Компьютер Состав и работа компьютерных систем Работу выполнил: Стадничук Егор 9 А
Схема устройства компьютера Принтер, монитор, наушники, колонки, плоттеры УУ Устройства вывода Дигитайзер Клавиатура Мышь Сканер Микрофон Трекбол Тачпад Джойстик Сенсорный экран Световое перо Регистры Чипсет Процессор Устройства ввода Блок питания Плата расширения Система охлаждения Постоянная память Кэшпамять Сопроцессор АЛУ Материнская плата ПК Дополнительные устройства Жёсткий диск Память внутренняя Внешняя Материальные Устройства чтения носители Оперативная память DVD CD Дискеты Flash-память DVD-ROM CD-ROM Картридер FDD
• • • Магистрально-модульный принцип построения компьютера В основу архитектуры современных ПК положен магистральномодульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации между модулями. Магистральный принцип – принцип, в соответствии с которым разнообразные устройства внутри компьютера (процессор, память, контроллеры внешних устройств) взаимодействуют между собой посредством общего канала связи, называемого магистралью или общей шиной. Магистраль состоит из шины данных, шины адреса, шины управления. Шина является общим ресурсом. Это значит, что если два устройства обмениваются данными посредством общей шины, остальные устройства вынуждены ждать её освобождения. Занятие и освобождение шины с помощью обмена сигналами по шине управления. В ПК применяются шины двух типов. Локальная шина связывает процессор с наиболее быстрыми устройствами – видеокартой, контроллером жёсткого диска и т. д. Для подключения прочих устройств используется относительно медленная системная шина.
Арифметические основы компьютера Джона фон Неймана • • Джон фон Нейман(1903 — 57) — американский математик. Внес большой вклад в создание первых ЭВМ и разработку методов их применения. Родом из Венгрии, сын преуспевающего будапештского банкира, фон Нейман был продуктом той интеллектуальной среды, из которой вышли такие выдающиеся физики, как Эдвард Теллер, Лео Сциллард, Денис Габор и Юджин Вигнер. Джон выделялся среди них своими феноменальными способностями. В 6 лет он перебрасывался с отцом остротами на древнегреческом, а в 8 освоил основы высшей математики. В возрасте 20— 30 лет, занимаясь преподавательской работой в Германии, он внес значительный вклад в развитие квантовой механики — краеугольного камня ядерной физики, и разработал теорию игр — метод анализа взаимоотношений между людьми, который нашел широкое применение в различных областях, от экономики до военной стратегии. На протяжении всей жизни он любил поражать друзей и учеников своей способностью производить в уме сложные вычисления. Он делал это быстрее всех, вооруженных бумагой, карандашом и справочниками. Когда же фон Нейману приходилось писать на доске, он заполнял ее формулами, а потом стирал их настолько быстро, что однажды кто-то из его коллег, понаблюдав за очередным объяснением, пошутил: "Понятно. Это доказательство методом стирания".
• Основные составные части компьютера: ü арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции; ü устройство управления, которое организует процесс выполнения программ; ü запоминающее устройство (или память) для хранения программ и данных, которое состоит из пронумерованных ячеек, легко доступных для других устройств компьютера; ü внешнее устройство для ввода-вывода информации. • Принципы работы компьютера: ü сначала с помощью внешнего устройства в память компьютера вводится программа; ü устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция программы, и организует ее выполнение (арифметические или логические операции, чтение данных с внешних устройств или из памяти, вывод данных на внешние устройства или запись в память); ü переход на следующую (или заданную) ячейку памяти и выполнение следующей инструкции; ü повторение предыдущих шагов. • Таким образом может быть организовано автоматическое (без вмешательства человека) выполнение всех инструкций программы. Затем результаты выполненной программы должны быть выведены на внешние устройства (экран дисплея, листы бумаги принтера или внешняя память), и компьютер переходит в режим ожидания сигналов внешних устройств.
Материнская плата • • • Материнская плата (системная плата) – печатная плата с набором чипов, на которой осуществляется монтаж большинства компонентов компьютерной системы посредством различных разъёмов. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение МВ, или слово mainboard – главная плата. Обычно на материнской плате располагаются разъём для подключения центрального процессора, графической платы, звуковой платы, жёстких дисков, оперативной памяти и других дополнительных периферийных устройств. Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в МВ, или подключаются к ней с помощью слотов расширения. Наиболее важной частью МВ является чипсет, состоящий из двух частей – северного моста ( North Bridge) и южного моста (South Bridge). Обычно северный мост расположен на отдельных микросхемах. Именно северный и южный мосты определяют особенность МВ и то, какие устройства могут подключатся к ней. Современна МВ ПК включает в себя чипсет, согласующий работу центрального процессора и составных частей компьютера (ОЗУ, ПЗУ, портов ввода и вывода), слот расширения форматов PCI Express, PCI, AGP, ISA. Большинство устройств , которые могут присоединятся к МВ, присоединяются с помощью одного или нескольких слотов расширения или сокетов, а многие современные МВ поддерживают беспроводные устройства, использующие протокол Ir. DA, Bluetooth, 802. 11 (Wi-Fi).
BIOS Clock battery Графическая карта слот Northbridge процессор Southbridge BIOS ROM Звуковая карта слот
Системная шина Для обеспечения информационного обмена между различными частями ПК в нём предусмотрена магистраль для перемещения потоков информации. Роль такой информационной магистрали выполняет системна шина, располагающаяся внутри системного блока. Упрощённо её можно представить как группу кабелей и электрических линий на системной плате. Все основные блоки ПК присоединены к системной шине. Её основная функция – обеспечение взаимодействия между процессором и остальными компонентами ПК. По ней осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации. От типа системной шин зависит скорость обработки информации ПК. К основным её характеристикам относят разрядность и производительность шины. v Разрядность шины определяет количество бит информации, передавшейся от одного устройства к другому. v Производительность шины определяется объёмом информации, который можно передать за одну секунду. Производительность во многом зависит от разрядности: чем выше разрядность, тем больше бит информации может передаваться по ней. Это приводит к более быстрому обмену данными и освобождению процессора от других задач. Однако системная шина не может обеспечивать достаточную производительность для внешних устройств. Поэтому в ПК стали использовать локальные шины. • На МВ системна шина заканчивается слотами для установки карт расширения. •
Процессор Оперативная память Системная шина Мышь (компьютерная) Колонки Принтер Клавиатура Другие устройства
Шина управления v Шина управления — компьютерная шина, по которой передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали между центральным процессором и периферией. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д. • Эта шина не имеет такой же четкой структуры, как шина данных или шина адреса. В шину управления условно объединяют набор линий, передающих различные управляющие сигналы от процессора на все периферийные устройства и обратно. В шине управления присутствует линии, передающие следующие сигналы: ü RD — сигнал чтения; ü WR — сигнал записи; ü MREQ — сигнал, инициализации устройств памяти (ОЗУ или ПЗУ); ü IORQ -сигнал инициализации портов ввода/вывода. • Кроме того, к сигналам шины управления относятся: READY — сигнал готовности, RESET — сигнал сброса.
Шина адреса v Шина адреса — компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи. • По адресной шине происходит адресация ячеек памяти, в которых производится запись данных. • Основной характеристикой шины адреса является её ширина в битах. Ширина шины адреса определяет объём адресуемой памяти. • С точки зрения архитектуры микропроцессорной системы, каждый бит в адресе определяется одним проводником (линией) в магистрали, по которой передаётся адрес. • Если рассматривать структурную схему микро-ЭВМ, то адресная шина активизирует работу всех внешних устройств по команде, которая поступает с микропроцессора.
Шина данных v Шина данных — шина, предназначенная для передачи информации. По шине данных идёт передача данными между центральным процессором, картами расширения и памятью. В компьютерной технике принято различать выводы устройств по назначению: одни для передачи информации (например, в виде сигналов низкого или высокого уровня), другие для сообщения всем устройствам (шина адреса) — кому эти данные предназначены. • На материнской плате шина может также состоять из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников. • Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах(от 8 до 64). Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт.
Порты • • Подключаемые к компьютеру периферийные устройства в значительной степени определяют возможности использования ПК и его технические характеристики. К периферийным устройствам относятся устройства ввода-вывода, внешние накопители, адаптеры связи и другие устройства. Для подключения к компьютеру внешних устройств используются либо устанавливаемые в слоты материнской платы контроллеры устройств (карты расширения), либо стандартные порты ввода-вывода. Порт ввода-вывода является стандартным контроллером, под который разрабатываются внешние устройства. Назначение порта - сопряжение системной шины компьютера и внешнего устройства. Традиционными портами ввода-вывода являются последовательный, параллельный и игровой порт. В настоящее время наиболее популярны внешние интерфейсы последовательного типа.
Последовательный порт • • • Последовательным данный порт называется потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом. Наиболее часто для последовательного порта персональных компьютеров используется стандарт RS-232 C. Ранее последовательный порт использовался для подключения терминала, позже для модема или мыши. Сейчас он используется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем, спутниковыми ресиверами, а также с приборами систем безопасности объектов. Широко распространённый в IBM PC-совместимых компьютерах, последовательный порт в настоящее время морально устарел, но ещё нередко присутствует на современных компьютерах и используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании. В настоящее время в IBM PC-совместимых компьютерах активно вытесняется интерфейсом USB, в Macintosh — USB и Fire. Wire.
Параллельные порты v Параллельный порт — тип интерфейса, разработанный для компьютеров (персональных и других) для подключения различных периферийных устройств. В вычислительной технике параллельный порт является физической реализацией принципа параллельного соединения. Он также известен как принтерный порт. • До появления USB параллельный интерфейс был адаптирован помимо принтеров к большому числу периферийных устройств. Одним из первых таких устройств были электронные ключи для защиты программного обеспечения от копирования. Вскоре параллельный интерфейс нашёл применение в накопителях на гибких магнитных дисках Iomega Zip и сканерах, за которыми последовали и другие устройства: модемы, звуковые карты, веб-камеры, геймпады, джойстики, внешние жёсткие диски и CD-диски.
USB v USB (англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина» )— последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. • Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводной кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 м. А, у USB 3. 0 - 900 м. А).
Память Внутренняя Внешняя
Внутренняя память • Внутренняя память компьютера предназначена для оперативной обработки данных. Она является более быстрой, чем внешняя память, что соответствует принципу иерархии памяти, выдвинутому в проекте Принстонской машины. • Внутренняя память дискретна. Элементарной (минимальной) единицей хранения информации является бит. Однако компьютер при работе с памятью для размещения или выборки данных из нее оперирует не битами, а байтами и более крупными единицами - словами и двойными словами. В зависимости от класса компьютера слово - это два или четыре байта памяти. Для обращения к элементам памяти они снабжаются адресами, начиная с нуля. Максимальный адрес основной памяти определяется функциональными возможностями того или иного компьютера.
v Выделяют следующие виды внутренней памяти: ü оперативная. В нее помещаются программы для выполнения и данные для работы программы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим быстродействием и является энергозависимой. Обозначается RAM - Random Access Memory -память с произвольным доступом; ü кэш-память (от англ. caсhe – тайник). Она служит буфером между RAM и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т. к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Эта память хранит копии наиболее часто используемых участков RAM. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти; ü постоянная память - BIOS (Basic Input-Output System). В нее данные занесены при изготовлении компьютера. Обозначается ROM - Read Only Memory. Хранит: Ø программы для проверки оборудования при загрузке операционной системы; Ø программы начала загрузки операционной системы; Ø программы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера; Ø программу настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, режимы работы с RAM, запрос пароля при загрузке и т. д; ü полупостоянная память - CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Хранит параметры конфигурации компьютера. Обладает низким энергопотреблением, потому не изменяется при выключении компьютера, т. к. питается от аккумулятора; ü видеопамять. Используется для хранения видеоизображения, выводимого на экран. Входит в состав видеоконтроллера.
Внешняя память • v v • ü ü • • • v • Внешняя память компьютера организована на различных материальных носителях: на дискетах, на жёстких дисках, на магнитных лентах, на лазерных дисках(компакт-дисках). Носитель – материальный объект, способный хранить информацию. Устройство внешней памяти ( накопитель ) – физическое приспособление, позволяющее производить считывание и запись информации на соответствующий носитель. По типу доступа к информации делятся на 2 класса: Устройства прямого ( произвольного ) типа ( не зависят от места её расположения на носителе ); Устройства последовательного доступа ( зависят от места её расположения на носителе ). Существует две распространенные операции с памятью – считывание(чтение) информации из памяти и запись ее в память для хранения. Для обращения к областям памяти используются адреса. Чтение(считывание) информации из памяти – процесс получения информации из области памяти по заданному адресу. Запись(сохранение) информации в памяти – процесс размещения информации в памяти по заданному адресу для хранения. Быстродействие памяти ( время доступа ) – время, необходимое для чтения из памяти либо записи в неё минимальной порции информации. Для числового выражения этого параметра используются единицы измерения времени: миллисекунда, микросекунда, наносекунда. Скорость вращения внешнего устройства рассчитывается следующим образом: х = величина 150 кил / сек (это скорость вращения магнитофонной кассеты). Например: 16 х =16*150=2400 кил/сек , так мы найдем реальную скорость внешнего устройства.
• Материальные носители: ü CD – это диски, на поверхности которых информация записана с помощью лазерного луча. ü DVD – это диски которые хранят данные за счет расположенных выпуклостей(насечек) вдоль спиральных дорожек на отражающей металлической поверхности, покрытой пластинкой. ü Дискета - портативный магнитный носитель информации, используемый для ü многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. ü Flash-память – электронный энергозависимый тип памяти, хранящий данные до тех пор, пока вы их сами не удалите. • • • Устройства чтения памяти: СD-ROM устройство для чтения с компакт-дисков, которое позволяет только читать информацию, ранее записанную на диск. DVD-ROM - устройство для чтения с компакт-дисков, которое позволяет только читать информацию, ранее записанную на диск. HDD (жесткий магнитный диск) – набор металлических, либо керамических дисков, покрытых магнитным слоем. Диски вместе с блоком магнитных головок установлены внутри геометрического корпуса накопителя, обычно называемого винчестером. FDD - электромеханическое устройство, позволяющее осуществить чтение/запись информации на различных жёстких или гибких дисках. Картридер - устройство для чтения карт памяти и иных электронных карт самого различного назначения.
v Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер» — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. • В отличие от дискеты, информация в накопитель на жёстких магнитных дисках записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферримагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В накопителе на жёстких магнитных дисках используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков. Винчестер
Кодирование звука v Физическая природа звука – колебания в определённом диапазоне частот, передаваемые звуковой волной через воздух (или другую среду). q Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера: Звуковая волна АУДИОАДАПТЕР МИКРОФОН Переменный электрический ток Двоичный код ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА q Процесс воспроизведения звуковой информации, сохранённой в памяти компьютера: ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА Двоичный код Переменный электрический ток ДИНАМИК АУДИОАДАПТЕР Звуковая волна
Hardware Аппаратные средства ПК
Системный блок v Системный блок — функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и являющийся основой для дальнейшего расширения системы. q Системные блоки массово изготавливают заводским способом из деталей на основе стали, алюминия и пластика. Для креативного творчества используются такие материалы, как древесина или органическое стекло. В качестве привлечения внимания к проблемам защиты окружающей среды, выпущен корпус из гофр картона. • В системном блоке расположены: ü Материнская плата с установленным на ней процессором, ОЗУ, картами расширения (видеокарта, звуковая карта, сетевая плата). ü Отсеки для накопителей — жёстких дисков, оптических приводов и т. п. ü Блок питания. ü Фронтальная панель с кнопками включения и перезагрузки, индикаторами питания и накопителей, опционально гнёзда для наушников и микрофона, интерфейсы передачи данных.
Процессор v Процессор – это главная микросхема компьютера, его 'мозг'. Он выполняет программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистры помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных для их последующего выполнения. • Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода — тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки аппаратного прерывания.
• • • ü ü ü Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы. Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой. Основными характеристиками процессоров являются: разрядность и быстродействие. Этапы выполнения цикла команд: процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения; выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности; процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её; если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды; снова выполняется с первого пункта.
Видеокарта
v Видеокарта (от англ. Videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. • Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной. • Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. • На данный момент существуют три основных производителя графических чипов: ü ATI ü NVIDIA ü INTEL o Характеристики видеокарты: ü ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты. ü объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памятии видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность. • Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access). ü частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию. ü текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.
v Аудиоадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования при воспроизведении звука. • В процессе записи звука аудиоадаптер с определённым периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины. Затем двоичный код переписывается из регистра в оперативную память компьютера. Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудио адаптера: разрядностью (бит) и частотой дискретизации (Герц). v Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. v Разрядность регистра – число битов в регистре аудиоадаптера. Разрядность определяет точность измерения входного сигнала. Ø Непрерывный сигнал образуется в последовательность двоичных чисел в два этапа: ü Дискретизация (время звучания разбивается на n промежутков, в каждом из которых производится 1 замер силы звука); ü Оцифровка (определяется, в какой интервал попала сила звука и запоминается номер интервала). Звуковая карта
Устройства ввода
Клавиатура v Клавиатура — устройство, представляющее собой набор кнопок (клавиш), предназначенных для ввода информации. v Сочетания клавиш - способ выполнения действий с помощью клавиатуры. Их называют клавиатурными сокращениями, потому что они ускоряют работу. Действительно, почти любое действие или команда, выполняемая мышью, могут быть выполнены быстрее одной или несколькими клавишами. • Открывать меню и выбирать команды и другие параметры можно с помощью клавиатуры. • На некоторых современных клавиатурах есть «горячие клавиши» , которые позволяют быстро, одним нажатием, получать доступ к программам, файлам или командам. В других моделях есть регуляторы громкости, колесики прокрутки, колесики масштаба и другие приспособления. Подробное описание этих функций см. в документации, поставляемой с клавиатурой или компьютером, либо на веб-узле изготовителя.
o Клавиши клавиатуры разделены на несколько групп, в зависимости от функций: ü Клавиши набора (алфавитно-цифровые). Эти клавиши включают те же клавиши с буквами, цифрами, знаками препинания и символами, что и обычная пишущая машинка. ü Клавиши управления. Эти клавиши используются по отдельности или в различных комбинациях для выполнения определенных действий. Чаще всего используются клавиши управления CTRL, ALT, клавиша с эмблемой Windows и ESC. ü Функциональные клавиши используются для выполнения специальных задач. Они обозначаются как F 1, F 2, F 3 и так далее до F 12. Функциональность этих клавиш различная в зависимости от программы. ü Клавиши перемещения. Эти клавиши используются для перемещения по документам и вебстраницам и для редактирования текста. Они включают клавиши со стрелками, HOME, END, PAGE UP, PAGE DOWN, DELETE и INSERT. ü Цифровая клавиатура удобна для быстрого ввода чисел. Клавиши сгруппированы блоком, как на обычном калькуляторе или счетной машинке.
Компьютерная мышь v Компьютерная мышь — механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране. • Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно — на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В универсальных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором — указателем — манипулятором элементами интерфейса. Иногда используется ввод команд мышью без участия видимых элементов интерфейса программы: при помощи анализа движений мыши. • В дополнение к детектору перемещения, мышь имеет от одной до трёх и более кнопок, а также дополнительные элементы управления (колёса прокрутки, потенциометры, джойстики, трекболы, клавиши и т. п. ), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора. • В некоторые мыши встраиваются дополнительные независимые устройства — часы, калькуляторы, телефоны.
• Существует три типа мышей. Это: ü Механические, в них основным элементом являются датчики, отслеживающие движение шарика. Датчики механические, отсюда и название мышей. В результате этого движение мыши происходит не так плавно, да и долговечность ее тоже невелика. Поэтому, так качество их оставляет желать лучшего, а себестоимость не намного ниже оптомеханических мышей, практически все производители прекратили их выпуск ü Оптомеханические. Аналогичны механическим, но движение шарика отслеживаются оптическими датчиками. Такие мыши довольно надежны, универсальны (могут работать на любой ровной поверхности, дешевы, поэтому получили очень большое распространение, и обычно используются именно они ü Оптические. Оптическая мышь посылает луч на непрозрачную поверхность, а после отражения луч поступает обратно в мышь и там анализируется электроникой, которая в зависимости от характеристик полученного сигнала и отслеживает два направления движения мыши, основываясь либо на углах падения, либо на каких-либо других признаках. Преимущество такой мыши - очень высокая надежность, достоверность и плавность движения.
Микрофон • • Микрофон — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока, устройство ввода. Принцип работы микрофона заключается в том, что давление звуковых колебаний воздуха, воды или твердого вещества действует на тонкую мембрану микрофона. В свою очередь, колебания мембраны возбуждают электрические колебания. Звуковая волна Мембрана Электрический сигнал
Характеристики микрофона q Микрофоны любого типа оцениваются следующими характеристиками: ü Чувствительность; Чувствительность микрофона определяется отношением напряжения на выходе микрофона к звуковому давлению Р 0 в свободном звуковом поле, т. е. при отсутствии сигнала. ü Амплитудно-частотная характеристика; Это зависимость осевой чувствительности от частоты звуковых колебаний. ü акустическая характеристика микрофона; Определяется отношением силы, действующей на диафрагму микрофона, и звуковым давлением в свободном звуковом поле. ü Характеристика направленности; Характеристикой направленности называют зависимость чувствительности микрофона от направления падения звуковой волны по отношению к оси микрофона. ü Уровень собственных шумов микрофона Nш определяется отношением эффективного напряжения на выходе микрофона при отсутствии звукового поля Uш к напряжению U 1 при наличии звукового поля с эффективным давлением в 0, 1 н/м².
Устройства вывода
Монитор
v Устройство визуального отображения информации или, более точно, устройство отображения информации, находящейся в оперативной памяти, позволяющее обеспечить взаимодействие пользователя с аппаратным и программным обеспечением компьютера. Монитор — это важнейший компонент пользовательского интерфейса. • Изображение состоит из отдельных зёрен экрана. Каждое зерно экрана состоит из трех пятнышек люминофора, одно из которых может светиться красным цветом, второе — зелёным, третье — синим; каждое из этих пятнышек может и не светиться (быть темным). Комбинация красного и зелёного цветов дает жёлтый цвет, синего и зелёного — голубой, синего и красного — пурпурный, комбинация всех трёх цветов одной яркости дает белый цвет, отсутствие всех цветов дает чёрный цвет. Любой оттенок, различимый человеческим глазом, можно получить, «смешивая» эти три цвета в той или иной пропорции. Как такового смешения цветов не происходит — физически каждое пятнышко располагается на определенном месте. Особенность зрения человека состоит в том, что на некотором расстоянии от экрана он воспринимает близко расположенные цветовые точки различной яркости как единый элемент — пиксель. Цвет пикселя является результатом смешения в восприятии основных составляющих его цветов. Такая модель цветообразования называется RGBмоделью. • Основной характеристикой монитора является разрешение экрана. На сегодняшний день чаще всего встречается разрешение 1024 х768 и 800 х600. Но встречаются мониторы и с большим разрешением.
v Устройства звукового вывода – устройства вывода информации в виде различных звуков. К устройствам звукового вывода относятся колонки и наушники. v Наушники - аналог акустических систем, но они используются для создания акустической обстановки одного человека. v Колонки, акустические системы представляют собой набор аудио аппаратуры. Сюда входят динамики, усилители и так далее. • Звук создают динамики. q Устройство динамика: • Электричество идёт по проводам к магниту, на который надето кольцо из медной проволоки, заставляя кольцо колебаться под действием магнитного поля. Кольцо скользит вдоль магнита соответственно электросигналам ( с разной силой и скоростью). Кольцо приделано к мембране и колеблется так же как и кольцо, создавая поток воздуха, что есть ни что иное как сам звук. Устройства вывода звуковой информации
Принтер v Принтер — периферийное устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель из электронного вида. o По принципу переноса изображения на носитель принтеры делятся на: ü Матричные. Изображение формируется печатающей головкой, которая состоит из набора иголок (игольчатая матрица), приводимых в действие электромагнитами. Головка передвигается построчно вдоль листа, при этом иголки ударяют по бумаге через красящую ленту, формируя точечное изображение. ü Лазерные. По поверхности фото барабана скоро троном заряда (вал заряда) равномерно распределяется статический заряд, после этого светодиодным лазером в нужных местах этот заряд снимается — тем самым на поверхность фото барабана помещается скрытое изображение. Далее на фото барабан наносится тонер. Тонер притягивается к разряженным участкам поверхности фото барабана, сохранившей скрытое изображение. После этого фото барабан прокатывается по бумаге, и тонер переносится на бумагу скоро троном переноса (вал переноса). После этого бумага проходит через блок терм закрепления (печка) для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки. ü Струйные. Принцип действия струйных принтеров похож на матричные принтеры тем, что изображение на носителе формируется из точек. Но вместо головок с иголками в струйных принтерах используется матрица дюз, печатающая жидкими красителями. Печатающая головка может быть встроена в картриджи с красителями. В других моделях офисных принтеров используются сменные картриджи, печатающая головка, при замене картриджа не демонтируется. На большинстве принтеров промышленного назначения чернила подаются в головы, закреплённые в каретке, через систему автоматической подачи чернил.
Характеристики принтеров ü Принтеры отличаются по технологии печати; ü Скорость печати. Этот параметр измеряется в страницах/ минуту. Для черно - белой или цветной печати эти параметры могут быть разные. Скорость печати зависит от процента заливки страницы; ü Нагрузка на аппарат в месяц - измеряется в тыс/стр. Этот параметр очень важен для малого или среднего бизнеса, то есть там, где необходимы большие объемы печати в месяц; ü Максимальное разрешение для черно - белой и цветной печати - измеряется в dpi; ü Объем буфера памяти в МБ. Эта характеристика влияет на скорость печати; ü Количество лотков подачи бумаги, а также их объем (измеряется в количестве страниц); ü Типы носителей и расходных материалов, которые пригодны для печати. Кроме бумаги, печать может осуществляться на конвертах, пленках или этикетках; ü Типы интерфейсов: Pict. Bridge, USB, беспроводные Bluetooth, Wi-Fi.
Задачи На кодирование звука V = Ch * t * r / 8
Задача № 1 • Объём свободной памяти на диске – 0, 1 Гб, разрядность звуковой платы – 16 бит. Какова длительность звучания звукового файла, записанного с частотой дискретизации – 44100 Гц? Дано: V = 0, 1 Гб r = 16 бит Ch = 44100 Гц Найти: t? Решение: V = Ch * r * t / 8 t = 8 V / (r * Ch) = 8 * 0, 1 Гб * 1024 / (16 бит * * 44100 Гц) = 1188, 9 с = 20 мин Ответ: 20 мин.
Задача № 2 • Какой объём памяти требуется для хранения цифрового аудиофайла с записью звука высокого качества при условии, что время звучания составляет 3 минуты? Дано: t = 180 c Файл высокого качества Найти: V? Решение: Высокое качество звучания достигается при частоте дискретизации 44100 Гц, при разрядности аудиоадаптера 16 бит => Ch = 44100 Гц, r = 16 бит. V = Ch * t * r / 8 = 44100 Гц * 180 с * 16 бит / 8 / 1024 = 15, 1 Мб Ответ: 15, 1 Мб.
Задача № 3 • Цифровой аудиофайл содержит запись звука низкого качества (звук мрачный и приглушенный). Какова длительность звучания файла, если его объём составляет 650 Кб. Решение: Дано: V = 650 Кб Звук низкого качества Найти: t? Для мрачного и приглушенного звука характерны следующие параметры: частота дискретизации – 11000 Гц, разрядность аудиоадаптера – 8 бит => Ch = 11000 Гц, r = 8 бит V = Ch * r * t / 8 t = 8 V / (r * Ch) = 8 * 650 Кб * 1024 / (11000 Гц * 8 бит) = 60, 5 с Ответ: 60, 5 с.
Скачать презентацию Компьютер Состав и работа компьютерных систем Работу выполнил
Компьютер.Стадничук Егор 9а..ppt