Назначение и состав устройств персонального компьютера
Персональный компьютер (ПК) предназначен для хранения и переработки информации. Информация может представлять собой текст, таблицы, рисунки, фотографии, звукозаписи и т. п. Информация хранится и обрабатывается в цифровом виде. Единица измерения информации — байт. Один байт (1б) соответствует примерно одному символу текста. Для удобства введены также более крупные единицы измерения информации: килобайт (Кб), мегабайт (Мб), гигабайт (Гб).
Современный ПК включает в себя следующие элементы:
- системный блок;
- монитор;
- клавиатура;
- мышь;
- принтер;
- сканер.
Кроме перечисленных, в состав ПК могут входить модем или факс-модем, плоттер, устройства воспроизведения и записи звука и некоторые другие устройства.
Статьи к прочтению:
Компьютер – это устройство, предназначенное для обработки и хранения информации. Компьютер должен иметь следующиеустройства: – арифметическо-логическое…
2.2.1. Функциональная организация и общие принципы работы ЭВМ Функциональная организация ЭВМ — это абстрактная модель ЭВМ, описывающая функциональные…
Состав, назначение и характеристика интерфейса ПК.
Связь между устройствами ПК осуществляется с помощью сопряжении , которые в вычислительной техники называются интерфейсами. Интерфейс представляет собой совокупность стандартизированных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами.
Программное обеспечение – это все проги, которые установлены на компе, а аппаратное обеспечение – это узлы и оборудование, которые находятся внутри системного блока или подключены снаружи. Взаимодействие между различными узлами – это аппаратный интерфейс, взаимодействие между прогами – это программный интерфейс, а взаимодействие между аппаратурой и прогами – аппаратно-программный интерфейс. Интерфейс (т.е. взаимодействие) обеспечивается, если оба участника придерживаются общего протокола.
Если речь идет о ПК, то можно указать и третьего участника работы с компьютерной системой – это человек (пользователь). Способ взаимодействия человека с прогой и проги с человеком называют интерфейсом пользователя. Если прога сделана так, что с ней удобно работать, говорят, что она имеет удобный интерфейс пользователя. Если техника работы с прогой понятна сразу, без необходимости изучать инструкции, говорят, что она имеет интуитивно понятный интерфейс. Понятие развитый интерфейс пользователя предполагает, что у проги большие возможности, но учиться работать с ней не просто. Гибкий интерфейс означает, что с прогой можно работать многими разными способами. Понятие жесткий интерфейс означает, что возможна только такая работа, которая предусмотрена инструкцией, и никакая другая. Понятие примитивный интерфейс означает, что интерфейс прост для изучения, но неудобен для работы.
Человеку в первую очередь приходится иметь дело с интерфейсом ОС. Когда ОС принимает только команды, вводимые с помощью клавиатуры в специальной командной строке, то говорят, что эта ОС неграфическая и имеет интерфейс командной строки (MS-DOS). Если ОС можно управлять мышью, если система общается с пользователем с помощью графических изображений (значков), то говорят, что она имеет графический интерфейс пользователя. Ярким примером ОС, которая имеет графический интерфейс, является ОС, скажем, Windows XP.
Мониторы ПК. Назначение и технические характеристики.
Монитор – устройство для отображения текстовой и графической инфы на экране. Основу большинства монитора составляет электронно-лучевая трубка. Изображение на ней формируется из отдельных точек (пикселей). Чем меньше шаг (расстояние) между точками, тем более резким будет изображение на экране монитора.
Мониторы бывают:
1. Жидкокристаллические (плоский дисплей);
2. На лучевой трубке;
Основные хар-ки мониторов:
ü Размер по диагонали (10-21 дюйма); 17-19* размер видимой части (на 1 дюйм меньше).
ü Изображение задается точками (пикселями), чем меньше расстояние, тем выше качество изображения. (1 точка ≈ 0,41-0,18 мм).
ü Разрешающая способность связана с размером пикселя, задается кол-вом пикселей по горизонтали и вертикали.
ü Количество цветов (2 8 =256, 2 16 =65000= High Color; 2 32 ≈ 4 млрд. цветов)
ü Частота строчной развертки. Определяет качество и устойчивость изображение. Современный европейский стандарт- 85Гц.
ü Плоский экран или выпуклый.
ü Степень соответствия стандартам экологической безопасности (уровень излучения экрана).
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ещё называют оперативной памятью, «оперативкой», виртуальной памятью. На самом деле все эти термины относятся к одному и тому же техническому устройству (микросхеме), располагающемуся в специальном разъёме на материнской плате.
Оперативная память — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. То есть пока компьютер включён, хранятся и данные в оперативной памяти. Но стоит выключить питание компьютера или может произойти сбой электропитания и данные, записанные в ОЗУ, теряются.
Таким образом, оперативная память содержит данные операционной системы и запущенных на выполнение программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.
Вот поэтому объем оперативной памяти также влияет на быстродействие компьютера. Ведь если у компьютера недостаточный объем оперативной памяти, но при этом мощный современный процессор, вы не сможете насладиться быстрой работой вашего ПК.
ОЗУ большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти (DRAM), содержащие полупроводниковые ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая (SRAM), наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим массовую оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кэш-памяти внутри микропроцессора.
Видео YouTube
Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых — сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.
Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.
Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.
Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:
устройства ввода информации
устройства обработки информации
устройства вывода информации.
Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств
Базовая аппаратная конфигурация ПК. Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.
Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:
Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер.
Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.
Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.
Мышь — устройство «графического» управления.
Внутренние устройства персонального компьютера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку — они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен — для обычной работы он не требуется.
Процессор. Микропроцессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое
состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.
Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.
Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов — мегабайтах (Мбайт).
Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.
Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.
Видеоадаптер. Видеоадаптер — внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.
По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.
В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.
Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).
Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.
Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.
Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.
Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.
Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.
Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные — производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.
Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM— скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х — 52х.
Основной недостаток дисководов CD-ROM — невозможность записи дисков — преодолен в современных устройствах однократной записи — CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.
Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.
Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.
Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.
Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.
Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.
Устройство системного блока
Так как выше уже рассмотрен один из вариантов представления о персональном компьютере, будет правильно рассмотреть и второй. Почему же системный блок ПК рассматривается более подробно? Дело в том, что тот коробок, именуемый ещё и системным блоком не единое целое, как может показаться на первый взгляд и внутренняя его составляющая может быть совершенно разной для каждого компьютера. Скажете вы, так монитор тоже состоит из разных микросхем и прочих сложностей, и вы будете правы, но отличие состоит в том, что системный блок — это модульная система.
Каждый, наверное, знает конструктор Lego, из его частей можно сделать много интересных поделок, так и системный блок, вы можете менять его состав по мере необходимости, конечно монтирую комплектующие не куда вам захочется, в отличие от конструктора, а в специальные слоты расширения системной платы.
Корпус системного блока
Конструкция корпуса определяет не только внешний вид системного блока, а вместе с ним и домашний уют и даже его начинку, а именно форм-фактор материнской платы, а вместе с ней и количество подключаемых компонентов. Система охлаждения целиком и полностью тоже зависит о корпуса вашего компьютера, она должна быть тихой, но эффективной.
Системная (материнская) плата
Её называют как системной, так и материнской платой, смысловая нагрузка на данные термины совершенно одинаковая, когда её называют так или иначе, имеют в виду одно и тоже. Благодаря системной плате обеспечивается механическое крепление на прямую и с помощью специальных кабелей всех компонентов системного блока, а вмести с ним и их питание и внутренняя взаимосвязь. Так же на ней находятся различные контролеры.
Процессор и его система охлаждения
Микропроцессор, являющийся составляющей процессора, выполняет большинство вычислительных операций. Современные процессоры нуждаются в хорошем энергопотребление, а, температура некоторых представителей позволяет даже вскипятить чайник, поэтому без системы охлаждения не обойтись:
Радиатор — обеспечивает пассивное охлаждение процессору, но один радиатор уже не справляется с большими тепловыделениями и поэтому на него обычно крепится, для воздушного охлаждения специальный вентилятор. Да и вообще найти радиатор отдельно от вентилятора скорее всего уже не удастся.
Существуют и альтернативные системы охлаждения, но они обычно требуются для использования разгонного потенциала центрального процессора.
Модуль оперативной памяти
Еще, оперативную память называют ОЗУ — оперативное запоминающее устройство, необходима для хранения временных данных, хорошим примером является буфер обмена при копировании и последующей вставке. Процессор передаёт информацию в оперативную память и по мере необходимости забирает её оттуда. Особенностью оперативной памяти является практически молниеносное быстродействие, которое даёт возможность обмена данных с процессором, на его же скорости их обработки. Следует учитывать, что длительное хранение данных практически не достижимо, ОЗУ является энергозависимой составляющей персонального компьютера, при отключении питания ПК, вся информация безвозвратно исчезнет.
На плате модуля находятся несколько микросхем работающих как одно целое, а для установки в материнскую плату, для наращивания оперативной памяти не требуются ни какие инструменты, данную операцию легко можно проделать самому.
Жёсткий диск и твердотельный накопитель
HDD, от английского hard (magnetic) disk drive — представляет возможность для длительного по времени хранения данных информации, операционная система обычно устанавливается именно в раздел жёсткого диска. В материнскую плату, в отличие от оперативной платы он не монтируется, для его подключения требуются специальный шлейф. Шлейфы, которые используют определяются самим жёстким диском, а это или IDE, или SATA(1,2,3). На современных материнских платах разъём IDE отсутствует.
Как по отдельности, так и в комплекте с HDD в составе современных персональных компьютеров всё чаще используют твердотельный накопитель — SSD, в основе которого лежит флеш-память, хорошо подходящий для увеличения быстродействия компьютера благодаря высокому обмену данных c другими компонентами, по сравнению с HDD, но в тоже время являются более дорогостоящими. Поэтому для экономии, SSD небольших размеров используют для установки и работы операционной системы, а для хранения данных используют жёсткий диск. Рекомендуется к прочтению статья: «Что лучше SSD или HDD?».
Видеоадаптер (Видеокарта)
Видеокарта — графическая плата, устройство, отвечающее за построение (вывод) информации на дисплей монитора. Современные материнские платы бывают уже с интегрированными графическими адаптерами, которые хорошо показывают себя как в офисных приложениях для просмотра высококачественного видео, так и в не ресурсоёмких играх. Для высокопроизводительных задач видео плата докупается отдельно, монтируется в системную плату, а разнообразие моделей находится в совершенного разных ценовых сегментах.
Дисковод оптических дисков
В конфигурации современного компьютера оптический дисковод по сравнению с его прежней популярностью используется всё реже и реже. Служит для чтения и записи дисков различных форматов. Подключается к системной плате при помощи шлейфа, так же, как и жёсткий диск или твердотельный накопитель.
Дисковод гибких дисков и кардридер
Дисковод гибких дисков уже не используется для сборок современных компьютеров, но его ещё можно найти в устаревших ПК. На старых материнских платах был предусмотрен специальный разъём.
На современных компьютерах целесообразнее использовать кардридер, способный считывать и записывать информацию разных типов флеш накопителей.
Звуковой адаптер, модем и контроллер локальной сети
Звуковой адаптер, служит для записи и воспроизведения звука, к нему подключаются наушники, звуковые колонки и микрофон.
Модем нужен для подключения и выхода в интернет, контролер сети или сетевая карта служит для подключения к сети и так же, как и модем для выхода в интернет.
В составе материнской платы сегодняшних дней, уже встроены как звуковой адаптер, так и сетевая карты, но для расширения возможностей можно их докупить.
Модемы, внутренние в виде платы и внешние в виде периферийного устройства, хоть и теряют свою популярность, но все же используются для подключения к интернету через телефонную линию. Более популярны в наши дни 3G/4G модемы использующие мобильное соединение.
Блок питания
Название говорит само за себя, его основной функцией является подача электрического тока всем внутренним составляющим компьютерного системного блока. Так как от его мощности зависит стабильность работы системы, следует отнестись к выбору с пониманием или даже сделать его приобретение с небольшим запасом, которое будет кстати, при дальнейшем апгрейде (модернизации) комплектующих системного блока.
Состав персонального компьютера и системного блока этими компонентами не ограничивается, конфигурацию можно расширить, или заменить комплектующие по мере необходимости, а грань между понимания этих терминов немного стала чётче.
