9. Внешние устройства персонального компьютера

Устройство системного блока — какие компоненты отвечают за работу компьютера

Устройство системного блока, все детали и компоненты, которые в нём установлены, называют техническими характеристиками ПК. А также часто употребляется термин конфигурация и железо. От того какими техническими характеристиками обладает компьютер, зависит прежде всего эго работоспособность и возможность выполнять определённые задачи. От содержимого системного блока зависит, какими программами вы сможете пользоваться при использовании этого компьютера.

Технические характеристики, определяют стоимость компьютера. Поэтому, к примеру, если вы покупаете компьютер для работы с текстом, электронными таблицами, почтовыми клиентами, поиска информации в интернете, составления презентация, вам не стоит переплачивать за мощный компьютер с высокими техническими характеристиками.

А вот, если вы собираетесь заниматься видеомонтажом, обработкой графики, звукомонтажом, играть в современные игры, то стоит обратить внимание на производительную и мощную конфигурацию компьютера.

А теперь давайте разберёмся с компонентами системного блока и характеристиками, на которые стоит обратить внимание.

Это интересно

Накопитель на флеш-памяти (или просто флешка) был изобретён в 1984 году. Но первую флешку выпустили лишь спустя 4 года.

Флешки стали так популярны, что вытеснили дискеты, которые широко применялись раньше. Некоторые компании делают необычные флешки в виде различных предметов (рис. 72—75). Флешки также встраивают в часы и другие предметы. Всё это делает флешку прекрасным подарком.

Электронное приложение к уроку

Вернуться к материалам урока
Презентации, плакаты, текстовые файлы	Ресурсы ЕК ЦОР
Видео к уроку

Cкачать материалы урока

Заглянем внутрь

На первый взгляд внутренние элементы чересчур сложны, однако даже их совокупность имеет строгую структуру. Основой всего служит материнская плата, которая связывает воедино все устройства ПК. Схема подключения будет рассмотрена немного позже, а пока заглянем под крышку системного блока и перечислим увиденное:

• материнская плата;
• оперативная память;
• процессор;
• видеокарта;
• звуковая карта;
• жесткий диск;
• блок питания;
• устройство чтения дисков;
• система охлаждения; или встроенный Wi-Fi адаптер.

Кроме самих устройств, в системном блоке вы можете увидеть большое количество соединительных шлейфов, благодаря которым происходит взаимодействие устройств ПК, а также силовые кабели, благодаря которым осуществляется питание всех элементов. Как видите, внутренних компонентов достаточно много, поэтому рассматривать их вместе не имеет смысла, и мы будем описывать их по отдельности.

Из чего состоит Windows?

Абстракция или же разбиение на компоненты есть во всех сферах программирования и интуитивно понятно что Windows тоже делится на какие-то компоненты. Под компонентом понимается какая-то единица функциональности — ООП класс, файл, dll, папка. Компоненты на диаграмме ниже могут быть как индивидуальными *.sys, *.dll файлами, так и просто набором API сгруппированным логически через добавление префикса к имени функции, старая часть системы написана на C, а он не поддерживает классы. Новые части пишутся нередко на C++. В укрупнённом виде Винда выглядит так:

Давайте быстренько пробежимся по её компонентам снизу вверх:

• Hyper-V Hypervisor — слой виртуализации благодаря которому в Windows можно создать виртуальную машину. Иногда говорят, что Hyper-V это минус первый уровень привилегий, однако реализован он в одном уровне привилегий и адресном пространстве что и ядро ОС, за счёт использования слоёной архитектуры ОС ничего не знает о нём.
• HAL.dll — Hardware Abtraction Layer — изначально задумывался как абстракция над железом — чипсет, материнская плата, процессор — для того чтобы можно было перенести Windows на новую платформу реализовав новый HAL.dll, который будет выбран и скопирован во время установки. По сути это драйвер к устройствам материнской платы, к примеру таймерам, контроллеру прерываний. Сейчас его роль снижена, потому как многие драйвера материнки и чип-сета реализованы в ACPI.sys.

Что такое Advanced Configuration and Power Interface? До 1996 года когда вы выключали компьютер через UI, ОС сохраняла состояние системы и потом показывала сообщение что можно отключать питание нажав кнопку на корпусе.

Внутреннее устройство ПК

Давайте заглянем внутрь, чтобы узнать из чего состоит ПК. Полный список комплектующих:

1. процессор,
2. оперативная память,
3. материнская плата,
4. система охлаждения,
5. видеокарта,
6. дисковая система (жёсткий диск и SSD),
7. блок питания,
8. корпус,
9. звуковая карта,
10. оптический привод.

Необходимый перечень аппаратного обеспечения

Первые 7 комплектующих строго необходимы для работы компьютера. Корпус тоже почти всегда используется, хоть и не несёт критических функций. Таким образом, в состав системного блока обычно входит 8 компонентов.

Видеокарта — крайне нужный компонент, который отвечает за вывод изображения, но вместо отдельной видеокарты может использоваться видеочип расположенный внутри процессора. Таким образом, отдельной карты в ПК может и не быть.

Рассмотрим каждую часть по отдельности.

Процессор (ЦПУ, ЦП)

ЦПУ (центральное процессорное устройство) — это главный компонент аппаратного обеспечения компьютера, который управляет работой ПК и производит все вычисления. Процессор — мозг, обдумывающий и решающий все задачи.

Основные характеристики ЦП:

• частота,
• количество ядер,
• объем кэша,
• техпроцесс.

Частота процессора показывает количество операций, выполняемых в единицу времени. Чем выше показатель, тем выше производительность, но больше потребление энергии и тепловыделение.

В последнее время, всё больше классификатором процессоров по скорости становится количество ядер. «Одна голова хорошо, а две лучше». Во втором десятилетии 21 века четыре ядра больше не вызывают удивления. Сейчас на массовом рынке в ходу восьмиядерные ЦП и даже доступны решения на 10, 12 и 16 ядер. Но их количество в отличие от частоты не всегда дают прирост. Дело в том, что далеко не каждая программа умеет распределять задачи по всем доступным потокам.

Кэш — это память внутри ЦПУ, которая характеризуется наивысшей скоростью и используется процессором в первую очередь. Чем больше у микропроцессора такой памяти, тем лучше.

При производстве микросхем применяется специальное литографическое оборудование, которое имеет определённую разрешающую способность (техпроцесс). Уменьшение технологического процесса позволяет уместить больше транзисторов на подложке меньшего размера.

Оперативная память (ОЗУ)

ОЗУ — временная память, в которой хранятся данные во время работы ЭВМ. Кэш процессора отличается крайне ограниченным объёмом, поэтому большинство данных, нужных для выполнения программ, загружаются в оперативную память.

Основные характеристики: поколение DDR, объем, частота. Сейчас актуален стандарт DDR4, но уже не за горами внедрение DDR5. Новые поколения приносят более высокие частоты и меньшее энергопотребление.

Объём памяти измеряется в гигабайтах. Само собой, больше — лучше. Так как, чаще всего, ОЗУ функционирует в двухканальном режиме, то желательно количество планок кратное двум. Например, две планки на 4 гигабайта, которые дадут 8Гб в сумме. На массовых материнских платах почти всегда 4 слота для оперативной памяти, но на компактных версиях МП может быть и 2 слота.

Материнская плата

Материнская плата — системная плата, предназначенная для соединения и обеспечения взаимодействия всех компонентов персонального компьютера.

• Сокет, в который устанавливается процессор.
• Чипсет — микросхема, которая регулирует работу внутренних компонентов системного блока.
• Слоты для установки оперативной памяти.
• PCI слоты для подключения видеокарты и других плат расширения.
• SATA разъёмы для подключения жёстких дисков и SSD дисков.
• Другие внутренние разъёмы.
• Внешние порты для пользователя.

МП определяет количество модулей, которые можно подключить к компьютеру. Также она разрешает пользователю присоединять внешние устройства. Сейчас платы почти всегда содержат в себе звуковой чип (звук) и сетевой чип (выход в интернет), то есть, больше нет необходимости в отдельной звуковой карте или сетевой карте. Материнская плата не оказывает прямого влияния на производительность системы, но ощутимо влияет на функциональность.

Система охлаждения (кулер)

Во время работы процессор нагревается, поэтому приходится использовать охлаждение. Кулер представляет собой радиатор с вентилятором. Радиатор рассеивает тепло, а вентилятор выталкивает горячий воздух из рёбер. На эффективность охлаждения влияет размер и качество радиатора, а также количество, качество и скорость вентиляторов. Для компенсации неровностей поверхности кулера и крышки ЦПУ используется теплопроводящая паста. Термопопасту наносят тонким слоем, чтобы заполнить мелкие неровности и улучшить контакт между поверхностями.

Также в корпус ставят один или больше вентиляторов для лучшей циркуляции воздушных потоков. Как правило, спереди ставят вентиляторы на вдув для притока холодного воздуха, а сзади и сверху на выдув горячего воздуха из системного блока.

Видеокарта

Видеокарта — графический адаптер, отвечающий за обработку и вывод изображения на экран монитора. Кстати, ПК может действовать без видеокарты, но вы попросту ничего не увидите на экране, поэтому для вывода изображения нужен хоть какой-то графический адаптер.

Процессор покупается отдельно, его питание распаяно на материнской плате, кулер тоже самостоятельный компонент, который каждый приобретает самостоятельно или использует стандартный из BOX комплектации ЦП. Видеоадаптер — это комплексный компонент, которое включает в себя видеочип, собственную память, систему питания и охлаждение.

В современных компьютерах видеокарта — это второй вычислительный элемент. Чаще всего, мощные графические адаптеры используются для прорисовки графики в играх, но и для рабочих приложений (например, видеомонтаж, 3d-моделирование) видеокарта тоже полезна. Профессиональное программное обеспечение ощутимо чаще использует не только процессор, но и графическую плату.

Графическое ядро, встроенное в ЦП значительно менее производительное ввиду ограниченности пространства и проблем с нагревом, однако, позволяет отказаться от отдельной платы в системном блоке, а для офисных задач такой мощности вполне хватает.

Дисковая система

Для хранения данных в ПК присутствует дисковая система. Благодаря ей вы можете сохранять документы, книги, фильмы и другие данные. Также дисковая система может быть использована и для хранения временных данных. Когда заканчивается место в оперативной памяти, операционная система переносит данные в файл подкачки. Такая виртуальная память позволяет выполнять программы, которые требует оперативной памяти больше чем доступно в ПК. Скорость хранилища значительно меньше скорости ОЗУ, поэтому выполнения задачи будет длиться намного дольше.

Существует два основных вида накопителей. Жёсткий диск — накопитель на жёстких магнитных дисках. Внутри него установлена одна или несколько алюминиевых пластин. ЖД обычно вращается со скоростью 5400 об/мин или 7200 об/мин. Но даже таких скоростей не хватает для того, чтобы бороться с новым поколением накопителей.

Твердотельный накопитель – немеханическое запоминающее устройство, внутри которого нет движущихся деталей. В SSD дисках используется флеш-память, которая более дорогая, но значительно быстрее и полностью бесшумна при работе. Твердотельные накопители даже преодолели порог скорости порта SATA, поэтому появились NVMe модели, которые использует шину PCI Express, как и видеокарты.

SSD более быстрые, но цена за гигабайт всё ещё очень высока, но уже сейчас есть тенденция к отказу от жёстких дисков.

Блок питания

Компьютер, как и другая техника не может функционировать без электричества, поэтому нужен блок питания. БП не только выдаёт нужное количество мощности, но и производит преобразования для всех устройств. Для разных компонентов подаётся разное постоянное напряжение, используются различные коннекторы.

Блок питания, прежде всего, выбирают по выходной мощности. Стандарт эффективности 80 Plus поможет определить уровень КПД, а длительность гарантии укажет на качество схемотехники.

Корпус

Компьютерный корпус выполняет следующие задачи:

1. Объединяет комплектующие в одной коробке и защищает компоненты от механических повреждений. Также закрепляет составляющие ПК. Например, жёсткие диски боятся тряски во время работы.
2. Ограждает человека от компьютера, например, на случай возгорания.
3. Поглощает лишний шум и вибрации.
4. Грамотно спроектированный корпус охлаждает компоненты лучше, чем открытый стенд.
5. Несёт эстетическую функцию.

При выборе корпуса убедитесь, что он подходящего размера и содержит все требуемые слоты расширения.

Звуковая карта

Отдельная звуковая карта давно не является требуемым компонентом ПК. Материнские платы содержат в себе звуковой чип, который хорошо справляется со своей задачей. Тем не менее, звуковые карты до сих пор обладают спросом среди людей, которые хотят получить высокий уровень качества звука. Также музыканты используют специальные ЗК для записи и мониторинга полученного материала.

Оптический привод

Дисковод уже практически не используется, но пока ещё заслуживает упоминания. С развитием флеш-памяти (флешек) и интернета дисковые накопители практически полностью изжили себя. Скорость чтения и особенно записи по нынешним меркам оставляет желать лучшего. Привод шумит во время своей работы, а также диски легко повредить.

Например, компания Apple начала отказываться от дисковода в MacBook уже в 2012 году. В данный момент даже бюджетные компьютерные корпуса часто идут без разъёма для привода. Ещё пару лет и оптический привод окончательно отправится в музей компьютерных комплектующих.

Устройства ввода и вывода информации

Приложив значительные усилия, человек может представить текстовую, графическую, звуковую информацию в двоичном коде. Значительно труднее человеку понять двоичный код. И совсем уже невозможно человеку понять информацию, представленную последовательностью электрических импульсов. Входящие в состав компьютера устройства ввода «переводят» информацию с языка человека на язык компьютера; устройства вывода «переводят» электрические импульсы в форму, доступную для человеческого восприятия. Примеры устройств ввода: клавиатура, мышь, микрофон. Примеры устройств вывода: монитор, принтер.

Различные устройства компьютера связаны между собой каналами передачи информации (рис. 2.4).

Аннотация к презентации

Скачать презентацию (7.54 Мб). Тема: «Внешние устройства компьютера». Предмет: информатика. 38 слайдов. Для студентов. Добавлена в 2016 году. Средняя оценка: 2.5 балла из 5.

Компьютер

§6. Устройства ввода §7. Устройства вывода

Слайд 2

Устройства ввода

Слайд 3

Что такое устройства ввода?

3 Устройством ввода называется устройство, которое: позволяет человеку отдавать компьютеру команды и/или выполняет преобразование данных в форму, пригодную для хранения и обработки в компьютере.

Слайд 4

4 К устройствам ввода относятся: клавиатура; манипуляторы: мышь, трекбол, сенсорная панель, джойстик; сканер; графический планшет — устройство ввода графической информации; микрофон; веб-камера; датчики.

Слайд 5

Клавиатура

5 Одно из первых в истории устройств ввода – клавиатура. С её помощью человек вводит в компьютер текст. Электронная схема клавиатуры выполняет лишь минимальную обработку информации: в компьютер уходят данные о нажатии или отпускании клавиши с заданным номером. Какой именно символ был введён, определяет программа, принимающая данные.

Слайд 6

Манипуляторы

6 Манипуляторы — это устройства, которые позволяют управлять компьютером, не набирая текста. При работе с манипулятором на экране монитора двигается указатель (курсор), с помощью которого человек может «показать» компьютеру интересующий его объект.

Слайд 7

7 Это название принято связывать с кабелем («хвостом»), соединяющим устройство с компьютером. Самый известный манипулятор — компьютерная мышь.

Слайд 8

8 Шаровой манипулятор — трекбол — это перевернутая мышь. Его чувствительный элемент — закреплённый шар, который вращается вокруг своего центра.

Слайд 9

9 В ноутбуках в качестве «заменителя» мыши устанавливают ещё один тип манипулятора — сенсорную панель (англ. touchpad).

Слайд 10

10 Джойстик используется, в основном, в компьютерных играх и может быть оформлен самым причудливым образом. У него есть ручка, при повороте которой внутри корпуса замыкаются контакты, соответствующие направлению наклона ручки.

Слайд 11

Сканер

11 Сканер– это устройство для ввода в компьютер графической информации. Принцип работы сканера достаточно прост. Луч света от яркого источника пробегает вдоль поверхности бумаги, а светочувствительные датчики принимают отражённые лучи и определяют их яркость и цвет.

Слайд 12

12 Разрешающая способность (разрешение) – это наибольшее количество точек на единицу длины, которые способен различить сканер. Часто с помощью сканера в компьютер вводят текстовые документы. Сканер передаёт в компьютер изображение документа в виде картинки. Чтобы отсканированный текст можно было редактировать, нужно превратить эту картинку в коды символов. Для этого используют программы оптического распознавания символов.

Слайд 13

Другие устройства ввода

13 Для ввода звука используют микрофоны. Микрофон подключается к звуковой карте, которая выполняет дискретизацию, то есть кодирует сигнал с микрофона в виде цепочки нулей и единиц.

Слайд 14

14 Графический планшет – это устройство для ввода рисунков от руки. Он напоминает ручку и бумагу, только и «ручка» (перо), и «бумага» – электронные.

Слайд 15

15 Для ввода видеоизображений применяют веб-камеры – небольшие цифровые видеокамеры, которые записывают изображение для передачи его по сети.

Слайд 16

16 Датчик – устройство, измеряющее какую-либо физическую величину и преобразующее ее в сигналы (обычно электрические).

Слайд 17

Выводы:

17 Устройством ввода называется устройство, которое: позволяет человеку отдавать компьютеру команды и/или выполняет преобразование данных в форму, пригодную для хранения и обработки в компьютере. Манипуляторы — это устройства, с помощью которых можно управлять компьютером, не набирая текста. Сканер – это устройство для ввода в компьютер графической информации. Сканер вводит текст как картинку. Для того чтобы текст можно было редактировать, его нужно распознать с помощью специальной программы. Разрешающая способность (разрешение) сканера – это наибольшее количество точек на единицу длины, которые способен различить сканер. Датчик – устройство, измеряющее какую-либо физическую величину и преобразующее её в электрические сигналы.

Слайд 18

Интеллект-карта

18 устройства ввода клавиатура манипуляторы сканеры мышь трекбол сенсорная панель джойстик разрешение ppi – точкинадюйм другие микрофон веб-камера датчик

Слайд 19

Устройства вывода

Слайд 20

Что такое устройство вывода?

20 Первыми устройствами вывода были лампочки. Каждая из них показывала состояние отдельного бита памяти: горящая лампочка обозначала единицу, а выключенная — ноль. Устройства вывода — это устройства, которые представляют компьютерные данные в форме, понятной человеку.

Слайд 21

21 Первые «настоящие» устройства вывода печатали числа на бумагу. Затем печатающие устройства научились выводить не только цифры, но и буквы. Позже появились графопостроители (плоттеры), которые рисовали перьями на бумаге графики и картинки из линий.

Слайд 22

Наушники и звуковые колонки

22 Для вывода звука используются наушники и звуковые колонки. Они подключаются к звуковой карте, которая преобразует двоичный код звука (цепочку нулей и единиц) в непрерывный электрический сигнал, который эти устройства затем превращают в звук.

Слайд 23

23 Монитор Компьютерный монитор состоит из дисплея (панели, на которую смотрит человек) и электронных схем, позволяющих выводить на этот дисплей текстовую и графическую информацию.

Слайд 24

24 Монитор Экран любого монитора строится из отдельных точек. Ученые выяснили, что любой цвет можно приближенно «разложить» на красную, зелёную и синюю составляющие.

Слайд 25

25 Монитор Элемент экрана монитора — это жидкий кристалл, способный под воздействием электрического сигнала менять свои свойства. Сам жидкий кристалл не светится, он лишь регулирует пропускание света от расположенной за ним лампы. Процессор передаёт данные для вывода видеокарте(видеоконтроллеру), которая управляет выводом изображения на монитор.

Слайд 26

26 Монитор В последние годы появились 3D-дисплеи (стереодисплеи), которые могут показывать объёмные изображения.

Слайд 27

27 Печатающие устройства Печатающие устройства (принтеры) выводят текст и рисунки на бумагу или плёнку. Современные принтеры обрабатывают символы как графику, т.е. рисуют их.

Слайд 28

28 Печатающие устройства матричные, Существуют четыре основных типа принтеров: струйные, лазерные, сублимационные.

Слайд 29

29 Печатающие устройства Матричные принтеры — это принтеры с ударным принципом работы. Сейчас их используют там, где требуется печатать много и дёшево, а высокое качество печати не обязательно. красящая лента бумага печатающая головка

Слайд 30

30 Печатающие устройства Печатающая головка струйных принтеров содержит крошечные отверстия, через которые под большим давлением на бумагу выбрасываются чернила.

Слайд 31

31 Печатающие устройства Лазерные принтерыпечатают с очень высоким качеством. Компьютер строит в памяти полный образ страницы и передаёт его принтеру. картридж с тонером лазер призма фотобарабан нагретые валики чистящий элемент бумага

Слайд 32

32 Печатающие устройства Сублимационный принтер спользуют для печати фотографий, а также для печати на пластиковых картах и компакт-дисках.

Слайд 33

33 Печатающие устройства «3D-принтеры», которые способны под управлением компьютера «печатать» объёмные тела из различных материалов, прежде всего, из пластика.

Слайд 34

34 Печатающие устройства По традиции разрешающая способность измеряется в точках на дюйм (англ. dpi — dotsperinch). Все современные струйные и лазерные принтеры имеют разрешающую способность не ниже 300 dpi. Разрешающая способность (разрешение) принтера — это максимальное количество точек, которые он способен напечатать на единицу длины.

Слайд 35

35 Печатающие устройства Для печати изображений больших форматов, А1 (594×841 мм) и A0 (8411189 мм), используют широкоформатные печатающие устройства, которые называют плоттерами, так же, как графопостроители.

Слайд 36

36 Устройства ввода/вывода Некоторые компьютерные устройства нельзя однозначно отнести ни к устройствам ввода, ни к устройствам вывода. Фактически они объёдиняют два устройства в одном. Пример такого «гибрида» — сенсорный экран.

Слайд 37

Выводы:

37 Устройства вывода — это устройства, которые представляют компьютерные данные в форме, понятной человеку. Существуют четыре основных типа принтеров: матричные, струйные, лазерные и сублимационные. Разрешающая способность принтера — это максимальное количество точек, которые он способен напечатать на единицу длины. Сенсорный экран – это устройства ввода/вывода.

Слайд 38

Интеллект-карта

38 устройства вывода мониторы принтеры матричные струйные лазерные сублимационные разрешение dpi – точкинадюйм 3D-принтеры устройства длявывода звука наушники звуковые колонки устройства ввода и вывода сенсорный экран