Методичка. Учебное пособие В. М. Лопатин издание второе, стереотипное 1 17
 Скачать 4.33 Mb.
|
|
– комплект микросхем, предназначенных для вре- менного хранения данных; − постоянноезапоминающееустройство (ПЗУ) – микросхема для дли- тельного хранения данных; − системнуюшину – многоканальный проводник, который используется для обмена сигналами между внутренними компонентами компьютера, в том числе для передачи адресов ячеек оперативной памяти, для копирования данных из оперативной памяти в регистры процессора, для трансляции команд из опера- тивной памяти в процессор; − разъемы (слоты), обеспечивающие подсоединение устройств к материн- ской плате. Центральный процессор выполняет арифметические и логические опера- ции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координи- рует работу всех устройств компьютера. С конца прошлого века процессоры стали именовать микропроцессорами, так как они в процессе своего развития трансформировались в интегральную схему, выполненную на тонкой подложке из кристаллического кремния. Кремниевая подложка имеет прямоугольную форму с площадью несколько квадратных миллиметров, на которой плотно раз- мещены схемы, реализующие все функции процессора. Основные параметры процессора: − тактоваячастотаопределяет количество элементарных операций (так- тов), выполняемых процессором за единицу времени; − разрядностьпоказывает количество бит данных, которые может принять и обработать процессор за один такт; − коэффициентвнутреннегоумножениятактовойчастоты – показа- тель различия тактовой частоты материнской платы и процессора; − объемкэш-памяти–объем сверхоперативной буферной памяти, располо- женной в процессоре и используемой для ускоренного ввода данных в процессор; 10 / 17 62 − системакоманд– совокупность команд, которые может выполнить дан- ный процессор; − количествотранзисторов– параметр, отражающий функциональные возможности микросхемы. Исторический процесс развития процессоров сопровождался постепенным улучшением всех его параметров. В 1965 г. сотрудник фирмы Intel (США) Гор- дон Мур высказал предположение о скорости роста производительности процес- соров с течением времени. Впоследствии предположение трансформировалось в закон Мура[11], в котором подмечена общая тенденция – число транзисторов в процессоре должно удваиваться каждые два года. Отмеченная тенденция в раз- витии процессоров сохраняется с 1970 г. Внутренняя и внешняя память компьютера Внутренняя памятьвключает все виды запоминающих устройств, распо- ложенных на материнской плате. В состав внутренней памяти входят следующие устройства. 1. Оперативная память,илиоперативноезапоминающееустройство (ОЗУ),служит для хранения команд и данных, необходимых процессору для вы- полнения операций. Эта памятьпозволяет обратиться к любой ячейке, поэтому называется также памятьюс прямым доступом (RAM-память).Отличается высо- ким быстродействием. К основному недостатку относится исчезновение данных после выключения электропитания. 2. Кэш-память,илисверхоперативнаяпамять, – очень быстрое запоми- нающее энергозависимое устройство, которое сохраняет текущие данные неболь- шого объема и предоставляет их процессору при необходимости. К недостаткам относится более сложныйпроцесс изготовления и соответственно большая стои- мость. 3. Специальнаяпамять имеет несколько составляющих: − постояннаяпамять,илипостоянноезапоминающееустройство(ПЗУ), пред- назначена только для чтения(ROM-память), энергонезависимая, содержание па- мяти «зашивается» при изготовлении и в процессе эксплуатации не меняется; − перепрограммируемая постоянная память допускает многократную пере- запись, энергонезависимая, содержит базовую систему ввода-вывода (BIOS), ко- торая необходима для автоматического тестирования и загрузки операционной системы при включении компьютера; − память с питанием от батарейки является разновидностью постоянной па- мяти и служит для хранения времени, даты и данных о конфигурации системы; − видеопамять предназначена для хранения видеоданных, которые доступны одновременно процессору и монитору. Внешняя памятьвключает устройства (накопители), расположенные вне материнской платы и имеющие носители с разным принципом действия. Носитель–это физическая среда или материальный объект, структура кото- рых используется для хранения данных. В дисковом магнитном накопителе но- сителем является ферромагнитный слой на поверхности диска. 11 / 17 63 Накопители – это запоминающие устройства, предназначенные для долго- временного хранения больших объемов данных при отсутствии электропитания. В зависимости от принципиальной основы носителя различают накопители маг- нитного, оптического и полупроводникового типа. Накопительнамагнитныхдисках(жесткий диск, винчестер) – это основ- ное устройство долговременного хранения данных и программ, основанное на магнитном принципе записи. Магнитный накопитель собирается в герметичном корпусе, внутри которого соосно располагается несколько дисков. Каждый диск с обеих сторон покрыт ферромагнитным слоем, поверхность диска разделена на дорожки и сектора (отформатирована). Диск вращается относительно магнитных головок, с помощью которых производится сохранение и считывание данных (рис. 22). Данные сохраняются в форме дорожки из микроскопических намагни- ченных участков – доменов, намагниченность которых регистрируется как по- следовательность логических единиц. Рис. 22. Запись и считывание данных на магнитном диске Накопитель на оптических дисках(CD-ROM)– это устройство для дол- говременного хранения больших объемов данных, записанных с более высокой плотностью, чем на магнитном диске. Принцип действия основан на считывании данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности враща- ющегося диска. В качестве носителя данных выступает металлизированная по- верхность компакт-диска (CD), на которой нанесена спиральная дорожка (рис. 23). Цифровая запись на дорожке компакт-диска сохраняется в виде после- довательности участков, которые называются pit (точка, углубление) и land (по- верхность). Логическая единица кодируется переходом между углублением и по- верхностью. Последовательность углублений, в которой закодирована запись, 12 / 17 64 наносят либо штамповкой с матрицы, либо прижиганием участков дорожки лу- чом лазера. Компакт-диски изготавливаются из полипропилена, на поверхность которого наносится многослойное покрытие, включающее так называемый активный слой. В зависимости от соотношения покрытий, материала активного слоя, ши- рины дорожки различают компакт-диски разного устройства и назначения: Рис. 23. Структура поверхности компакт-диска − CD-R– диски, которые позволяют выполнить однократную запись и не- ограниченное количество считываний; − CD-RW– диски для многоразовой записи, перезаписи и чтения данных; − DVD – диски для многоразовой записи с повышенной плотностью данных. Основной недостаток дисковых накопителей выражается в наличии электро- механического привода, который ограничивает надежность, ресурс, вес и раз- меры устройств. Твердотельныйнакопитель– устройствополупроводникового типа для долговременного энергонезависимого хранения данных, которое реализовано на основе микросхемы флэш-памяти. В качестве носителя данных выступает мас- сив полупроводниковых ячеек – транзисторов, расположенных внутри микро- схемы. Принцип действия полупроводникового накопителя основан на записи и стирании электрического заряда в ячейке полупроводниковой структуры. Твер- дотельный накопитель в сравнении с дисковыми накопителями имеет суще- ственные преимущества: − в конструкции накопителя полностью отсутствуют вращающиеся части; − повышена скорость чтения и записи данных; − понижено электропотребление и чувствительность к внешним полям; 13 / 17 65 − полностью отсутствует шум; − уменьшены габаритные размеры и вес. Основным недостатком твердотельного накопителя является ограниченное количество циклов перезаписи. Однако ускоренные темпы развития технологии постепенно устраняют имеющиеся недостатки, что позволяет заменять устрой- ства памяти предыдущих поколений на более совершенные твердотельные нако- пители. Мониторы Монитор является одной из основных составляющих базовой конфигурации компьютера. К распространенным типам причисляют следующие разновидности мониторов. 1. Мониторы на основе электронно-лучевой трубки относятся к преды- дущему поколению мониторов. Формирование изображения основано на свече- нии люминофора под воздействием электронного пучка, который создается и управляется электродной системой внутри вакуумной колбы. Основные недо- статки выражаются в необходимости поддержания вакуума и высокого напряже- ния для ускорения электронного пучка, в наличии вредных для организма излу- чений, а также в больших размерах и весе устройства. 2. Жидкокристаллические мониторыявляются плоскопанельными устройствами, которые превосходят электронно-лучевые по многим параметрам, в частности, по толщине, весу, энергопотреблению. Принцип действия ЖК-мо- ниторов основан на повороте плоскости поляризации света, проходящего через ячейку с жидким кристаллом. Угол поворота поляризации определяет интенсив- ность проходящего света и зависит от напряжения, приложенного к жидкокри- сталлической ячейке. Совокупность ячеек образует матричную структуру, кото- рая характеризуется размером и разрешающей способностью. Размер монитора оценивается по длине его диагонали в дюймах, а разрешающая способность определяется количеством ячеек (пикселей) по горизонтали и вертикали мони- тора. Для монитора с размером 19 дюймов оптимальное разрешение составляет 1280×960. 3. Сенсорные мониторы – плоскопанельные координатные устройства, со- четающие функции вывода визуальных данных с выбором и вводом отдельных элементов данных или меню путем прикосновения к поверхности монитора. Сенсорные мониторы позволяет создать гибкий интуитивный интерфейс, кото- рый широко используется в карманных и планшетных устройствах. В зависимости от принципа действия различают сенсорные мониторы следу- ющих типов. 1. Резистивные мониторыотличаются многослойной поверхностью экрана, на которой в момент нажатия возникает контакт между слоями с одновременной регистрацией электрического сигнала и координат места контакта. Резистивные сенсорные экраны дешевы и стойки к загрязнению, недостатком является огра- ниченный срок службы. 14 / 17 66 2. Проекционно-емкостные мониторы основаны на регистрации коорди- нат при изменении емкости между сеткой электродов на экране и телом человека в момент прикосновения. Емкостные мониторы допускают использование тол- стых защитных стекол, поэтому применяются в уличных автоматах. 3. Поверхностно-акустическиемониторы с пьезоэлектрическими излуча- телями, которые распространяют поверхностно-акустическую волну (ПАВ) по поверхности экрана. Прикосновение к экрану меняет картину распространения акустических колебаний, что позволяет вычислить координаты места возмуще- ния. Экраны на ПАВ отличаются большим ресурсом, применяются в основном в игровых автоматах или в справочных системах. 4. Инфракрасные сенсорные панели покрыты сеткой горизонтальных и вертикальных инфракрасных лучей, которые при касании к монитору прерыва- ются и выдают данные о координатах контакта. Такие панели не допускают за- грязнений, поэтому имеют ограниченное применение, например, в образователь- ных учреждениях в качестве интерактивных панелей большого размера. В связи с массовым распространением телефонов, смартфонов, планшетных компьютеров сенсорные мониторы являются самым востребованным средством вывода в мобильной компьютерной технике. Клавиатура и манипулятор мышь Клавиатура– это стандартное клавишное устройство, предназначенное для ввода алфавитно-цифровых данных и управляющих команд. Клавиатуры имеют по 100 и более клавиш, которые размещаются по стан- дарту QWERTY (в верхнем левом углу алфавитной части клавиатуры находятся клавиши Q, W, E, R, T, Y). Набор клавиш разбит на несколько функциональных групп: − функциональныезанимают блок от F1 до F12, функции этих клавиш опре- деляются выполняемой программой и используемой операционной системой; − алфавитно-цифровыеотносятся к блоку клавиш для ввода букв, цифр, знаков пунктуации и арифметических действий; − управлениякурсоромподают команды на передвижение курсора по экрану монитора; − дополнительнаяцифроваяпанельдублирует клавиши цифрового блока в части ввода цифр и арифметических действий; − специализированные,илислужебные, используются для вспомога- тельных целей, например для создания комбинаций «горячих» клавиш, режимов вставки, и т. п. К этой группе относятся клавиши Shift, Caps Lock, Enter, Ctrl, Alt и др. Манипулятор мышь – координатное устройство, предназначенное для пре- образования механических движений мыши в перемещения курсора по экрану, а также для выбора данных и управляющих команд. Устройство создано для ра- боты с программами, которые представлены в графическом интерфейсе. Наибольшее распространение имеют оптические светодиодные мыши, кото- рые в отличие от предыдущих конструктивных вариантов не требуют спе- 15 / 17 67 циального коврика, работают практически на всех поверхностях, за исключе- нием зеркальных, практически не нуждаются в чистке. Мышь может подвергаться индивидуальной настройке, к числу настраивае- мых параметров относятся: − чувствительность, характеризующая величину перемещения курсора по экрану при заданном перемещении мыши по горизонтали; − чувствительность к двойному клику, которая определяет промежуток времени между двумя близкими кликами. Классификация компьютеров Категория персональных компьютеров имеет несколько видов классифика- ций. К числу главных отличительных признаков относится тип платформы, ко- торый отражает особенности архитектуры компьютера. По типу платформы раз- личают: − компьютеры на платформе IBM, которые относятся к наиболее распро- страненным устройствам; компьютеры этой платформы комплектуются микро- процессорами фирмы Intel и программным обеспечением фирмы Microsoft; − компьютеры на платформе Apple представлены на рынке компьютерами фирмы Macintosh, в которых используют специальное аппаратное и программ- ное обеспечение; в нашей стране имеют ограниченное применение (для подго- товки качественных иллюстраций). Одним из распространенных видов классификации компьютеров является спецификацияРС99, которая представляет собой перечень рекомендаций и требований, необходимый для выдачи сертификата на компьютер. В соответ- ствии с этой классификацией рекомендуется соблюдать определенные техниче- ские требования и придерживаться заданной конфигурации для каждой из сле- дующих категорий компьютеров: − пользовательский компьютер предназначен для личного пользования, имеет возможность подключения к сети Интернет; − офисный компьютер предназначен для офисной деятельности в составе локальной сети, комплектуется из соображений минимальной цены; − мобильный компьютер (ноутбук) – компактная конструкция, в которой сочетается автономный режим, средства связи, ограниченные размеры и масса; − рабочая станция имеет расширенные возможности по решению задач, требующих интенсивных вычислений; − игровой, или развлекательный, компьютер отличается улучшенными средствами воспроизведения графики и звука, в том числе при подключении до- полнительных устройств. Введенное в рамках этой спецификации цифровое кодирование разъемов принято для всех типов компьютеров, предлагаемых на рынке. На практике используют также классификациюкомпьютеров по уровню спе- циализации, в которой выделяют: − универсальные компьютеры, которые позволяют построить любую кон- фигурацию для конкретного применения, например для работы с графикой; 16 / 17 68 − специализированные компьютеры, которые предназначены для реше- ния конкретных задач, например для создания бортовой вычислительной си- стемы. Для разделения компьютеров по величине удобно использоватьклассифика- цию по размеру,в которой выделяются: − настольные модели наиболее распространены и приспособлены для из- менения конфигурации; − портативные модели предназначены для оперативного перемещения и организации компьютерной связи; к этой категории относятся ноутбуки и план- шетные компьютеры; − карманные модели обеспечивают условия для компактного хранения и быстрого доступа к данным. К отдельной быстро растущей категории относятся планшетныекомпью- теры, в состав этой группы входят различные типы компьютеров с сенсорным экраном. Планшетным компьютером можно управлять прикосновениями руки или стилуса – компьютерного пера. При этом клавиатура и мышь не всегда могут быть доступны. К планшетным компьютерам относят следующие устройства. 1. Планшетный персональный компьютер – разновидность ноутбука, обо- рудованная сенсорным экраном и позволяющая работать при помощи пальцев как с использованием, так и без использования клавиатуры и мыши. 2. Интернет-планшет– небольшой однокорпусный планшетный компью- тер (обычно диагональ не более 11 дюймов), предназначенный для автономной работы, в том числе в режиме постоянного беспроводного подключения к сети Интернет. Для управления интернет-планшетом используется сенсорный экран, взаимодействие с которым осуществляется при помощи пальцев без использова- ния физической клавиатуры и мыши. 3. Мобильноеинтернет-устройство – компактный ПК с размером экрана до 7 дюймов, предназначенный для работы с web-сервисами. 4. Электроннаякнига– компактное специализированное планшетное устройство, предназначенное для отображения текстовой информации в элек- тронном виде. Основным отличием данной группы устройств является ограни- ченная функциональность и большее время автономной работы. 5. Смартфон – карманный персональный компьютер с функциями мобиль- ного телефона. Смартфоны отличаются от обычных мобильных телефонов нали- чием широких программных и аппаратных возможностей: a) программная часть находится под управлением мобильной операционной системы, которая значительно расширяет функциональные возможности устрой- ства, в том числе за счет установки дополнительных прикладных программ; b) в аппаратной части используются современные многоядерные процессоры и устройства оперативной памяти, которые обеспечивают высокое быстродей- ствие системы на уровне компьютеров настольного типа; c) коммуникационные возможности устройства обеспечивают оперативную связь с глобальной информационной системой по каналам с высокой пропускной 17 / 17 69 способностью, в том числе подключение и использование систем Глонасс, GPS (системы навигации); d) имеются возможности установки программных продуктов, которые позво- ляют работать с файлами разных форматов, в том числе с текстовыми докумен- тами, аудио- и видеофайлами, электронными таблицами, презентациями и др.; e) синхронизация данных с облачными сервисами обеспечивает практически неограниченный по объему внешний накопитель данных; f) подключение системы электронных платежей позволяет производить рас- четы с финансовыми организациями, в частности, с организациями, которые ока- зывают коммунальные услуги, и др. Сочетание компактности устройства с возможностью оперативного подклю- чения к сервисам сети Интернет и расширения числа используемых приложений обеспечивает смартфонам широкую популярность и численное превосходство над другими типами компьютеров. 1 / 17 |