Фотографии периферийных устройств

ЛЕКЦИЯ

Тема 1. Часть 2. Техническое обеспечение компьютерных информационных технологий

Дисциплина: «Компьютерные информационные технологии»

Специальность: «Маркетинг»

Форма обучения:заочная

Преподаватель: к.т.н., доцент каф. ЭИ Венберг Андрей Викторович

СОДЕРЖАНИЕ

1. Функциональная схема ЭВМ... 1

2. Структура ПЭВМ: из чего состоит компьютер. 2

3. Системный блок. 2

4. Периферийные устройства. 5

5. Заключение. 9

6. Список использованной литературы.. 9

Приложение Фотографии периферийных устройств

1. Функциональная схема ЭВМ

Общая схема современного компьютера была предложена выдающимся американским математиком венгерского происхождения Джоном фон Нейманом в июне 1945 г. По этой схеме компьютер состоит из двух основных частей: центрального процессора (ЦП) и памяти. Память хранит информацию, а ЦП выполняет ее обработку. Революционность идеи фон Неймана состоит в том, чтобы хранить в памяти не только данные, но и способы их обработки для получения из исходных данных того или иного результата. Процессор, память и накопители на жестких и гибких магнитных дисках составляют системный блок современного ПК.

Для осуществления обмена информацией между человеком и компьютером в схему добавлены периферийные устройства – ввода/вывода.

2. Структура ПЭВМ: из чего состоит компьютер

Итак, из чего же состоит наш обычный персональный компьютер (ПК), который мы используем дома или на работе?

Рассмотрим его аппаратную часть («железо»):

• системный блок (та большая коробка, которая находится в основном в стоячем положении или у вас на столе, или под столом, сбоку от него и т.д.), в нем располагаются все основные узлы компьютера;
• периферийные устройства, в том числе устройства ввода-вывода информации (такие, как монитор, клавиатура, мышь, принтер, сканер, модем и пр.).

3. Системный блок

Системный блок в компьютере является «главным».

В системном блоке размещается следующие элементы (не обязательно все сразу):
1) Блок питания.

2) Накопитель на жестком магнитном диске (HDD).

3) Накопитель на гибком магнитном диске (FDD).

4) Накопитель на компакт-диске (CD ROM).

5) Накопитель на dvd-диске (DVD ROM).

6) Разъемы для дополнительных устройств (порты) на задней (иногда и на передней) панели, и др.

7) Системная плата (ее чаще называют материнской) в свою очередь содержит:

— микропроцессор;

— математический сопроцессор;

— генератор тактовых импульсов;

— микросхемы памяти (ОЗУ, ПЗУ, кэш-память, CMOS-память);

— контроллеры (адаптеры) устройств: клавиатуры, дисков и др.

— звуковая, видео- и сетевая карты;

— таймер и др.

Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов). Ее элементы, выделенные жирным шрифтом, рассмотрены ниже.

8) Сетевая карта.

Далее описаны составляющие системного блока.

3.1. С блоком питания все понятно — он питает энергией компьютер, чем выше его показатель мощности, тем круче.

3.2. Накопитель на жестком магнитном диске (HDD — hard disk drive) в простонародье называют винчестером.

Это прозвище возникло из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер». Емкость этого накопителя измеряется обычно в гигабайтах: от 20 Гб (на старых компьютерах) до нескольких Террабайт (1Тб = 1024 Гб). Самая распространенная емкость винчестера 250-500 Гб. Скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин). В зависимости от типа соединения винчестера с материнской платой различают ATA и IDE.

3.3. Накопитель на гибком магнитном диске (FDD — floppy disk drive) — не что иное, как флоппи-дисковод для дискет, их стандартная емкость 1,44Мб при диаметре 3,5" (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1.

В настоящее время используются редко, поскольку им на смену пришли USB-накопители на флэш-памяти.

3.4. Накопители на оптических дисках (CD-ROM) бывают разных диаметров (3,5" и 5,25") и емкостей, самые распространенные емкостью 700 Мб. Бывает, что CD-диски можно использовать для записи только 1 раз, тогда их называют R (Recordable – записываемый), а выгоднее использовать многократно перезаписываемые диски RW (ReWritable – перезаписываемый).

3.5. DVD первоначально расшифровывалось как Digital Video Disk. Несмотря на название, на DVD-диски можно записывать всё что угодно, от музыки до данных, поэтому в последнее время всё чаще встречается и другая расшифровка этого названия — Digital Versatile Disk, в вольном переводе означающая «цифровой универсальный диск». Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков – это объём информации, который может быть записан на таком носителе. На DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13 и даже до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость, что иногда и делается.

3.6. Основные устройства компьютера (процессор, ОЗУ и др.) размещены на материнской плате:

3.6.1. Микропроцессор (проще, процессор) — центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Его главные характеристики — это разрядность (чем она выше, тем выше производительность компьютера) и тактовая частота (во многом определяет скорость работы компьютера). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет за одну секунду. Уважают на рынке процессоры Intel Pentium и его эконом-версию Celeron и их конкурентов AMD Athlon, с эконом-вариантом Duron. Процессоры Intel характеризуются высокой надежностью в работе, низким тепловыделением и совместимостью со всем программным и аппаратным обеспечением. А AMD показывают большую скорость работы с графикой и играми, но менее надежны.

3.6.2. Память компьютера бывает внутренней и внешней. К устройствам внешней памяти относятся уже рассмотренные HDD, FDD, CD-ROM, DVD-ROM. К внутренней памяти относится постоянное ЗУ (ПЗУ, ROM англ.), оперативное ЗУ (ОЗУ, RAM англ.), КЭШ.

ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации (BIOS — Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода).

CMOS-память — CMOS RAM (Complementary Metall-Oxide Semiconductor RAM). В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера — SETUP.

ОЗУ обладает высоким быстродействием и используется процессором для кратковременного хранения информации во время работы компьютера.

При выключении источника питания информация в ОЗУ не сохраняется. Для нормального функционирования компьютера в наши дни желательно иметь от 1 Гб до 3 Гб оперативки.

КЭШ-память — это оперативная сверхскоростная промежуточная память.

3.6.3. Звуковая, видео и сетевая карты могут быть как встроенными в материнскую плату, так и внешними. Внешние платы всегда можно заменить, тогда как, если из строя выйдет встроенная видеокарта, придется менять всю материнскую плату. Из видеокарт наиболее распространены ATI Radeon и Nvidia, чем выше объем памяти видеокарты, тем лучше.

3.7. Сетевая карта— сетевой адаптер, используемый для подключения компьютера к локальной вычислительной сети.

4. Периферийные устройства

К персональному компьютеру, как правило, подключаются периферийные устройства, в том числе базовые устройства ввода-вывода информации: клавиатура, мышь, монитор,которые позволяют пользователю взаимодействовать с компьютером.

Периферийные устройства можно разделить на следующие группы (см. приложение):

– устройства ввода информации. К устройствам ввода относят такие стандартные устройства, как клавиатура и мышь, которые позволяют передать информацию от пользователя компьютеру;

– устройства вывода информации. Устройства вывода, наоборот, позволяют пользователю получить информацию от компьютера в понятном пользователю виде. Так, для получения изменяемой информации, например, фильм, используются мониторы, реже проекторы. Чтобы получить документ на твердом носителе, применяют принтеры или плоттеры;

– устройства хранения информации. Кроме накопителей, которые присутствуют в системном блоке, те же накопители, но в отдельном корпусе, могут подключаться как внешние устройства, например: жесткие диски, дисководы, CD-, DVD-приводы и т.д. Кроме этих накопителей, очень популярными являются Flash-накопители;

– мультимедийные устройства. К мультимедийным устройствам, чаще всего, относят устройства, связанные с вводом/выводом аудио и видеоинформации;

– устройства передачи информации. Эти устройства предназначены для обмена информацией двух и более компьютеров.

Подключение производится через порты — специальные разъемы на задней (или передней) панели.

Порты бывают параллельные (LPT), последовательные (COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему числу разрядов. К параллельному порту подключается принтер и выносной винчестер. USB-порт используется для подключения широкого спектра устройств от мыши до принтера. Также возможен обмен данными между компьютерами.

Рассмотрим более подробно наиболее часто применяемые периферийные устройства.

4.1. Клавиатура компьютера состоит из 6 групп клавиш:

1) буквенно-цифровые;
2) управляющие (Enter, Backspace, Ctrl, Alt, Shift, Tab, Esc, Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock, Pause, Print Screen);

3) функциональные (F1-F12);

4) цифровая часть клавиатуры;

5) eправления курсором (вправо, влево, вверх, вниз, Page Up, Page Down, Home, End, Delete, Insert);

6) cветовые индикаторы функций (Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock).

4.2. Мышь (механическая, оптическая). Большинство программ используют две из трех клавиш мыши. Левая клавиша — основная, с ее помощью выбирают команды меню, управляют курсором и пр. Она играет роль клавиши Enter. Функции правой клавиш, в основном, для вызова всплывающего меню для какого-либо объекта. Посередине находится колесо прокрутки, к которому быстро привыкаешь.

4.3. Монитор (дисплей) предназначен для отображения информации на экране. Наиболее часто в современных ПК используются мониторы SVGA с разрешающей способностью (количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора) 800*600, 1024*768, 1280*1024, 1600*1200 при передаче до 16,8 млн. цветов.

Размер экрана монитора от 15 до 22 дюймов по диагонали, но чаще всего 17 дюймов (35,5 см). Размер точки (зерна) от 0,32 мм до 0,21 мм. Чем он меньше, тем лучше.

ПК, которые снабжены телевизионными мониторами (ЭЛТ), уже не так популярны. Из них предпочтение следует отдавать мониторам с низким уровнем излучения (Low Radiation). Жидкокристаллические дисплеи (LCD) более безопасны и большинство компьютеров имеют именно такой монитор.

4.4. Принтер предназначен для распечатки текста и графических изображений. Принтеры бывают матричные, струйные и лазерные. В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом. Струйные принтеры в печатающей головке вместо иголок имеют тонкие трубочки — сопла, через которые на бумагу выбрасываются мельчайшие капельки чернил. Струйные принтеры выполняют и цветную печать смешением базовых цветов. Достоинство — высокое качество печати, недостаток — опасность засыхания чернил, высокая стоимость расходных материалов.

В лазерных принтерах применяется электрографический способ формирования изображений. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать — перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления. Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Используются черно-белые и цветные лазерные принтеры.

4.5. Сканер автоматически считывает с бумажных носителей и вводит в ПК любые печатные тексты и изображения.

4.6. USB-накопители на флэш-памяти стали самым универсальным средством переноса информации. Это миниатюрное устройство размером и весом меньше зажигалки. Оно имеет высокую механическую прочность, не боится электромагнитных излучений, жары и холода, пыли и грязи.

Самая чувствительная часть накопителя — разъем, прикрыт колпачком. Объем этих устройств колеблется от 256 Мбайт до 32 Гбайт, что позволяет подобрать накопитель нужной емкости, сообразуясь с потребностями. Благодаря интерфейсу USB накопитель можно подключить к любому современному компьютеру. В современных операционных системах Windows даже не нужно устанавливать никаких драйверов: подключил в USB-порт и работай.

4.7. Звуковые колонки выводят звук. Качество звучания зависит от мощности динамиков, материала, из которого изготовлены корпуса (предпочтительно дерево) и его объема, от наличия фазоинвертора (отверстие на передней панели) и количества полос воспроизводимых частот (высокие, средние и низкие динамики на каждой колонке).

4.8. Микрофон служит для ввода звука в компьютер.

4.9. Веб-камера нужна для ввода динамического изображения в компьютер и звука, чтобы, например, общаться нам с вами, создавать телеконференции.

4.10. Модем – устройство связи для удаленного соединения компьютеров по телефонной линии. На другом конце провода может быть ваш друг, либо же компьютер провайдера, предоставляющего доступ в Internet.

4.11. Источник бесперебойного питания нужен на случай аварийного отключения электроэнергии.

5. Организация вычислительного процесса

Процессор, или микропроцессор, является основным устройством ЭВМ. Он предназначен для выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего управления ЭВМ. Быстродействие ЭВМ в значительной мере определяется скоростью работы процессора. Для ее увеличения процессор использует собственную намять небольшого объема, именуемую местной или сверхоперативной, что в некоторых случаях исключает необходимость обращения к запоминающему устройству ЭВМ.

Вычислительный процесс должен быть предварительно представлен для ЭВМ в виде программы — последовательности инструкций (команд), записанных в порядке выполнения. В процессе выполнения программы ЭВМ выбирает очередную команду, расшифровывает ее, определяет, какие действия и над какими операндами следует выполнить.

Обрабатываемые данные и выполняемая программа должны находиться в запоминающем устройстве — памяти ЭВМ, куда они вводятся через устройство ввода. Емкость памяти измеряется в величинах, кратных байту. Память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя запоминающие устройства различных типов. Функционально она делится на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя, или основная память — это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объем, определяемый системой адресации машины.

Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память. Оперативная память, по объему составляющая большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. При выключении питания ЭВМ содержимое оперативной памяти в большинстве случаев теряется. Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации. В отличие от содержимого оперативной памяти, содержимое постоянной заполняется при изготовлении ЭВМ и не может быть изменено в обычных условиях эксплуатации. В постоянной памяти хранятся часто используемые (универсальные) программы, и данные, к примеру, некоторые программы операционной системы, программы тестирования оборудования ЭВМ и др. При выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (диски и ленты), которые к тому же являются переносимыми. Емкость этой памяти практически не имеет ограничений, а для обращения к ней требуется больше времени, чем ко внутренней.

Внешние запоминающие устройства конструктивно отделены от центральных устройств ЭВМ (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без его непосредственного вмешательства. В качестве ВЗУ используют накопители на магнитных и оптических дисках, а также накопители на магнитных лентах.

ВЗУ по принципам функционирования разделяются на устройства прямого доступа (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства последовательного доступа (накопители на магнитных лентах). Устройства прямого доступа обладают большим быстродействием, поэтому они являются основными внешними запоминающими устройствами, постоянно используемыми в процессе функционирования ЭВМ. Устройства последовательного доступа используются в основном для резервирования информации.

Устройства ввода-вывода служат соответственно для ввода информации в ЭВМ и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ЭВМ. Иногда устройства ввода-вывода называют периферийными или внешними устройствами ЭВМ. К ним относятся, в частности, дисплеи (мониторы), клавиатура, манипуляторы типа «мышь», алфавитно-цифровые печатающие устройства (принтеры), графопостроители, сканеры и др. Для управления внешними устройствами (в том числе и ВЗУ) и согласования их с системным интерфейсом служат групповые устройства управления внешними устройствами, адаптеры или контроллеры.

Системный интерфейс — это конструктивная часть ЭВМ, предназначенная для взаимодействия ее устройств и обмена информацией между ними.

Пульт управления служит для выполнения оператором ЭВМ или системным программистом системных операций в ходе управления вычислительным процессом.

6. Заключение

Одной из плодотворных идей, положенных в основу ПК, является принцип открытой архитектуры. Согласно этой концепции компьютер не является единым неразъемным устройством, а имеется возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. На основной электронной плате (системной) размещены только те блоки, которые осуществляют вычисления. Схемы, управляющие всеми остальными устройствами ПК (монитором, дисками, принтером и т.д.), реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы (слоты) на системной плате. Электропитание ко всем схемам подводится из единого блока питания. А для удобства и надежности все это заключается в общий металлический или пластиковый корпус. В таком случае каждый пользователь может самостоятельно формировать конфигурацию своего компьютера по своему усмотрению. Т.е., в зависимости от потребности пользователь может подключить к системной шине различные устройства: модем, звуковую плату, клавиатуру электромузыкального инструмента и т.п. Кроме того, имеющийся компьютер легко модернизировать, например, путем замены винчестера на жесткий диск большего объема, замены процессора, увеличения объема оперативной памяти и т.д.

7. Список использованной литературы

1. Список лекций по основам информатики и вычислительной техники //
http://computer-lectures.ru/spisok-lekcij-po-osnovam-informatiki-i-vychislitelnoj-texniki/

2. Из чего состоит компьютер. Любовь Коротеева //
http://www.krasotka.biz/index.html?page=14.4

3. Периферийные устройства компьютера //
http://letopisi.ru/index.php

4. Структура и принципы функционирования ЭВМ //
http://sdo.bsu.edu.ru/e107_files/downloads/close/infospekt/eu_Intro/i4.htm

Приложение

Фотографии периферийных устройств

Устройства ввода

Клавиатура	Мышь	Трекбол	Планшет и стил (перо)
Сканер	Цифровая камера	Цифровая видеокамера	Джойстик
Тачпад	Сенсорный экран	Устройства речевого и визуального ввода	Микрофон

Устройства вывода