АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА Архитектура- описание сложной системы

АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Архитектура- описание сложной системы, состоящей из множества элементов, как единого целого.

Архитектура ПК -концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения

ПК – это комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет свою функцию Минимальная конфигурация ПК : 1. системный блок 2. монитор 3. клавиатура 4. манипулятор

Современные ПК используют принцип открытой архитектуры - устройства, непосредственно участвующие в обработке информации (процессор, оперативная память), соединяются с остальными устройствами единой магистралью – шиной

Устройства, связанные с процессором через шину, а не напрямую, называют периферийными Шина - канал передачи данных в виде проводников на печатной плате или многожильного кабеля

Основные компоненты ПК Системный блок Видеосистема Клавиатура Манипуляторы Дополнительные компоненты • • Акустическая система Принтер Сканер Модем

Конфигурация- состав устройств, подключенных к компьютеру Порт- точка подключения внешнего устройства к компьютеру

Преимущества открытой архитектуры 1) выбор конфигурации ПК 2) расширение системы, путем подключения к ней новых 3) модернизация системы, заменой любого из устройств более новым

Технические характеристики ПК 1. Тип процессора 2. Тактовая частота - характеристика быстродействия компьютера Такт - промежуток времени, необходимый для выполнения одной простейшей машинной операции. Тактовая частота- количество тактов в секунду ( 1 так/сек = 1 герцу )

3. Разрядность - объем информации, передаваемый по шине за 1 машинный такт 4. Объем оперативной памяти - определяет возможность запуска на ЭВМ тех или иных программ 5. Характеристики периферийных устройств

Системный блок: Тип, внутренние размеры корпуса и применяемый блок питания зависят от используемой материнской платы

В системном блоке располагаются основные аппаратные компоненты ПК. • Системная плата (материнская плата, от англ. motherboard), • Блок питания • Отсеки для накопителей (жестких дисков, оптических приводов) • Фронтальная панель с кнопками включения и перезагрузки, индикаторами питания и накопителей, опционально гнёзда для наушников и микрофона, интерфейсы передачи данных

На системной плате расположены основные электронные элементы компьютера: - Процессор; - Оперативная память; - Дополнительные микросхемы, например, для управления и обмена данными между памятью и устройствами отображения информации: монитор, принтер и. д. ; - Разъемы (слоты) расширения (для дополнительных устройств, например, для видеокарты, звуковой платы т. д. ) и др.

Более подробно: 1. базовый процессор 2. оперативная память 3. сверхоперативное ЗУ (кэшпамять) 4. ПЗУ с системной BIOS (базовая система ввода/вывода), 5. управляющие чипсеты (chipset), вспомогательные микросхемы и

6. КМОП-память с данными об аппаратных настройках и аккумулятором для ее питания; 7. разъемы для подключения интерфейсных кабелей жестких дисков, дисководов, последовательного и параллельного портов, инфракрасного порта, универсальной последовательной шины USB;

6. слоты (разъемы) расширения(slot); 9. разъемы питания 10. разъем для подключения клавиатуры и ряд других компонентов.

1 — Разъём под центральный процессор; 2 — Дополнительный кэш объёмом 256 Кбайт; 3 — Разъём под дополнительный кэш; 4 — Контроллеры внешних устройств; 5 — Разъёмы накопителей на жёстких магнитных дисках; 6 — Разъёмы под оперативную память, 4 планки; 7 — Коннектор (соединитель) клавиатуры и мыши; 8 — Микросхема, обслуживающая флоппи -дисковод, последовательные порты и параллельный порт; 9 — Разъёмы 32 -битной шины (для видеокарты, карты Интернет и др. ); 10 — Перезаписываемая BIOS (Flashпамять); 11 — Мультимедийная шина; 12 — Разъёмы 16 -битной шины.

Три вида памяти: 1. Постоянная (ПЗУ - ROM) 2. Оперативная (ОЗУ -RAM) 3. Внешняя

Постоянная память ROM (Read Only Memory) содержит информацию, которая не должна меняться в ходе выполнения процессором различных программ. Обеспечиваются только режимы считывания и хранения. Энергонезависима

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD - Hard Disk Drive) винчестер

Винчестер - запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы.

Характеристики Объем винчестера является его самой важной характеристикой для большинства пользователей. Он зависит как от количества пластин в корпусе жесткого диска, так и от плотности записи информации в расчете на одну пластину.

Скорость Второй важнейший параметр винчестеров — скорость чтения/записи информации (Transfer Rate). Он зависит в первую очередь от скорости вращения пластин диска, которая на сегодня составляет 5400… 7200 оборотов в минуту (RPM) для бюджетных моделей, и до 15000 — для дорогих дисков (обычно у SCSIустройств). На увеличение скорости считывания влияет также и рассмотренное выше увеличение плотности записи информации.

Время доступа Не менее важная характеристика производительности винчестера — общее время доступа к информации (Access Time), которое определяется временем поиска нужной дорожки на диске и временем позиционирования внутри этой дорожки. Оно зависит в основном от скорости вращения диска.

Микросхемы постоянной памяти по способу занесения в них информации делятся на: 1. Масочные 2. Программируемые изготовителем (ROM) 3. Однократно программируемые пользователем (Programmable ROM) и многократно - (Erasable PROM), например флэш-памяти (flash)

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с. произвольным доступом) - быстрое запоминающее устройство небольшого объёма, связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, на время работы компьютера Кэш диск - область оперативной памяти, специально отводимая под наиболее часто используемые в текущем сеансе работы участки диска и под очередь на запись

Устройства ввода текстовой информации • Клавиатура Указательные (координатные) устройства С относительным указанием позиции (перемещения) • Мышь • Трекбол • Трекпоинт • Тачпад • Джойстик

Устройства ввода графической информации • сканер • Видео- и веб-камера • Цифровой фотоаппарат • Плата видеозахвата Устройства ввода звуковой информации • Микрофон • Цифровой диктофон

С возможностью указания абсолютной позиции • Графический планшет • Световое перо • Аналоговый джойстик • Тачскрин Игровые устройства ввода • Джрйскик • Педаль • Геймпад • Руль • Танцевальная платформа

Устройства для вывода визуальной информации Монитор (дисплей) Проектор Принтер Графопостроитель Оптический привод с функцией маркировки дисков Светодиоды (на системном блоке или ноутбуке, например информирующие о чтении/записи диска) [

Устройства для вывода звуковой информации Встроенный динамик Колонки Наушники Устройства для вывода прочей информации Игровой джойстик (при столкновении с препятствием вибрирует)

Клавиатура Основная алфавитно-цифровая клавиатура Клавиши управления курсором Дополнительная цифровая клавиатура Функциональная программируемая клавиатура Основная алфавитно-цифровая клавиатура Дополнительная цифровая клавиатура Клавиши управления курсором

Сканер — устройство для ввода в компьютер графических изображений Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера

Текст, вводимый при помощи сканера, компьютер воспринимает как картинку, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат используют программы оптического распознавания образов

Характеристики сканеров 1. Разрешение 2. Разрядность (глубина цвета) 3. Диапазон оптических плотностей 4. Размер области сканирования 5. Интерфейс 6. Качество драйвера 7. Количество и качество прилагаемого ПО

Разрешение характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при сканировании без искажений Измеряется обычно в dpi (число отдельно видимых точек на дюйм изображения - dot per inch).

Глубина цвета (разрядность) характеризует количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждого пиксела Черно-белые сканеры имеют 1 разряд, монохромные - 8 разрядов цветные - минимум 24 разряда (по 8 бит на хранение каждой из RGBкомпонент цвета пиксела)

Диапазон оптических плотностей —это динамический диапазон сканера, который характеризует возможность сканера правильно передавать изображения с большим или с очень маленьким разбросом яркости «возможность отсканировать фото черной кошки в темной комнате»

Размер области сканирования Для бытовах планшетных сканеров наиболее распространены форматы A 4 и (реже) A 3, для рулонных сканеров - A 4, для ручных сканеров - обычно полоса шириной 11 см.

Большинство 30 - и 36 -разрядных сканеров с разрешением 600 dpi и выше выпускаются с интерфейсом SCSI-интерфейс - стандарт для подключения высококачественных и высокопроизводительных устройств, обеспечивает межплатформенную совместимость сканера и его малую зависимость от смены операционной системы

Функции драйвера сканера: 1. предварительный просмотр изображения с выбором области сканирования и количества цветов; 2. регулировка яркости, контраста, и нелинейной цветовой коррекции 3. подавление муара при сканировании изображений с печатным растром; 4. простейшие преобразования изображения (инверсия, поворот и т. п. );

5. режимы автоматической коррекции контраста и цветопередачи; 6. работа сканера (в сочетании с принтером) в режиме копира; 7. цветокалибровка как сканера, так и всей системы; 8. пакетное сканирование; 9. тонкая настройка фильтров и параметров цветокоррекции

Графический планшет (Digitizer) — это кодирующее устройство, позволяющее вводить в компьютер двумерное, в том числе и многоцветное, изображение в виде растрового образа

Цифровые фотокамеры Принцип работы аналогичен принципу работы фотоаппарата: - оптическая система проецирует уменьшенное изображение на матрицу из светочувствительных элементов оцифрованное изображение сжимается в формат JPEG, Flash. Pix и затем записывается в память камеры

Основные параметры и характеристики цифровых камер 1. Разрешение - определяет величину захватываемого камерой изображения в пикселах

2. Тип светочувствительного элемента - матрицы на основе приборов с зарядовой связъю - ПЗС (CCD Charge-Coupled Device) - КМОП-полупроводников (CMOS — Complementary Metal-Oxide Semiconductor)- более дешевые производстве, но дают изображение существенно худшего качества

3. Способ хранения изображения Полноцветное изображение с высоким разрешением требует большой объем памяти Для экономии памяти изображения в камере сжимаются по алгоритму JPEG, который допускает потерю деталей в изображении. От степени сжатия и качества реализации алгоритма зависит качество изображения.

4. Емкость и тип памяти 5. Аберра ции оптических систем — ошибки, или погрешности изображения в оптической системе, вызываемые отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе.

Флэш-память в формате Compact. Flash Емкость до 32 Мбайт Совместимы с ATA-диском и файловой системой MS-DOS Для связи с ПК используют адаптер PCMCIA Type. II Формат разработан компанией San. Disk, известным производителем флэш-дисков SSD (Solid State Disk) самые дорогие;

8. Качество оптики и конструкции Дешевые камеры по качеству оптической системы аналогичны обыкновенным фотоаппаратам «мыльницам» ; Мегапиксельные камеры создаются на основе высококачественных зеркальных фотоаппаратов (Nikon, Kodak, Olympus и некоторых других).

Производители цифровых камер AGFA Pentax Epson Polaroid Hewlett-Packard Sony Mustek Casio Kodak Samsung Minolta Toshiba Olympus

Состав видеосистемы компьютера : • Монитор ( дисплей) преобразует эти сигналы в зрительные образы; • Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток)

Манипуляторы (мышь, джойстик и др. ) — это специальные устройства, которые используются для управления курсором. Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок - адаптер, её движения преобразуются в соответствующие перемещения курсора по экрану дисплея

Виды манипуляторов Джойстик — обычно это Джойстик рычажный манипулятор , отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх

Виды манипуляторов Трекпойнт (Track. Point) координатное устройство, впервые появившееся в ноутбуках IBM Тачпад (Touch. Pad) чувствительная контактная площадка, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора. надежности и малогабаритности остаются вне конкуренции.

Виды манипуляторов Трекбол — в отличие от мыши, трекбол Трекбол не требует свободного пространства около компьютера, его можно встроить в корпус машины , пользователь рукой вращает шарик и перемещает, соответственно, курсор

• Драйверы видеосистемы программное обеспечение с помощью которого обрабатываются видеоизображения — выполняется кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Жидкокристаллические (ЖК) мониторы Жидкие кристаллы – это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим, они могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения, можно создавать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков

ЖК-мониторы компактны, занимают в 2 – 3 раза меньше места, чем мониторы с ЭЛТ и во столько же раз легче, потребляют меньше электроэнергии; не излучают электромагнитных волн, воздействующих на здоровье людей

Принтер — печатающее устройство, осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики.

Каждый принтер обязательно имеет свой драйвер — программу, которая способна переводить (транслировать) стандартные команды печати компьютера в специальные команды, требующиеся для каждого принтера

По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся на: матричные; лазерные; струйные; сублимицирнные твердочернильные По количеству цветов печати — на чёрно-белые (монохромные) и цветные.

Матричные принтеры Изображение формируется ударами тупых иголок по красящей ленте Количество иголок: 7 - 24, в последних моделях - 48 Невысокая производительность Качество печати среднее Бумага может применяться различная, также возможна печать на рулон, и не стандартную бумагу

Возможна цветная печать за счет применения цветной ленты Низкие эксплуатационные затраты Небольшие габаритные размеры Небольшая цена (около 100 -150 $) Большой шум при печати Наиболее распространены модели фирм Epson и Star

Струйные принтеры генерируют символы в виде последовательности чернильных точек Печатающая головка принтера имеет крошечные сопла, через которые на страницу выбрызгиваются быстросохнущие чернила

Цветные струйные принтеры создают цвета, комбинируя чернила четырех основных цветов: - ярко-голубого, - пурпурного, - желтого - черного.

Характеристики струйных принтеров - Изображение формируется тонкой струйкой краски. - Возможно использование нескольких емкостей с краской - Небольшие габаритные размеры - Невысокая цена принтера - Требовательны к качеству бумаги. - Полученное изображение критично к воздействию влаги

Характеристики струйных принтеров - Не очень высокая скорость печати - Практически бесшумные - В случае применения некачественных чернил и не постоянной печати возможна поломка принтера Число сопел зависит от модели принтера и его изготовителя. Обычно их бывает от 16 до 64. Некоторые последние модели имеют гораздо большее число сопел, например, головка принтера Desk. Jet 1600 имеет 300 сопел для черных чернил и 416 - для цветных. Наиболее распространенные модели фирм: Epson, Hewlett Packard, Lexmark, Cannon, Samsung

Лазерные принтеры

Лазерные принтеры Принцип работы аналогичен ксероксу Компьютер формирует в своей памяти "образ" страницы текста и передает его принтеру Информация о странице проецируется с помощью лазерного луча на вращающийся барабан со светочувствительным покрытием, меняющим электрические свойства в зависимости от освещённости

После засветки на барабан, находящийся под электрическим напряжением, наносится красящий порошок — тонер, частицы тонер, которого налипают на засвеченные участки поверхности барабана. Принтер с помощью специального горячего валика протягивает бумагу под барабаном; тонер переносится на бумагу и "вплавляется" в неё, оставляя стойкое высококачественное изображение.

Лазерные принтеры подразделяются: Персональные Офисные Для рабочих групп Профессиональные

Персональные и офисные лазерные принтеры характеризуются: Невысокая цена Скорость печати от 4 -8 стр. в минуту Изображение формируется лучом лазера или фотодиодной планкой Бесшумные и менее требовательны к качеству бумаги по сравнению со струйными

Принтеры с термопереносом восковой мастики thermal wax transfer Принцип работы - термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами Основными составными частями печатающей головки термопринтера являются нагревательные элементы

Сублимационный принтер (термосублимационный принтер) — принтер, печатающий изображение на плотных твердых поверхностях путем внесения твердотельного (обычно кристаллического) красителя под поверхность бумаги.

Технология близка к технологии термопереноса только элементы печатающей головки нагреваются в до более высокой температуры При сублимации переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит, минуя стадию жидкости

Плоттеры Устройство, позволяющее представлять выводимые из компьютера данные в форме рисунка или графика на бумаге, называют обычно графопостроителем, или плоттером (Plotter)

Модем - устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи

Модем обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона — этот процесс называется модуляцией, а также обратное преобразование, которое называется демодуляцией (отсюда название устройства: модем — модулятор/демодулятор).