3 Основные устройства ЭВМ 3 1 Типы компьютеров

3. Основные устройства ЭВМ 3. 1 Типы компьютеров Настольные компьютеры (desktop) монитор звуковые для вывода колонки информации системный блок для вывода на экран звука принтер для вывода информации на печать сканер клавиатура для ввода текста мышь для ввода рисунков для управления 1

Ноутбуки (лэптопы) • меньшие размеры и вес • работа от аккумуляторов (до 3 -5 часов) или от сети • мобильность • дорого стоят • сокращенная клавиатура • практически не модернизируются (upgrade) • меньшая производительность • хуже цвето- и звукопередача • чувствительность к ударам, вибрациям, … 2

Нетбуки Нетбук – небольшой ноутбук для доступа в Интернет и работы с простейшими офисными программами. Интернет + Ноутбук = Нетбук • экран 7 -11 дюймов • экономичный процессор (Intel Atom) • винчестер до 160 Гб или флэш-память • меньшая стоимость • меньшие размеры и вес • работа от аккумуляторов до 5 -12 часов • нет DVD-дисковода • низкая производительность 3

КПК, коммуникаторы, смартфоны КПК = карманный ПК Мобильный навигатор (КПК + GPS) коммуникатор (КПК + сотовая связь) смартфон (телефон + КПК) 4

Системный блок дисковод СD (DVD) блок питания дисковод для дискет видеокарта порты процессор винчестер слоты расширения материнская плата оперативная память 5

Системный блок • Процессор (CPU = Central Processing Unit) – микросхема, которая обрабатывает информацию и управляет всеми устройствами компьютера. АЛУ – арифметико-логическое устройство УУ – устройство управления • Внутренняя память • Винчестер (ЖМД = жесткий магнитный диск). • Дисководы – устройства для чтения и записи дисков. • Порты – разъемы для подключения внешних устройств. 6

Системный блок: процессоры Pentium, Pentium-III, Pentium 4 Celeron (для дома) K 7, Athlon XP, Duron Athlon 64 Xeon (для серверов) Sempron (для дома и ноутбуков) Pentium M (для ноутбуков) Turion (для ноутбуков) Pentium D, Core 2 Duo (2 ядра) Opteron (для серверов) Core 2 Quad (4 ядра) Athlon 64 X 2 (2 ядра) i-3, i-5, i-7 7

Характеристики процессоров • Тактовая частота (число тактов в секунду) такт – время выполнения простейшей операции ГГц = гигагерц, 1 герц = 1 такт в секунду тактовая частота 2 ГГц 1 такт = 5 10 -10 с • Разрядность число бит, которые процессор обрабатывает за 1 операцию (8, 16, 32, 64, …) • Частота системной шины частота обмена данными с памятью и внешними устройствами (до 1000 МГц) • Объем кэш-памяти до 2 Мб на одно ядро частота шины 800 МГц Intel Pentium 4 3. 0 G 800 MHz/1 M тактовая частота 3 ГГц кэш-память 1 Мб 8

Память компьютера внутренняя внешняя винчестеры оперативная постоянная лазерные диски (CD, DVD) стримеры 9

Характеристики памяти • Объем (емкость) ОЗУ: до 4 Гб (теоретически – больше) винчестеры: до 5 Тб • Быстродействие (время доступа) время, необходимое для чтения и записи минимальной порции данных (ОЗУ: < 10 нс, винчестеры: около 4 мс) • Разрядность число бит, которые читаются или записываются за 1 операцию (8, 16, 32, 64, …) • Доступ § произвольный – в любой момент могут быть переданы любые данные (ОЗУ, винчестер, flash-память) § последовательный – данные могут передаваться только в определенной последовательности (магнитная лента) 10

Системный блок: память Оперативная память ОЗУ = оперативное запоминающее устройство RAM = random access memory (с произвольным доступом) более 128 Мб SIMM, DIMM SDRAM, DDR 2, DDR 3 Постоянная память ПЗУ = постоянное запоминающее устройство ROM = read only memory (только для чтения) 64 Кб – микросхема BIOS (настройки данного компьютера) 11

Системный блок: память Оперативная память при отключении питания можно ли изменять информацию? скорость передачи данных Постоянная память информация сбрасывается информация сохраняется чтение и запись (RAM) только чтение (ROM) высокая низкая 12

Системный блок: кэш-память Кэш-память (cache – тайник, запас) – быстродействующая память, расположенное между процессором и ОЗУ. Проблема – тактовая частота работы процессора значительно выше, чем тактовая частота ОЗУ, процессор «простаивает» , ожидая данные. быстро ОЗУ кэш-память медленно Чтение из ОЗУ – сначала в кэш. Если нужная ячейка уже есть в кэше, она берется из кэша (быстро). 13

Системный блок: кэш-память Многоступенчатое кэширование: процессор 128 Кб… 4 Мб 64 Кб ядро L 1 ОЗУ L 2 L 1 быстрее L 2! • увеличение скорости работы, если часто нужны одни и те же ячейки • неэффективно, если все время нужны разные ячейки 14

Системный блок: дисководы дисковод для гибких магнитных дисков • скорость вращения 300 об/мин • скорость передачи данных 63 Кб/сек 52 x дисковод CD-RW 52 32 52 • чтение CD-ROM до 52 (52 150 Кб/сек) • запись CD-RW до 32 • запись CD-R до 52 комбо-привод • чтение и запись CD-ROM, CD-RW • чтение DVD-ROM дисковод DVD-RW • чтение и запись CD до 52 • запись DVD-RW, DVD+RW до 8 (8 9 150 Кб/сек) • запись DVD-R, DVD+R до 18 15

Системный блок: контроллеры Контроллер – это электронная схема, управляющая работой внешнего устройства: § видеокарта (монитор) § сетевая карта (сеть) § контроллер дисковода (дисковод) 16

Встроенные устройства (на материнской плате) • Видеокарта • не надо покупать отдельно • приличное качество для простых задач • качество ниже, чем у отдельного устройства (скорость, цветопередача, четкость) • Звуковая карта • Сетевая карта 17

Системный блок: порты PS/2 последовательный порт питание 220 В вкл/выкл блок питания порт VGA параллельный порты USB линейный сеть RJ-45 вход 18

Порты для видеосигналов Видеокарта Монитор Проектор Порт VGA (аналоговый) Порт DVI (цифровой) 19

Системный блок: порты Последовательный порт (COM 1, COM 2, …) до 115 Кбит/с низкоскоростные устройства: модем, мышь 101101010010110 Параллельный порт (LPT 1, Centronics) до 2 Мб/с принтер 101101010010110 1 1 101 0 0 1 1 0 1011010100101101011110110 10 0 0 101001011010100101101010010110 20

Системный блок: порты USB Порт USB (Universal Serial Bus) USB 1. 1 – до 12 Мбит/c, USB 2. 0 – до 480 Мбит/c принтер, сканер, мышь, … • высокая скорость • подключение «на ходу» • можно подключать несколько устройств к одному порту (через хабы) 21

Системный блок: порты Порт IEEE 1394 (Fire. Wire) до 1600 Мбит/c Инфракрасный порт Ir. DA (Infrared Data Association) до 4 Мб/с встроенный в ноутбук внешний адаптер (USB) 22

Внешняя память: винчестеры ЖМД = жесткий магнитный диск HDD = hard disk drive внешние винчестеры Емкость: до 1 Тб Частота вращения: 7200 об/мин, 10000 об/мин Производители: Seagate, Maxtor, Western Digital, Hitachi, Samsung Подключение: IDE, SATA, SCSI, USB 23

Лазерные CD-диски Звуковые CD (compact disk) диаметр 12 см 74 -80 минут звука CD-ROM, CD-RW: 650 -700 Мб CD-ROM – только чтение CD-R (болванка) – однократная запись CD-RW – многократная запись мини-CD (-R, -RW) диаметр 8 см 24 минуты звука, 210 Мб • надежность, долговечность • низкая стоимость • скорость чтения и записи ниже, чем у винчестеров 24

DVD-диски DVD = Digital Versatile Disk или Digital Video Disk лазер с меньшей длиной волны однослойные двухслойные односторонние 4, 7 Гб односторонние 8, 5 Гб двухсторонние 9, 4 Гб двухсторонние 17, 1 Гб DVD-ROM – только чтение DVD-R, DVD+R – однократная запись DVD-RW, DVD+RW – многократная запись (1000 циклов) DVD-RAM – многократная запись (100000 циклов) 25

Blu-ray диски высокой плотности Blu-ray Disc = Blue ray Disc, BD (blue ray – синий луч лазера) BD-ROM, BD-RE (перезаписываемые) слоев 1 2 4 емкость, Гб 23, 3 – 33 46, 6 – 66 100 8 10 200 320 в разработке 27

Стримеры Стример (streamer) – устройство для резервного копирования данных c винчестера на магнитную ленту. • • • емкость до 4 Тб высокая скорость (до 160 Мб/с) дешевая магнитная лента сжатие при записи на ленту надежность возможность восстановления при сбоях • последовательный доступ к данным ( «перематывать» в нужное место) • низкая скорость поиска • только для потока данных (весь винчестер или папка), крайне сложно работать с отдельными файлами Производители: Hewlett Packard, Sony, IBM 28

Сравнение типов внешней памяти По максимальной емкости: CD-диски 650 -700 Мб флэш-память до 64 Гб DVD-диски до 320 Гб винчестеры до 4 Тб стримеры (магнитная лента) до 4 Тб По максимальной скорости (чтения): CD-диски до 8 Мб/с DVD-диски до 24 Мб/с флэш-память до 60 Мб/с винчестеры до 125 Мб/с стримеры (магнитная лента) до 160 Мб/с 29

Опасные воздействия Винчестеры (ЖМД = жесткие магнитные диски): магнитные поля, удары, вибрация CD, DVD-диски: царапины, грязь Flash-диски: сбои питания, отсоединение во время записи 30

3. 2 Устройство ввода: клавиатуры Эргономическая Мультимедийная MIDI-клавиатуры • • громкость звука извлечь/принять CD-диск; аудиопроигрыватель Интернет: почтовая программа, браузер, поиск калькулятор, Проводник действия с окнами ждущий/ спящий режим, выключить компьютер 31

Клавиатура Num Lock Caps Lock Scroll Lock 32

Клавиатура Esc – выход Tab – табуляция F 1 -F 12 – функциональные клавиши (F 1 – помощь) Caps. Lock – заглавные буквы Shift, Ctrl, Alt – меняют значения клавиш Shift + ‘a’ = ‘A’ кнопка Пуск контекстное меню Enter – ввод – Backspace (шаг назад) Insert (Ins) – вставка Delete (Del) – удаление Home – в начало строки End – в конец строки Page. Up (Pg. Up) – на страницу вверх Page. Down (Pg. Dn) – на страницу вниз Prt. Sc – «снимок» экрана Scroll. Lock – почти не используется 33 Pause (Break) – почти не используется

Устройства ввода: оптические мыши Светодиодные мыши Лазерные (точность в 20 раз выше) 34

Беспроводные устройства ввода приемное устройство (ресивер, USB) подзарядка аккумуляторов Беспроводной комплект • клавиатура • мышь • ресивер 35

Трекбол • если мало места или есть вибрация • не устает рука (запястье на месте) • сложно привыкнуть 36

Тачпэд и трек-пойнт Тачпэд (touch-pad) Трэкпоинт (trackpoint) 37

Мышь с чувствительно поверхностью Magic Mouse (фирма Apple) щелчок ЛКМ и ПКМ только Mac, Mac. Book, i. Tunes, Safari, i. Phone + Ctrl = масштаб прокрутка листание страниц и фотографий 38

Графический планшет Планшет = дигитайзер Wacom • ввод векторных рисунков • рисование «кистью» в графическом редакторе • мышь – особый вид пера 39

Игровые манипуляторы Джойстик Руль Игровой пульт (геймпад) Педали для авиасимулятора 40

Сканеры Сканер – устройство для ввода изображений. ручные планшетные со слайд-модулем барабанные рулонные 41

Сканеры Качество сканирования ppi = pixels per inch, пиксели на дюйм 150 -300 ppi – низкое разрешение 300 ppi – сканирование любительских фото до 5400 ppi – сканирование фотопленки планшетные – до 5400 ppi барабанные – до 14400 ppi рулонные – до 800 ppi Ввод текста ! Сканер вводит текст как изображение! OCR = Optical Character Recognition, оптическое распознавание символов ABBY FIne. Reader 42

Микрофоны Проводные Беспроводные 43

Работа с телесигналом и видео TV-тюнер устройство видеозахвата плата видеозахвата Web-камера 44

3. 3 Устройства вывода: Мониторы электронно-лучевые • дешево стоят • малое время отклика • лучшая цветопередача • вредное электромагнитное излучение • вес до 25 кг • потребляют до 110 Вт жидкокристаллические (ЖК) • практически нет излучения • малые размеры и вес • потребляют мало электроэнергии (40 Вт) • стоят дороже • смазывание изображения • искажают цвета 45

Характеристики ЖК-мониторов ь л на о Диагональ: Яркость Контрастность Углы обзора Рабочее разрешение Время отклика Соотношение сторон аг и д 15’’, 17’’, 19’’, … 30’’ 300… 500 кд/м² от 300: 1 до 2000: 1 160° … 178° 1280 x 1024 pix 2… 20 мс 4: 3, 5: 4, 16: 9 46

Видеосистема компьютера видеокарта (видеоадаптер) процессор выход VGA выход DVI Видеокарта – это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные и управляет работой монитора. • • графический процессор вспомогательные микросхемы (чипсет) оперативная память 128 Мб… 1 Гб кулер 47

Принтеры Принтер – устройство для вывода информации на бумагу или пленку. Качество печати dpi = dots per inch, точки на дюйм обычно 300 – 600 dpi 1200 dpi (типографское качество) Виды принтеров • матричные (красящая лента) • струйные (чернила) • лазерные (порошок) • сублимационные (красящая лента) 48

Матричные принтеры (9 или 24) Качество печати: 72… 300 dpi текст: до 337 символов в минуту графика: до 5 мин на страницу!!! • дешевые принтеры и ленты • печать под копирку до 5 копий • нетребовательны к бумаге • • невысокое качество до 300 dpi низкая скорость печати графики шумят черно-белые (почти все) 49

Струйные принтеры Типы • ч/б • цвет: CMYK Cyan Magenta Yellow blac. K Качество печати: 300… 4800 dpi цвет: до 30 стр/мин • • фото 10 15: от 10 сек • требовательны к бумаге • дорогие катриджи • чернила расплываются от воды ч/б: до 30 стр/мин относительно дешевые качественная печать мало шумят большинство – цветные 50

Лазерные принтеры Качество печати: 600… 1200 dpi ч/б: до 50 стр/мин цвет: до 25 стр/мин • • становятся все дешевле очень качественная печать мало шумят есть цветные • • требовательны к бумаге дорогие катриджи потребляют много электроэнергии 51 цветные дорогие

Сублимационные принтеры Сублимация – быстрый переход вещества из твердого состояния в газообразное. • твердые красители: Cyan Magenta Yellow • 256 оттенков каждого цвета, всего 16, 7 млн. цветов • печать при нагреве • верхний защитный слой качество печати: 300 dpi (= 4800 dpi) • очень качественная печать фото • не выцветает 100 лет • печать прямо с фотоаппарата фото 10 15: около 1 мин • специальная бумага и пленки с красками 52

Много. Функциональные Устройства (МФУ) МФУ = принтер + копир + сканер + факс струйные лазерные • «все в одном» • занимают меньше места • качество хуже, чем у отдельных устройств • неисправность одной части может привести к поломке всего аппарата 53

Плоттер – устройство для печати больших изображений. перьевые струйные (графопостроители) (широкоформатные принтеры) лазерные режущие 54

Наушники и звуковые колонки до 30 м 55

3. 4 Специальные устройства: Модемы аналоговые сигналы цифровые коды 101001101 модем Модем – устройство для связи двух компьютеров с помощью телефонной линии. Модем (модулятор/демодулятор) – устройство для преобразования аналогового сигнала в цифровой код и наоборот. Скорость обмена (биты в секунду): прием до 56 Кбит/c передача до 33 Кбит/c 56

Модемы Внешние Внутренние аппаратные (процессор, память) программные (обработку информации выполняет драйвер) • качество связи • надежность • индикаторы линия • дорого стоят 57

Модемы Программные модемы • дешево стоят • большая нагрузка на основной процессор • сложное программное обеспечение (драйвер) • ПО зависит от операционной системы Факс-модемы позволяют принимать и передавать факсы на другой факс-модем или факс-машину. Голосовые модемы – обмен голосовыми сообщениями, автоответчик. 58

ADSL-модемы ADSL = Asymmetric Digital Subscriber. Line, асимметричная цифровая абонентская линия высокочастотный сигнал (> 24 к. Гц) ADSL-модем сплиттер голос (до 3, 4 к. Гц) низкочастотный сигнал • • нужна только телефонная линия не надо «дозваниваться» , все время «на линии» телефон свободен высокая скорость (прием до 24 Мбит/с, передача до 3, 5 Мбит/с) • специальное оборудование: ADSL-модем на станции • не для всех АТС 59

USB-модемы оператор мобильной связи роутер спутниковый или оптоволоконный канал связи с сервером Интернета USB-модем 3 G (3 rd generation) – 3 -е поколение мобильной связи: до 10 Мбит/с (Скай. Линк, Мегафон, МТС, Билайн) 4 G (4 rd generation) – 4 -е поколение до 1 Гбит/с (Yota) 60

Защита от помех питания Сетевые фильтры Защищают от: • скачков напряжения • высокочастотных помех • повышенного напряжения ИБП = источник бесперебойного питания UPS = Uninterruptable Power Supply, Защищают от: • скачков напряжения • нестабильной частоты • снижения напряжения • исчезновения питания Переключение на аккумуляторы (до 5 мин) • off-line (резервные) – только при некачественном питании, для рабочих станций и ПК • on-line (активный) – всегда, двойное преобразование AC-DC-AC, для жизненно-важных серверов 61

Сетевое оборудование сетевая карта 10/1000 Мбит/сек коммутатор (свич) маршрутизатор (роутер) кабель «витая пара» точка доступа беспроводной сети (Wi. Fi) патч-корд вилка RJ-45 62