Выполнил студент гр ВС-404 Магомедов Камалдин СРО

Выполнил студент гр. ВС-404 Магомедов Камалдин СРО № 2 “Представление информации в ЭВМ. Архитектура компьютера”

Представление сс Любая информация (числа, текстовая, графическая и т. д. ) представляется в ЭВМ в виде двоичных кодов фиксированной или переменной длины. Отдельные элементы двоичного кода, имеющие значение 0 или 1, называют битами. Двоичный код состоящий из 8 разрядов носит название байта. Целые числа могут представляться в компьютере со знаком или без знака.

Представление текстовой информации в компьютере. Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому символу ставится в соответствие некоторое неотрицательное число, называемое кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Конкретное соответствие между символами и их кодами называется системой кодировки.

В современных ЭВМ в зависимости от типа операционной системы и конкретных прикладных программ, используются 8 разрядные и 16 разрядные коды символов. Использование 8 разрядных кодов позволяет закодировать 256 различных знаков, этого вполне достаточно для представления многих символов, используемых на практике. При такой кодировке для кода символа достаточно выделить в памяти один байт.

В персональных компьютерах обычно используется система кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американский стандартный код для обмена информации). Он введен в 1963 г. и ставит в соответствие каждому символу семиразрядный двоичный код. Легко определить, что в коде ASCII можно представить 128 символов. В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Кодирование графической информации В середине 50 х годов для больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях, впервые в графическом виде было реализовано представление данных. В настоящее время широко используются технологии обработки графической информации с помощью ПК. Графический интерфейс пользователя стал стандартом "де факто" для ПО разных классов, начиная с операционных систем. Вероятно, это связано со свойством человеческой психики: наглядность способствует более быстрому пониманию. Широкое применение получила специальная область информатики, которая изучает методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно аппаратных вычислительных комплексов, компьютерная графика. Без нее трудно представить уже не только компьютерный, но и вполне материальный мир, так как визуализация данных применяется во многих сферах человеческой деятельности. В качестве примера можно привести опытно конструкторские разработки, медицину (компьютерная томография), научные исследования и др.

История развития вычислительной техники С развитием точных наук появилась настоятельная необходи мость в проведении большого количества точных вычислений. В 1642 г. французский математик Блез Паскаль сконструировал первую механическую счетную машину, известную как суммиру ющая машина Паскаля (рис. 1. 1). Эта машина представляла собой комбинацию взаимосвязанных колесиков и приводов. На колеси ках были нанесены цифры от 0 до 9. Когда первое колесико (еди ницы) делало полный оборот, в действие автоматически приво дилось второе колесико (десятки); когда и оно достигало цифры 9, начинало вращаться третье колесико и т. д. Машина Паскаля могла только складывать и вычитать.

В 1694 г. немецкий математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц сконструировал более совершенную счетную машину (рис. 1. 2). Он был убежден, что его изобретение найдет широкое применение не только в науке, но и в быту. В от личие от машины Паскаля Лейб ниц использовал цилиндры, а не колесики и приводы. На цилинд ры были нанесены цифры. Каждый цилиндр имел девять рядов высту пов или зубцов. При этом первый ряд содержал 1 выступ, второй 2 и так вплоть до девятого ряда, который содержал 9 выступов. Ци линдры были подвижными и при водились в определенное положе ние оператором. Конструкция ма шины Лейбница была более совер шенной: она была способна выпол нять не только сложение и вычи тание, но и умножение, деление и даже извлечение квадратного корня. Интересно, что потомки этой конструкции дожили до 70 х годов XX в. в форме механических каль куляторов (арифмометр типа «Фе ликс» ) и широко использовались для различных расчетов (рис. 1. 3). Однако уже в конце XIX в. с изоб ретением электромагнитного реле появились первые электромехани ческие счетные устройства. В 1887 г. Герман Голлерит (США) изобрел электромеханический табулятор с вводом чисел с помощью перфо карт. На идею использовать перфо карты его натолкнула пробивка компостером проездных билетов на железнодорожном транспорте. Раз работанная им 80 колонная перфо карта не претерпела существенных изменений и в качестве носителя информации использовалась в пер вых трех поколениях компьютеров. Табуляторы Голлерита использова лись во время 1 й переписи насе ления в России в 1897 г. Сам изобретатель тогда специально приезжал в Санкт Петербург. С этого времени электромеханические табуляторы и другие подобные им устройства стали широко применяться в бухгалтерском учете. В начале XIX в. Чарльз Бэббидж сформулировал основные по ложения, которые должны лежать в основе конструкции вычис лительной машины принципиально нового типа. В такой машине, по его мнению, должны быть «склад» для хранения цифровой информации, специальное устройство, осу ществляющее операции над числами, взятыми со «склада» . Бэб бидж называл такое устройство «мельницей» . Другое устройство служит для управления последовательностью выполнения опера ций, передачей чисел со «склада» на «мельницу» и обратно, на конец, в машине должно быть устройство для ввода исходных дан ных и вывода результатов вычислений. Эта машина так никогда и не была построена существовали лишь ее модели (рис. 1. 4), но принципы, положенные в ее основу, были позже реализованы в цифровых ЭВМ.

Научные идеи Бэббиджа увлекли дочь известного английско го поэта лорда Байрона графиню Аду Августу Лавлейс. Она заложила первые фундаментальные идеи о взаимодействии раз личных блоков вычислительной машины и последовательности решения на ней задач. Поэтому Аду Лавлейс по праву считают первым в мире программистом. Многими понятиями, введенны ми Адой Лавлейс в описания первых в мире программ, широко пользуются современные программисты. Рис. 1. 1. Суммирующая машина Паскаля

Рис. 1. 2. Счетная машина Лейбница

Основные блоки компьютера Компьютер имеет следующие основные блоки: Системный блок. Монитор. Клавиатура. Манипуляторы.

Системный блок В системном блоке находится вся электронная начинка компьютера: материнская (или системная) плата, которая содержит основные компоненты компьютера, определяющие его архитектуру, а именно: микропроцессор – для выполнения вычислений и общего управления компьютером; математический сопроцессор – для увеличения скорости вычислений с числами большой точности. Математический сопроцессор ускоряет расчеты, использующие операции над числами с плавающей запятой, примерно в 5 15 раз. В процессорах 486 DX и PENTIUM сопроцессор уже внедрен в основной процессор и дополнительной установки не требуется. память – для постоянного и временного хранения информации. Выделяют память следующих типов: оперативная память – ОЗУ, RAM (Random Access Memory) для хранения выполняемых программ, исходных данных для обработки, для записи промежуточных и окончательных результатов. При выключении компьютера, перезагрузке, случайных сбоях по питанию все содержимое оперативной памяти стирается. Следовательно, при наборе каких либо данных, текстов и т. д. надо периодически записывать промежуточные результаты на жесткий диск. Объем памяти измеряется в мегабайтах(Mb) и гигабайтах(Gb). кэш-память – для ускорения доступа к оперативной памяти применяется "сверхбыстрая" статическая память, которая является буфером между очень быстрым процессором и более медленной оперативной памятью. ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – служит для хранения программ внутреннего тестирования устройств, программы настройки конфигурации (SETUP). Совокупность этих микропрограмм называется BIOS (базовая система ввода вывода), которая реализована в виде микросхемы на материнской плате. CMOS – часть микросхемы BIOS, которая питается от специального аккумулятора на системной плате. В ней хранятся параметры конфигурации компьютера (ОЗУ, тип винчестера, флоппи дисководы и т. д. ). Chipset – набор сверхбольших микросхем, на которых реализована вся архитектура платы. Слоты (шины) расширения для установки контроллеров и адаптеров накопители информации – для ввода/вывода и хранения информации; По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители можно подразделить на: магнитные (жесткий диск, флоппи дисковод); оптические (CD ROM, CD RW, DVD ROM, DVD RW – приводы); магнитооптические. контроллеры и адаптеры – устройства, предназначенные для передачи информации от материнской платы к периферийному устройству и обратно; Существует большое количество различных контроллеров и адаптеров. Самыми распространенными из них являются: видеокарта; звуковая карта; сетевая карта; модем. блок питания – служит для преобразование напряжения сети 220 В (110 В) в напряжения питания конструктивных элементов компьютера: +12 В, +5 В и +3, 3 ВСистемный блок

Материнская плата Основным аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств. Характеристиками системной платы являются: размер платы (Форм фактор); тип поддерживаемых процессоров и соответствующий тип разъема под процессор; Chipset – набор сверхбольших микросхем, на которых реализована вся архитектура платы; тип и число слотов шины расширения (3 x. ISA, 4 x. PCI, AGP); Тип и объем поддерживаемой динамической памяти и наличие соответствующих разъемов под модули памяти; Объем и тип кэш памяти. Последние несколько лет одной из наиболее "горячих" тем была тема интеграции МП – нужно ли встраивать видео, звук, и другие возможности в МП. Большинство опытных пользователей решительно выступают против интеграции МП, так как это ограничивает возможность их выбора и считают, что интеграция должна осуществляться на МП, которые поставляются на "массовый рынок". С другой стороны, производители находят интеграцию МП довольно привлекательной, так как это позволяет им представлять пользователю более функциональный продукт и в то же время снизить цену на товар в связи с уменьшением нескольких расширительных гнезд и меньших PCB. Несмотря ни на что, главная задача производителей – предоставить пользователю как можно больше возможностей и функциональности вместе со своим товаром. В конце концов, мы, скорее всего, станем свидетелем того, что будут изобретены специальные гнезда, куда будут вставляться графические чипы и тем самым видео возможности того или иного продукта будут улучшены, примерно то же самое мы проделываем сегодня с процессором. Графическая память будет встроена в графический чип в МП или будет находиться и там. Так же будут включены модемы, звуковые и LAN контроллеры. Это позволит производителям устранить ISA слот, а так же большинство PCI слотов. USB и IEEE 1394 приборы потихоньку заменят сравнительно медленные серийные, параллельные, IDE и SCSI приборы, которые сейчас наиболее распространены.

Микропроцессор Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не является "большой" по размеру и представляет собой, наоборот, маленькую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 20 x 20 мм, заключенную в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов). Использование современных высоких технологий позволяет разместить на БИС процессора огромное количество (42 миллиона в процессоре Pentium 4) функциональных элементов (переключателей), размеры которых составляют всего около 0, 18 микрон (1 микрон = 10 6 метра). Эти элементы образуют сложную структуру, что позволяет процессору производить обработку информации (например, складывать числа) с очень высокой скоростью. Современные процессоры обладают большим быстродействием, например, процессор Pentium 4 может выполнять обработку информации с частотой в 1, 5 ГГц (выполнять 1, 5 миллиарда операций в секунду). Центральный процессор в общем случае содержит в себе: арифметико-логическое устройство; шины данных и шины адресов; регистры; счетчики команд; кэш – очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт); математический сопроцессор чисел с плавающей точкой В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называютсямногопроцессорными. В характеристиках компьютера процессор ставят на первое место, так как он в наибольшей степени определяет производительность компьютера. Поэтому при покупке вначале выбирают именно его, а потом подбирают остальные устройства: чипсет, оперативную память, системную плату и т. д. Одной из главных характеристик процессора является тактовая частота. Микропроцессор выполняет определенные операции (запись, чтение, обработку данных) в точно отведенные единицы времени (такты), что необходимо для синхронизации процесса. Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота. Измеряется она в МГц (MHz, мегагерцах) и ГГц (GHz, гигагерцах). Различают частоту ядра процессора (внутреннюю) и частоту системной шины (внешнюю). Внешняя тактовая частота (частота шины процессора) формируется генератором импульсов на системной плате и определяет производительность ядра CPU. По шине процессора производится обмен данными между ЦП, памятью и другими устройствами. Внутренняя тактовая частота определяет в значительной мере скорость работы процессора. Она указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Данная частота указывается в прайс листах фирм, продающих процессоры. Эта величина является произведением частоты системной шины, подаваемой от кварцевого резонатора на внутренний коэффициент умножения. Этот коэффициент определяется подачей напряжения на определенные контакты CPU. Например, 266*5=1330 Мгц.

Память Оперативная память. Название "оперативная" эта память получила потому, что она работает очень быстро, однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (random access memory, то есть память с произвольным доступом). Поскольку элементарной единицей информации является бит, то оперативную память можно рассматривать как некий набор элементарных ячеек, каждая из которых способна хранить один информационный бит. Оперативная память, предназначенная для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Модули памяти представляют собой пластины с рядами контактов, на которых размещаются БИС памяти. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов (SIMM или DIMM и DDR RA). Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие, т. е. частота, с которой происходят операции записи или считывания информации из ячеек памяти. Современные модули памяти обеспечивают частоту 133 МГц и выше. В оперативной памяти элементарная ячейка памяти представляет собой конденсатор, способный в течение короткого промежутка времени сохранять электрический заряд, наличие которого можно ассоциировать с информационным битом. Проще говоря, при записи логической единицы в ячейку памяти конденсатор заряжается, а при записи нуля – разряжается. При считывании данных конденсатор разряжается через схему считывания, и если заряд конденсатора не был нулевым, то на выходе схемы считывания устанавливается единичное значение. Кроме того, поскольку при считывании конденсатор разряжается, то его необходимо зарядить до прежнего значения. Поэтому процесс считывания сочетается с подзарядкой конденсаторов (регенерацией заряда). Если в течение длительного времени обращения к ячейке не происходит, то за счет токов утечки со временем конденсатор разряжается и информация теряется. Вследствие этого память на основе массива конденсаторов требует постоянного периодического подзаряда конденсаторов (поэтому ее и называют динамической). Для компенсации утечки заряда применяется регенерация, основанная на периодическом циклическом обращении к ячейкам памяти, поскольку каждое такое обращение восстанавливает прежний заряд конденсатора. Регенерация в микросхеме происходит одновременно по всей строке матрицы при обращении к любой из ее ячеек, то есть достаточно циклически перебрать все строки. Каждый элемент памяти определяется своим адресом. Элементы памяти объединяются в корпусе микросхемы, а последние, в свою очередь, размещаются на специальных небольших печатных платах (модулях). Эти платы вставляются в специально предназначенные для них слоты на материнской плате так называемые банки (Banks). Под банком понимают один или несколько разъемов, объединенных в логическую единицу. Основными характеристиками оперативной памяти являются: пропускная способность; вид структуры(технология реализации) памяти; разновидность модуля(форм фактор, конструктив) памяти. объем(размер) ОЗУ модуля памяти; Главной характеристикой памяти является ее пропускная способность, то есть максимальное количество данных, которое можно считать из памяти или записать в память в единицу времени. Именно эта характеристика прямо или косвенно отражается в названии типа памяти. Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может храниться определенный объем информации. В современных персональных компьютерах количество ячеек памяти достигает десятков миллионов. Важнейшей характеристикой компьютера в целом является его производительность, т. е. возможность компьютера быстро обрабатывать большие объемы информации. Производительность компьютера во многом определяется быстродействием процессора, а также объемом оперативной памяти и скоростью доступа к ней. M), по быстродействию, по информационной емкости и т. д.

Кеш(cashe)-память Для ускорения доступа к оперативной памяти в современных быстродействующих компьютерах применяется специальная "сверхбыстрая" ("сверхоперативная") память, которая называетсякэшпамятью и является как бы буфером между очень быстрым процессором и достаточно медленной оперативной памятью. Ее начали использовать начиная с 486 компьютеров и сейчас используют во всех современных моделях ПК. Кэш памятью управляет специальное устройство – контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш память. При этом возможны как "попадания", так и "промахи". В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования. Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш память, так называемый кэш первого уровня (внутренняя кеш память), которая обозначается L 1(Level 1) и имеет размер порядка 64 128 Кбайт. Ее назначение – согласование скорости работы процессора и внешней кэш памяти. Кроме того, существует кэш второго уровня(внешняя кеш память), которая обозначается L 2(Level 2) и имеет ёмкость от 128 Кбайт до 256 Кбайт и выше. Главная задача внешней кэш памяти – организовать обмен данными между процессором и памятью с наименьшим количеством тактов ожидания. В настоящее время существует три схемы размещения кэш L 2: Кэш L 2 вынесен на системную плату и подключен к шине памяти так же как и основная память. Это самый медленный вариант – кэш работает на внешней частоте ЦП. Кэш L 2 подключен к отдельной шине, называемой шиной кэша(Back Side Bus – BSB). Выигрыш по сравнению с предыдущим вариантом более чем в 2 раза, т. к шина кэша более скоростная, чем шина памяти. Шины кэша и памяти действуют независимо друг от друга. Такое решение впервые применено корпорацией Intel в ЦП Pentium II и названо ею Dual Independent Bus (DIB) – двойная независимая шина. Данное решение реализуется небольшой процессорной платой, на которой размещаются ЦП, кэш L 2 и BSB. Плата вставляется в слот системной платы аналогично картам устройств. Такое решение используется в ЦП Intel Pentium II/III. Кэш L 2 встроен в ЦП и работает на полной внутренней частоте ЦП (шина BSB встроена в ЦП и близость L 2 и ЦП дает возможность поднять частоту кэша до внутренней частоты ЦП). Впервые это решение было реализовано Intel в ЦП Celeron.

Накопители на дисках Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. За счет гораздо большего количества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость дискет. Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки – на секторы. Головки считывания записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемыймодулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1, 1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0, 5 мкм над поверхностью диска. Каждая такая головка состоит из двух элементов: записывающей головки и магниторезистивной считывающей головки. Записывающая головка это миниатюрный электромагнит, состоящий из сердечника и катушки индуктивности. В разрезе между полюсами сердечника создается магнитное поле нужной направленности, которое и намагничивает рабочую поверхность диска, создавая магнитный домен с заданным направлением намагниченности. Головка чтения представляет собой магниторезистивный (MR) элемент, который меняет свое сопротивление в присутствии магнитного поля. В целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

Накопители на гибких дисках Накопители на флоппи дисках работают с гибкими магнитными дисками (НГМД) или просто дискетами. Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) – устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой. Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску. Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов. На дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2, 88 Мегабайт информации. В настоящее время используются дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3, 5 дюйма (89 мм), ёмкость 1, 44/2, 88 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18. Ранее также использовались дискеты диаметром 5, 25 дюймов, емкость которых была 360 Кбайт или 1, 2 Мбайта. Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин 1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков. На сегодняшний день, несмотря на повсеместное распространение 3, 5 дюймовых дискет, они постепенно устаревают и в некоторых современных моделях ПК накопители на флоппи дисках уже не используются.

Аудиоадаптер (Аудиокарта или звуковая плата) – это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования. Аудиоадаптер содержит в себе два преобразователя информации: аналого-цифровой, который преобразует непрерывные (то есть, аналоговые) звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель; цифро-аналоговый, выполняющий обратное преобразование сохранённого в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, который затем воспроизводится с помощью акустической системы, синтезатора звука или наушников. В аудиоадаптере можно выделить четыpе более менее независимых блока: 1. Блок цифpовой записи/воспpоизведения, называемый также цифpовым каналом, или тpактом, каpты. Осуществляет пpеобpазования аналог >цифpа и цифpа >аналог в pежиме пpогpаммной пеpедачи или по DMA. Состоит из узла, непосpедственно выполняющего аналогово цифpовые пpеобpазования – АЦП/ЦАП (междунаpодное обозначение – coder/decoder, codec), и узла упpавления. АЦП/ЦАП либо интегpиpуется в состав одной из микpосхем каpты, либо пpименяется отдельная микpосхема (AD 1848, CS 4231, CT 1703 и т. п. ). От качества пpименяемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифpовки и воспpоизведения звука; не меньше зависит она и от входных и выходных усилителей. 2. Блок синтезатоpа. Постpоен либо на базе микpосхем FM синтеза OPL 2 (YM 3812) или OPL 3 (YM 262), либо на базе микpосхем WT синтеза (GF 1, Wave. Front, EMU 8000 и т. п. ), либо того и дpугого вместе. Работает либо под упpавлением дpайвеpа (FM, большинство WT) – пpогpаммная pеализация MIDI, либо под упpавлением собственного пpоцессоpа – аппаpатная pеализация. Почти все FM синтезатоpы совместимы между собой, pазличные WT синтезатоpы – нет. Большинство WT синтезатоpов содеpжит встpоенное ПЗУ со стандаpтным набоpом инстpументов General MIDI (128 мелодических и 37 удаpных инстpументов), а также ОЗУ для загpузки дополнительных оцифpованных звуков, котоpые будут использоваться пpи исполнении музыки. 3. Блок MPU. Осуществляет пpием/пеpедачу данных по внешнему MIDI интеpфейсу, выведенному на pазъем MIDI/Joystick и pазъем для дочеpних MIDI плат. Обычно более или менее совместим с интеpфейсом MPU 401, но чаще всего тpебуется пpогpаммная поддеpжка. 4. Блок микшеpа. Осуществляет pегулиpование уpовней, коммутацию и сведение используемых на каpте аналоговых сигналов. В состав микшеpа входят пpедваpительные, пpомежуточные и выходные усилители звуковых сигналов.

Видеокарта(видеоадаптер, видеоконтроллер) – это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея: посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения. Видеоконтpоллеp отвечает за вывод изобpажения из видеопамяти, pегенеpацию ее содеpжимого, фоpмиpование сигналов pазвеpтки для монитоpа и обpаботку запpосов центpального пpоцессоpа. Для исключения конфликтов пpи обpащении к памяти со стоpоны видеоконтpоллеpа и центpального пpоцессоpа пеpвый имеет отдельный буфеp, котоpый в свободное от обpащений ЦП вpемя заполняется данными из видеопамяти. Если конфликта избежать не удается – видеоконтpоллеpу пpиходится задеpживать обpащение ЦП к видеопамяти, что снижает пpоизводительность системы; для исключения подобных конфликтов в pяде каpт пpименяется так называемая двухпоpтовая память, допускающая одновpеменные обpащения со стоpоны двух устpойств. Многие совpеменные видеоконтpоллеpы является потоковыми – их pабота основана на создании и смешивании воедино нескольких потоков гpафической инфоpмации. Обычно это основное изобpажение, на котоpое накладывается изобpажение аппаpатного куpсоpа мыши и отдельное изобpажение в пpямоугольном окне. Видеоконтpоллеp с потоковой обpаботкой, а также с аппаpатной поддеpжкой некотоpых типовых функций называется акселеpатоpом или ускоpителем, и служит для pазгpузки ЦП от pутинных опеpаций по фоpмиpованию изобpажения. Видеокарта состоит из тpех основных устpойств: памяти, ЦАП и ПЗУ.

Сетевая карта (сетевой адаптер) – это плата расширения, вставляемая в разъем материнской платы компьютера, которая служит для подключения компьютера к сети. Сетевые платы характеризуются своей: Разрядностью: 8 бит (самые старые), 16 бит и 32 бита. Шиной данных, по которой идет обмен информацией между материнской платой и сетевой картой: ISA, PCI, USB, PCMCIA и др. Микросхемой контроллера или чипом, на котором данная плата изготовлена, и который определяет тип используемого совместимого драйвера, разрядность, тип шины и т. д. Примеры современных чипов – Realtek, D Link, Compex. Поддерживаемой сетевой средой передачи данных(network media) , т. е. установленными на карте разъемами для подключения к определенному сетевому кабелю. BNCдля сетей на коаксиальном кабеле, RJ 45 для сетей на витой паре или разъемы для подключения к волоконной оптике. Скоростью работы (пропускной способностью). Различают Ethernet 10 Mbit/c, Fast Ethernet 100 Mbit/c, Gigabit Ethernet 1000 Mbit/c. MAC- адресом. Используется для определения точки назначения пакетов (frames) в сети Ethernet. Это уникальный серийный номер присваиваемый каждому сетевому устройству Ethernet для идентификации его в сети. MAC адрес присваивается адаптеру его производителем, но может быть изменен с помощью программы.

Блок питания преобразует переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания системной платы и внутренних устройств. Основной характеристикой БП является мощность. Стандартная мощность блока питания современного компьютера составляет 300 Вт или 400 Вт. Задача блока питания – это преобразование напряжения сети 220 Вт (110 Вт) в напряжения питания конструктивных элементов компьютера: +12 В при токе 3, 5 – 10 А для питания двигателей устройств (флоппи дисковода, винчестера, CD ROM и др. ) и +5 В при токе от 10 А до 20 А для питания всех электронных цепей компьютера. Блок питания стандарта АТХ значительно отличается от обычных АТ блоков по электрическому интерфейсу. Блок АТХ выдает дополнительно +3, 3 В для питания процессоров и модулей ОЗУ. Также имеется дополнительный "дежурный" маломощный источник с током нагрузки до 10 м. А с напряжением +5 В. Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока. В свете растущих высокими темпами мощностей ПК практически каждая плата или микросхема стали иметь вентиляторы и радиаторы. Для процессора же вентилятор и радиатор (cooler) давно стали стандартом. Электропитание из единого блока питания подводится ко всем схемам и устройствам системного блока.

5. Устройство ввода и вывода информации Устройства вывода информации это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия. К устройствам вывода информации относятся: монитор, видеокарта, принтер, плоттер, проектор, колонки. Устройства ввода информации— приборы для занесения (ввода) данных в компьютер во время его работы. Устройствами ввода являются те устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение реализовывать воздействие на машину. Разнообразие выпускаемых устройств ввода породили целые технологии от осязаемых до голосовых. Хотя они работают по различным принципам, но предназначаются для реализации одной задачи позволить человеку связаться с компьютером. Устройства ввода графической информации находят широкое распространение благодаря компактности и наглядности способа представления информации для человека. По степени автоматизации поиска и выделения элементов изображения устройства ввода графической информации делятся на два больших класса: автоматические и полуавтоматические. В полуавтоматических устройствах ввода графической информации функции поиска и выделения элементов изображения возлагаются на человека, а преобразование координат считываемых точек выполняется автоматически. В полуавтоматических устройствах процесс поиска и выделения элементов изображения осуществляется без участия человека. Эти устройства строятся либо по принципу сканирования всего изображения с последующей его обработкой и переводом из растровой формы представления в векторную, либо по принципу слежения за линией, обеспечивающей считывание графической информации, представленной в виде графиков, диаграмм, контурных изображений. Основными областями применения устройств ввода графической информации являются системы автоматизированного проектирования, обработки изображений, обучения, управление процессами, мультипликации и многие другие. К этим устройствам относятся сканеры, кодирующие планшеты (дигитайзеры), световое перо, сенсорные экраны, цифровые фотокамеры, видеокамеры, клавиатура компьютера, манипулятор "мышь" и другие.

5. 1. Монитор обеспечивает информационную связь между пользователем и компьютером. Первые микрокомпьютеры представляли собой небольшие блоки, в которых практически не было средств индикации. Всё, что имел в своем распоряжении пользователь — это набор мигающих светодиодов или возможность распечатки результатов на принтере. По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны: текст отображался только в зелёном цвете, однако в те годы это было чуть ли не самым важным технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. При появлении цветных мониторов, увеличился размер экрана, и они перешли с портативных компьютеров на рабочий стол пользователей. Существует два вида монитора: электронно лучевой и жидкокристаллический монитор.

5. 2 Клавиатура Сейчас основным широко распространенным устройством ввода информации в компьютер является клавиатура (клавишное устройство). Она реализует диалоговое общение пользователя с ПК: ввод команд пользователя, обеспечивающий доступ к ресурсам ПК; запись, корректировку и отладку программ; ввод данных и команд в процесс решения задачи. В настоящее время принят стандарт клавиатуры MFII. Условно в ней можно выделить пять групп клавиш, несущих свою функциональную отгрузку. Из других видов клавиатур можно упомянуть специальные клавиши для слепых с осязаемыми точками на клавишах; клавиатуры для магазинов и складов, снабженные устройствами для считывания штрихового кода или для считывания магнитных карт; промышленные клавиатуры сенсорные, имеющие в качестве защиты от вредных воздействий (стружек, пепла и т. д. ) дополнительное покрытие клавиш специальной сенсорной фольгой; клавиатура для медицинских учреждений с устройствами для считывания информации со страховых карт. В настоящее время появились клавиатуры с дополнительными клавишами для удобства работы с той или иной операционной системой (ОС), например, клавиатура для Windows 95. Таким образом, выбор клавиатуры зависит от ОС, с которой предполагается работать.

Манипулятор мышь Компьютерная мышь (просто «мышь» или «мышка» ) — механический манипулятор, преобразующий движение в управляющий сигнал. В частности, сигнал может быть использован для позиционирования курсора или прокрутки страниц.

Джойстик – обычно это стержень ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.

Трекбол (англ. trackball, произносится /ˈtrækˌbɔːl/) — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую механическую (шариковую) мышь. Шар находится сверху или сбоку и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, при этом не перемещая корпус устройства. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши)

Световое перо СВЕТОВОЕ ПЕРО — устройство в форме ручки, которое при работе со спец. компьютерными программами передает команды об изменении формы, размеров, положения и цвета изображения на экране монитора.

Модем (модулятор-демодулятор) – устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную или кабельную сеть.

Сканер. Сканер – это устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

5. 9. Принтер Компьютерный принтер – это устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Относится к терминальным устройствам компьютера. Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ — распечатка или твёрдая копия. Принтеры имеют преобразователь цифровой информации, хранящейся в запоминающих устройствах компьютера, фотоаппарата и цифровой памяти, в специальный машинный язык. Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати — многоцветные и монохромные. Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.

5. 10. ПЛОТТЕР, или графопостроитель, — широкоформатное устройство для вывода на бумагуширокоформатных изображений — чертежей, графиков и т. п. Графопострои тель (от греч. γράφω), пло ттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A 0 или кальке. Принцип действия плоттера такой же, как и у струйного принтера. Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

5. 11. Аудиоустройства Несмотря на то что еще в первые компьютеры IBM PC были встроены элементарные возможности обработки звуковых сигналов, эти звуки использовались исключительно для оповещения пользователя об ошибках, а не для решения творческих задач. Компьютеры Macintosh, появившиеся в 1984 году, содержали встроенную высококачественную систему воспроизведения звука, однако компьютеры PC так и оставались с относительно ограниченными звуковыми возможностями, пока компании типа Ad Lib в конце 1980 х не представили миру первые внешние звуковые карты. Благодаря конкурентной борьбе между разными компаниями сегодня мы имеем возможность пользоваться устройствами и программами высококачественной обработки и воспроизведения звука. Звуковые устройства перестали быть дорогостоящей экзотикой, а стали неотъемлемой частью конфигурации практически любой компьютерной системы. В современных компьютерах аппаратная поддержка звука может быть реализована в одной из следующих форм: звуковая плата, устанавливаемая в разъем шины PCI; микросхема AC'97 на системной плате, выпускаемая компаниями Crystal, Analog Devices, Sigmatel, ESS и др. ; звуковые устройства, интегрированные в основной набор микросхем системной платы; в разряд недорогих наборов микросхем, обладающих подобными возможностями, входят продукты компаний Intel, Si. S, AOpen и VIA Technologies. Независимо от места расположения звуковые устройства имеют разъемы для подключения микрофона и акустических систем; могут присутствовать и разъемы для подключения MIDI устройств (старые модели также были оборудованы игровым портом). Как будет показано ниже, многие адаптеры среднего и высокого классов оборудованы сложными цифровыми входами и выходами. С программной точки зрения звуковые адаптеры требуют поддержки драйверами, либо содержащимися в конкретных программах, либо установленными в операционную систему. В этой главе мы сконцентрируем внимание на аудиопродукции, которую можно встретить в современных компьютерах, а также на способах ее установки и использования.

6. Адаптер – это устройство, которое расширяет возможности вашего компьютера и реализует возможность обмена данными по определенной технологии. Адаптеры называются по их назначению. Так существует USB адаптер для работы с USB разъемами, сетевые адаптеры для подключения и работы в сети, WI FI адаптер или Wi. MAX адаптер для работы в беспроводном режиме, блютуз адаптер для работы с мобильными телефонами и многие другие. Использование адаптеров позволит вам всегда быть в сети и обмениваться вашими данными с друзьями. Сегодня на рынке существует множество таких устройств и вы можете выбрать любое из них. Много адаптеров уже встроены в большинство компьютеров, и вы ежедневно с ними незримо сталкиваетесь.