Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Аппаратное обеспечение компьютера
План лекции:
1. Классификация компьютеров
2. Базовая аппаратная конфигурация.
Базовая аппаратная конфигурация – состав оборудования, который является минимальным.
Стандартная (рабочая) аппаратная конфигурация – состав оборудования, который является типовым. В настоящее время в стандартную конфигурацию ПК входят устройства:
Если к компьютеру подключены дополнительные устройства, необходимые пользователю – мы имеем дело с расширенной конфигурацией.
3. Основные элементы компьютера (типовое содержимое системного блока)
Системный блок – основной узел, внутри которого расположены основные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними. Устройства, подключенные к системному блоку снаружи, называют внешними (периферийными)
Типовые внутренние устройства системного блока.
К внутренним устройствам системного блока относятся:
материнская плата
центральный процессор
оперативное запоминающее устройство
видеокарта
жесткий диск
дисковод компакт-дисков CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM
дисковод гибких дисков
звуковая карта
Корпус ПК – как правило, металлическая коробка, в которой размещены внутренние устройства (детали) компьютера.
Как правило, в комплектацию корпуса входит:
блок питания (собственная вентиляция, доп.разъем для подключения питания, кнопка отключения питания)
панель управления (дополнительные разъёмы для подключения микрофона, наушников, USB и IEEЕ 1394)
отсеки 5,25” и 3,5”
динамик
система охлаждения
дополнительные разъёмы для подключения микрофона, наушников, USB и IEEЕ 1394
Основные технические характеристики корпуса:
Мощность блока питания (от 250 до 600 Вт)
Форм-фактор (размер): АТХ, midi-АТХ, mini-АТХ; как правило, определяет количество гнёзд для подключения устройств 5,25” (3-4 штуки) и 3,5” (4-5 штук))
Наличие и количество дополнительных вентиляторов (модно, но необязательно)
Наличие дополнительных функций (ЖК дисплей, регуляторы вентиляторов, крышки для отсеков, подсветка и т.д.) - модно, но необязательно
Стоимость: min – от 18$, хорошо – 40-60$.
Материнская плата (системная плата) – основная плата ПК. Предназначена для подключения и соединения различных блоков и устройств персонального компьютера между собой. В основном, содержит 4 шины (шина данных, адресная шина, шина питания и шина управления), логику управления этими шинами, а также контроллеры для внешних подключаемых устройств.
Основные технические характеристики:
Тип разъёма для ЦП
Тип Чип-сет набора (комплекта). Intel: 865, 915,925,945;975, Р35, nForce: nForce3, nForce4, nForce5, nForce680; SLI; VIA K8T890; ATI
Форм-фактор (ATX, mATX, BTX)
Количество разъемов и тип подключаемой оперативной памяти
Тактовая частота для шины данных (1000-2000 Гц)
Тип разъёма для подключения видеокарты (AGP или PCI-E*16)
Наличие дополнительных встроенных устройств и их качество (сетевая карта, LAN, Звуковая карта, Видеокарта, IEE 1394 (быстрый внешний порт - примерно 70-80$), факс-модемная плата, WI-FI и блю-туз (беспроводные порты) и т.д.)
Разъёмы, расположенные на материнской плате:
Стоимость: min 35- 40$, хорошая до 150-200$, со спецфункциями – до 4000$.
Производители: ASUS, Mikrostar.
На материнской плате размещаются:
Центральный процессор (ЦП или CPU) – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций, а также управление компьютером.
Основные технические характеристики CPU
Тактовая частота внутренней (системной) шины: от 2 Ггц до 6,8 Ггц (при 2-х ядрах)
Разрядность шины данных (32 или 64 разряда)
Тип корпуса (Soket или разъем) (в какой разъём подключается)
Наличие и размер внутренней памяти (L1, L2 и L3) от 512 Кб до 8(16) Мб
Количество ядер процессора (1, 2, 4)
Основные типы процессоров:
Микропроцессорный комплект (чип-сет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера (контроллеры) и определяющих возможности материнской платы.
Шины – набор проводников, по которым происходит обмен сигналами между устройствами компьютера. Основные характеристики (разрядность, тактовая частота)
Оперативная память (ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен. Обнуляется при выключении компьютера.
Основные технические характеристики ОЗУ (много не бывает!!!!)
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (сегодня уже ППЗУ) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен (BIOS). Специальная система для загрузки системной программы низшего уровня, отвечающей за работу железа.
Разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).
Внутри системного блока устанавливаются также другие устройства, подключаемые к специальным разъемам материнской платы.
Жесткий диск (винчестер, HDD) – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ, в т.ч. операционной системы. Управление работой жесткого диска осуществляет специальное устройство – контроллер жесткого диска, находящийся на самом диске.
Основные технические характеристики жесткого диска:
Сравнительные характеристики скорости передачи данных в зависимости от типа используемого для подключения разъема
|
Разъем (интерфейс) |
Скорость передачи данных |
|
IDE |
до 100 Мбит/с или 133 Мбит/с |
|
SATA II |
до 300 Мбит/с |
|
USB 2,0 |
До 300 Мбит/с |
|
IEEE1394 |
до 400 Мбит/с и выше |
|
SCSI |
до 800 Мбит/с |
Стоимость: 1 Тб – около 10000 рублей, 120 Гб – 1000 рублей
Дисковод для гибких дисков (вымирающий тип долговременной переносной памяти). Для оперативного переноса небольших объемов информации.
Первый IBM PC использовал дисковод для гибких дисков диаметром 5,25 дюйма емкостью 360 Кбайт. В настоящее время используется дисковод для дискеты 3,5 дюйма, емкостью 1,4 Мбайт.
Дисковод компакт-дисков CD-ROM. Устройство для оптической записи и считывания компакт-дисков, предназначенные для долговременного хранения и переноса информации.
В период 1994 – 95 г. в базовую конфигурацию компьютера перестали включать дисковод для гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них стандартной стала считаться установка дисковода CD-ROM, который имел такие же внешние размеры.
CD – 700-800 Мб, DVD – 4700 Мб (бывают двусторонние и двуслойные).
Подключение: IDE, SATA, IEEE 1394 (для внешнего подключения).
Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Red-Only Memory) переводится – как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Емкость компакт-диска CD-ROM составляет 650 Мб. В настоящее время дисководы CD-ROM заменяют на дисковод DVD-RW, или Комбодрайв – CD-RW-DVD-ROM, которые позволяют не только считывать информацию с компакт-диска, но и записывать ее на CD или DVD -диск.
Дисковод, имеющий такие же внешние габариты, позволяющий читать (записывать) оптические диски в формате Blue-Ray (формат защищен от пиратского копирования)– стоимость около 4000 рублей (только чтение) и 9000 рублей (чтение и запись).
Видеокарта (видеоадаптер) – устройство, предназначенное для управления работой монитора, устанавливается в слот (разъем) материнской платы, к ней подключается монитор (мониторы), а также устройства для ввода видео-информации.
За время существования ПК сменилось несколько стандартов видеоадаптеров:
MDA – монохромный
CGA – 4 цвета
EGA – 16 цветов
VGA – 256 цветов
В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA. Стандарт SVGA предполагает разрешение от 800 на 600 точек и выше (до 2000-2500) и отображение от 65536 (high color) до 16,7 млн. (true color) цветовых оттенков на одну точку.
В настоящее время к материнской плате может подключаться 3D-ускоритель. Он предназначен для выполнения операций по обработке видеоизображений в компьютерных играх и профессиональных программах обработки трехмерной графики.
Основные технические характеристики видеокарты:
Режим СЛИ – установка и одновременная работа двух видеокарт, характеристики при этом удваиваются.
Стоимость: 10-15 $ - простые, 100-200$ - качественные, свыше 500$ - профессиональные.
Звуковая плата подключается к одному из слотов материнской карты и предназначена для выведения аналогового звука, записанного в цифровом формате, на внешние колонки, выполнения вычислительных операций, связанных с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к звуковой карте. У звуковой карты имеются разъемы для подключения микрофона. Основным параметром звуковой карты является разрядность.
Разрядность определяется количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, связанная с оцифровкой тем выше качество звучания (min – 16 разрядов, наибольше распространение имеют 64 – разрядные устройства).
Фирма Creativ labs
4. Внешние (периферийные) устройства
По назначению периферийные устройства можно подразделить на:
Устройства ввода данных подразделяются на:
Устройства ввода знаковых данных.
Обычная и специальная клавиатуры.
Клавиатура служит для ввода символьной информации. Отличаются:
По расположению клавиш:
Скорость печати:
QWERTY – 60 слов/мин., профессиональная
Молтрон – 200 слов/мин. машинистка
Устройства командного управления
По способу считывания: шарик, оптика, лазер (считается, что лазер точнее оптики, считывает больше точек), индуктивная (необходим специальный коврик).
По способу подключения: РС/2, инфракрасный порт, радиоканал, индуктивный.
Устройства ввода графических данных:
Сканеры – устройства для автоматического считывания и ввода в ПК графической информации (текстов, графиков, рисунков, чертежей).
Файл, создаваемый сканером, называется битовой картой.
Для работы со сканером ПК должен иметь специальную программу (драйвер), соответствующую стандарту TWAIN. Если такой драйвер установлен на компьютере, то можно работать с большим числом TWAIN - совместимых сканеров и осуществлять обработку файлов графическими редакторами, поддерживающими стандарт TWAIN: Abobe Photoshop, Corel Draw.
Существуют следующие разновидности сканеров:
Ручной сканер представляет собой помещенные в единый корпус линейку светодиодов и источник света. Перемещение механизма относительно оригинала осуществляется "вручную" пользователем.
Планшетный сканер. Его устройство предусматривает перемещение сканирующей головки (линейка светодиодов) относительно оригинала с помощью шагового двигателя.
Барабанные сканеры. В сканерах этого типа исходный материал закрепляется на цилиндрической поверхности барабан, вращающегося с большой скоростью.
Сканеры форм предназначены для ввода данных со стандартных форм, заполненных "от руки" (перепись населения, выборы).
Штрих-сканеры предназначены для ввода данных, закодированных в виде штрих-кода.
Наибольшее распространения получили планшетные сканеры.
Принцип действия – луч света, отраженный от поверхности материала, фиксируется специальными элементами (ПЗС) – приборы с зарядовой связью.
Основными потребительскими параметрами планшетных сканеров является:
Считывание происходит с помощью ПЗС-матрицы. У сканера ПЗС-матрица выполнена в виде линейки, у фотоаппаратов – в виде поля. Чем больше элементов находится в ПЗС-матрице, тем лучше.
Разрешающая способность определяется количеством элементов ПЗС, приходящихся на 1 дюйм. Типичный показатель для офисного применения 1200 – 2400 dpi (dots perinch) – точек на дюйм, для профессиональной графики 4800*9600.
Разрядность (глубина цвета) показывает, насколько точна информация об отсканированной точке. Достаточной глубиной цвета считается 48 бит – 16,8 млн. цветов.
Динамический диапазон сканера характеризуется его возможностью различать ближайшие оттенки. Динамический диапазон определяется как логарифм отношения яркости наиболее светлых участков и наиболее темных. Типичный показатель для офисных сканеров – 1,8 – 2,0.
Производительность сканера определяется скоростью сканирования стандартного листа бумаги и зависит как от механической части сканера, так и от типа интерфейса.
Графические планшеты (дигитайзеры) предназначены для ввода художественной графической информации. В основе лежит фиксация пера относительно планшета.
Цифровые фотокамеры, как и сканеры, воспринимают графические данные с помощью ПЗС, объединенных в прямоугольную матрицу. Основной параметр – разрешающая способность, которая зависит от количества ПЗС. В настоящее время наилучшие модели имеют до 10 миллионов пикселов. Фирмы: Olympus, Nikon, Minolta, Canon (ZOOM-увеличение до 7 раз).
Устройство ввода звуковой информации – микрофон, подключается к соответствующему разъему звуковой карты.
Устройства вывода данных.
Монитор – внешнее устройство, предназначенное, как правило, для вывода информации на экран.
Различают мониторы с ЭЛТ (электронно-лучевой) трубкой, жидкокристаллические мониторы (LCD – мониторы Liquid Crystal Dysplay) и сенсорные мониторы (сенсорные мониторы являются одновременно устройствами как вывода, так и ввода данных).
Основными характеристиками монитора являются:
Размер монитора по диагонали определяет пространство экрана. Раньше стандартом считался размер 14", теперь 17,19,21.
Разрешающая способность измеряется максимальным количеством точек (пикселей) размещающихся по горизонтали и вертикали на экране монитора.
Пример: 800 на 600 означает, что по горизонтали размещается 800 точек, а по вертикали 600 точек.
Стандартное значение разрешающей способности мониторов: 1024 на 1280.
Частота развертки показывает, сколько раз в секунду обновляется изображение на экране. Чем чаще обновление, тем меньше заметно мерцание монитора. Современные мониторы должны при разрешении 1024 на 768 поддерживать частоту 85 Гц.
Для LCD мониторов важными характеристиками являются угол обзора и время послесвечения.
Принтер – печатающее устройство для вывода информации на твердый носитель, чаще всего на бумагу.
Первый принтер был сконструирован Эрлом Мастерсоном и ДЖ Преспером Эккертом в процессе работы над компьютером UNIVAC. Первый UNIVAC был сконструирован в 1951 году, а к 1954 году была завершена разработка первого принтера. Юнипринтер Мастерсона работал построчно, отпечатывая целую строку из 120 символов, а не по одному символу, как было до его изобретения. В настоящее время наиболее часто используются матричные, струйные и лазерные принтеры.
Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней ("иголок") через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок на печатающей головке. Наиболее распространены 9–игольчатые и 24–игольчатые матричные принтеры.
"+" - низкая стоимость расходных материалов
"-" - шум и низкая скорость печати.
Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется при помощи пятен, образующихся при подаче капель красителя на бумагу. В простых принтерах в печатающей головке 4 распрыскивателя для желтых, красных, синих и черных чернил. При движении головки по горизонтали распрыскиватели тонкими струйками наносят чернила на бумагу в последовательности, координируемой микропроцессором принтера. В современных принтерах матрица печатающей головки содержит от 12 до 64 сопел.
"+" - простота конструкции принтера и низкая стоимость. Позволяет при разрешении 600 dpi получать очень качественные оттиски.
"-" - высокая стоимость расходных материалов.
Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество при высокой скорости печати.
Принцип работы: миниатюрный лазер включается и выключается много тысяч раз в секунду. При этом световой луч отражается от шестиугольного зеркала. Отраженный луч нейтрализует положительно заряженные участки поверхности печатающего барабана, формируется скрытое негативное изображение. Затем на барабан напыляется мелкий положительно заряженный порошок, который пристает только к нейтральным участкам. Когда отрицательно заряженная бумага входит в контакт с барабаном, порошок притягивается к ней и прилипает, создается нужное изображение. Изображение закрепляется на бумаге под действием тепла и давления. Когда изображение готово, барабан нейтрализуется, очищается от порошка и перезаряжается для нового цикла печати.
"+" - высокое качество, высокая скорость печати, низкая стоимость расходных материалов.
"-" - высокая стоимость принтера, в цветных принтерах невысокое качество цветопередачи.
Современные лазерные принтеры обеспечивает разрешение от 600 до 1200 dpi.
Устройства ввода и вывода информации:
- сенсорный монитор.
Устройства хранения и передачи данных.
Необходимость во внешних устройствах хранения и передачи данных возникает в следующих случаях:
В настоящее время для этих целей используются различные устройства:
Гибкие магнитные диски 3,5"
Первые IBM – компьютеры были снабжены дисководом для гибких магнитных дисков размером 5,25". Их емкость составляла 360 или 720 Мб. Затем им на смену пришли диски размером 3,5" емкостью 1,44 Мб.
3,5" диски имеют жесткий пластмассовый корпус, внутри которого расположен гибкий магнитный диск. Он изготовлен из пластикового материала, на который нанесен ферромагнитный материал. Корпус дискеты имеет шторку, которая закрывает вырез и предохраняет от повреждения магнитную поверхность диска. Когда дискета вставляется в дисковод, шторка автоматически открывается, открывая доступ к магнитному диску.
Основное назначение: Хранение и перенос данных небольшого объема (до 1,44 Мб) на небольшие расстояния.
CD-диски (Compact Disk Read Only Memory) – компакт диски, предназначенные для хранения большого объема данных. Емкость CD – ROM диска составляет 650 Мб.
Диск представляет собой трехслойный "бутерброд", основание которого изготовлено из поликарбоната, на который нанесен тонкий слой метала (алюминия) и защитной пленки (лак). Данные на диски записаны в виде чередований углублений на поверхности металлического слоя. Процесс чтения происходит следующим образом: при вращении диска луч лазера попадает на диск и отражается с разной интенсивностью в зависимости от того, попал ли он на отражающую или рассеивающую поверхность. Отраженный луч попадает на светодиод, с помощью которого импульс света превращается в «0» или «1».
Основная характеристика CD–ROM диска - скорость чтения. За единицу скорости принимают 150 Кбайт/с. В настоящее время применяются накопители со скоростью до 52150 Кбайт/с = 7800 Кбайт/с.7,6 Мбайт.
Основной недостаток – невозможность записи данных.
В настоящее время кроме CD – ROM дисков используются диски:
CD – R – однократная запись.
CD – RW – многократная запись.
DVD – ROM – предложен фирмой Sony в компании еще 8 производителей (Digital Versatile Disk) – универсальный формат. Емкость DVD – диска 4,7 Гбайт и выше. (Versatile – многострочный).
Диски формата BLUE-RAY. Этот формат защищен от пиратского копирования.
Помимо этих носителей применяются стримеры – накопители на магнитной ленте:
zip накопители 100 Мбайт
jaz накопители 1-2 Гбайт компания IO Mega
RAID – массивы (избыточные массивы недорогих дисков) несколько жестких дисков, объединенных вместе 300Гбайт и > (фирма Storage)
В последнее время стала очень популярна флеш-память. Достоинство: не требует специального накопителя. Подключается к USB-слоту, в настоящее время объем «флешек» достигает 32 Гб. Цена зависит от объема «флешки» и от скорости ее работы – от 200до 9000 рублей.
Устройства обмена данными.
Модем – устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи.
Модем имеет два блока: Модулятор и ДЕМодулятор.
Принцип работы. Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем в соответствии с избранным стандартом (модуляция) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразовании (демодуляцию) и пересылает восстановление цифровые данные в свой компьютер.
К основным потребительским параметрам модема относится:
От производительности модема зависит объем данных, перерабатываемых в единицу времени. От поддерживаемых протоколов зависит эффективность взаимодействия данного модема с другими модемами. От шинного интерфейса в настоящее время зависит простота установки и настройки, а в будущем, возможно, и производительность.
В настоящее время стандартная скорость передачи данных модемам 56 Кбит/с.