в комп'ютері в 1973 році фірмою Xerox для графічного інтерфейсу. У 1979 році цю ідею запозичила фірма Apple, застосувавши її надалі в комп'ютері Lisa (1983 р.) і Macintosh (1984 р.). Подальше широке поширення миші викликано переходом на операційні оболонки, а потім операційні системи з графічним інтерфейсом (Windows, OS / 2 і т. п.).
Не дивлячись на теперішнє різноманітність цих пристроїв, всі вони працюють практично однаково. Рука рухає маленьку коробочку. У ній - кулька, що катається по поверхні столу. До кульки притиснуті два взаємно перпендикулярних ролика, які він обертає. Датчики повороту роликів передають сигнали в комп'ютер. Хвіст з дротів, по яких йдуть сигнали, дав пристрою прізвисько «миша». Втім, можна обійтися і без проводів (рис. 2-2). Нинішні радіопередавачі достатньо малі, щоб сховати їх у мишку, і досить слабкі, щоб не заважати оточуючим. Така «безхвоста» миша в роботі зручніше, але коштує дорожче звичайної.
У перших мишах датчики повороту були електромеханічні. З роликом пов'язаний диск, що ковзає по контактної щітці. На диску чергуються провідні та ізоляційні штрихи. І в електричному ланцюзі виникають імпульси струму. Але контакти швидко зношуються, а ще швидше забруднюються. Щоб не втрачати імпульси, використовують оптичний датчик, що складається з пари «світлодіод - фотодіод», між якими розташований зубчастий диск.
Оптика дозволяє взагалі відмовитися від дисків і кульки. Під коробочку з фотоелементами підкладають пластину з перехрещеними лініями. При русі миші кожна така лінія дає імпульс. Однак роздільна здатність оптики обмежена намальованими на підкладці лініями, та й саму підкладку треба завжди мати разом з мишею, тому оптичні миші поки не витіснили звичайні (роликові).
Число імпульсів на одиницю пройденого мишкою шляху залежить від її конструкції. Але програма (драйвер), що стежить за цими імпульсами, може залежно від налаштування якісь з них пропускати. Так регулюється залежність переміщень покажчика від рухів миші. Складні драйвери змінюють чутливість залежно від частоти імпульсів. Завдяки цьому можна коротким, але швидким рухом перекинути покажчик через весь екран, а потім плавно привести його точно в потрібне місце.
Кнопки на миші дозволяють відзначати місця, в яких виявляється її покажчик. У мишках фірми Apple кнопка всього одна - програми побудовані так, що її вистачає. Мишки Microsoft (відповідно до особливостей програм цієї фірми) двокнопочні. Lagitech випускає трьохкнопкові миші. Але середня (третя) кнопка потрібна дуже рідко, і в двокнопочні замість неї використовують одночасне натискання двох наявних.
Для переміщення миші потрібно місце, хоча б розміром із звичайну книгу. Причому гладке (інакше покажчик буде рухатися ривками), але не занадто (щоб кулька не прослизав). Якщо на столі не вистачає місця для підкладки під миша або столу немає взагалі, як при роботі Laptop або Noutbook, то мишку можна перевернути і рухати її кулька безпосередньо пальцем. Можна перенести і кнопки на новий верх - вийде Track Ball - «стежить куля». (Хоча, це назва зазвичай не переводять). Трекбол не вимагає місця. Більшість переносних комп'ютерів (ноутбуків) мають трекбол, вбудований прямо в клавіатуру. Управляти трекболом (при належному навичці) можна набагато точніше, ніж мишею - якщо, звичайно, куля досить великий. І надійність краще: дроту не перегинаються постійно, тому не ламаються.
Вводити графічну інформацію в комп'ютер можна вручну. Пристроїв оцифрування графіки багато, і вони дуже різноманітні. Одне з них так і називається Digitiser - «оцифровщики» (зазвичай це назва не переводять).
Дигитайзер обладнаний прицільним пристосуванням (лупа з перехрестям), що оператор наводить на цікаві для його точки. Якщо натиснути кнопку на прицілі, координати точки фіксуються. Таким способом можна ввести в комп'ютер характерні точки креслення, щоб по них відновити лінії. Найчастіше це простіше, ніж сканувати весь креслення і потім відновлювати лінію з безлічі точок.
Матричні пристрої, наприклад телевізор, синтезують двовимірне зображення з рядків, а рядки - з точок. Зворотним перетворенням - розкладанням площині на лінії, а ліній на точки (розгорткою, скануванням) для передачі по послідовних лініях зв'язку - зайняті телекамери та сканери. Телекамера використовує електронну розгортку. Звичайний сканер, принаймні, в одному з напрямків, розгортає зображення механічно - переміщаючи або папір (рулонний), або світлочутливі елементи (планшетний). Переміщати можна і весь сканер за папером - як правило, вручну (рис. 2-3).
Такі сканери набагато менше і дешевше звичайних, але вимагають гарного тренування оператора і складних програм, що компенсують неминучі тремтіння і перекоси. А в професійних видавничих системах працюють барабанні сканери - лист з зображенням кріпиться на масивному циліндрі, що обертається перед фотоелементами. Так менше перешкод від нерівномірності руху.
Планшетний сканер можна обладнати пристроєм автоматичної подачі аркушів. Це не тільки зручно, але й зменшує перекіс зображення (що особливо важливо при введенні текстів).
Сканери, на відміну від телекамер, самі підсвічують розглянуту поверхню. Це гарантує стабільне освітлення і правильну передачу кольору або градації сірого кольору чорно-білого сканера.
Роздільна здатність сучасних «побутових» сканерів 300 - 800 dpi, дорогих професійних - кілька тисяч. Існують (входять в комплект більшості сканерів і іноді вбудовуються в них на апаратному рівні) програми інтерполяції - розрахунку рівнів яскравості в проміжних точках. Вони дозволяють формувати зображення, відповідне роздільної здатності в 2 - 4 рази більшою. Виробники для реклами вказують в першу чергу цю, програмну, роздільну здатність, реальні можливості апаратури часто виявляються нижчими.
Крім введення ілюстрацій сканер можна використовувати для читання текстів. Програми оптичного розпізнавання символів (Optical Character Recognition) поки занадто чутливі і до роздільної здатності (причому далеко не завжди її підвищення покращує розпізнавання), і до рівномірності освітлення. Досить не погані результати розпізнавання дає пакет FineReader, причому у версії 4.0 закладені можливості розпізнавання рукописного тексту та структури бланків, що дозволяє, наприклад, розпізнавати відскановані первинні бухгалтерські документи, заповнені вручну.
Одні з кращих сканерів випускає фірма HP. Сканери (як і лазерні принтери) цієї фірми стали фактично стандартом, і більшість програм початку розраховані на використання саме їх можливостей. Для правильного сприйняття зображення часто потрібна підстроювання сканера (яскравості підсвічування, роздільної здатності ...) програмами, з ним працюють. Фірма HP ввела формат діалогу TWAIN, досить загальний для всіх доступних для огляду потреб користувачів. Усі нові програми, що працюють зі сканерами, підтримують цей формат. Тому купувати сканер, котрий розуміє TWAIN, не варто.
2.2. Пристрої виводу
При всій легкості виклику потрібної інформації на екран все ж висновок інформації на папір (одержання твердої копії екрану) практично обов'язковий на автоматизованому робочому місці. До того ж, папір до цих пір сприймається як єдиний юридичний документ.
Листи звичайних конторських документів мають формат А4, газетні - АЗ (наприклад, «АіФ») або А2. З листами формату А4 працює будь-який принтер. Багато ударних принтери розраховані на АЗ, в інших технологіях використання цього формату обходиться дорожче, і він зустрічається рідше.
Сучасні принтери працюють за матричним принципом, складаючи літери - і будь-які інші зображення - з безлічі окремих точок (растра).
Роздільна здатність очі на звичайному відстані найкращого читання (20-25 см) становить близько 250 точок на дюйм (dot per inch - dpi). Якщо точки в матриці розташовані тісніше, зображення зовсім не відрізняються від безперервного. На практиці мінімально необхідної визнається щільність 300 dpi - у розрахунку на короткозорих, які тримають текст ближче до очей і тому краще розрізняють дрібні деталі
Значно більшої щільності вимагає друк півтонових зображень (фотографій, репродукцій і т.п.). Їх місця повинні мати різну яскравість, а звичайна принтерна точка цілком або біла, або чорна. Доводиться кожну точку зображення замінювати сіткою з хоча б стількох точок, скільки рівнів яскравості потрібно відображати. Через нелінійності людського зору точок потрібно на порядки більше, але це поки за межами можливостей не тільки принтерів, але і поліграфії. Так що при повноцінній (256 рівнів) передачі яскравості точка зображення замінюється квадратом з 16х16 принтерних точок (у поліграфії інший принцип заміни - лініями різної щільності). І зображення щільністю 300 dpi (для поліграфії - ліній на дюйм - lpi) вимагає принтера з 4800 dpi.
Ще більша щільність потрібна кольоровим зображенням. Вони друкуються кількома різними основними кольорами, накладеними один на одного. Щоб уникнути муару (повторюваного перекриття точок різних кольорів) растри всіх кольорів повертаються один щодо одного - це можна зробити чисто програмними шляхами.
Перші матричні принтери були ударними - залишали на папері відбиток ударів голок по фарбувальної стрічці. З тих пір ударні принтери частіше називають просто - «матричними». Вони розробляються вже більше 20 років і поки що застосовуються досить широко. Ударний принтер дуже дешевий, має дозвіл 120-360 dpi, дозволяє друкувати відразу кілька копій. Проте, відбитки голок занадто великі для дійсно високоякісного друку.
Друкуюча головка широко поширених принтерів містить 9 голок, установлених у вигляді вертикального ряду, тому за один прохід друкуюча головка може відтворити символи досить дрібного шрифту, для друку більших шрифтів знадобляться кілька проходів, що різко знижує швидкодію. Для поліпшення якості друку кількість голок збільшували в деяких принтерах до 24 з більш близьким розташуванням один до одного, однак, це призвело до значного збільшення ціни і складності їх експлуатації. Тому вони, в першу чергу, витісняються струминними принтерами, які в міру зниження їх ціни, швидше за все повністю витіснять всі матричні.
Струменеві принтери розбризкують на папір дрібні крапельки чорнила або спеціальної фарби. Точки таких принтерів достатньо малі, щоб зливатися для ока в цілісне зображення. Тому якість друку навіть при 300 dpi незрівнянно вище, ніж у «ударних». А кращі струменеві принтери забезпечують до 720 dpi. Недолік у них один загальний: чорнило змиваються водою і розпливаються на не підходящої папері.
Краплі розбризкують різними способами. Найпоширеніший спосіб - термічний, коли чорнило закипають на мікро нагрівачі при проходженні імпульсу електричного струму і виштовхуються утворився пором через мініатюрне сопло. Так працюють принтери Canon і HP та ін Спосіб забезпечує дуже стабільне розпилювання - а значить, дуже рівномірну друк. Але нагрівач швидко покривається нагаром, і при кожній заправці принтера друкувальну голівку доводиться замінювати.
В іншому варіанті пьезораспилітель струшує краплі чорнила з вібруючою від електричних імпульсів платівки. Зношуватися тут нема чому - і заправка принтера Stylus-800 фірми Epson коштує дешевше. Але рівномірність друку поки залишає бажати кращого. Проте ця технологія швидко вдосконалюється: Stylus-800 + дає вже цілком пристойну рівномірність.
Крапля при ударі об папір частково розбризкується, частково вбирається. Розробники кожного струменевого принтера підбирають оптимальні сорти паперу і рекомендують користуватися тільки ними. З іншого папером розмір точок може вирости в два рази. Щоб краплі менше розпливалися, створені струменеві принтери з плавкою фарбою. На папері мікро краплі миттєво застигають, не встигаючи розтектися або вбратися. Звичайно, зростає не тільки якість, але і ціна.
Ідеальну рівномірність і плавна зміна насиченості кольору забезпечують сублімаційні (завдають на папір кольоровий пар) і воскові (плавляться густу фарбу) термічні принтери. Але вони складні і коштують дуже дорого. Крім того, витратні матеріали значні: на кожен аркуш паперу витрачається такий же лист спеціальної плівки, покритої легкоплавкой або легкоиспаряющихся фарбою.
Найдешевші принтери друкують на термобумазі, що темніє при нагріванні, вони просто пропрасовують папір точковим нагрівачем. Якість зображення нижче середнього, папір дорога, зате сам принтер дуже дешевий і компактний. Їх зазвичай використовують як переносні для ноутбуків.
Лазерний принтер (LaserJet) являє собою аналог світлокопіювальні машини, запропонованої фірмою Хегох, з тією різницею, що зображення не копіюється на селеновий барабан з оригіналу, а малюється прямо на барабані лазерним променем. Як і в копіювальному апараті, малюнок «проявляється» за рахунок прилипання до нього порошкового барвника. Цей малюнок переноситься потім з барабана на папір і «закріплюється» на ній нагріванням. Щільність друку принтера в залежності від ціни - від 300 до 2400 dpi, швидкість 5 - 20 сторінок на хвилину, зображення насичене і, на відміну від струменевих принтерів, що не боїться вологи. Однак витратні матеріали для лазерного принтера - дорожче.
У принтерах Texas Instruments - а тепер і деяких інших фірм - замість лазера використовується витягнутий вздовж барабана ряд світлодіодів (Light Emitting Diode, LED). У такій системі менше механіки, так що вона дешевше і надійніше. Але поки більше 300 dpi не забезпечує.
У HP LaserJet Ш вперше з'явилася технологія поліпшеного дозволу (Resolution Enhancement Technology). Змінюючи яскравість лазерного променя, вдається керувати розмірами точок зображення. Завдяки цьому RET-принтери краще передають півтони. Але діапазон таких змін обмежений і властивостями світлочутливого барабана, і розмірами зерен фарбувального порошку.
Використовувати в кольорових принтерах (рис. 2-4) ті ж кольору, що і в моніторах, не виходить. Адже папір і фарби не світяться, а лише відображають і поглинають падаюче на них світло. Так що кольору доводиться не складати один з одним, а віднімати з білого.
Червоний колір поглинає бірюзова (СУАП) фарба, зелений - пурпурна (Magenta), синій - жовта (Yellow). Якщо змішати всі три фарби, папір повинна стати чорною. Але через недосконалість фарб і труднощів їх змішання виходить в кращому випадку брудно-коричневий колір. Тому доводиться використовувати четверту фарбу - чорну (Black) і виходить поліграфічний набір CMYK, де для позначення чорної фарби використовується остання буква. Для багатоколірного друку потрібна додаткова механіка і електроніка. Тому кольоровий CMYK-принтер в середньому в 1,5 - 2 дорожче чорно-білого.
Кольорові смуги на фарбувальної стрічці легко забруднюються фарбами інших квітів, вже нанесеними на папір. Тому якість кольорового ударної друку швидко падає по мірі використання стрічки.
Дешеві струминні кольорові принтери можуть не використовувати чорну фарбу, а синтезувати чорний колір з усіх інших. Якість кольору при цьому нижче, а експлуатаційні витрати вищі. Також для дешевизни можна замість трьох окремих касет з фарбами ставити одну трьох секційну. І знову економія при покупці обертається витратами при роботі - адже таку касету доводиться міняти, як тільки закінчиться одна з фарб.
У термопринтер колір отримують, проганяючи папір чотири рази з різними фарбувальними плівками. Природно, потрібно надвисока точність механіки, щоб різнокольорові зображення поєднувалися.
Такий же точності вимагають і лазерні системи. Для кольору потрібно або ставити 4 барабана, або проганяти папір чотири рази, змінюючи касети з фарбою. Так що кольоровий лазерний принтер - задоволення дуже дороге.
Рис. 2-5. Плоттер
Ще до появи матричних принтерів висновок на друк графіки був необхідний - хоча б інженерам для креслень. І народилися графобудівники, або плотери (plot - креслити). Більшість плотерів працюють за векторному принципом, подібно до людини викреслюючи потрібні лінії. Як пишучих вузлів використовуються спеціальні пір'я (хоча в дешевих моделях непогано працюють і кулькові стержні). Можна використовувати звичайний олівець, проте пристрій подачі грифеля не дешево.
Кольорові графобудівники працюють кількома пір'ям, міняючи їх у міру потреби. Тому пір'яні блоки плотерів зараз помітно потіснені струминними друкуючих головок - такими ж, як у принтерів. Зі струминними головками в плоттери приходить і матричний спосіб малювання. Він вимагає, звичайно, більш складної електроніки - для розгортання ліній в точки. Зате не потрібно багато раз повертатися до одного місця креслення. І точність зростає.
Для невеликих креслень (А4, АЗ) вистачить і звичайного матричного принтера. А фірми LaserMaster і CalComp випускають кольорові струменеві принтери з шириною каретки 1,2 м, що відповідає формату А0 - 1189х841мм (рис. 2-5). На них можна малювати не тільки креслення, але й плакати та вивіски - пам'яті вистачає на 25 метрів малюнка.
Рідкокристалічна панель може працювати не тільки у відбитому, але і в прохідному світлі. Якщо її поставити під промінь проектора, можна видати зображення на звичайний кіноекран. Проекційні панелі зручні для презентації нових товарів, проектів, компаній. Сучасне проекційне обладнання містить полісіліконовие (P-si) рідкокристалічні матриці, що володіють більшою теплотривкістю і кращою прохідністю світла. Це дозволяє демонструвати зображення з роздільною здатністю SVGA (рис. 2-6).
Висновок
У висновку підведемо основні підсумки курсової роботи.
Дана курсова робота є спробою докладно розглянути і вивчити внутрішні і периферійні пристрої ПК.
Були описані внутрішні пристрої ПК, периферійні пристрої ПК.
Основою персонального комп'ютера є системний блок. Крім нього в мінімальний комплект РС входить монітор, клавіатура і миша.
До складу системного блоку входять:
CPU - Central Processing Unit (центральний процесорний модуль або мікропроцесор);
Motherboard & Bus (Основна або материнська плата і загальна шина);
ROM - Read Only Memory (пам'ять тільки для читання або постійна пам'ять);
Cache Memory (кеш-пам'ять або інакше буферна пам'ять);
RAM - Random Access Memory (пам'ять з довільним доступом або оперативна пам'ять);
HD - Harddisk (жорсткий диск - Winchester (вінчестер));
FD - Floppy Disk (гнучкий диск);
Оптичні диски (CD-ROM - Compact Disk-Read Only Memory (компакт-диск - пам'ять тільки для читання), DVD - Digital Versatile Disk (диски багатоцільового призначення) і т.п.);
Блоки розширення (додаткові плати): VideoAdapter (відеоадаптер), Soundcard (звукова плата), Netcard (мережева плата для локальної мережі).
До периферійному обладнанню віднесемо пристрої введення / виведення, серед яких ті, що безпосередньо входять в автоматизоване робоче місце фахівця, були розглянуті докладніше. З периферійного обладнання згадані монітор, клавіатура, миша як невід'ємна частина РС).
Список літератури
Банк В.Р., Звєрєв В.С. Інформаційні системи в економіці: Підручник. - 2003 р.
Кузнєцов Е. Ю., Осман В. М. Персональні комп'ютери і програмовані мікрокалькулятори: Учеб. посібник для Втузов - М.: Вищ. шк. -1991 Р. 160 с.
Борзенко О. В. IBM PC: пристрій, ремонт, модернізація. - М., Комп'ютер Прес, 1996 .- 344 с.
Ахметов А. Н., Борзенко О. В. Сучасний персональний комп'ютер. - М.: Комп'ютер Прес, 2003.-317 с.
Компьютерра / / М.: ТОВ "Преса" - 2001.
Комп'ютер Пресс / / М.: Комп'ютер Прес - 2002.