Алматинський Технологічний Університет
Пристроїв персонального комп'ютера
Виконала:
Студентка першому курсу
Технологічного факультету
ТПШІ 03-01
Кутумбетова Салтанат
Перевірила:
Егінбаева Б. Є.
Алмати, 2003 р .
Введення.
Комп'ютер (англ. computer - обчислювач) являє собою програмований електронний пристрій, здатний обробляти дані і робити обчислення, а також виконувати інші завдання маніпулювання символами.
Існує два основні класи комп'ютерів:
- Цифрові комп'ютери, що обробляють дані у вигляді числових двійкових кодів;
- Аналогові комп'ютери, що обробляють безупинно мінливі фізичні величини (електрична напруга, час і т.д.), які є аналогами обчислюваних величин.
Оскільки в даний час переважна більшість комп'ютерів є цифровими, далі будемо розглядати тільки цей клас комп'ютерів і слово "комп'ютер" вживати в значенні "цифровий комп'ютер".
Основу комп'ютерів утворює апаратура (HardWare), побудована, в основному, з використанням електронних і електромеханічних елементів і пристроїв. Принцип дії комп'ютерів складається у виконанні програм (SoftWare) - заздалегідь заданих, чітко визначених послідовностей арифметичних, логічних і інших операцій.
Будь-яка комп'ютерна програма являє собою послідовність окремих команд.
Команда - це опис операції, яку повинен виконати комп'ютер. Як правило, у команди є свій код (умовне позначення), вихідні дані (операнди) і результат.
Наприклад, у команди "скласти два числа" операндами є складові, а результатом - їх сума. А у команди "стоп" операндів немає, а результатом є припинення роботи програми.
Результат команди виробляється з конкретно визначених для даної команди правилами, закладеним в конструкцію комп'ютера.
Сукупність команд, виконуваних комп'ютером, називається системою команд цього комп'ютера.
Комп'ютери працюють з дуже високою швидкістю, що становить мільйони - сотні мільйонів операцій у секунду.
Персональні комп'ютери, більш ніж будь-який інший вид ЕОМ, сприяють переходу до нових комп'ютерних інформаційних технологій, яким властиві:
- Дружній інформаційний, програмний і технічний інтерфейс з користувачем;
- Виконання інформаційних процесів у режимі діалогу з користувачем;
- Наскрізна інформаційна підтримка всіх процесів на основі інтегрованих баз даних;
- Так звана «безпаперова технологія».
Комп'ютер - це багатофункціональний електронний пристрій для накопичення, обробки і передачі інформації.
Під архітектурою комп'ютера розуміється його логічна організація, структура та ресурси, тобто засоби обчислювальної системи, які можуть бути виділені процесу обробки даних на певний інтервал часу.
В основу побудови більшості ЕОМ покладені принципи, сформульовані в 1945 р . Джоном фон Нейманом:
1. Принцип програмного керування (програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності).
2. Принцип однорідності пам'яті (програми і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті; над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними).
3. Принцип адресності (основна пам'ять структурно складається з нумерованих осередків).
ЕОМ, побудовані на цих принципах, мають класичну архітектуру (архітектуру фон Неймана).
Архітектура ПК визначає принцип дії, інформаційні зв'язки та взаємне з'єднання основних логічних вузлів комп'ютера:
- Центрального процесора;
- Основної пам'яті;
- Зовнішньої пам'яті;
- Периферійних пристроїв.
Основні електронні компоненти, що визначають архітектуру процесора, розміщуються на основній платі комп'ютера, яка називається системної або материнської (MotherBoard). А контролери та адаптери додаткових пристроїв, або самі ці пристрої, виконуються у вигляді плат розширення (DаughterBoard - дочірня плата) і підключаються до шини за допомогою роз'ємів розширення, званих також слотами розширення (англ. slot - щілина, паз).
I. Функціонально-структурна організація.
Основні блоки ПК та їх значення
Архітектура комп'ютера звичайно визначається сукупністю її властивостей, істотних для користувача. Основна увага при цьому приділяється структурі і функціональним можливостям машини, які можна розділити на основні і додаткові.
Основні функції визначають призначення ЕОМ: обробка та зберігання інформації, обмін інформацією з зовнішніми об'єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність і ін Названі функції ЕОМ реалізуються за допомогою її компонентів: апаратних і програмних засобів.
Структура комп'ютера - це деяка модель, що встановлює склад, порядок і принципи взаємодії вхідних у неї компонентів.
Персональний комп'ютер-це настільна або переносна ЕОМ, що задовольняє вимогам загальнодоступності і універсальності застосування.
Достоїнствами ПК є:
- Мала вартість, що знаходиться в межах доступності для індивідуального покупця;
- Автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов навколишнього середовища;
- Гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, в побуті;
- "Дружність" операційної системи та іншого програмного забезпечення, що зумовлює можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки;
- Висока надійність роботи (більше 5 тис. год наробітку на відмову).
Структура персонального комп'ютера
Розглянемо склад і призначення основних блоків ПК.
Примітка. Тут і далі організація ПК розглядається стосовно до найпоширеніших в даний час IBM PC-подібним комп'ютерам.
Мікропроцесор (МП). Це центральний блок ПК, призначений для управління роботою всіх блоків машини і для виконання арифметичних і логічних операцій над інформацією.
До складу мікропроцесора входять:
пристрій управління (УУ) - формує і подає в усі блоки машини в потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), обумовлені специфікою виконуваної операції і результатами попередніх операцій; формує адреси комірок пам'яті, використовуваних виконуваної операцією, і передає ці адреси у відповідні блоки ЕОМ; опорну послідовність імпульсів пристрій керування одержує від генератора тактових імпульсів;
арифметико - логічний пристрій (АЛП)-призначено для виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією (у деяких моделях ПК для прискорення виконання операцій до АЛП підключається додатковий математичний співпроцесор);
мікропроцесорна пам'ять (МПП)-служить для короткочасного характеру, запису й видачі інформації, безпосередньо використовується в обчисленнях у найближчі такти роботи машини, бо основна пам'ять (ОП) не завжди забезпечує швидкість запису, пошуку й зчитування інформації, необхідну для ефективної роботи швидкодіючого мікропроцесор. Регістри - швидкодіючі комірки пам'яті різної довжини (на відміну від осередків ОП, що мають стандартну довжину 1 байт і більш низьку швидкодію);
інтерфейсна система мікропроцесора - реалізує сполучення й зв'язок з іншими пристроями ПК; включає в себе внутрішній інтерфейс МП, буферні запам'ятовувальні регістри і схеми управління портами вводу-виводу (ПВВ) і системною шиною. Інтерфейс (interface) - сукупність засобів сполучення і зв'язку пристроїв комп'ютера, що забезпечує їхню ефективну взаємодію. Порт введення-виведення (I / O - Input / Output port) - апаратура сполучення, що дозволяє підключити до мікропроцесора інший пристрій ПК.
Генератор тактових імпульсів. Він генерує послідовність електричних імпульсів, частота генеруючих імпульсів визначає тактову частоту машини.
Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту роботи машини або просто такт роботи машини.
Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера і багато в чому визначає швидкість його роботи, бо кожна операція в машині виконується за певну кількість тактів.
Системна шина.
Це основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує сполучення й зв'язок всіх його пристроїв між собою.
Системна шина включає в себе:
кодову шину даних (КШД), що містить проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;
кодову шину адреси (КША), що включає проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси комірки основної пам'яті або порту вводу-виводу зовнішнього пристрою;
кодову шину інструкцій (КШИ), що містить проведення й схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;
шину живлення, що має проведення й схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.
Системна шина забезпечує три напрямки передачі інформації:
- Між мікропроцесором і основною пам'яттю;
- Між мікропроцесором та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв;
- Між основною пам'яттю та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв (в режимі прямого доступу до пам'яті).
Не блоки, а точніше їх порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані рознімання (стики) підключаються до шини одноманітно: Безпосередньо або через контролери (адаптери). Управління системної шини здійснюється мікропроцесором або безпосередньо, або, що частіше, через додаткову мікросхему-контролер шини, яка формує основні сигнали управління.
Основна пам'ять (ОП). Вона призначена для зберігання та оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ВП містить два види запам'ятовувальних пристроїв: постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) і оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП).
ПЗУ служить для зберігання незмінної (постійної) програмної та довідкової інформації, дозволяє оперативно тільки зчитувати зберігається в ньому інформацію (змінити інформацію в ПЗП не можна).
ОЗП призначений для оперативного запису, зберігання й зчитування інформації (програм і даних), безпосередньо бере участь в інформаційно - обчислювальний-процесі, виконуваному ПК у поточний період часу. Головними достоїнствами оперативної пам'яті є її висока швидкодія і можливість звертання до кожної комірки пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку). Як недолік ОЗУ слід скасувати неможливість збереження інформації в ній після вимикання живлення машини (енергозалежність).
Зовнішня пам'ять. Вона відноситься до зовнішніх пристроїв ПК і використовується для довготривалого зберігання будь-якої інформації, яка може коли-небудь знадобитися для вирішення завдань. Зокрема, в зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Зовнішня пам'ять містить різноманітні види запам'ятовувальних пристроїв, але найбільш поширеними, наявними практично на будь-якому комп'ютері, є накопичувачі на жорстких (HDD) і гнучких (HD) магнітних дисках.
Призначення цих накопичувачів - зберігання великих обсягів інформації, запис і видача інформації, що зберігається за запитом в оперативне запам'ятовуючий пристрій. У якості пристроїв зовнішньої пам'яті використовуються також запам'ятовувальні пристрої на магнітній дискеті, накопичувачі на оптичних дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-компакт-диск з пам'яттю, тільки читається) і ін
Джерело живлення. Це блок, що містить системи автономного та мережевого енергоживлення ПК.
Таймер. Це внутримашинное електронний годинник, що забезпечують при необхідності автоматичний з'їм поточного моменту часу (рік, місяць, години, хвилини, секунди і долі секунд). Таймер підключається до автономного джерела живлення - від акумуляторної батареї та при відключення машини від мережі продовжує працювати.
Переривання - тимчасовий останов виконання однієї програми з метою оперативного виконання іншої, а в даний момент більш важливою (пріоритетної) програми.
Переривання виникають при роботі комп'ютери постійно. Досить сказати, що всі процедури введення-виведення інформації виконуються по перериваннях, наприклад переривання від таймера виникають і обслуговуються контролером переривань 18 разів на секунду (природно, користувач їх не зауважує).
Контролер переривань обслуговує процедури переривання, приймає запит на переривання від зовнішніх пристроїв, визначає рівень пріоритету цього запиту і видає сигнал переривання в МП. МП, одержавши цей сигнал, припиняє виконання поточної програми і переходить до виконання спеціальної програми обслуговування того переривання, яка вимагала зовнішній пристрій. Після завершення програми обслуговування відновлюється виконання перерваної програми. Контролер переривання.
Внутримашинной системний інтерфейс.
Внутримашинной системний інтерфейс - система зв'язку і сполучення вузлів та блоків ЕОМ між собою-представляє собою сукупність електричних ліній зв'язку (проводів), схем сполучення з компонентами комп'ютера, протоколів (алгоритмів) передачі й перетворення сигналів.
Існує два варіанти організації внутримашинного інтерфейсу.
1. Многосвязной інтерфейс: кожний блок ПК пов'язаний з іншими блоками своїми локальними проводами; інтерфейс застосовується, як правило, тільки в найпростіших побутових.
2. Однозв''язних інтерфейс: всі блоки ПК зв'язані один з одним через загальну або системну шину.
У переважній більшості сучасних ПК в якості системного інтерфейсу використовується системна шина. Структура і склад системної шини були розглянуті раніше. Найважливішими функціональними характеристиками системної шини є: кількість обслуговуваних нею пристроїв та її пропускна здатність, тобто максимально можлива швидкість передачі інформації. Пропускна здатність шини залежить від її розрядності (є шини 8 -, 16 -, 32 - і 64 - розрядні) і тактовою частоти, на якій шина працює.
В якості системної шини в різних ПК використовувались і можуть використовуватися:
шини розширень - шини загального призначення, які дозволяють підключати велику кількість самих різноманітних пристроїв;
локальні шини, що спеціалізуються на обслуговуванні невеликої кількості пристроїв певного класу.
Шини розширень
Шина Multibus 1 має дві модифікації: PC / XT bus (personal Computer eXtended Technology) - ПК з розширеною техлогіей) і PC / AT bus (PC Advachnology - ПК з удосконаленою технологією).
Шина PC / XT bus - 8-раазрядная шина даних і 20-розрядна шина адреси, розрахована на тактову частоту 4,77 МГц; має 3 лінії для адаптерних переривань і 3 канали для прямого доступу в пам'ять (канали DMA - Direkt Memory Access). Шина адреси обмежувала адресний простір мікропроцесора величиною 1 Мбайт. Використовується з МП 8086,8088.
Шина PC / At bus - 16 розрядна шина даних і 24-розрядна шина адреси, робоча тактова частота до 8 МГц, але може використовуватися і МП з тактовою частотою 16 МГц, тому що контролер шини може ділити частоту навпіл; має 7 ліній для адаптерних переривань і 4 канали DMA. Використовується з МП 80286
Шина ISA (Industry Standard Architecture - архітектура промислового стандарту) - 16-розрядна шина даних і 24-розрядна шина адреси, робоча тактова частота 16 МГц, але може використовуватися і МП з тактовою частотою 50 МГц (коефіцієнт розподілу збільшено); в порівнянні з шинами PC / XT та PC / AT збільшено кількість ліній апаратних переривань з 7 до 15 і каналів прямого доступу до пам'яті DMA з 7 до 11. Завдяки 24-розрядній шині адреси адресний простір збільшилася з 1 до 16 Мбайт. Теоретична пропускна здатність шини даних дорівнює 16 Мбайт / с, але реально вона нижча, близько 3-5 Мбайт / с, зважаючи на низку особливостей її використання. З появою 32-розрядних високошвидкісних МП шина ISA стала суттєвою перешкодою збільшення швидкодії ПК.
Шина EISA (Extended ISA) - 32-розрядна шина даних і 32-розрядна шина адреси, створена в 1989 р . Адресний простір шини 4 Гбайта, пропускна здатність 33 Мбайт / с, причому швидкість обміну по каналу МП-КЕШ-ОП визначається параметрами мікросхем пам'яті, збільшено число роз'ємів розширень, (теоретично може підключатися до 15 пристроїв, практично до-10). Покращена система переривань, шина EISA забезпечує автоматичне конфігурування системи та управління DMA; повністю сумісна з шина ISA (є роз'єми для підключення ISA), шина підтримує багатопроцесорну архітектуру обчислювальних систем. Шина EISA надто дорога і застосовується у швидкісних ПК, мережевих серверах і робочих станціях.
Шина MCA (Micro Channel Architecture) - 32-розрядна шина, створена фірмою IBM в Пристроїв персонального комп'ютера
Виконала:
Студентка першому курсу
Технологічного факультету
ТПШІ 03-01
Кутумбетова Салтанат
Перевірила:
Егінбаева Б. Є.
Алмати,
Введення.
Комп'ютер (англ. computer - обчислювач) являє собою програмований електронний пристрій, здатний обробляти дані і робити обчислення, а також виконувати інші завдання маніпулювання символами.
Існує два основні класи комп'ютерів:
- Цифрові комп'ютери, що обробляють дані у вигляді числових двійкових кодів;
- Аналогові комп'ютери, що обробляють безупинно мінливі фізичні величини (електрична напруга, час і т.д.), які є аналогами обчислюваних величин.
Оскільки в даний час переважна більшість комп'ютерів є цифровими, далі будемо розглядати тільки цей клас комп'ютерів і слово "комп'ютер" вживати в значенні "цифровий комп'ютер".
Основу комп'ютерів утворює апаратура (HardWare), побудована, в основному, з використанням електронних і електромеханічних елементів і пристроїв. Принцип дії комп'ютерів складається у виконанні програм (SoftWare) - заздалегідь заданих, чітко визначених послідовностей арифметичних, логічних і інших операцій.
Будь-яка комп'ютерна програма являє собою послідовність окремих команд.
Команда - це опис операції, яку повинен виконати комп'ютер. Як правило, у команди є свій код (умовне позначення), вихідні дані (операнди) і результат.
Наприклад, у команди "скласти два числа" операндами є складові, а результатом - їх сума. А у команди "стоп" операндів немає, а результатом є припинення роботи програми.
Результат команди виробляється з конкретно визначених для даної команди правилами, закладеним в конструкцію комп'ютера.
Сукупність команд, виконуваних комп'ютером, називається системою команд цього комп'ютера.
Комп'ютери працюють з дуже високою швидкістю, що становить мільйони - сотні мільйонів операцій у секунду.
Персональні комп'ютери, більш ніж будь-який інший вид ЕОМ, сприяють переходу до нових комп'ютерних інформаційних технологій, яким властиві:
- Дружній інформаційний, програмний і технічний інтерфейс з користувачем;
- Виконання інформаційних процесів у режимі діалогу з користувачем;
- Наскрізна інформаційна підтримка всіх процесів на основі інтегрованих баз даних;
- Так звана «безпаперова технологія».
Комп'ютер - це багатофункціональний електронний пристрій для накопичення, обробки і передачі інформації.
Під архітектурою комп'ютера розуміється його логічна організація, структура та ресурси, тобто засоби обчислювальної системи, які можуть бути виділені процесу обробки даних на певний інтервал часу.
В основу побудови більшості ЕОМ покладені принципи, сформульовані в
1. Принцип програмного керування (програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності).
2. Принцип однорідності пам'яті (програми і дані зберігаються в одній і тій же пам'яті; над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними).
3. Принцип адресності (основна пам'ять структурно складається з нумерованих осередків).
ЕОМ, побудовані на цих принципах, мають класичну архітектуру (архітектуру фон Неймана).
Архітектура ПК визначає принцип дії, інформаційні зв'язки та взаємне з'єднання основних логічних вузлів комп'ютера:
- Центрального процесора;
- Основної пам'яті;
- Зовнішньої пам'яті;
- Периферійних пристроїв.
Основні електронні компоненти, що визначають архітектуру процесора, розміщуються на основній платі комп'ютера, яка називається системної або материнської (MotherBoard). А контролери та адаптери додаткових пристроїв, або самі ці пристрої, виконуються у вигляді плат розширення (DаughterBoard - дочірня плата) і підключаються до шини за допомогою роз'ємів розширення, званих також слотами розширення (англ. slot - щілина, паз).
I. Функціонально-структурна організація.
Основні блоки ПК та їх значення
Архітектура комп'ютера звичайно визначається сукупністю її властивостей, істотних для користувача. Основна увага при цьому приділяється структурі і функціональним можливостям машини, які можна розділити на основні і додаткові.
Основні функції визначають призначення ЕОМ: обробка та зберігання інформації, обмін інформацією з зовнішніми об'єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність і ін Названі функції ЕОМ реалізуються за допомогою її компонентів: апаратних і програмних засобів.
Структура комп'ютера - це деяка модель, що встановлює склад, порядок і принципи взаємодії вхідних у неї компонентів.
Персональний комп'ютер-це настільна або переносна ЕОМ, що задовольняє вимогам загальнодоступності і універсальності застосування.
Достоїнствами ПК є:
- Мала вартість, що знаходиться в межах доступності для індивідуального покупця;
- Автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов навколишнього середовища;
- Гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, в побуті;
- "Дружність" операційної системи та іншого програмного забезпечення, що зумовлює можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки;
- Висока надійність роботи (більше 5 тис. год наробітку на відмову).
Структура персонального комп'ютера
Розглянемо склад і призначення основних блоків ПК.
Примітка. Тут і далі організація ПК розглядається стосовно до найпоширеніших в даний час IBM PC-подібним комп'ютерам.
Мікропроцесор (МП). Це центральний блок ПК, призначений для управління роботою всіх блоків машини і для виконання арифметичних і логічних операцій над інформацією.
До складу мікропроцесора входять:
пристрій управління (УУ) - формує і подає в усі блоки машини в потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), обумовлені специфікою виконуваної операції і результатами попередніх операцій; формує адреси комірок пам'яті, використовуваних виконуваної операцією, і передає ці адреси у відповідні блоки ЕОМ; опорну послідовність імпульсів пристрій керування одержує від генератора тактових імпульсів;
арифметико - логічний пристрій (АЛП)-призначено для виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією (у деяких моделях ПК для прискорення виконання операцій до АЛП підключається додатковий математичний співпроцесор);
мікропроцесорна пам'ять (МПП)-служить для короткочасного характеру, запису й видачі інформації, безпосередньо використовується в обчисленнях у найближчі такти роботи машини, бо основна пам'ять (ОП) не завжди забезпечує швидкість запису, пошуку й зчитування інформації, необхідну для ефективної роботи швидкодіючого мікропроцесор. Регістри - швидкодіючі комірки пам'яті різної довжини (на відміну від осередків ОП, що мають стандартну довжину 1 байт і більш низьку швидкодію);
інтерфейсна система мікропроцесора - реалізує сполучення й зв'язок з іншими пристроями ПК; включає в себе внутрішній інтерфейс МП, буферні запам'ятовувальні регістри і схеми управління портами вводу-виводу (ПВВ) і системною шиною. Інтерфейс (interface) - сукупність засобів сполучення і зв'язку пристроїв комп'ютера, що забезпечує їхню ефективну взаємодію. Порт введення-виведення (I / O - Input / Output port) - апаратура сполучення, що дозволяє підключити до мікропроцесора інший пристрій ПК.
Генератор тактових імпульсів. Він генерує послідовність електричних імпульсів, частота генеруючих імпульсів визначає тактову частоту машини.
Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту роботи машини або просто такт роботи машини.
Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера і багато в чому визначає швидкість його роботи, бо кожна операція в машині виконується за певну кількість тактів.
Системна шина.
Це основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує сполучення й зв'язок всіх його пристроїв між собою.
Системна шина включає в себе:
кодову шину даних (КШД), що містить проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;
кодову шину адреси (КША), що включає проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси комірки основної пам'яті або порту вводу-виводу зовнішнього пристрою;
кодову шину інструкцій (КШИ), що містить проведення й схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;
шину живлення, що має проведення й схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.
Системна шина забезпечує три напрямки передачі інформації:
- Між мікропроцесором і основною пам'яттю;
- Між мікропроцесором та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв;
- Між основною пам'яттю та портами вводу-виводу зовнішніх пристроїв (в режимі прямого доступу до пам'яті).
Не блоки, а точніше їх порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані рознімання (стики) підключаються до шини одноманітно: Безпосередньо або через контролери (адаптери). Управління системної шини здійснюється мікропроцесором або безпосередньо, або, що частіше, через додаткову мікросхему-контролер шини, яка формує основні сигнали управління.
Основна пам'ять (ОП). Вона призначена для зберігання та оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ВП містить два види запам'ятовувальних пристроїв: постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) і оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП).
ПЗУ служить для зберігання незмінної (постійної) програмної та довідкової інформації, дозволяє оперативно тільки зчитувати зберігається в ньому інформацію (змінити інформацію в ПЗП не можна).
ОЗП призначений для оперативного запису, зберігання й зчитування інформації (програм і даних), безпосередньо бере участь в інформаційно - обчислювальний-процесі, виконуваному ПК у поточний період часу. Головними достоїнствами оперативної пам'яті є її висока швидкодія і можливість звертання до кожної комірки пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку). Як недолік ОЗУ слід скасувати неможливість збереження інформації в ній після вимикання живлення машини (енергозалежність).
Зовнішня пам'ять. Вона відноситься до зовнішніх пристроїв ПК і використовується для довготривалого зберігання будь-якої інформації, яка може коли-небудь знадобитися для вирішення завдань. Зокрема, в зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Зовнішня пам'ять містить різноманітні види запам'ятовувальних пристроїв, але найбільш поширеними, наявними практично на будь-якому комп'ютері, є накопичувачі на жорстких (HDD) і гнучких (HD) магнітних дисках.
Призначення цих накопичувачів - зберігання великих обсягів інформації, запис і видача інформації, що зберігається за запитом в оперативне запам'ятовуючий пристрій. У якості пристроїв зовнішньої пам'яті використовуються також запам'ятовувальні пристрої на магнітній дискеті, накопичувачі на оптичних дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-компакт-диск з пам'яттю, тільки читається) і ін
Джерело живлення. Це блок, що містить системи автономного та мережевого енергоживлення ПК.
Таймер. Це внутримашинное електронний годинник, що забезпечують при необхідності автоматичний з'їм поточного моменту часу (рік, місяць, години, хвилини, секунди і долі секунд). Таймер підключається до автономного джерела живлення - від акумуляторної батареї та при відключення машини від мережі продовжує працювати.
Переривання - тимчасовий останов виконання однієї програми з метою оперативного виконання іншої, а в даний момент більш важливою (пріоритетної) програми.
Переривання виникають при роботі комп'ютери постійно. Досить сказати, що всі процедури введення-виведення інформації виконуються по перериваннях, наприклад переривання від таймера виникають і обслуговуються контролером переривань 18 разів на секунду (природно, користувач їх не зауважує).
Контролер переривань обслуговує процедури переривання, приймає запит на переривання від зовнішніх пристроїв, визначає рівень пріоритету цього запиту і видає сигнал переривання в МП. МП, одержавши цей сигнал, припиняє виконання поточної програми і переходить до виконання спеціальної програми обслуговування того переривання, яка вимагала зовнішній пристрій. Після завершення програми обслуговування відновлюється виконання перерваної програми. Контролер переривання.
Внутримашинной системний інтерфейс.
Внутримашинной системний інтерфейс - система зв'язку і сполучення вузлів та блоків ЕОМ між собою-представляє собою сукупність електричних ліній зв'язку (проводів), схем сполучення з компонентами комп'ютера, протоколів (алгоритмів) передачі й перетворення сигналів.
Існує два варіанти організації внутримашинного інтерфейсу.
1. Многосвязной інтерфейс: кожний блок ПК пов'язаний з іншими блоками своїми локальними проводами; інтерфейс застосовується, як правило, тільки в найпростіших побутових.
2. Однозв''язних інтерфейс: всі блоки ПК зв'язані один з одним через загальну або системну шину.
У переважній більшості сучасних ПК в якості системного інтерфейсу використовується системна шина. Структура і склад системної шини були розглянуті раніше. Найважливішими функціональними характеристиками системної шини є: кількість обслуговуваних нею пристроїв та її пропускна здатність, тобто максимально можлива швидкість передачі інформації. Пропускна здатність шини залежить від її розрядності (є шини 8 -, 16 -, 32 - і 64 - розрядні) і тактовою частоти, на якій шина працює.
В якості системної шини в різних ПК використовувались і можуть використовуватися:
шини розширень - шини загального призначення, які дозволяють підключати велику кількість самих різноманітних пристроїв;
локальні шини, що спеціалізуються на обслуговуванні невеликої кількості пристроїв певного класу.
Шини розширень
Шина Multibus 1 має дві модифікації: PC / XT bus (personal Computer eXtended Technology) - ПК з розширеною техлогіей) і PC / AT bus (PC Advachnology - ПК з удосконаленою технологією).
Шина PC / XT bus - 8-раазрядная шина даних і 20-розрядна шина адреси, розрахована на тактову частоту 4,77 МГц; має 3 лінії для адаптерних переривань і 3 канали для прямого доступу в пам'ять (канали DMA - Direkt Memory Access). Шина адреси обмежувала адресний простір мікропроцесора величиною 1 Мбайт. Використовується з МП 8086,8088.
Шина PC / At bus - 16 розрядна шина даних і 24-розрядна шина адреси, робоча тактова частота до 8 МГц, але може використовуватися і МП з тактовою частотою 16 МГц, тому що контролер шини може ділити частоту навпіл; має 7 ліній для адаптерних переривань і 4 канали DMA. Використовується з МП 80286
Шина ISA (Industry Standard Architecture - архітектура промислового стандарту) - 16-розрядна шина даних і 24-розрядна шина адреси, робоча тактова частота 16 МГц, але може використовуватися і МП з тактовою частотою 50 МГц (коефіцієнт розподілу збільшено); в порівнянні з шинами PC / XT та PC / AT збільшено кількість ліній апаратних переривань з 7 до 15 і каналів прямого доступу до пам'яті DMA з 7 до 11. Завдяки 24-розрядній шині адреси адресний простір збільшилася з 1 до 16 Мбайт. Теоретична пропускна здатність шини даних дорівнює 16 Мбайт / с, але реально вона нижча, близько 3-5 Мбайт / с, зважаючи на низку особливостей її використання. З появою 32-розрядних високошвидкісних МП шина ISA стала суттєвою перешкодою збільшення швидкодії ПК.
Шина EISA (Extended ISA) - 32-розрядна шина даних і 32-розрядна шина адреси, створена в
Локальні шини
Сучасні обчислювальні системи характеризуються:
стрімким зростанням швидкодії мікропроцесорів (наприклад, МП Pentium може видавати дані зі швидкістю 528 Мбайт / с по 64-розрядній шині даних) і деяких зовнішніх пристроїв (так, для відображення цифрового повноекранного відео з високою якістю необхідна пропускна здатність 22 Мбайт / с);
появою програм, що вимагають виконання великої кількості інтерфейсних операцій (наприклад, програми обробки графіки в Windows, робота в середовищі Multimedia).
У цих умовах пропускної здатності шин розширення, що обслуговують одночасно декілька пристроїв, виявилося недостатньо для комфортної роботи користувачів, бо комп'ютери стали подовгу "замислюватися".
Розробники інтерфейсів пішли по шляху створення локальних шин, що підключаються безпосередньо до шини МП, що працюють на тактовій частоті МП, (але не на внутрішній робочої його частоті) і забезпечують зв'язок з деякими швидкісними зовнішніми по відношенню до МП, пристроями: основний і зовнішньою пам'яттю, відеосистемами та ін
Зараз існують два основні стандарти універсальних локальних шин: VLB і PCI.
Шина VLB (VЕSA Local Bus-локальна шина VESA)-розроблена в
Шина VLB, по суті, є розширенням внутрішньої шини МП для зв'язку з відеоадаптером і рідше з вінчестером, на підході 64-розрядний варіант шини. Реальна швидкість передачі даних по VLB -80 Мбайт / с (теоретично досяжна - 132 Мбайт / с).
Недоліки шини:
розрахована на роботу МП 80386, 80486, не адаптована для процесорів Pentium, Pentium Pro, Power PC;
жорстка залежність від тактової частоти МП (кожна шина VLB розрахована тільки на конкретну частоту);
мала кількість пристроїв, що підключаються - до шини VLB можуть підключатися тільки чотири пристрої;
відсутня арбітраж шини - можуть бути конфлікти між підключаються пристроями.
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect - з'єднання зовнішніх пристроїв) - розроблена в
Шина PCI є на багато більш універсальною, ніж VLB. Має свій адаптер, що дозволяє їй налаштовуватися на роботу з будь-яким МП: 80486, Pentium, Pentium Pro, Power PC і ін; вона дозволяє підключати 10 пристроїв самої різної конфігурації з можливістю автоконфігурірованія, має свій "арбітраж", засоби управління передачею даних. Шина PCI поки ще надто дорога.
Розрядність PCI -32 біти з можливістю розширення до 64 біт, теоретична пропускна здатність 132 Мбайт / с (реальна вдвічі нижче).
Шина PCI хоча і є локальною, виконує і багато функцій шини розширення, зокрема, шини розширення ISA, EISA, MCA (а вона сумісна зніми) за наявності шини PCI підключаються не посередньо до МП (як це має місце при використанні шини VLB) а до самої шині PCI (через інтерфейс розширення).
Варіанти конфігурації систем з шинами VLB і PCI показані відповідності на рис. 4.3 та 4.4. Слід мати на увазі, що використання в ПК шин VLB і PCI можливо тільки за наявності відповідної VLB - або PCI-материнської плати. Випускаються материнські плати з мультішінной структурою, що дозволяє використовувати ISA / EISA, VLB і PCI, так звані материнські плати з шиною VIP (за початковими літерами VLB, ISA і PCI).
Але в даний час плати з шинами VLB не виробляється і відмирає шина ISA, з'явилися нові шини, такі як AGP, призначені для відеоадаптерів з високою пропускною здатністю або так звані 3D прискорювачі.
Функціональні пристрої ПК
Основними характеристиками ПК є:
1. Швидкодія, продуктивність, тактова частота.
Одиницями виміру швидкодії служать:
МІПС (MIPC-Vega Instruction Per Second) - це мільйон операцій над числами з фіксованою комою (крапкою):
МФЛОПС (MFLOPS-Mega Floating Operations Second) - це мільйон операцій над числами з плаваючою комою (крапкою);
КОПС (KOPS-Kilo Operations Per Second)-для нізкопроїзводітельних ЕОМ - тисяча якихось усереднених операцій над числами;
Гфлопс (GFLOPS - Gigа Floating Operations Per Second)-мільярд операцій в секунду над числами з плаваючою комою (крапкою).
Оцінка продуктивності ЕОМ завжди приблизна, тому що при цьому орієнтуються на деякі усереднені або, навпаки, на конкретні види операцій. При рішенні різних завдань використовуються й різні набори операцій. Тому для характеристики ПК замість продуктивності звичайно вказують тактову частоту, що більш об'єктивно визначає швидкодію машини. І тому що кожна операція вимагає для свого виконання цілком певної кількості тактів. Знаючи тактову частоту, можна досить точно визначити час виконання будь-якої машинної операції.
2. Розрядність машини й кодових шин інтерфейсу.
Розрядність Це максимальна кількість розрядів двійкового числа, над яким одночасно може виконуватися машинна операція, у тому числі й операція передачі інформації; чим більше розрядність, тим, за інших рівних умов, буде більше й продуктивність ПК.
3. Типи системного й локального інтерфейсів.
Різні типи інтерфейсів, які забезпечують різні строки передачі інформації між вузлами машини, дозволяють підключати різну кількість зовнішніх пристроїв і різні їх види.
4. Ємність оперативної пам'яті.
Ємність оперативної пам'яті виміряється найчастіше в мегабайтах (Мбайт). Нагадуємо: 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 1024 байт.
Багато сучасних прикладних програм при оперативній пам'яті ємністю менше 32 Мбайл просто не працюють, або працюють, але дуже повільно.
Слід мати на увазі, що збільшення ємності основної пам'яті в два рази, крім усього іншого, дає підвищення ефективної продуктивності ЕОМ при рішенні складних завдань приблизно в 1,7 рази.
5. Ємність накопичувача на жорстких магнітних дисках. (Вінчестера).
Ємність вінчестера виміряється звичайно в мегабайтах або гігабайтах (1 Гбайт = 1024 Мбайта).
6. Тип і ємність накопичувачів на гнучких магнітних дисках і лазерних компакт дисків.
Зараз застосовуються накопичувачі на гнучких магнітних дисках, які використовують дискети розміром 3,5 і
7. Види і ємність Кеш-пам'яті.
КЕШ-пам'ять - це буферна, недоступна для користувачів швидкодіюча пам'ять, автоматично використовується комп'ютером для прискорення операцій з інформацією, що зберігається в більш повільно діючих запам'ятовувальних пристроях. Наприклад, для прискорення операцій з основною пам'яттю організується регістрова Кеш-пам'ять усередині мікропроцесора (Кеш-пам'ять першого рівня) або поза мікропроцесором на материнській платі (Кеш-пам'ять другого рівня); для прискорення операцій з дисковою пам'яттю організується Кеш-пам'ять на осередок електронної пам'яті .
Слід мати на увазі, що наявність Кеш-пам'яті ємністю 256 Кбайт збільшує продуктивність ПК приблизно на 20%. Зустрічається ємність Кеш-пам'яті і 512 Кбайт.
8. Тип відеомонітора (дисплея) і відеоадаптера.
9. Тип принтера.
10. Наявність математичного співпроцесора.
Математичний співпроцесор дозволяє в десятки разів прискорити виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою й над двійково-кодованими десятковими числами.
11. Наявне програмне забезпечення й вид операційної системи.
12. Апаратна і програмна сумісність із іншими типами ЕОМ.
Апаратна і програмна сумісність з іншими типами ЕОМ означає можливість використання на комп'ютері відповідно тих же технічних елементів і програмного забезпечення, що й на інших типах машин.
13. Можливість роботи в обчислювальній мережі.
14. Можливість роботи в багатозадачному режимі.
Багатозадачний режим дозволяє виконувати обчислення одночасно по декількох програмах (багатопрограмний режим) або для декількох користувачів (багатокористувацький режим). Сполучення в часі роботи декількох пристроїв машини, можливе в такому режимі, дозволяє значно збільшити ефективну швидкодію ЕОМ.
15. Надійність.
Надійність - це здатність системи виконувати повністю й правильно всі задані їй функції. Надійність ПК виміряється звичайно середнім часом напрацювання на відмову.
16. Вартість.
17. Габарити і маса
II. Мікропроцесори.
Мікропроцесор, інакше, центральний процесор.
Центральний процесор (CPU, від англ. Central Processing Unit) - це основний робітник компонентів комп'ютера, який виконує арифметичні і логічні операції, задані програмою, управляє обчислювальним процесом і координує роботу всіх пристроїв комп'ютера.
Центральний процесор у загальному випадку містить у собі:
- Арифметико-логічний пристрій;
- Шини даних і шини адрес;
- Регістри;
- Лічильники команд;
- Кеш - дуже швидка пам'ять малого обсягу (від 8 до 512 Кбайт);
- Математичний співпроцесор чисел з плаваючою крапкою.
Сучасні процесори виконуються у вигляді мікропроцесорів. Фізично мікропроцесор являє собою інтегральну схему - тонку пластинку кристалічного кремнію прямокутної форми площею всього кілька квадратних міліметрів, на якій розміщені схеми, що реалізують всі функції процесора. Кристал-пластинка міститься в пластмасовому або керамічному плоскому корпусі і з'єднується золотими проводками з металевими штирями, щоб його можна було приєднати до системної плати комп'ютера.
В обчислювальній системі може бути декілька паралельно працюючих процесорів; такі системи називаються багатопроцесорними.
Перший мікропроцесор був випущений в
Структура мікропроцесора
Пристрій управління
Пристрій управління є функціонально найбільш складним пристроєм ПК. Він виробляє керуючі сигнали, що надходять за кодовою шинам інструкцій у всі блоки машини.
Спрощена функціональна схема УУ показана на рис. 4.5. Тут представлені:
Регістр команд - запам'ятовує регістр, в якому зберігається код команди: код виконуваної операції й адреси операндів, що беруть участь в операції. Регістр команд розташований в інтерфейсній частини МП, в блоці регістрів команд.
Дешифратор операцій - логічний блок, що вибирає відповідно до надходять з регістра команд кодом операції (КОП) один з безлічі наявних у нього виходів.
Постійний запам'ятовуючий пристрій мікропрограм - зберігає у своїх осередках керуючі сигнали (імпульси), необхідні для виконання в блоках ПК операцій обробки інформації. Імпульс за обраним дешифратором операцій у відповідності з кодом операції зчитує з ПЗУ мікропрограм необхідну послідовність керуючих сигналів.
Вузол формування адреси (знаходиться в інтерфейсній частини МП) - пристрій, що обчислюють повну адресу комірки пам'яті (регістру) за реквізитами, що надходять з регістра команд і регістрів МПП.
Кодові шини даних, адреси та інструкцій - частина внутрішньої шини мікропроцесора. У загальному випадку УУ формує керуючі сигнали для виконання наступних основних процедур.
вибірки з регістра-лічильника адреси команди МПП адреси осередки ОЗУ, де зберігається чергова команда програми;
вибірки З осередків ОЗУ коду чергової команди і прийому ліченої команди в регістр команд;
розшифровки коду операції і ознак обраної команди;
зчитування з відповідних розшифрованому коду операції осередків ПЗУ мікропрограм керуючих сигналів (імпульсів), що визначають у всіх блоках машини процедури виконання заданої операції, і пересилання керуючих сигналів в ці блоки;
зчитування з регістру команд і регістрів МПП окремих складових адрес операндів (чисел), що беруть участь в обчисленнях, і формування повних адрес операндів;
вибірки операндів (за сформованими адресам) і виконання заданої операції обробки цих операндів;
запису результатів операції в пам'ять;
формування адреси наступної команди програми.
Арифметико-логічний пристрій
Арифметик o-логічне пристрій призначений для виконання арифметичних і логічних операцій перетворення інформації.
Функціонально АЛУ (рис. 2) складається з двох регістрів, суматора і схем управління (місцевого управління).
Рис. 2. Функціональна схема АЛП
Суматор - обчислювальна схема, що виконує процедуру складення надходять на її вхід двійкових кодів; суматор має розрядність подвійного машинного слова.
Регістри швидкодіючі комірки пам'яті різної довжини: регістр 1 (Pr1) має розрядність подвійного слова, а регістр 2 (Pr2)-розрядність слова.
При виконанні операції в Pr1 поміщається перше число, що бере участь в операції, а по завершенні операції - результат; в Pr2-друге число, що бере участь в операції (по завершенні операції інформація в ньому не змінюється). Регістр 1 може приймати інформацію з кодових шин даних, і видавати інформацію з цих шин.
Схеми управління приймають по кодовою шинам інструкцій керуючі сигнали від пристрою керування і перетворять їх у сигнали для управління роботою регістрів і суматора АЛП.
АЛП виконує арифметичні операції (+,-,*,:) тільки над двійковою інформацією з комою, фіксованою після останнього розряду, тобто тільки над цілими двійковими числами.
Виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою й над двійково-кодованими десятковими числами здійснюється або із залученням математичного співпроцесора, або за спеціально складеним програмам.
Мікропроцесорна пам'ять
Мікропроцесорна пам'ять - пам'ять невеликої місткості, але надзвичайно високої швидкодії (час звернення до МПП, тобто час, необхідний на пошук, запис або зчитування інформації з цієї пам'яті, вимірюється наносекундами).
Вона призначена для короткочасного зберігання, запису й видачі інформації, безпосередньо в найближчі такти роботи машини бере участь в обчисленнях; МПП використовується для забезпечення високої швидкодії машини, бо основна не завжди забезпечує швидкість запису, пошуку й зчитування інформації, необхідну для ефективної роботи швидкодіючого мікропроцесора.
Мікропроцесорна пам'ять складається з швидкодіючих регістрів з розрядністю не менше машинного слова. Кількість і розрядність регістрів в різних мікропроцесорах різні.
Регістри мікропроцесора діляться на регістри загального призначення та спеціальні.
Спеціальні регістри застосовуються для зберігання різних адрес (адреси команди, наприклад), ознак результатів виконання операцій і режимів роботи ПК (регістр прапорів, наприклад) і ін
Регістри загального призначення є універсальними і можуть використовуватися для зберігання будь-якої інформації, але деякі з них також мають бути обов'язково задіяні при виконанні ряду процедур.
Інтерфейсна частина мікропроцесора
Інтерфейсна частина МП призначена для зв'язку й узгодження МП системної шиною ПК, а також для прийому, попереднього аналізу команд виконуваної програми і формування повних адрес операндів і команд.
Інтерфейсна частина включає до свого складу адресні регістри МПП, вузол формування адреси, блок регістрів команд, що є буфером команд в МП, внутрішню інтерфейсну шину МП і схеми керування шиною і портами введення-виведення.
Порти введення-виведення - це пункти системного інтерфейсу ПК, через які МП обмінюється інформацією з іншими пристроями. Всього портів у МП може бути 65536. Кожен порт має адресу - номер порту, відповідний адресою комірки пам'яті, яка є частиною пристрої введення-виведення, що використовує цей порт, а не частиною основної пам'яті комп'ютера.
Порт пристрою містить апаратуру сполучення і два регістри пам'яті - для обміну даними та обміну інформацією, що управляє. Деякі зовнішні пристрої використовують і основну пам'ять для зберігання великих обсягів інформації, що підлягає обміну. Багато стандартні пристрої (НЖМД, НГМД, клавіатура, принтер, співпроцесор і ін) мають постійно закріплені за ними порти введення-виведення.
Схема керування шиною і портами виконує наступні функції:
- Формування адреси порту та керуючої інформації для нього (перемикання порту на прийом або передачу та ін);
- Прийом керуючої інформації від порту, інформації про готовність порту і його стан;
- Організацію наскрізного каналу в системному інтерфейсі для даних між портом пристрої введення-виведення і МП.
Схема керування шиною і портами використовує для зв'язку з портами кодові шини інструкцій, адреси і даних системної шини: при доступі до порту МП посилає сигнал по КШИ, який сповіщає всі пристрої введення-виведення, що адреса на КША є адресою порту, а потім посилає і сама адреса порту. Те пристрій, адресу порту якого збігається, дає відповідь про готовність, після чого по КШД здійснюється обмін даними.
III. Сховище ПК.
Пам'ять комп'ютера побудована із двійкових запам'ятовувальних елементів - бітів, об'єднаних у групи по 8 бітів, які називаються байтами. (Одиниці виміру пам'яті збігаються з одиницями виміру інформації). Всі байти пронумеровані. Номер байта називається його адресою.
Байти можуть об'єднуватися в осередки, які називаються також словами. Для кожного комп'ютера характерна певна довжина слова - два, чотири або вісім байтів. Це не виключає використання комірок пам'яті іншої довжини (наприклад, півслова, подвійне слово).
Як правило, в одному машинному слові може бути представлене або одне ціле число, або одна команда. Однак, допускаються змінні формати подання інформації.
Розбиття пам'яті на слова для чотирьохбайтові комп'ютерів представлено в таблиці:
| Байт 0 | Байт 1 | Байт 2 | Байт 3 | Байт 4 | Байт 5 | Байт 6 | Байт 7 |
| Півслові | Півслові | Півслові | Півслові | ||||
| СЛОВО | СЛОВО | ||||||
| ПОДВІЙНЕ СЛОВО | |||||||
Сучасні комп'ютери мають багато різноманітних запам'ятовувальних пристроїв, які сильно відрізняються між собою за призначенням, тимчасовим характеристикам, обсягом збереженої інформації й вартості зберігання однакового обсягу інформації.
Розрізняють два основних види пам'яті - внутрішню і зовнішню.
До складу внутрішньої пам'яті входить оперативна пам'ять, кеш-пам'ять і спеціальна пам'ять.
Оперативна пам'ять.
Оперативна пам'ять (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - пам'ять з довільним доступом) - це швидке запам'ятовуючий пристрій не дуже великого обсягу, безпосередньо пов'язане з процесором і призначений для запису, зчитування й зберігання виконуваних програм і даних, що обробляються цими програмами.
Оперативна пам'ять використовується тільки для тимчасового зберігання даних і програм, так як, коли машина вимикається, все, що знаходилося в ОЗУ, пропадає. Доступ до елементів оперативної пам'яті прямий - це означає, що кожен байт пам'яті має свою індивідуальну адресу.
ОЗП становить 32 - 512 Мбайта, а для ефективної роботи сучасного програмного забезпечення бажано мати не менше 256 Мбайт ОЗУ. Звичайно ОЗП виконується з інтегральних мікросхем пам'яті DRAM (Dynamic RAM - динамічне ОЗП). Мікросхеми DRAM працюють повільніше, ніж інші різновиди пам'яті, але коштують дешевше.
Кожен інформаційний біт в DRAM запам'ятовується у вигляді електричного заряду крихітного конденсатора, утвореного в структурі напівпровідникового кристала. Через струмів витоку такі конденсатори швидко розряджаються, і їх періодично (приблизно кожні 2 мілісекунди) підживлюють спеціальні пристрої. Цей процес називається регенерацією пам'яті (Refresh Memory).
Сучасні мікросхеми мають ємність 1-16 Мбіт і більше. Вони встановлюються в корпуси й збираються в модулі пам'яті.
Найбільш поширені модулі типу DIMM і SIMM.
У модулі SIMM елементи пам'яті зібрані на маленькій друкованій платі довжиною близько
Важлива характеристика модулів пам'яті - час доступу до даних, яке зазвичай становить 60 - 80 наносекунд.
В даний час SIMM'и практично не застосовуються. На їх змінюючи прийшли DIMM, а на зміну DIMM приходять DDR і RIMM, але в порівнянні з DIMM вони мають трохи більшу вартість і відповідно підвищену швидкість обміну.
Кеш-пам'ять.
Кеш (англ. cache), або сверхоперативная пам'ять - дуже швидкий ЗП невеликого обсягу, що використовується при обміні даними між мікропроцесором і оперативною пам'яттю для компенсації різниці у швидкості обробки інформації процесором і трохи меншою швидкодіючою оперативною пам'яттю.
Кеш-пам'яттю управляє спеціальний пристрій - контролер, який аналізує виконувану програму, намагається передбачити, які дані і команди найімовірніше знадобляться найближчим часом процесору, і підкачує їх у кеш-пам'ять. При цьому можливі як "попадання", так і "промахи". У випадку влучення, тобто, якщо в кеш підкачано потрібні дані, вилучення їх з пам'яті відбувається без затримки. Якщо ж необхідна інформація в кеші відсутній, то процесор зчитує її безпосередньо з оперативної пам'яті. Співвідношення числа влучень і промахів визначає ефективність кешування.
Кеш-пам'ять реалізується на мікросхемах статичної пам'яті SRAM (Static RAM), більш швидкодіючих, дорогих і малоємкі, ніж DRAM.
Сучасні мікропроцесори мають вбудовану кеш-пам'ять, так званий кеш першого рівня розміром 8-16 Кбайт. Крім того, на системній платі комп'ютера може бути встановлений кеш другого рівня ємністю від 64 Кбайт до 256 Кбайт і вище.
Основна пам'ять.
До пристроїв основної пам'яті відноситься постійна пам'ять (ROM), перепрограмувальна постійна пам'ять (Flash Memory), пам'ять CMOS RAM, що живиться від батарейки, відеопам'ять і деякі інші види пам'яті.
Постійна пам'ять (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory - пам'ять тільки для читання) - незалежна пам'ять, використовується для зберігання даних, які ніколи не вимагатимуть зміни. Зміст пам'яті спеціальним чином "зашивається" у пристрої при його виготовленні для постійного зберігання. З ПЗУ можна тільки читати.
Перепрограмувальна постійна пам'ять (Flash Memory) - незалежна пам'ять, що допускає багаторазову перезапис свого вмісту з дискети.
Перш за все в постійну пам'ять записують програму управління роботою самого процесора. У ПЗУ знаходяться програми управління дисплеєм, клавіатурою, принтером, зовнішньою пам'яттю, програми запуску і зупинки комп'ютера, тестування пристроїв.
Найважливіша мікросхема постійної або Flash-пам'яті - модуль BIOS.
BIOS (Basic Input / Output System - базова система введення-виведення) - сукупність програм, призначених для:
автоматичного тестування пристроїв після включення живлення комп'ютера;
завантаження операційної системи в оперативну пам'ять.
Роль BIOS двояка: з одного боку це невід'ємний елемент апаратури (Hardware), а з іншої строни - важливий модуль будь-якої операційної системи (Software).
Різновид постійного ЗУ - CMOS RAM.
CMOS RAM - це пам'ять з невисоким швидкодією і мінімальним енергоспоживанням від батарейки. Використовується для зберігання інформації про конфігурацію і склад устаткування комп'ютера, а також про режими його роботи.
Вміст CMOS змінюється спеціальною програмою Setup, що знаходиться в BIOS (англ. Set-up - встановлювати, читається "сетап").
Для зберігання графічної інформації використовується відеопам'ять.
Відеопам'ять (VRAM) - різновид оперативного ЗУ, в якому зберігаються закодовані зображення. Це ЗУ організовано так, що його вміст доступно відразу двом пристроям - процесору і дисплею. Тому зображення на екрані змінюється одночасно з оновленням відеоданих в пам'яті.
Зовнішня пам'ять.
Зовнішня пам'ять (ВЗУ) призначена для тривалого зберігання програм і даних, і цілісність її вмісту не залежить від того, включений або вимкнений комп'ютер. На відміну від оперативної пам'яті, зовнішня пам'ять не має прямого зв'язку з процесором. Інформація від ВЗП до процесора і навпаки циркулює приблизно по наступному ланцюжку:
До складу зовнішньої пам'яті комп'ютера входять:
- Накопичувачі на жорстких магнітних дисках;
- Накопичувачі на гнучких магнітних дисках;
- Накопичувачі на компакт-дисках;
- Накопичувачі на магніто-оптичних компакт-дисках;
- Накопичувачі на магнітній стрічці (стримери) і ін
Накопичувачі на гнучких магнітних дисках
Гнучкий диск, дискета (англ. floppy disk) - пристрій для зберігання невеликих обсягів інформації, що представляє собою гнучкий пластиковий диск в захисній оболонці. Використовується для перенесення даних з одного комп'ютера на інший і для розповсюдження програмного забезпечення.
Дискета складається з круглої полімерної підкладки, покритої з обох сторін магнітним окислом і поміщеної в пластикову упаковку, на внутрішню поверхню якої нанесене очищає покриття. В упаковці зроблені з двох сторін радіальні прорізи, через які головки зчитування / запису накопичувача отримують доступ до диска.
Спосіб запису двійкової інформації на магнітному середовищі називається магнітним кодуванням. Він полягає в тому, що магнітні домени в середовищі шикуються уздовж доріжок в напрямку прикладеного магнітного поля своїми північними і південними полюсами. Зазвичай встановлюється однозначна відповідність між двійковою інформацією та орієнтацією магнітних доменів.
Інформація записується по концентричних доріжках (трекам), які діляться на сектори. Кількість доріжок і секторів залежить від типу і формату дискети. Сектор зберігає мінімальну порцію інформації, яка може бути записана на диск або лічена. Ємність сектора постійна і складає 512 байтів.
На дискеті можна зберігати від 360 Кілобайт до 2,88 Мегабайт інформації.
В даний час найбільшого поширення набули дискети з наступними характеристиками: діаметр
Дискета встановлюється в накопичувач на гнучких магнітних дисках (англ. floppy-disk drive), автоматично в ньому фіксується, після чого механізм накопичувача розкручується до частоти обертання 360 хв-1. У накопичувачі обертається сама дискета, магнітні головки залишаються нерухомими. Дискета обертається тільки при зверненні до неї.
Накопичувач пов'язаний із процесором через контролер гнучких дисків.
Накопичувачі на жорстких магнітних дисках
Якщо гнучкі диски - це засіб перенесення даних між комп'ютерами, то жорсткий диск - інформаційний склад комп'ютера.
Накопичувач на жорстких магнітних дисках (англ. HDD - Hard Disk Drive) або Вінчестерський накопичувач - це найбільш масове запам'ятовуючий пристрій, в якому носіями інформації є круглі алюмінієві пластини - плотера, обидві поверхні яких покриті шаром магнітного матеріалу. Використовується для постійного зберігання інформації - програм і даних.
Як і у дискети, робочі поверхні плотера розділені на кільцеві концентричні доріжки, а доріжки - на сектори. Головки зчитування-запису разом з їх несучою конструкцією та дисками укладені в герметично закритий корпус, званий модулем даних. При установці модуля даних на дисковод він автоматично з'єднується з системою, подкачивающем очищений охолоджене повітря.
Поверхня плотера має магнітне покриття товщиною всього лише в 1,1 мкм, а також шар мастила для запобігання головки від пошкодження при опусканні і підйомі на ходу. При обертанні плотера над ним утворюється повітряний шар, який забезпечує повітряну подушку для зависання головки на висоті 0,5 мкм над поверхнею диска.
Вінчестерський накопичувачі мають дуже велику ємність: від сотень Мегабайт до десятків Гбайт або навіть сотні Гбайт. У сучасних моделей швидкість обертання шпинделя досягає 5600 - 7200 оборотів в хвилину, середній час пошуку даних - 10 мс, максимальна швидкість передачі даних до 40 Мбайт / с.
На відміну від дискети, Вінчестерський диск обертається безперервно.
Вінчестерський накопичувач пов'язаний із процесором через контролер жорсткого диска.
Всі сучасні накопичувачі забезпечуються вбудованим кешем (64 Кбайт і більше), що істотно підвищує їхню продуктивність.
IV. Основні зовнішні пристрої ПК.
Клавіатура служить для введення інформації в комп'ютер і подачі керуючих сигналів. Вона містить стандартний набір алфавітно-цифрових клавіш і деякі додаткові клавіші - керуючі системи й функціональні, клавіші управління курсором, а також малу цифрову клавіатуру.
Курсор - світиться символ на екрані монітора, який вказує позицію, на якій буде відображатися наступний вводиться з клавіатури знак.
Усі символи, що набираються на клавіатурі, негайно відображаються на моніторі в позиції курсору.
Найбільш поширена сьогодні 101-клавішна клавіатура c розкладкою клавіш QWERTY (читається "Кверті"), названа так по клавішах, розташованим у верхньому лівому ряду алфавітно-цифрової частини клавіатури:
Така клавіатура має 12 функціональних клавіш, розташованих уздовж верхнього краю. Натискання функціональної клавіші призводить до посилки в комп'ютер не одного символу, а цілої сукупності символів.
Функціональні клавіші можуть програмуватися користувачем. Наприклад, у багатьох програмах для отримання допомоги (підказки) задіяна клавіша F1, а для виходу з програми - клавіша F10.
Клавіші мають таке призначення:
Enter - клавіша введення;
Esc (Escape - вихід) клавіша для скасування будь-яких дій, виходу з програми, з меню і т.п.;
Ctrl і Alt - ці клавіші самостійного значення не мають, але при натисканні спільно з іншими управляючими клавішами змінюють їх дію;
Shift (регістр) - забезпечує зміну регістра клавіш (верхнього на нижній і навпаки);
Insert (вставляти) - перемикає режими вставки (нові Символи вводяться посеред вже набраних, розсовуючи їх) і заміни (старі символи заміщуються новими);
Delete (видаляти) - видаляє символ з позиції курсора;
Back Space або
Home і End - забезпечують переміщення курсору в першу і останню позицію рядки, відповідно;
Page Up і Page Down - забезпечують переміщення по тексту на одну сторінку (один екран) назад і вперед, відповідно;
Tab - клавіша табуляції, забезпечує переміщення курсору вправо відразу на кілька позицій до чергової позиції табуляції;
Caps Lock - фіксує верхній регістр, забезпечує введення прописних літер замість рядкових;
Print Screen - забезпечує друк інформації, яку видно в поточний момент на екрані.
Довга нижня клавіша без назви - призначена для введення прогалин.
Клавіші
Мала цифрова клавіатура використовується в двох режимах - введення чисел та управління курсором. Переключення цих режимів здійснюється клавішею Num Lock.
Клавіатура містить вбудований мікроконтролер (місцевий пристрій управління), який виконує наступні функції:
- Послідовно опитує клавіші, зчитуючи введений сигнал і виробляючи двійковий скан-код клавіші;
- Управляє світловими індикаторами клавіатури;
- Проводить внутрішню діагностику несправностей;
- Здійснює взаємодію з центральним процесором через порт введення-виведення клавіатури.
Клавіатура має вбудований буфер - проміжну пам'ять малого розміру, куди містяться введені символи. У разі переповнення буферу натискання клавіші буде супроводжуватися звуковим сигналом - це означає, що символ не введений (відкинутий).
Роботу клавіатури підтримують спеціальні програми, "зашиті" в BIOS, а також драйвер клавіатури, який забезпечує можливість введення російських букв, управління швидкістю роботи клавіатури тощо
Відеосистема комп'ютера складається з трьох компонентів:
- Монітор (званий також дисплеєм);
- Відеоадаптер;
- Програмне забезпечення (драйвери відеосистеми).
Відеоадаптер посилає в монітор сигнали керування яскравістю променів і синхросигнали рядкової і кадрової розгорток. Монітор перетворює ці сигнали в зорові образи. А програмні засоби обробляють відеозображення - виконують кодування і декодування сигналів, координатні перетворення, стиск зображень і ін
Монітор - пристрій візуального відображення інформації (у вигляді тексту, таблиць, малюнків, креслень і ін.)
Переважна більшість моніторів сконструйовані на базі електронно-променевої трубки (ЕПТ), і принцип їх роботи аналогічний принципу роботи телевізора. Монітори бувають алфавітно-цифрові та графічні, монохромні і кольорового зображення. Сучасні комп'ютери комплектуються, як правило, кольоровими графічними моніторами.
Основний елемент дисплея - електронно-променева трубка.
Її передня, звернена до глядача частина з внутрішньої сторони покрита люмінофором - спеціальною речовиною, здатним випромінювати світло при влученні на нього швидких електронів.
Люмінофор наноситься у вигляді наборів точок трьох основних кольорів - червоного, зеленого і синього. Ці кольори називають основними, тому що їх сполученнями (в різних пропорціях) можна уявити будь-який колір спектра.
Набори точок люмінофору розташовуються по трикутним тріадах. Тріада утворює піксель - крапку, з яких формується зображення (англ. pixel - picture element, елемент картинки).
Відстань між центрами пікселів називається точковим кроком монітора. Це відстань істотно впливає на чіткість зображення. Чим менше крок, тим вище чіткість. Зазвичай в кольорових моніторах крок складає 0,24 мм . При такому кроці очей людини сприймає точки тріади як одну точку "складного" кольору.
На протилежній стороні трубки розташовані три (за кількістю основних кольорів) електронні гармати. Всі три гармати "націлені" на один і той же пікселів, але кожна з них випромінює потік електронів у бік "своєї" точки люмінофора.
Щоб електрони безперешкодно досягали екрану, з трубки відкачується повітря, а між гарматами і екраном створюється високий електрична напруга, що прискорює електрони.
Перед екраном на шляху електронів ставиться маска - тонка металева пластина з великою кількістю отворів, розташованих навпроти точок люмінофору. Маска забезпечує попадання електронних променів тільки в точки люмінофора відповідного кольору.
Величиною електронного струму гармат і, отже, яскравістю світіння пікселів, управляє сигнал, що поступає з відеоадаптера.
Рис. 6. Хід електронного пучка по екрану
На ту частину колби, де розташовані електронні гармати, надівається система, що відхиляє монітора, яка змушує електронний пучок пробігати по черзі всі пікселі рядок за рядком від верхньої до нижньої, потім повертатися на початок верхнього рядка і т.д.
Кількість відображених рядків у секунду називається рядкової частотою розгортки. А частота, з якою міняються кадри зображення, називається кадровою частотою розгорнення. Остання не повинна бути нижче 60 Гц, інакше зображення буде мерехтіти.
Поряд з традиційними ЕПТ-моніторами усе ширше використовуються плоскі рідкокристалічні (РК) монітори.
Рідкі кристали - це особливий стан деяких органічних речовин, в якому вони мають плинністю і властивістю утворювати просторові структури, подібні кристалічним. Рідкі кристали можуть змінювати свою структуру і світлооптичних властивості під дією електричної напруги. Міняючи за допомогою електричного поля орієнтацію груп кристалів і використовуючи введені в рідкокристалічний розчин речовини, здатні випромінювати світло під впливом електричного поля, можна створити високоякісні зображення, що передають більше 15 мільйонів колірних відтінків.
Більшість РК-моніторів використовують тонку плівку з рідких кристалів, вміщену між двома скляними пластинами. Заряди передаються через так звану пасивну матрицю - сітку невидимих ниток, горизонтальних і вертикальних, створюючи в місці перетину ниток точку зображення (кілька розмитого через те, що заряди проникають в сусідні області рідини).
Активні матриці замість ниток використовують прозорий екран з транзисторів і забезпечують яскраве, практично не має спотворень зображення. Панель при цьому розділена на 308 160 (642х480) незалежних осередків, кожна з яких складається з чотирьох частин (для трьох основних кольорів і одна резервна). Таким чином, екран має майже 1250 тисяч точок, кожна з яких управляється власним транзистором.
За компактності такі монітори не знають собі рівних. Вони займають в 2 - 3 рази менше місця, чим монітори з ЕПТ і в стільки ж разів легше; споживають набагато менше електроенергії і не випромінюють електромагнітних хвиль, які впливають на здоров'я людей.
Різновид монітора - сенсорний екран. Тут спілкування з комп'ютером здійснюється шляхом дотику пальцем до певного місця чутливого екрану. Цим вибирається необхідний режим з меню, показаного на екрані монітора.
Меню - це виведений на екран монітора список різних варіантів роботи комп'ютера, по якому можна зробити конкретний вибір.
Сенсорними екранами обладнують робочі місця операторів і диспетчерів, їх використовують в інформаційно-довідкових системах і т.д.
Відеоадаптер - це електронна плата, яка обробляє відеодані (текст і графіку) і управляє роботою дисплея. Містить відеопам'ять, регістри введення виводу і модуль BIOS. Посилає в дисплей сигнали керування яскравістю променів і сигнали розгорнення зображення.
Найбільш поширений відеоадаптер на сьогоднішній день - адаптер SVGA (Super Video Graphics Array - супервідеографіческій масив), який може відображати на екрані дисплея 1280х1024 пікселів при 256 квітах і 1024х768 пікселів при 16 - 32 мільйонах квітів.
Зі збільшенням кількості програм, що використовують складну графіку і відео, поряд з традиційними відеоадаптерами широко використовуються різноманітні пристрої комп'ютерної обробки відеосигналів:
Графічні акселератори (прискорювачі) - спеціалізовані графічні співпроцесори, що збільшують ефективність відеосистеми. Їх застосування звільняє центральний процесор від великого обсягу операцій з відеоданими, так як акселератори самостійно обчислюють, які пікселі відображати на екрані і які їхні кольори.
Фрейм-грабери, які дозволяють відображати на екрані комп'ютера відеосигнал від відеомагнітофона, камери, лазерного програвача і т. п., з тим, щоб захопити потрібний кадр в пам'ять і згодом зберегти його у вигляді файлу.
TV-тюнери - відеоплати, що перетворюють комп'ютер у телевізор. TV-тюнер дозволяє вибрати будь-яку потрібну телевізійну програму і відображати її на екрані в масштабованому вікні. Таким чином можна слідкувати за ходом передачі, не припиняючи роботу.
Аудиоадаптер (Sound Blaster або звукова плата) це спеціальна електронна плата, яка дозволяє записувати звук, відтворювати його й створювати програмними засобами за допомогою мікрофона, навушників, динаміків, вбудованого синтезатора та іншого обладнання.
Аудиоадаптер містить у собі два перетворювача інформації:
- Аналого-цифровий, який перетворює безперервні (тобто, аналогові) звукові сигнали (мова, музику, шум) у цифровий двійковий код і записує його на магнітний носій;
- Цифро-аналоговий, що виконує зворотне перетворення збереженого в цифровому вигляді звуку в аналоговий сигнал, який потім відтворюється за допомогою акустичної системи, синтезатора звуку або навушників.
Професійні звукові плати дозволяють виконувати складну обробку звуку, забезпечують стереозвук, мають власне ПЗУ з зберігаються в ньому сотнями тембрів звучань різних музичних інструментів.
Звукові файли зазвичай мають дуже великі розміри. Так, трихвилинний звуковий файл зі стереозвуком займає приблизно 30 Мбайт пам'яті. Тому плати Sound Blaster, крім своїх основних функцій, забезпечують автоматичне стиснення файлів.
Область застосування звукових плат - комп'ютерні ігри, навчальні програмні системи, рекламні презентації, "голосова пошта" (voice mail) між комп'ютерами, озвучування різних процесів, що відбуваються в комп'ютерному обладнанні, таких, наприклад, як відсутність паперу в принтері і т.п.
Модем - пристрій для передачі комп'ютерних даних на великі відстані по телефонних лініях зв'язку.
Цифрові сигнали, вироблювані комп'ютером, не можна прямо передавати по телефонній мережі, тому що вона призначена для передачі людської мови - безперервних сигналів звукової частоти.
Модем забезпечує перетворення цифрових сигналів комп'ютера в змінний струм частоти звукового діапазону - цей процес називається модуляцією, а також зворотне перетворення, яке називається демодуляцією. Звідси назва пристрою: модем - модулятор / демодулятор.
Для здійснення зв'язку один модем викликає інший по номеру телефону, а той відповідає на виклик. Потім модеми посилають один одному сигнали, погоджуючи відповідний їм обом режим зв'язку. Після цього передавальний модем починає посилати модульовані дані з узгодженими швидкістю (кількістю біт у секунду) і форматом. Модем на іншому кінці перетворює отриману інформацію в цифровий вигляд і передає її своєму комп'ютеру. Закінчивши сеанс зв'язку, модем відключається від лінії.
Управління модемом здійснюється за допомогою спеціального комутаційного програмного забезпечення.
Модеми бувають зовнішні, виконані у вигляді окремого пристрою, і внутрішні, що представляють собою електронну плату, встановлену всередині комп'ютера. Майже всі модеми підтримують і функції факсів.
Факс - це пристрій факсимільного передачі зображення по телефонній мережі. Назва "факс" походить від слова "факсиміле" (лат. fac simile - зроби подібне), що означає точне відтворення графічного оригіналу (підписи, документи й т.д.) засобами друку.
Модем, який може передавати і отримувати дані як факс, називається факс-модемом.
Маніпулятори (миша, джойстик і ін) - це спеціальні пристрої, які використовуються для управління курсором.
Миша має вигляд невеликої коробки, повністю вміщуються на долоні. Миша пов'язана з комп'ютером кабелем через спеціальний блок - адаптер, і її руху перетворюються на відповідні переміщення курсору по екрану дисплея. У верхній частині пристрою розташовані керуючі кнопки (звичайно їх три), що дозволяють задавати початок і кінець руху, здійснювати вибір меню і т.п.
Джойстик - зазвичай це стрижень-ручка, відхилення якої від вертикального положення приводить до пересування курсору у відповідному напрямку по екрану монітора. Часто застосовується в комп'ютерних іграх. У деяких моделях у джойстик монтується датчик тиску. У цьому випадку, чим сильніше користувач натискає на ручку, тим швидше рухається курсор по екрану дисплея.
Трекбол - невелика коробка з кулькою, вбудованим у верхню частину корпусу. Користувач рукою обертає кульку й переміщає, відповідно, курсор. На відміну від миші, трекбол не вимагає вільного простору біля комп'ютера, його можна вмонтувати в корпус машини.
Дігітайзер - пристрій для перетворення готових зображень (креслень, карт) у цифрову форму. Являє собою плоску панель - планшет, розташовується на столі, і спеціальний інструмент - перо, за допомогою якого вказується позиція на планшеті. При переміщенні пера по планшету фіксуються його координати в близько розташованих точках, які потім перетворяться в комп'ютері в необхідні одиниці виміру.
Принтери (друкувальні пристрої) - це пристрої виведення даних з ЕОМ, перетворюють інформаційні ASCII-коди у відповідні їм графічні символи (літери, цифри, знаки тощо) і фіксуючі ці символи на папері.
Принтери є найбільш розвиненою групою ЗП ПК, що нараховує до 1000 різних модифікацій. Принтери відрізняються між собою за різними ознаками:
- Кольоровість (чорно-білі та кольорові);
- Спосіб формування символів (знакопечатающіе і знакосінтезірующіе);
- Принцип дії (матричні, термічні, струминні, лазерні);
- Способи друку (ударні, ненаголошені) і формування рядків (послідовні, паралельні);
- Ширина каретки (з широкою (375 - 450 мм ) І вузької ( 250 мм ) Кареткою);
- Довжина друкованої рядки (80 і 132 - 136 символів);
- Набір символів (аж до повного набору символів ASCII);
- Швидкість друку;
- Роздільна здатність, найбільш вживаною одиницею виміру є dpi (dots per inch) - кількість точок на дюйм.
Усередині ряду груп можна виділити по кілька різновидів принтерів; наприклад, широко застосовуються в ПК матричні знакосінтезірующіе принтери за принципом дії можуть бути ударними, термографічними, електрографічним, електростатичними, магнітопорошкового та ін
Серед ударних принтерів часто використовуються літерні, кулясті, пелюсткові (типу "ромашка"), голчасті (матричні) і ін
Друк у принтерів може бути посимвольний, порядкова, посторінкова. Швидкість друку варіюється від 10-300 зн. / С (ударні принтери) до 500 - 1000 зн. / С і навіть до кількох десятків (до 20) сторінок за хвилину (ненаголошені лазерні принтери); роздільна здатність - від 3 - 5 точок на міліметр до 30 - 40 точок на міліметр (лазерні принтери).
Багато принтерів дозволяють реалізувати ефективний висновок графічної інформації (за допомогою символів псевдографіки); сервісні режими друку; щільна друк, друк з подвійною шириною, з підкресленням, з верхніми і нижніми індексами, виділена друк (кожен символ друкується двічі), друк за два проходи ( вдруге символ друкується з незначним зсувом) і багатобарвна (до 100 різних кольорів і відтінків) друк.
Матричні принтери.
У матричних принтерах зображення формується з точок
Матричні принтери можуть працювати у двох режимах - текстовому і графічному.
У текстовому режимі на принтер надсилаються коди символів, які слід роздрукувати, причому контури символів вибираються з знакогенератора принтера.
У графічному режимі на принтер пересилаються коди, що визначають послідовність і місце розташування точок зображення.
У голчастих (ударних) матричних принтерах друк точок здійснюється тонкими голками, ударяючим папір через фарбувальну стрічку. Кожна голка управляється власним електромагнітом. Друкуючий вузол переміщається в горизонтальному напрямку, і знаки в рядку друкуються послідовно. Багато принтерів виконують друк як при прямому, так і при зворотному ході. Кількість голок у друкуючої голівці визначає якість друку. Недорогі принтери мають 9 голок. Матриця символів в таких принтерах має розмірність 7х9 або 9х9 точок. Більш досконалі матричні принтери мають 18 голок і навіть 24.
Якість друку матричних принтерів визначається також можливістю виведення точок у процесі друку з частковим перекриттям за кілька проходів друкуючої голівки.
Для текстової друку а загальному випадку є наступні режими, які характеризуються різною якістю друку:
- Режим чорнової друку (Draft);
- Режим друку, близький до типографського (NLQ - Near-Letter-Quality);
- Режим з друкарським якістю друку (LQ - Letter-Quality);
- Сверхкачественное режим (SLQ - Super Letter-Qublity).
Примітка. Режими LQ н SLQ підтримуються тільки струминними і лазерними принтерами.
У принтерах з різною кількістю голок ці режими реалізуються по-різному. У 9-голчастих принтерах друк в режимі Draft виконується за один прохід друкуючої голівки по рядку. Це найшвидший режим друку, але зате має найнижчу якість. Режим NLQ реалізуються за два проходи: після першого проходу головки папір простягається на відстань, відповідне половинному розмірі точки; потім відбувається другий прохід з частковим перекриттям точок. При цьому швидкість друку зменшується вдвічі.
Матричні принтери, як правило, підтримують декілька шрифтів і їх різновидів, серед яких набули широкого поширення roman (дрібний шрифт друкарської машинки), italic (курсив), bold-face (напівжирний), expanded (розтягнутий), elite (полусжатий), condenced ( стислий), pica (прямий шрифт - цицеро), courier (кур'єр), san serif (рубаний шрифт сенсеріф), serif (Серіф), divstige elite (престиж-еліта) і пропорційний шрифт (ширина поля, відведеного під символ, залежить від ширини символу).
Переключення режимів роботи матричних принтерів і зміна шрифтів можуть здійснюватися як програмно, так і апаратно шляхом натискання наявних на пристроях клавіш і / або відповідної установки перемикачів.
Швидкодія матричних принтерів при друці тексту в режимі Draft знаходиться в межах 100-300 символів / с, що відповідає приблизно двом сторінкам в хвилину (з урахуванням зміни аркушів).
Лазерні принтери.
У них застосовується електрографічний спосіб формування зображень, використовуваний в однойменних копіювальних апаратах. Лазер служить для створення надтонкого світлового променя, викреслював на поверхні попередньо зарядженого світлочутливого барабана контури невидимого точкового електронного зображення - електричний заряд стікає з засвічених променем лазера точок на поверхні барабана. Після прояви електронного зображення порошком барвника (тонера), що налипає на виряджені ділянки, виконується друк - перенесення тонера з барабана на папір і закріплення зображення на папері розігрівом тонера до його розплавлювання.
Лазерні принтери забезпечують найбільш якісний друк з роздільною здатністю до 50 точок / мм (1200 dpi) і швидкість друку до 1000 зн. / С. Широко використовуються кольорові лазерні принтери. Наприклад, лазерний принтер фірми Tektronix (США) Phaser 550 має дозвіл і по горизонталі, і по вертикалі органів "1200 dpi: швидкість кольорового друку - 5 сторінок формату А4 в хвилину, швидкість монохромного друку - 14 стор / хв.
До МП принтери можуть підключиться і через паралельний, і через послідовний порт. Паралельні порти використовуються для підключення паралельно працюючих (що сприймають інформацію відразу по байту} принтерів. Наприклад, адаптери типу Centronics дозволяють підключати одночасно до трьох принтерів. Послідовні порти (2 шт.) Служать для підключення послідовно працюючих (що сприймають інформацію послідовно по 1 біту) принтерів, наприклад адаптери типу R3- 232C (Стик С2). Послідовне друкуючий пристрій зовсім не означає, що воно медленнодействующее. Більшість принтерів використовують паралельні порти.
Багато швидкодіючі принтери мають власну буферну пам'ять ємністю до декількох сотень кілобайт. На закінчення слід зазначити, що найпопулярніші принтери ПК (їх частка становить не менше 30%) випускає японська фірма Seiko Epson. Мова керування цими принтерами (ESC / P) став фактичним стандартом. Широко використовуються також принтери фірм Star Micronics, Hewlett Packard, Xerox, Man-nesmann. Citizen, Panasonic і ін
Струменеві принтери.
У друкуючої голівці цих принтерів замість голок є тонкі трубочки - сопла, через які на папір викидаються найдрібніші крапельки фарби (чорнила). Це ненаголошені друкуючі пристрої. Матриця друкуючої головки зазвичай містить від 12 до 64 сопів. В останні роки в їх вдосконаленні досягнутий істотний прогрес: створені струменеві принтери, що забезпечують роздільну здатність до 20 точок / мм і швидкість друку до 500 зн. / С при відмінній якості друку, що наближається до якості лазерного друку. Є кольорові струменеві принтери.
Термопринтери.
Крім матричних голчастих принтерів є ще група матричних термопринтерів, оснащених замість голчастою друкуючої головки головкою з термоматріцей і використовують при друці спеціальну термобумагу або термокопірку (що, безумовно, є їх істотним недоліком).
Сканери.
Сканер - це пристрій введення в ЕОМ інформації безпосередньо з паперового документа. Можна вводити тексти, схеми, малюнки, графіки, фотографії та іншу графічну інформацію.
Сканери є найважливішою ланкою електронних систем обробки документів і необхідним елементом будь-якого "електронного столу". Записуючи результати своєї діяльності у файли і вводячи інформацію з паперових документів в ПК за допомогою сканера з системою автоматичного розпізнавання образів, можна зробити реальний крок до створення систем безпаперового діловодства.
Сканери досить різноманітні, і їх можна класифікувати по цілому ряду ознак. Сканери бувають чорно-білі та кольорові.
Чорно-білі сканери можуть зчитувати штрихові зображення і напівтонові. Штрихові зображення не передають півтонів або, інакше, рівнів сірого. Напівтонові дозволяють розпізнати і передати 16, 64 або 256 рівнів сірого.
Кольорові сканери працюють і з чорно-білими, і з кольоровими оригіналами. У першому випадку вони можуть використовуватися для зчитування і штрихових, і півтонових зображень.
У кольорових сканерах використовується колірна модель RGB: Сканируемое зображення висвітлюється через обертовий RGB-світлофільтр або від послідовно запалюваний трьох кольорових ламп; сигнал, відповідний кожному основному кольору, обробляється окремо. Число передаваних кольорів коливається від 256 до 65536 (стандарт High Color) і навіть до 16,7 млн. (стандарт True Color).
Роздільна здатність сканерів складає від 75 до 1600 dpi (dot per inch). Конструктивно сканери бувають ручні і настільні. Настільні, у свою чергу, діляться на планшетні, роликові і проекційні.
Ручні сканери конструктивно найпростіші: вони вручну переміщаються по зображенню. З їх допомогою за один прохід вводиться лише невелику кількість рядків зображення (їх захоплення зазвичай не перевищує 105 мм ). У ручних сканерів є індикатор, що попереджає оператора про перевищення допустимої швидкості сканування. Ці сканери мають малі габарити і низьку вартість. Швидкість сканування 5-50 мм / с (залежить від роздільної здатності).
Файл, який створюється сканером в пам'яті машини, називається бітової картою. Існують два формати представлення графічної інформації у файлах комп'ютера: растровий формат і векторний.
У растровому форматі графічне зображення запам'ятовується у файлі у вигляді мозаїчного набору безлічі точок (нулів і одиниць), відповідних пікселям відображення цього зображення на екрані дисплея. Редагувати цей файл засобами стандартних текстових і графічних процесорів не представляється можливим, тому що ці процесори не працюють з мозаїчним поданням інформації. У текстовому форматі інформація ідентифікується характеристиками шрифтів, кодами символів, абзаців і т.п. Стандартні текстові процесори призначені для роботи саме з таким поданням інформації.
Слід також мати на увазі, що бітова карта вимагає великого обсягу пам'яті для свого зберігання. Так, бітова карта з 1 аркуша документа формату А4 (204х297 мм) з роздільною здатністю 10 точок / мм і без передачі півтонів (штрихове зображення) займає близько 1 Мбайта пам'яті, вона ж при відтворенні 16 відтінків сірого - 4 Мбайта, при відтворенні кольорового якісного зображення (стандарт Kigh Color - 65536 кольорів) - 16 Мбайт. Іншими словами, при використанні стандарту True Color і роздільної здатності 50 точок / мм для зберігання навіть однієї бітової карти може не вистачити ємності НЖМД. Скорочення обсягу пам'яті, необхідної для зберігання бітових карт, здійснюється різними способами стиснення інформації, наприклад TIFF (Tag Image File Format), CT1FF (Comdivssed TIFF), JPEG, PCX, GIF (Graphics Interchange Format - формат графічного обміну) та ін (файли з бітовими картами мають відповідні зазначеним абревіатур розширення).
Найбільш доцільним є використання сканера спільно з програмами систем розпізнавання образів, наприклад типу OCR (Optical Character Recognition). Система OCR розпізнає лічені сканером з документа бітові (мозаїчні) контури символів (букв та цифр) і кодує їх ASCII-кодами, переводячи в зручний для текстових редакторів векторний формат.
Деякі системи OCR попередньо потрібно навчити розпізнаванню - ввести в пам'ять сканера шаблони і прототипи розпізнаваних символів і відповідні їм коди. Складності виникають при розпізнаванні букв, співпадаючих по зображенню в різних алфавітах (наприклад, в латинському (англійською) і в російській - кирилиця), та різних гарнітур (способів накреслення) шрифтів. Але більшість систем не вимагають навчання: в їхній пам'яті вже заздалегідь поміщені розпізнавані символи. Так, одна з кращих OCR - програмний пакет TIGER 2.0 містить прототипи 30 різних гарнітур, а для розпізнавання англійських і російських букв використовує вбудовані електронні словники.
В останні роки з'явилися інтелектуальні програми розпізнавання образів типу Omnifont, які пізнають символи не по крапках, а по характерній для кожного з них індивідуальної топології. При наявності системи розпізнавання образів текст записується в пам'ять ПК вже не у вигляді бітової карти, а у вигляді кодів, і його можна редагувати звичайними текстовими редакторами.
Сканер підключається до паралельного порту ПК. Для роботи зі сканером ПК повинен мати спеціальний драйвер, бажано драйвер, що відповідає стандарту TWAIN. В останньому випадку можлива робота з великим числом TWAIN-сумісних сканерів і обробка файлів підтримує стандарт TWAIN програмами, наприклад поширеними графічними редакторами Corel Draw, Max Mate, Picture Publisher, Adobe PhotoShop, Photo Finish. Розпізнавання тексту FineReader. Більшість драйверів орієнтовані на роботу з локальним комп'ютерним інтерфейсом SCSI.
- Відеоадаптер;
- Програмне забезпечення (драйвери відеосистеми).
Відеоадаптер посилає в монітор сигнали керування яскравістю променів і синхросигнали рядкової і кадрової розгорток. Монітор перетворює ці сигнали в зорові образи. А програмні засоби обробляють відеозображення - виконують кодування і декодування сигналів, координатні перетворення, стиск зображень і ін
Монітор - пристрій візуального відображення інформації (у вигляді тексту, таблиць, малюнків, креслень і ін.)
Переважна більшість моніторів сконструйовані на базі електронно-променевої трубки (ЕПТ), і принцип їх роботи аналогічний принципу роботи телевізора. Монітори бувають алфавітно-цифрові та графічні, монохромні і кольорового зображення. Сучасні комп'ютери комплектуються, як правило, кольоровими графічними моніторами.
Основний елемент дисплея - електронно-променева трубка.
Її передня, звернена до глядача частина з внутрішньої сторони покрита люмінофором - спеціальною речовиною, здатним випромінювати світло при влученні на нього швидких електронів.
Люмінофор наноситься у вигляді наборів точок трьох основних кольорів - червоного, зеленого і синього. Ці кольори називають основними, тому що їх сполученнями (в різних пропорціях) можна уявити будь-який колір спектра.
Набори точок люмінофору розташовуються по трикутним тріадах. Тріада утворює піксель - крапку, з яких формується зображення (англ. pixel - picture element, елемент картинки).
Відстань між центрами пікселів називається точковим кроком монітора. Це відстань істотно впливає на чіткість зображення. Чим менше крок, тим вище чіткість. Зазвичай в кольорових моніторах крок складає
На протилежній стороні трубки розташовані три (за кількістю основних кольорів) електронні гармати. Всі три гармати "націлені" на один і той же пікселів, але кожна з них випромінює потік електронів у бік "своєї" точки люмінофора.
Щоб електрони безперешкодно досягали екрану, з трубки відкачується повітря, а між гарматами і екраном створюється високий електрична напруга, що прискорює електрони.
Перед екраном на шляху електронів ставиться маска - тонка металева пластина з великою кількістю отворів, розташованих навпроти точок люмінофору. Маска забезпечує попадання електронних променів тільки в точки люмінофора відповідного кольору.
Величиною електронного струму гармат і, отже, яскравістю світіння пікселів, управляє сигнал, що поступає з відеоадаптера.
На ту частину колби, де розташовані електронні гармати, надівається система, що відхиляє монітора, яка змушує електронний пучок пробігати по черзі всі пікселі рядок за рядком від верхньої до нижньої, потім повертатися на початок верхнього рядка і т.д.
Кількість відображених рядків у секунду називається рядкової частотою розгортки. А частота, з якою міняються кадри зображення, називається кадровою частотою розгорнення. Остання не повинна бути нижче 60 Гц, інакше зображення буде мерехтіти.
Поряд з традиційними ЕПТ-моніторами усе ширше використовуються плоскі рідкокристалічні (РК) монітори.
Рідкі кристали - це особливий стан деяких органічних речовин, в якому вони мають плинністю і властивістю утворювати просторові структури, подібні кристалічним. Рідкі кристали можуть змінювати свою структуру і світлооптичних властивості під дією електричної напруги. Міняючи за допомогою електричного поля орієнтацію груп кристалів і використовуючи введені в рідкокристалічний розчин речовини, здатні випромінювати світло під впливом електричного поля, можна створити високоякісні зображення, що передають більше 15 мільйонів колірних відтінків.
Більшість РК-моніторів використовують тонку плівку з рідких кристалів, вміщену між двома скляними пластинами. Заряди передаються через так звану пасивну матрицю - сітку невидимих ниток, горизонтальних і вертикальних, створюючи в місці перетину ниток точку зображення (кілька розмитого через те, що заряди проникають в сусідні області рідини).
Активні матриці замість ниток використовують прозорий екран з транзисторів і забезпечують яскраве, практично не має спотворень зображення. Панель при цьому розділена на 308 160 (642х480) незалежних осередків, кожна з яких складається з чотирьох частин (для трьох основних кольорів і одна резервна). Таким чином, екран має майже 1250 тисяч точок, кожна з яких управляється власним транзистором.
За компактності такі монітори не знають собі рівних. Вони займають в 2 - 3 рази менше місця, чим монітори з ЕПТ і в стільки ж разів легше; споживають набагато менше електроенергії і не випромінюють електромагнітних хвиль, які впливають на здоров'я людей.
Різновид монітора - сенсорний екран. Тут спілкування з комп'ютером здійснюється шляхом дотику пальцем до певного місця чутливого екрану. Цим вибирається необхідний режим з меню, показаного на екрані монітора.
Меню - це виведений на екран монітора список різних варіантів роботи комп'ютера, по якому можна зробити конкретний вибір.
Сенсорними екранами обладнують робочі місця операторів і диспетчерів, їх використовують в інформаційно-довідкових системах і т.д.
Відеоадаптер - це електронна плата, яка обробляє відеодані (текст і графіку) і управляє роботою дисплея. Містить відеопам'ять, регістри введення виводу і модуль BIOS. Посилає в дисплей сигнали керування яскравістю променів і сигнали розгорнення зображення.
Найбільш поширений відеоадаптер на сьогоднішній день - адаптер SVGA (Super Video Graphics Array - супервідеографіческій масив), який може відображати на екрані дисплея 1280х1024 пікселів при 256 квітах і 1024х768 пікселів при 16 - 32 мільйонах квітів.
Зі збільшенням кількості програм, що використовують складну графіку і відео, поряд з традиційними відеоадаптерами широко використовуються різноманітні пристрої комп'ютерної обробки відеосигналів:
Графічні акселератори (прискорювачі) - спеціалізовані графічні співпроцесори, що збільшують ефективність відеосистеми. Їх застосування звільняє центральний процесор від великого обсягу операцій з відеоданими, так як акселератори самостійно обчислюють, які пікселі відображати на екрані і які їхні кольори.
Фрейм-грабери, які дозволяють відображати на екрані комп'ютера відеосигнал від відеомагнітофона, камери, лазерного програвача і т. п., з тим, щоб захопити потрібний кадр в пам'ять і згодом зберегти його у вигляді файлу.
TV-тюнери - відеоплати, що перетворюють комп'ютер у телевізор. TV-тюнер дозволяє вибрати будь-яку потрібну телевізійну програму і відображати її на екрані в масштабованому вікні. Таким чином можна слідкувати за ходом передачі, не припиняючи роботу.
Аудиоадаптер (Sound Blaster або звукова плата) це спеціальна електронна плата, яка дозволяє записувати звук, відтворювати його й створювати програмними засобами за допомогою мікрофона, навушників, динаміків, вбудованого синтезатора та іншого обладнання.
Аудиоадаптер містить у собі два перетворювача інформації:
- Аналого-цифровий, який перетворює безперервні (тобто, аналогові) звукові сигнали (мова, музику, шум) у цифровий двійковий код і записує його на магнітний носій;
- Цифро-аналоговий, що виконує зворотне перетворення збереженого в цифровому вигляді звуку в аналоговий сигнал, який потім відтворюється за допомогою акустичної системи, синтезатора звуку або навушників.
Професійні звукові плати дозволяють виконувати складну обробку звуку, забезпечують стереозвук, мають власне ПЗУ з зберігаються в ньому сотнями тембрів звучань різних музичних інструментів.
Звукові файли зазвичай мають дуже великі розміри. Так, трихвилинний звуковий файл зі стереозвуком займає приблизно 30 Мбайт пам'яті. Тому плати Sound Blaster, крім своїх основних функцій, забезпечують автоматичне стиснення файлів.
Область застосування звукових плат - комп'ютерні ігри, навчальні програмні системи, рекламні презентації, "голосова пошта" (voice mail) між комп'ютерами, озвучування різних процесів, що відбуваються в комп'ютерному обладнанні, таких, наприклад, як відсутність паперу в принтері і т.п.
Модем - пристрій для передачі комп'ютерних даних на великі відстані по телефонних лініях зв'язку.
Цифрові сигнали, вироблювані комп'ютером, не можна прямо передавати по телефонній мережі, тому що вона призначена для передачі людської мови - безперервних сигналів звукової частоти.
Модем забезпечує перетворення цифрових сигналів комп'ютера в змінний струм частоти звукового діапазону - цей процес називається модуляцією, а також зворотне перетворення, яке називається демодуляцією. Звідси назва пристрою: модем - модулятор / демодулятор.
Для здійснення зв'язку один модем викликає інший по номеру телефону, а той відповідає на виклик. Потім модеми посилають один одному сигнали, погоджуючи відповідний їм обом режим зв'язку. Після цього передавальний модем починає посилати модульовані дані з узгодженими швидкістю (кількістю біт у секунду) і форматом. Модем на іншому кінці перетворює отриману інформацію в цифровий вигляд і передає її своєму комп'ютеру. Закінчивши сеанс зв'язку, модем відключається від лінії.
Управління модемом здійснюється за допомогою спеціального комутаційного програмного забезпечення.
Модеми бувають зовнішні, виконані у вигляді окремого пристрою, і внутрішні, що представляють собою електронну плату, встановлену всередині комп'ютера. Майже всі модеми підтримують і функції факсів.
Факс - це пристрій факсимільного передачі зображення по телефонній мережі. Назва "факс" походить від слова "факсиміле" (лат. fac simile - зроби подібне), що означає точне відтворення графічного оригіналу (підписи, документи й т.д.) засобами друку.
Модем, який може передавати і отримувати дані як факс, називається факс-модемом.
Маніпулятори (миша, джойстик і ін) - це спеціальні пристрої, які використовуються для управління курсором.
Миша має вигляд невеликої коробки, повністю вміщуються на долоні. Миша пов'язана з комп'ютером кабелем через спеціальний блок - адаптер, і її руху перетворюються на відповідні переміщення курсору по екрану дисплея. У верхній частині пристрою розташовані керуючі кнопки (звичайно їх три), що дозволяють задавати початок і кінець руху, здійснювати вибір меню і т.п.
Джойстик - зазвичай це стрижень-ручка, відхилення якої від вертикального положення приводить до пересування курсору у відповідному напрямку по екрану монітора. Часто застосовується в комп'ютерних іграх. У деяких моделях у джойстик монтується датчик тиску. У цьому випадку, чим сильніше користувач натискає на ручку, тим швидше рухається курсор по екрану дисплея.
Трекбол - невелика коробка з кулькою, вбудованим у верхню частину корпусу. Користувач рукою обертає кульку й переміщає, відповідно, курсор. На відміну від миші, трекбол не вимагає вільного простору біля комп'ютера, його можна вмонтувати в корпус машини.
Дігітайзер - пристрій для перетворення готових зображень (креслень, карт) у цифрову форму. Являє собою плоску панель - планшет, розташовується на столі, і спеціальний інструмент - перо, за допомогою якого вказується позиція на планшеті. При переміщенні пера по планшету фіксуються його координати в близько розташованих точках, які потім перетворяться в комп'ютері в необхідні одиниці виміру.
Принтери (друкувальні пристрої) - це пристрої виведення даних з ЕОМ, перетворюють інформаційні ASCII-коди у відповідні їм графічні символи (літери, цифри, знаки тощо) і фіксуючі ці символи на папері.
Принтери є найбільш розвиненою групою ЗП ПК, що нараховує до 1000 різних модифікацій. Принтери відрізняються між собою за різними ознаками:
- Кольоровість (чорно-білі та кольорові);
- Спосіб формування символів (знакопечатающіе і знакосінтезірующіе);
- Принцип дії (матричні, термічні, струминні, лазерні);
- Способи друку (ударні, ненаголошені) і формування рядків (послідовні, паралельні);
- Ширина каретки (з широкою (375 -
- Довжина друкованої рядки (80 і 132 - 136 символів);
- Набір символів (аж до повного набору символів ASCII);
- Швидкість друку;
- Роздільна здатність, найбільш вживаною одиницею виміру є dpi (dots per inch) - кількість точок на дюйм.
Усередині ряду груп можна виділити по кілька різновидів принтерів; наприклад, широко застосовуються в ПК матричні знакосінтезірующіе принтери за принципом дії можуть бути ударними, термографічними, електрографічним, електростатичними, магнітопорошкового та ін
Серед ударних принтерів часто використовуються літерні, кулясті, пелюсткові (типу "ромашка"), голчасті (матричні) і ін
Друк у принтерів може бути посимвольний, порядкова, посторінкова. Швидкість друку варіюється від 10-300 зн. / С (ударні принтери) до 500 - 1000 зн. / С і навіть до кількох десятків (до 20) сторінок за хвилину (ненаголошені лазерні принтери); роздільна здатність - від 3 - 5 точок на міліметр до 30 - 40 точок на міліметр (лазерні принтери).
Багато принтерів дозволяють реалізувати ефективний висновок графічної інформації (за допомогою символів псевдографіки); сервісні режими друку; щільна друк, друк з подвійною шириною, з підкресленням, з верхніми і нижніми індексами, виділена друк (кожен символ друкується двічі), друк за два проходи ( вдруге символ друкується з незначним зсувом) і багатобарвна (до 100 різних кольорів і відтінків) друк.
Матричні принтери.
У матричних принтерах зображення формується з точок
Матричні принтери можуть працювати у двох режимах - текстовому і графічному.
У текстовому режимі на принтер надсилаються коди символів, які слід роздрукувати, причому контури символів вибираються з знакогенератора принтера.
У графічному режимі на принтер пересилаються коди, що визначають послідовність і місце розташування точок зображення.
У голчастих (ударних) матричних принтерах друк точок здійснюється тонкими голками, ударяючим папір через фарбувальну стрічку. Кожна голка управляється власним електромагнітом. Друкуючий вузол переміщається в горизонтальному напрямку, і знаки в рядку друкуються послідовно. Багато принтерів виконують друк як при прямому, так і при зворотному ході. Кількість голок у друкуючої голівці визначає якість друку. Недорогі принтери мають 9 голок. Матриця символів в таких принтерах має розмірність 7х9 або 9х9 точок. Більш досконалі матричні принтери мають 18 голок і навіть 24.
Якість друку матричних принтерів визначається також можливістю виведення точок у процесі друку з частковим перекриттям за кілька проходів друкуючої голівки.
Для текстової друку а загальному випадку є наступні режими, які характеризуються різною якістю друку:
- Режим чорнової друку (Draft);
- Режим друку, близький до типографського (NLQ - Near-Letter-Quality);
- Режим з друкарським якістю друку (LQ - Letter-Quality);
- Сверхкачественное режим (SLQ - Super Letter-Qublity).
Примітка. Режими LQ н SLQ підтримуються тільки струминними і лазерними принтерами.
У принтерах з різною кількістю голок ці режими реалізуються по-різному. У 9-голчастих принтерах друк в режимі Draft виконується за один прохід друкуючої голівки по рядку. Це найшвидший режим друку, але зате має найнижчу якість. Режим NLQ реалізуються за два проходи: після першого проходу головки папір простягається на відстань, відповідне половинному розмірі точки; потім відбувається другий прохід з частковим перекриттям точок. При цьому швидкість друку зменшується вдвічі.
Матричні принтери, як правило, підтримують декілька шрифтів і їх різновидів, серед яких набули широкого поширення roman (дрібний шрифт друкарської машинки), italic (курсив), bold-face (напівжирний), expanded (розтягнутий), elite (полусжатий), condenced ( стислий), pica (прямий шрифт - цицеро), courier (кур'єр), san serif (рубаний шрифт сенсеріф), serif (Серіф), divstige elite (престиж-еліта) і пропорційний шрифт (ширина поля, відведеного під символ, залежить від ширини символу).
Переключення режимів роботи матричних принтерів і зміна шрифтів можуть здійснюватися як програмно, так і апаратно шляхом натискання наявних на пристроях клавіш і / або відповідної установки перемикачів.
Швидкодія матричних принтерів при друці тексту в режимі Draft знаходиться в межах 100-300 символів / с, що відповідає приблизно двом сторінкам в хвилину (з урахуванням зміни аркушів).
Лазерні принтери.
У них застосовується електрографічний спосіб формування зображень, використовуваний в однойменних копіювальних апаратах. Лазер служить для створення надтонкого світлового променя, викреслював на поверхні попередньо зарядженого світлочутливого барабана контури невидимого точкового електронного зображення - електричний заряд стікає з засвічених променем лазера точок на поверхні барабана. Після прояви електронного зображення порошком барвника (тонера), що налипає на виряджені ділянки, виконується друк - перенесення тонера з барабана на папір і закріплення зображення на папері розігрівом тонера до його розплавлювання.
Лазерні принтери забезпечують найбільш якісний друк з роздільною здатністю до 50 точок / мм (1200 dpi) і швидкість друку до 1000 зн. / С. Широко використовуються кольорові лазерні принтери. Наприклад, лазерний принтер фірми Tektronix (США) Phaser 550 має дозвіл і по горизонталі, і по вертикалі органів "1200 dpi: швидкість кольорового друку - 5 сторінок формату А4 в хвилину, швидкість монохромного друку - 14 стор / хв.
До МП принтери можуть підключиться і через паралельний, і через послідовний порт. Паралельні порти використовуються для підключення паралельно працюючих (що сприймають інформацію відразу по байту} принтерів. Наприклад, адаптери типу Centronics дозволяють підключати одночасно до трьох принтерів. Послідовні порти (2 шт.) Служать для підключення послідовно працюючих (що сприймають інформацію послідовно по 1 біту) принтерів, наприклад адаптери типу R3-
Багато швидкодіючі принтери мають власну буферну пам'ять ємністю до декількох сотень кілобайт. На закінчення слід зазначити, що найпопулярніші принтери ПК (їх частка становить не менше 30%) випускає японська фірма Seiko Epson. Мова керування цими принтерами (ESC / P) став фактичним стандартом. Широко використовуються також принтери фірм Star Micronics, Hewlett Packard, Xerox, Man-nesmann. Citizen, Panasonic і ін
Струменеві принтери.
У друкуючої голівці цих принтерів замість голок є тонкі трубочки - сопла, через які на папір викидаються найдрібніші крапельки фарби (чорнила). Це ненаголошені друкуючі пристрої. Матриця друкуючої головки зазвичай містить від 12 до 64 сопів. В останні роки в їх вдосконаленні досягнутий істотний прогрес: створені струменеві принтери, що забезпечують роздільну здатність до 20 точок / мм і швидкість друку до 500 зн. / С при відмінній якості друку, що наближається до якості лазерного друку. Є кольорові струменеві принтери.
Термопринтери.
Крім матричних голчастих принтерів є ще група матричних термопринтерів, оснащених замість голчастою друкуючої головки головкою з термоматріцей і використовують при друці спеціальну термобумагу або термокопірку (що, безумовно, є їх істотним недоліком).
Сканери.
Сканер - це пристрій введення в ЕОМ інформації безпосередньо з паперового документа. Можна вводити тексти, схеми, малюнки, графіки, фотографії та іншу графічну інформацію.
Сканери є найважливішою ланкою електронних систем обробки документів і необхідним елементом будь-якого "електронного столу". Записуючи результати своєї діяльності у файли і вводячи інформацію з паперових документів в ПК за допомогою сканера з системою автоматичного розпізнавання образів, можна зробити реальний крок до створення систем безпаперового діловодства.
Сканери досить різноманітні, і їх можна класифікувати по цілому ряду ознак. Сканери бувають чорно-білі та кольорові.
Чорно-білі сканери можуть зчитувати штрихові зображення і напівтонові. Штрихові зображення не передають півтонів або, інакше, рівнів сірого. Напівтонові дозволяють розпізнати і передати 16, 64 або 256 рівнів сірого.
Кольорові сканери працюють і з чорно-білими, і з кольоровими оригіналами. У першому випадку вони можуть використовуватися для зчитування і штрихових, і півтонових зображень.
У кольорових сканерах використовується колірна модель RGB: Сканируемое зображення висвітлюється через обертовий RGB-світлофільтр або від послідовно запалюваний трьох кольорових ламп; сигнал, відповідний кожному основному кольору, обробляється окремо. Число передаваних кольорів коливається від 256 до 65536 (стандарт High Color) і навіть до 16,7 млн. (стандарт True Color).
Роздільна здатність сканерів складає від 75 до 1600 dpi (dot per inch). Конструктивно сканери бувають ручні і настільні. Настільні, у свою чергу, діляться на планшетні, роликові і проекційні.
Ручні сканери конструктивно найпростіші: вони вручну переміщаються по зображенню. З їх допомогою за один прохід вводиться лише невелику кількість рядків зображення (їх захоплення зазвичай не перевищує
Файл, який створюється сканером в пам'яті машини, називається бітової картою. Існують два формати представлення графічної інформації у файлах комп'ютера: растровий формат і векторний.
У растровому форматі графічне зображення запам'ятовується у файлі у вигляді мозаїчного набору безлічі точок (нулів і одиниць), відповідних пікселям відображення цього зображення на екрані дисплея. Редагувати цей файл засобами стандартних текстових і графічних процесорів не представляється можливим, тому що ці процесори не працюють з мозаїчним поданням інформації. У текстовому форматі інформація ідентифікується характеристиками шрифтів, кодами символів, абзаців і т.п. Стандартні текстові процесори призначені для роботи саме з таким поданням інформації.
Слід також мати на увазі, що бітова карта вимагає великого обсягу пам'яті для свого зберігання. Так, бітова карта з 1 аркуша документа формату А4 (204х297 мм) з роздільною здатністю 10 точок / мм і без передачі півтонів (штрихове зображення) займає близько 1 Мбайта пам'яті, вона ж при відтворенні 16 відтінків сірого - 4 Мбайта, при відтворенні кольорового якісного зображення (стандарт Kigh Color - 65536 кольорів) - 16 Мбайт. Іншими словами, при використанні стандарту True Color і роздільної здатності 50 точок / мм для зберігання навіть однієї бітової карти може не вистачити ємності НЖМД. Скорочення обсягу пам'яті, необхідної для зберігання бітових карт, здійснюється різними способами стиснення інформації, наприклад TIFF (Tag Image File Format), CT1FF (Comdivssed TIFF), JPEG, PCX, GIF (Graphics Interchange Format - формат графічного обміну) та ін (файли з бітовими картами мають відповідні зазначеним абревіатур розширення).
Найбільш доцільним є використання сканера спільно з програмами систем розпізнавання образів, наприклад типу OCR (Optical Character Recognition). Система OCR розпізнає лічені сканером з документа бітові (мозаїчні) контури символів (букв та цифр) і кодує їх ASCII-кодами, переводячи в зручний для текстових редакторів векторний формат.
Деякі системи OCR попередньо потрібно навчити розпізнаванню - ввести в пам'ять сканера шаблони і прототипи розпізнаваних символів і відповідні їм коди. Складності виникають при розпізнаванні букв, співпадаючих по зображенню в різних алфавітах (наприклад, в латинському (англійською) і в російській - кирилиця), та різних гарнітур (способів накреслення) шрифтів. Але більшість систем не вимагають навчання: в їхній пам'яті вже заздалегідь поміщені розпізнавані символи. Так, одна з кращих OCR - програмний пакет TIGER 2.0 містить прототипи 30 різних гарнітур, а для розпізнавання англійських і російських букв використовує вбудовані електронні словники.
В останні роки з'явилися інтелектуальні програми розпізнавання образів типу Omnifont, які пізнають символи не по крапках, а по характерній для кожного з них індивідуальної топології. При наявності системи розпізнавання образів текст записується в пам'ять ПК вже не у вигляді бітової карти, а у вигляді кодів, і його можна редагувати звичайними текстовими редакторами.
Сканер підключається до паралельного порту ПК. Для роботи зі сканером ПК повинен мати спеціальний драйвер, бажано драйвер, що відповідає стандарту TWAIN. В останньому випадку можлива робота з великим числом TWAIN-сумісних сканерів і обробка файлів підтримує стандарт TWAIN програмами, наприклад поширеними графічними редакторами Corel Draw, Max Mate, Picture Publisher, Adobe PhotoShop, Photo Finish. Розпізнавання тексту FineReader. Більшість драйверів орієнтовані на роботу з локальним комп'ютерним інтерфейсом SCSI.