Основные блоки и устройства компьютера

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования ”ГГУ им. Франциска Скорины”

Кафедра: вычислительной математики и программирования





















Реферат

Основные блоки и устройства компьютера







Выполнила студентка

I курса группы М-11

Петрушко Анжелика



Руководитель: Орлов В.В.













Гомель 2002 г.


Что такое компьютер?



Классификация ЭВМ.

Среди всего множества современных ЭВМ можно выделить основные классы:

1.суперЭВМ;

2. большие вычислительные комплексы;

3. мини-ЭВМ;

4. микро- ЭВМ.

По конструкции микро-ЭВМ делятся на несколько видов: 

1.настольные;

2.наколенные (Laptop);

3.блокнотные (NoteBook);

4. суперблокнотные (SupNoteBook);

5.корманные (Palmtop);

6.электронные записные книжки.

Персональные компьютеры насчитывают несколько поколений (в соответствии с разрядностью их микропроцессора):

1 поколение – 8-разрядные (1975-1980);

2 поколение – 16-разрядные (1981-1985);

3 поколение – 32-разрядные (1986-1992);

4 поколение – 64-разрядные (1993- по настоящее время); 



Основные блоки и устройства



Центральный процессор. 

Процессор – сердце и мозг компьютера, центральный элемент, определяющий скорость его работы (производительность). 

На первый взгляд процессор - просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния, который содержит в себе множество отдельных элементов - транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью "думать".

Можно условно выделить несколько важных устройств:

процессор - "вычислитель", устройство, выполняющее операции над числами (все арифметические и логические операции) и управляющее работой всех блоков ЭВМ (в ПЭВМ процессор называется микропроцессором);

сопроцессор - специальный блок для операций с ''плавающей точкой" (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчётов и для работы с графическими программами.

Основные параметры процессора. 

1."Скорость работы". Общепринятым показателем скорости процессора служит его рабочая частота, измеряемая в МГц.

2.''Поколение'' - скорость работы процессора зависит не только от его тактовой частоты, но и от поколения, к которому принадлежит процессор. Уже сменилось 7 поколений процессоров фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III. Каждое поколение процессоров отличается не просто скоростью, но ещё и формой, внешним видом и внутренним устройством. 

3."Архитектура" процессора. Кэш-память, в неё компьютер помещает все часто используемые данные. Кэш-памятей на компьютере несколько. Одна- самая быстрая и маленькая, встроена непосредственно в процессор. Это- кэш- память первого уровня. Есть ещё более медленная, но зато гораздо большая по размеру: кэш-память 2-го уровня. Именно кэш-память едва ли не самый дорогой элемент процессора. 

4."Форм-фактор". Процессоры разных поколений отличаются типом разъёма на материнской плате.

Память

Память состоит из большого числа ячеек, каждая из которых имеет адрес и используется для хранения программ и данных.

У компьютера имеется два вида памяти. Одна обеспечивает постоянное хранение информации, на неё не влияет выключение питания. Это постоянная память машины, которая представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Другой вид памяти – для временного хранения информации – оперативное запоминающее устройство. Для временного хранения информации используется и кэш-память.

Оперативная память. Для оперативной работы с данными, которые должны быть всегда под рукой компьютеру нужна оперативная память, обладающая большой скоростью доступа. Хранить в ней информацию постоянно не получается - при отключении питания вся информация из оперативной памяти исчезает. Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули. Каждый модуль может вмещать от 1 до 128 Мб оперативной памяти. На практике пользуются модулями двух типов - 32 и 64 Мб. На большинстве материнских плат сегодня установлено 4 разъёма для подключения модулей оперативной памяти. Модули можно устанавливать разного объёма- 2 по 32 Мб и 2 по 64 Мб. Но желательно, чтобы при этом модули обладали одной и той же скоростью доступа и были выпущены одним производителем и укомплектованы памятью одного и того же типа.

Типы оперативной памяти

1.Модуль памяти SDRAM (в ПК с процессором Pentium II), соответствует спецификация PC-100 (т. е. поддерживает работу материнской платы на частоте 100 МГц).

2.SDRAM PC-133- допускает работу с частотой материнской платы с частотой до 133 МГц.

3. Rambus DRAM.

Особенности различных модулей SDRAM.

1.SPD (Intel) - так называется небольшая микросхема, установленная на модуле памяти DIMM и содержащая подробную информацию о типе установленной памяти и некоторые другие параметры.

2.ECC - это тип модулей памяти с возможностью коррекции ошибок. Такие модули работают несколько быстрее и стабильнее обычных.

Кэш-память первого уровня - небольшая (несколько десятков Кб) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов.

Кэш-память второго уровня - это память чуть помедленнее, зато больше - от 128 до 512 Кб. 

Жёсткий диск.

В отличие от оперативной памяти жёсткий диск (винчестер, HDD—Hard Disk Drive) предназначен долговременного хранения всей, имеющейся в компьютере информации. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинах с магнитным слоем, над которым летают – работают магнитные записывающие головки.

Параметры: 

1. Ёмкость, измеряемая в мегабайтах (Мб).

2. Скорость чтения данных.

3. Среднее время доступа.

4. Размер кэш-памяти.

5. Стандарт интерфейса винчестера: IDE, SCSI, E-IDE.

CD-ROM – дисковод для чтения компакт-дисков, который выполняет роль стандартного устройства для переноса информации. Достоинства СD-ROM – большая ёмкость и универсальность.

СD-ROM пригоден для хранения различных форматов данных: 

собственно-цифровой, компьютерной информации;

звуковой информации в формате СD-Audio;

видеоинформации в формате Video CD и CD-1;

изображений, записываемых в формате “библиотеки фотографий” фирмы Kodak.

Главный недостаток стандартных дисководов СD-ROM – возможность читать, но не записывать информацию. Для этого необходимы другие устройства—дисководы CD-R или CD-RW.

CD-R. Дисковод с возможностью однократной записи информации на специальный диск. Запись на диски CD-R осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча. 

CD-RW. Дисковод с возможностью многократной записи информации.

Он представляет из себя как бы слоёный пирог, где на металлической основе покоится рабочий активный слой. Он состоит из специального материала, котором под воздействием лазерного луча изменяет своё состояние. Находясь в кристаллическом состоянии, одни участки слоя рассеивают свет, а др. – аморфные – пропускают его через себя, на отражающую металлическую подложку. Благодаря такой технологии на диск можно записывать информацию, а не только читать её.

Характеристики CD-R и CD-RW дисководов:

Скорость, интерфейс, размер буфера (встроенной кэш памяти), поддерживаемые форма.

Периферийные устройства

Устройства управления ПЭВМ.

Мышь - лёгкий пластмассовый корпус, утяжелённый шарик, свободно катающийся в нём и вращающий два "направляющих" валика. Конкурент мыши - трекбол, похожий на перевёрнутую мышь - главным элементом в нём является всё тот же шарик, который пользователь должен не возить по столу, а крутить собственной рукой. На поверхности трекбола имеются 2-3 кнопки. Такие трекболы часто продаются уже вмонтированными в клавиатуру. 

Первое, что определяет тип мыши - количество кнопок. "Классическим" считается трёхкнопочный тип. В последние годы появляется всё больше "двухкнопочных" видов. В последнее время на рынке появились другие мыши с похожей возможностью. Например, разработка компании Genius NetMouse, вместо колёсика у которой посередине вмонтирована … клавиша. Самые простые и дешёвые модели - оптико-механические. Более дорогие и надёжные модели: оптическая мышь и инфракрасные беспроводные мыши.

Устройства вывода

Мониторы. Устройство отображения графической и текстовой информации. С системным блоком соединяется интерфейсным кабелем, подключаемым к специальному разъёму на плате видеоконтроллера или на системной плате, если компьютер одноплатный. 

Выпускаемые модели мониторов могут различаться по нескольким параметрам: 

по типу (MDA, GGA, EGA, VGA, SVGA);

по цветности (цветные и чёрно-белые - монохромные);

по размеру зерна (0.41; 0.39; 0.31; 0.28; 0.26);

по размеру экрана (12", 14", 15", 17", 21");

по максимальной частоте кадровой и строчной развёртки;

поддержкой режимов энергосбережения (“зелёные”);

по соответствию стандартам, регламентирующим допустимые нормы электромагнитного излучения ("Low Radiation", MPR-11, TCO и др.).

Принтеры: 

Матричные принтеры (игольчатые). Их печатающее устройство содержало в себе некоторое количество (9 или 25) иголок, которые выскакивали из головки и наносили удар по красящей ленте, похожей на машинописную от удара иголочки на бумаге оставалась точка. А комбинация иголочек давала символ - букву или цифру. Принтеры бывают чёрно-белые и цветные. Они достаточно быстрые, недорогие в эксплуатации, но страшно шумные. 

Струйные принтеры. Печатным устройством в этом принтере является ёмкость со специальными чернилами, которые выбрызгиваются на бумагу из миниатюрных дырочек - сопел под большим давлением. На бумаге остаётся при этом крохотная капелька, диаметр которой в десятки раз меньше, чем диаметр точки от матричного принтера. При этом картинки стали более чёткими и реалистичными. Струйные принтеры практически не шумят! Недостатки : скорость, стоимость печати(с учётом расхода чернил и стоимости специальной бумаги), расплывчатость чернил при попадании на них воды.

Достоинства: низкая цена и возможность цветной печати. 

Лазерные принтеры. Основным печатающим устройством служит валик, на котором в соответствии с "поданным" на печать изображением, формируются различным образом заряженные участки, к которым притягиваются мелкие частицы красящего порошка после этого валик "прокатывает" бумагу, перенося краску на её поверхность.

Светодиодные принтеры. Это разновидность лазерных принтеров, но вместо лазерной системы изображение проецируется на светочувствительный барабан с помощью линейки светодиодов, т.е. линейка формирует сразу всю строку светочувствительного барабана.

Достоинства: быстрота и сравнительно недорогая стоимость отпечатка, бесшумная работа, фантастическое качество…

Недостатки: высокая цена, большие размеры, небезопасен в доме (выделяет озон). 

Характеристики принтеров. 

Разрешающая способность (исчисляется в точках на дюйм - dpi);

способность цветной фотопечати фотографического качества (фотопечать) -  у струйных принтеров; стоимость печати, способ подачи бумаги.

Графопостроитель. Служит для ввода чертежей, графиков, качественных цветных изображений на бумагу или синтетическую плёнку.

Устройства ввода

Клавиатура - первое из внешних устройств ввода-вывода. После выхода операционной системы Windows 95, 101-клавишные устройства были заменены клавиатурами со 104 клавишами. Сейчас появилось множество "эргономичных" клавиатур: как бы "разломанных" надвое, изогнутых, снабжённых подставками для кистей рук и т.д.. Всё более популярными становятся клавиатуры на ИК-лучах, не требующая шнура для подключения к системному блоку. Передача сигналов с такой клавиатуры осуществляется по принципу аналогичному "дистанционному управлению". 

Все имеющиеся на компьютере клавиши делят на две группы: 

буквенно-цифровые;

функциональные клавиши.

Сканеры. Сканирование - перевод изображений в цифровой, компьютерный вид. Две главные задачи, для которых может потребоваться сканер: 

сканирование изображений;

сканирование текста для дальнейшего распознавания.

Характеристики: разрешающая способность (Resoluion). Измеряется в точках на дюйм (dpi). Два параметра разрешающей способности - оптический (реальный) и программный. Оптическое разрешение - это показатель первичного сканирования. Разрешение сканера имеет два показателя - по горизонтали и вертикали. 

Разрядность сканера (измеряется в битах) означает то количество цветов, которое способен обеспечить сканер (24 бита - 16.7 млн. цветов, 30 бит -1 миллиард цветов). 

Типы сканеров: ручные сканеры - самые небольшие и дешёвые.

Недостаток: размер изображения (не превышает 10 см.).

Достоинство: обеспечивают хороший уровень качества получаемого изображения. Планшетный сканер. Сканеры этого типа представляют собой что-то вроде большого планшета. Бумажный лист с изображением или текстом кладётся на прозрачную стеклянную поверхность, под которой "снуёт" распознающий элемент сканера, закрывается крышкой… А дальше сканер сделает всё сам - так же, как работает ксерокс. На выходе получится не бумажная, а цифровая копия картинки - файл. Листовые сканеры протягивают изображение сквозь своё нутро. Специализированные сканеры для фотографий и слайдов и т.д..

Дигитайзер. Это устройство для ввода изображений в ПЭВМ в цифровой форме для последующей обработки их.

Графический планшет. Это планшет со специальным покрытием, на который можно положить лист бумаги и графическим пером писать на нём всё, что написано, будет введено в ПЭВМ в виде изображения.

Видеокарты. Видеокарты способны быстро и качественно обрабатывать двухмерную графику, сейчас - поддерживать объёмную трёхмерную графику (3D). Среди дополнительных функций - возможность приёма телевизионного сигнала (TV-тюнер).

Типы видеокарт

1.PCI - (устаревший) стандарт видеокарты для компьютеров, выпущенных до Pentium II.

2.AGP - этот стандарт более быстрый чем PCI, а главное даёт возможность видеокарте задействовать основную оперативную память компьютера для размещения текстур в трёхмерных играх.

Звуковая карта. Основным устройством для работы со звуком, издаваемым компьютером, являются специализированные звуковые карты (Sound Blasters). Сама по себе звуковая карта звучать не может: для того, чтобы вы услышали звуки музыки или речи к ней необходимо подключить колонки. А если вы хотите вводить звуки в компьютер "снаружи", необходимо подключить ещё и микрофон, аудиоцентр или другие источники звука. 


Звук в персональном компьютере



Два основных формата компьютерного звука: цифровой (WAV- формат) и синтезированный (MIDI). Следовательно в конструкции звуковой карты есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими видами: цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь (ЦАП/ЦАП) и синтезатор. На плате располагаются и другие элементы: микросхема отвечающая за обработку “сжатого” звука; специализированный чип, отвечающий за объёмное 3D звучание; иногда ещё и модуль спецэффектов.

Цифровой звук.

Звуковая карта лишь переводит “цифровой” звук в привычную нам “аналоговую” форму. Возможно и обратное – аналого-цифровое преобразование: оно происходит при записи в компьютер звука от внешнего источника. Цифровой звук – основной стандарт компьютерного звука сегодня. 

Синтезированный звук: (MIDI).

Синтезированный звук (MIDI) можно уподобить конструкции, собираемой из стандартных блоков. “Блоки” – это звуки, сыгранные определённым инструментом. Существуют два основных метода воспроизведения MIDI-звука – с помощью “частотного синтеза” (FM) или ”волновой таблицы” (Wavetable).

Компьютеры выпускаются и в портативном варианте – обычно в «блокнотном» (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.


Литература



1. Грамыко Н.И. Введение в страну ЭВМ. – 2-е изд., перераб. и доп. – Мн.: Выш. шк., 1989.- 271с.

2. Дедков В. Издательские технологии – год 2000-й // Компьютер пресс. – 2001.-1 января - с.106 

3. Прокофьев Н. Интерфейсы ПК: смесь авангарда и ретро // Компьютер пресс.-2001.- 5мая.- с.108-110.

4. Дьяконов В.П. Компьютер в быту. – Смоленск: Русич, 1997.

5. Гаврильченко А. Ложка яблочного джема // Вы и ваш компьютер. – 2001.- 5[53] - с. 2-3.

6. Погоняев Д. Окна и Маки // Вы и ваш компьютер.-2001.–5[53] – с. 4-11.

7. Ляхович В.Ф. Основы информатики. – Ростов н/Д: из-во “Феникс”, 2000.-608 с.

8. Леонтьев В.П. Персональный компьютер. Универсальный справочник пользователя 2000.- М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2000.- 589 с. 

9. http//:www.computer-museum.ru