Состав и назначение основных элементов персонального компьютера, их характеристики

Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

П

ерсональный компьютер– это универсальная вычислительная система, архитектура которой ориентирована на индивидуальное использование. Персональные компьютеры можно установить на любом рабочем месте, их довольно часто применяют как рабочие станции и в качестве серверов для управления небольшими компьютерными сетями. Для персональных компьютеров были созданы операционные системы ипакеты офисных программ с наглядным графическим интерфейсом, понятным и доступным самому широкому кругу пользователей. Кроме того, для ПК разработано большое число пакетов профессиональных и обучающих программ, а также самых различных игр. Первый коммерчески распространяемый ПК Альтаир-8800 на основе микропроцессора Intel-8080 появился в начале1975 г. В настоящее время наиболее известны и распространены персональные компьютеры IBM PCиMacintosh.

Для функционирования любого персонального компьютера необходимо наличие процессора, оперативной памяти, устройств ввода и вывода. Процессор выполняет все вычисления и управление другими устройствами; память служит для хранения программ, исходных данных и результатов вычислений; устройство ввода позволяет вводить команды программ и исходные данные; устройство вывода дает возможность отобразить результаты вычислений.

На практике существует понятие базовой конфигурации, включающей минимальный комплект устройств, необходимых для нормальной работы ПК. Базовый состав современных персональных компьютеров включает четыре устройства:

– системный блок;

– монитор (дисплей);

– клавиатура;

– манипулятор «мышь».

Ниже приведена упрощенная структурная схема персонального компьютера IBM PC.

Системный блок является главным компонентом ПК. Он содержит процессор и основную (внутреннюю) память. Во всех современных ПК в системный блок входят также накопители на магнитных дисках (внешняя память). Возможности компьютеров (их производительность) зависят от типа и быстродействия процессора, а также от объемов оперативной (внутренней) и долговременной (внешней) памяти. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними, а устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, называются внешними дополнительными устройствами или периферийными.

Системные блоки выпускают с различной формой корпуса: в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, могут быть полноразмерными, среднеразмерными и малоразмерными. Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские. Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От этого параметра зависят требования к размещаемым устройствам. Прежним стандартом корпуса был форм-фактор AT, в настоящее время в основном используются корпуса форм-фактора ATX. Корпуса ПК поставляются вместе с блоком питания. Блок питания преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, который подается на электронные схемы ПК. Мощность блока питания является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей ПК достаточной является мощность 250–300 Вт.

Монитор – это главное (стандартное) устройство вывода информации, основанное на использовании электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) или плоского жидкокристаллического (ЖК) экрана. Основными характеристиками мониторов являются размер экрана по диагонали, измеряемый в дюймах (1 дюйм = 2,54 см), и разрешающая способность, которая определяется количеством точек, отображаемых на экране по горизонтали и вертикали. У современных мониторов размер диагонали экрана составляет 15, 17 и более дюймов, а разрешающая способность – 1024´768 или 1600´1200 точек. Еще одной важной характеристикой монитора является частота кадровой развертки, которая влияет на видимое мелькание экрана. Изображение на экране формируется путем считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экране. Частота кадровой развертки непосредственно связана с частотой считывания и обновления изображения на экране. Нормативной считается частота, равная 85 обновлений в секунду (85 Гц), а комфортной – 100 Гц. Для сравнения можно сказать, что частота смены кадров в кино составляет 24 кадра в секунду (24 Гц).

Клавиатура – стандартное клавишное устройство ввода информации и управления ПК. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. Обычная современная клавиатура имеет, как правило, 104 клавиши, среди которых выделяют алфавитно-цифровые клавиши, необходимые для ввода текста, клавиши управления курсором и ряд специальных и управляющих клавиш. Стандартное расположение клавиш имеет раскладку QWERTY, что соответствует отечественной раскладке ЙЦУКЕН. Раскладку принято именовать по символам, закрепленным за первыми клавишами верхней строки алфавитной группы.

Манипулятор «мышь» – устройство управления манипуляторного типа, облегчающее взаимодействие пользователя с ПК. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением на экране монитора графического объекта, называемого указателем мыши. Действия над объектом, на который установлен указатель мыши, определяются кратковременными нажатиями (щелчками) на одну из кнопок мыши (левую или правую). Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный интерфейс пользователя, который называется графическим.

Внутренние устройства системного блока

С

истемный блок– это центральная часть компьютера. В нем находится целый ряд взаимосвязанных устройств, необходимых для функционирования компьютера. Основными элементами системного блока являются:

– системная плата;

– внешняя дисковая память;

– платы (карты) расширения.

В системном блоке располагаются также блок питания и аккумулятор. Блок питания содержит вентилятор для охлаждения системного блока. К аккумулятору подключен таймер – внутримашинные электронные часы, обеспечивающие показания текущего времени (дату и время). Таймер продолжает работать и при отключении компьютера от сети.

Системная (материнская) плата– главная аппаратная компонента современного компьютера, от надежности которой зависит работа вычислительной системы. Тип установленной системной платы определяет общую производительность системы, а также возможности по модернизации компьютера и подключению дополнительных устройств.

Системная плата представляет собой печатную электронную плату, на которой размещены все основные элементы компьютера, линии соединения и разъемы для подключения внешних устройств. Ниже перечислен основной набор элементов, который в том или ином виде находится на системной плате:

– процессор – основная микросхема для обработки данных и управления работой всех устройств компьютера;

– оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – набор микросхем для временного хранения данных при включенном компьютере;

– ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – микросхема для длительного хранения данных даже в случае выключенного компьютера;

– микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, обеспечивающих взаимодействие всех устройств компьютера;

– шины – совокупность проводников (линий) для обмена данными;

– разъемы для подключения внешней памяти;

– последовательные и параллельные порты для подключения периферийных устройств;

– разъемы (слоты) для подключения модулей оперативной памяти и карт расширения.

С целью экономии места и увеличения количества свободных слотов на некоторые системные платы устанавливают видеоадаптеры, звуковые и сетевые карты и т. д. Такие устройства называются интегрированными или встроенными.

Системные платы различаются по выпускающей фирме и по типу процессоров, которые могут на них устанавливаться. Они содержат специальные перемычки – джамперы, позволяющие подстроить системную плату под тип процессора и другие устанавливаемые на ней устройства.

Процессор (микропроцессор, или центральный процессор) – это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет большинство математических и логических операций, заданных программой, размещаемой в оперативной памяти, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера. Аппаратно процессор реализуется на сверхбольшой интегральной схеме (СБИС), представляющей собой плоскую полупроводниковую пластину, заключенную в пластмассовый корпус с рядом металлических контактов (штырьков). В ПК IBM PC используются процессоры фирмыIntel. В компьютерах младших моделей фирмы Intel применялись процессоры 8086, 80286, 80386 и 80486, а в старших моделях – процессоры серииPentium: Pentium, Pentium II, Pentium III и т. д. В персональных компьютерах Macintosh применяются процессоры фирмыMotorola. В настоящее время на компьютерном рынке наиболее распространены две серии процессоров: Intel Pentium и AMD Athlon.

Конструктивно процессор представляет собой микропроцессорную память (МПП), которая строится на регистрах. Во время работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в ячейках оперативной памяти, а также во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует как непосредственно данные, часть – как адресные данные, а часть – как команды. Обмен информацией между процессором и другими устройствами осуществляется через порты ввода-вывода.

Под архитектурой процессора понимают принцип его действия, состав регистров, систему команд, конфигурацию и взаимное соединение основных его узлов. Система команд процессора представляет собой совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными. Чем шире набор системных команд, тем сложнее архитектура процессора. В зависимости от набора команд используются два различных подхода к архитектуре процессоров.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) – это концепция построения процессоров по следующему принципу: более компактные и простые инструкции (команды) выполняются быстрее. RISC-процессоры имеют сокращённый набор команд. Простая архитектура позволяет удешевить процессор, поднять тактовую частоту, а также распараллелить исполнение команд между несколькими блоками. Первые RISC-процессоры были разработаны в середине 1980-х годов в Стэнфордском и Калифорнийском университетах США. Они выполняли небольшой (50-100) набор команд. В настоящее время RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.

CISC (Complex Instruction Set Computing) – концепция проектирования процессоров, которая характеризуется расширенной системой команд со следующим набором свойств: нефиксированное значение длины команды; кодирование арифметических действий в одной инструкции; небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определенную функцию. CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах. Персональные компьютеры платформы IBM PC вплоть до Pentium IV ориентированы также на использование CISC-процессоров.

Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Группу процессоров, имеющих ограниченную (неполную) совместимость, рассматривают как семейства процессоров. Так, например, процессоры фирмы Intel относятся к семейству x86 и обладают совместимостью по принципу «сверху вниз». Это означает, что каждый новый процессор этого семейства «понимает» команды своих предшественников, но не наоборот. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемые.

Главными характеристиками процессора являются рабочее напряжение, тактовая частота, разрядность, объем встроенной кэш-памяти.

Рабочее напряжение – важный параметр процессора. Понижение рабочего напряжения с 5 В для ранних моделей до 2 В и менее для современных процессоров позволило уменьшить расстояние между элементами в кристалле процессора, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшилось тепловыделение в процессоре, а это позволило увеличить его производительность без угрозы перегрева.

Тактовая частота характеризует быстродействие (производительность) компьютера, которое определяется количеством операций (команд) выполняемых процессором в секунду. Быстродействие современных персональных компьютеров составляет десятки, и даже сотни миллионов операций в секунду. Скорость выполнения команд непосредственно связана с тактовой частотой. Время исполнения каждой команды занимает определенное количество тактов и называется машинным циклом. В ПК тактовые импульсы вырабатывает специальная микросхема (генератор тактовых импульсов), входящая в чипсет. Чем выше частота тактовых импульсов, тем больше команд может выполнить процессор в единицу времени, а, следовательно, тем выше его производительность. Для большинства процессоров тактовая частота измеряется в мегагерцах (1 МГц = 1 миллион тактов в секунду). На сегодняшний день частота некоторых процессоров уже превосходит 3 миллиарда тактов в секунду (3 ГГц). Более совершенные процессоры выполняют за машинный цикл не одну, а несколько команд.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может обработать в своих регистрах за один такт. Разрядность процессора определяется разрядностью командной шины. Процессоры с большей разрядностью при использовании соответствующей операционной системы имеют более высокую производительность. Первые процессоры семейства x86 были 16-разрядными. Начиная с процессора 80836 и по настоящее время, все процессоры имеют 32-разрядную архитектуру.

Объем встроенной кэш-памяти существенно влияет на производительность процессора. В процессоре есть центральная часть – ядро процессора, которая работает с частотой более высокой, чем частота работы других устройств. Для уменьшения количества обращений к оперативной памяти внутри процессора создают буферную область – «сверхоперативную» кэш-память, работающую на частоте ядра процессора. Для получения данных процессор сначала обращается в кэш-память, и если там нужных данных нет, он обращается в оперативную память. «Удачные» обращения в кэш-память называются попаданиями в кэш. Чем больше объем кэш-памяти, тем выше процент попадания и, как следствие, тем выше производительность процессора.

Шины – это совокупность нескольких групп проводников (линий), используемых для связи всех устройств компьютера. проводников, по которым происходит обмен данными между компонентами и устройствами компьютера, называют информационной шиной или просто шиной (Bus). Важнейшим свойством шины является возможность параллельного подключения нескольких внешних устройств. Если шина связывает только два устройства, то она называется портом.

Шина обеспечивает три направления передачи информации:

– между процессором и основной памятью;

– между процессором и портами ввода-вывода периферийных устройств;

– между основной памятью и портами ввода-вывода периферийных устройств.

В зависимости от типа передаваемых данных линии шины делятся на три группы: шину данных, адресную шину, шину управления (команд).

Шина данных предназначена для обмена данными между процессором, оперативной памятью и внешними устройствами. В ПК с процессором Intel Pentium используется 64-разрядная шина данных. Это означает, что за один такт на обработку поступает сразу 8 байтов.

Адресная шина служит для адресации к какому-либо устройству ПК. Каждый компонент ПК, ячейки оперативной памяти или порты ввода-вывода имеют свой адрес (уникальный идентификационный код) и входят в общее адресное пространство ПК. От разрядности адресной шины зависит максимально возможное число адресов, генерируемых процессором на адресной шине. Очевидно, что объем адресуемой оперативной памяти не должен превышать 2ⁿ, где n – разрядность адресной шины. Например, у процессора Intel Pentium адресная шина состоит из 32 параллельных проводников. Это означает, что в адресной шине формируется 32-разрядный адрес, указывающий на ячейку оперативной памяти, к которой подключается процессор для считывания данных в один из своих регистров, или, наоборот, для записи данных из регистра процессора в эту ячейку.

Шина команд (управления) используется для передачи из оперативной памяти кодов команд в процессор. По шине управления также передаются сигналы управления обменом, запросы прерывания, сигналы синхронизации и т. п. В большинстве современных процессоров командная шина является 32-разрядной, хотя существуют 64-разрядные и даже 128-разрядные.

В зависимости от функционального назначения в ПК различают системную шину и шины ввода-вывода.

Системная шина используется микросхемами чипсета для обмена информацией между процессором, памятью и другими устройствами.

Шины ввода-вывода ответвляются от системной шины и специализируются на обслуживании устройств определенного типа. Они подразделяются на локальные и стандартные.

Локальная шина ввода-вывода – это скоростная шина, предназначенная для обмена данными между быстродействующими устройствами (видеоадаптерами, сетевыми картами, картами сканера и др.) и системной шиной. В настоящее время в качестве локальной шины наибольшее распространение получила шина PCI. Она имеет 32- или 64-битовую разрядность и обеспечивает частоту до 66 МГц. Для ввода-вывода видеоданных при обработке трехмерных изображений корпорация Intel разработала специальную высокоскоростную шину AGP, которая фактически является портом, так как соединяет только два устройства (видеоадаптер и оперативную память).

Стандартная шина ввода-вывода используются для подключения более медленных устройств (например, мыши, клавиатуры, модемов). В настоящее время в качестве этой шины используются шины LPC, USB.

Весь набор шин ввода-вывода не ограничивается названными выше шинами. Современные ПК могут иметь шины стандарта SCSI, Fire Wire (IEEE 1394), которые устанавливаются в слоты расширения или интегрированы в системную плату.

Подключение устройств к шинам осуществляется посредством шинного интерфейса. Под шинным интерфейсом понимается совокупность характеристик подключаемого устройства (электрические и временные параметры), набор управляющих сигналов, протокол обмена данными и конструктивные особенности подключения. При этом обмен данными возможен только в случае совместимости их интерфейсов, что подразумевает стандартизацию интерфейсов отдельных компонентов ПК. В случае несовместимости интерфейсов (например, интерфейс системной шины и интерфейс винчестера) используются контроллеры, которые обеспечивают управление процессом обмена данными. Кроме того, гибкость и унификация системы обеспечивается введением стандартных интерфейсов последовательной и параллельной передачи данных, необходимых для работы таких важных периферийных устройств ввода-вывода как клавиатура, мышь, монитор, принтер. Для подключения этих устройств используются параллельные (LPT) и последовательные (COM) порты, разъемы которых выведены на заднюю панель системного блока.

Различают системный (внутренний) интерфейс и внешние интерфейсы (интерфейсы периферийного оборудования). Системный интерфейс задает правила подключения модулей к системной шине, а внешние интерфейсы определяют правила сопряжения с устройствами ввода-вывода, использующими шины ввода-вывода.

Основными параметрами шины являются разрядность и пропускная способность. Разрядностьшины определяется максимальным количеством одновременно передаваемых бит информации. На сегодняшний день существуют 16-, 32- и 64-разрядные шины. Чем выше разрядность, тем больше данных она может передать в единицу времени. Передача данных по шине осуществляется в виде электрических импульсов не непрерывно, а циклами. Количество циклов срабатывания шины в единицу времени называется частотой. Частота шины измеряется в герцах. Пропускная способность шины определяется количеством информации, передаваемой по шине в секунду. Например, для 64-разрядной системной шины с тактовой частотой 133 МГц пропускная способность составляет
(64 бит ´ 133 МГц) / 8 = 1064 Мбайт/с.

Кроме информационной шины в системном блоке имеются шина питания и шина заземления. Шина питания подводит питающее напряжение ко всем блокам, подключенным к магистрали. Шина заземления представляет собой проводник с достаточно большим поперечным сечением. К шине заземления подключают соответствующий вывод каждой микросхемы, расположенной на какой-либо плате, например на системной.

Слоты расширения представляют собой расположенные на системной плате унифицированные разъемы, в которые могут вставляться электронные платы контроллеров для подключения дополнительных устройств, платы расширения, имеющие специальное назначение (расширение оперативной памяти, управление накопителями на дисках, видеокарта, звуковая карта). Контроллер при вставке в слот подключается к соответствующей интерфейсной шине, выполняющей передачу данных между оперативной памятью и внешним устройством. Разным пользователям ПК нужен разный набор контроллеров, поэтому системная плата содержит несколько слотов. Платы, вставляемые в слоты, называют «дочерними». Их наличие и количество является характеристикой системной платы. Именно таким образом реализуется принцип открытой архитектуры.

Микропроцессорный комплект (чипсет) представляет собой набор микросхем (чипов), на основе которых исполняются системные платы. С помощью шин чипы соединяются между собой и с портами (разъемами для подключения внешних устройств). Параметры чипсета в наибольшей степени определяют свойства системной платы. Самые важные характеристики системной платы – скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, базовый тип и параметры работы оперативной памяти и некоторые другие напрямую зависят от типа чипсета.

Большинство чипсетов системных плат включают две основные микросхемы: контроллер оперативной памяти, получивший название северный мост, и контроллер внешних устройств – южный мост.

Северный мост обеспечивает обмен данными между процессором и оперативной памятью по системной шине. Кроме того, к северному мосту подключается шина PCI, обеспечивающая обмен данными между процессором, оперативной памятью и контроллерами периферийных устройств. Для связи видеоадаптера с процессором и оперативной памятью используется специальная шина AGP, соединенная с северным мостом и имеющая более высокую пропускную способность за счет передачи нескольких сигналов за один такт.

Южный мост обеспечивает обмен данными между северным мостом и портами для подключения периферийного оборудования. К южному мосту по шине UDMA подключаются устройства хранения информации (жесткие, гибкие и лазерные диски). Мышь и внешний модем подключаются с помощью последовательных портов COM. Принтер подключается к параллельному порту LPT, который обеспечивает более высокую скорость передачи данных, так как одновременно может передавать один байт информации. Одно из последних нововведений в архитектуре системных плат является использование шины USB. Она позволяет подключать к южному мосту до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Производительность шины USB вполне достаточна для подключения таких устройств как клавиатура, мышь, модем, сканер, джойстик, принтер, плоттер, WEB-камера и т. п. Удобство шины заключается в том, что она позволяет подключать и отключать устройства в «горячем режиме», не выключая компьютер. Кроме того, с помощью шины USB можно объединить несколько компьютеров в локальную сеть без применения специального оборудования и программного обеспечения.

Контроллеры периферийных устройств служат для подключения к шине внешних по отношению к процессору устройств. Подключение периферийных устройств к шине не напрямую, а через свои контроллеры обеспечивает согласование интерфейсов. Именно это позволило использовать общую шину для связи между отдельными функциональными модулями ПК. По сигналу управления от центрального процессора контроллер создает канал для обмена данными и в дальнейшем передача данных осуществляется непосредственно под управлением контроллера. Поэтому контроллер можно рассматривать как специализированный процессор, управляющий работой соответствующего внешнего устройства по специальным встроенным программам. Конструктивно контроллеры реализуются либо на отдельных электронных платах (карты расширения), часто называемых адаптерами (преобразователями) устройств, либо в виде микросхем, интегрированных в чипсет системной платы. Например, сетевые адаптеры используются для сопряжения ПК с физическим каналом передачи данных. К встроенным (интегрированным) контроллерам относятся, например, контроллеры клавиатуры и дисководов, адаптеры коммуникационных портов.

Для IBM-совместимых ПК важнейшим является DMA-контроллер (Direct Memory Access), обеспечивающий прямой доступ высокоскоростных устройств к оперативной памяти, не загружая процессор и системную шину. Процесс выполнения программы и пересылка данных осуществляются одновременно, что, в свою очередь, сокращает время выполнения программы и увеличивает производительность процессора. Такой режим наиболее эффективен, когда требуется высокая скорость для передачи большого объема информации, например, при загрузке данных в оперативную память с компакт-диска и наоборот. В настоящее время DMA-контроллер интегрирован в чипсет системной платы.

Важнейшую роль в работе ПК играет контроллер прерываний. Он обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет приоритет запросов и выдает процессору сигнал прерывания согласно уровню приоритета. Процессор приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания прерывания, после завершения которой восстанавливается выполнение прерванной программы.

Видеоадаптер(видеокарта) – это устройство, которое выполнено в виде отдельной (дочерней) платы, вставленной в один из унифицированных разъемов (слотов) системной платы. На данный момент используются два стандартных типа разъемов: AGP, применяемый в недорогих ПК, и PCI-E (PCI-Express) – современный скоростной тип разъема. Видеоадаптер может быть встроен в саму системную плату. Такие видеоадаптеры характерны для недорогих «бюджетных» ПК, поскольку проигрывают по производительности съемным видеоадаптерам. За время существования ПК сменилось несколько стандартов видеоадаптеров: MDA (монохромный), CGA (4 цвета), EGA (16 цветов), VGA (256 цветов). В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGA (Super VGA), обеспечивающие воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана и стандартного ряда значения (640´480, 800´600, 1024´768, 1152´864, 1280´1024 точек и т. д.).

Видеоадаптер выполняет все операции, связанные с управлением экраном монитора. В настоящее время он представляет собой устройство, реализующее функции видеопамяти, видеоконтроллера и видеопроцессора. Видеопамять предназначена для хранения графических данных об изображении. Видеоконтроллер считывает из видеопамяти данные о яркости отдельных точек (пикселей) экрана и в соответствии с ними управляет разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора. Видеопроцессор служит для управления построением и обновлением изображений. Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК. Основными параметрами видеоподсистемы являются: разрешение экрана, цветовое разрешение и видеоускорение.

Разрешение экрана определяет число точек, размещенных на экране монитора по горизонтали и вертикали. Для каждого размера монитора существует свое оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер. В настоящее время для работы с документами и службами Интернета оптимальным является разрешение 1024´768 точек, что соответствует размеру ЭЛТ-мониторв в 17 дюймов. Почти такое же разрешение обеспечивают ЖК-мониторы размером 15 дюймов. Размеры экранов более 17 дюймов и разрешение выше 1024´768 применяют при работе с компьютерной графикой, системами автоматизированного проектирования и системами компьютерной верстки изданий. Разрешение экрана зависит также от размера зерна, под которым понимается минимальный размер пикселя, полученный в данном мониторе (измеряется в мм).

Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Глубина цвета зависит от разрешения экрана и объема видеопамяти. При высоком разрешении экрана на каждую точку изображения приходится отводить меньше места в видеопамяти, а, следовательно, информация о цветах будет более ограниченной. Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день – 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Color). Наиболее комфортная работа достигается в полноцветном режиме (True Color) при глубине цвета 16,7 млн. цветов. Использование режима True Color с высоким разрешением требует значительных размеров видеопамяти. Объем видеопамяти определяется буфером кадра и дополнительными операциями, связанными с обработкой изображения. На сегодня объем видеопамяти составляет 32–128 Мбайт.

Видеоускорение – одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть математических операций по построению изображений выполняется без процессора, чисто аппаратным путем с помощью микросхемы, которая называется видеоускорителем (графическим ускорителем). Если в состав видеоадаптера входит видеоускоритель, то в таких случаях говорят, что видеокарта обладает функциями аппаратного ускорения. Современные видеокарты имеют два типа видеоускорителей – ускорители плоской (2D) и трехмерной (3D) графики. Ускорители типа 3D ориентированы на работу мультимедийных развлекательных программ (игр) и профессиональных программ трехмерной графики. Видеоадаптеры с графическим ускорителем позволяет воспроизводить как статические, так и динамические изображения, например, показывать мультфильмы.

Звуковая карта – устанавливается в один из слотов системной платы в виде дочерней платы и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи и музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. На выходе звуковой карты имеется также разъем для подключения микрофона, с помощью которого можно записывать речь и музыку, сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования. Стандартом для воспроизведения звука стали устройства, совместимые с устройством Sound Blaster компании Creative Labs. При отсутствии повышенных требований к качеству звука используются интегрированные звуковые системы, в которых функции обработки звука выполняются процессором и микросхемами системной платы. В этом случае звуковые колонки подключаются к гнездам, установленным непосредственно на системной плате. Многие звуковые платы имеют специальный игровой порт (GAME-порт), к которому подключаются игровые манипуляторы (джойстики).

Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество бит, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой формы в цифровую и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность преобразования, а, следовательно, тем выше качество звучания. На сегодняшний день минимальным требованием являются
16 разрядов, а наибольшее распространение получили
32- и 64-разрядные устройства.

Дополнительные периферийные устройства
персонального компьютера

К

современным персональным компьютерам может быть подсоединен целыйряд дополнительных периферийных устройств. Периферийные устройства подключаются с помощью специальных интерфейсов и предназначены для выполнения вспомогательных операций, расширяющих функциональные возможности ПК. По своему назначению периферийные устройства подразделяются на:

– устройства ввода-вывода данных;

– устройства хранения данных;

– устройства обмена данными.

К дополнительным устройствам ввода данных относятся специальные клавиатуры, специальные манипуляторы (трекболы, пенмаусы, инфракрасные мыши и др.), сканеры, графические планшеты (дигитайзеры), цифровые фотокамеры.

В качестве устройств вывода данных, дополнительных к монитору, широко используются различные печатающие устройства (принтеры).

Для внешнего хранения данных применяют устройства, использующие магнитные, магнитооптические и электронные носители: стримеры, накопители на съемных магнитных дисках, магнитооптические съемные диски, флэш-накопители.

К устройствам обмена данным между удаленными компьютерами по каналам связи относятся модемы и факс-модемы. Под каналом связи понимают физические линии (проводные, оптоволоконные, кабельные, радиочастотные), способ их использования (коммутируемые и выделенные) и способ передачи данных (цифровые или аналоговые сигналы).

С помощью модема (МОдулятор + ДЕМодулятор) персональные компьютеры могут подключаться к другим компьютерам, а также входить в различные телекоммуникационные компьютерные сети. По конструктивному исполнению модемы бывают внутренними (в виде электронной платы, вставляемой в один из слотов системной платы) и внешние – в виде отдельного устройства, подключаемого к ПК через один из внешних портов. Модем содержит специализированный микропроцессор, управляющий его работой, оперативную и постоянную память, элементы звуковой и световой сигнализации о режимах его работы и характеристиках используемого канала связи. Постоянная память используется для запоминания конфигурации модема при выключении питания и может перепрограммироваться.

Широкое применение нашли модемы, подключаемые к коммутируемым телефонным каналам связи. Цифровые данные, поступающие из компьютера, преобразуются в модеме путем модуляции в аналоговый сигнал по соответствующему стандарту (протоколу) и передаются в телефонную линию. Модем-приемник осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) в соответствии с избранным протоколом и направляет восстановленные цифровые данные в компьютер. Основной характеристикой передачи данных по линиям телефонной связи является скорость передачи, которая оценивается в бодах и килободах. Скорость в один бод – это передача одного бита в секунду. Существуют также модемы и для оптических линий связи, преобразующие электрические сигналы в световые и наоборот.

К основным потребительским параметрам модемов относятся: производительность (бит/с), поддерживаемые протоколы связи и коррекции ошибок, шинный интерфейс для внутренних модемов (ISA или PCI). От производительности зависит объем данных, передаваемых в единицу времени. От поддерживаемых протоколов зависит эффективность взаимодействия передающего модема и модема-приемника, то есть вероятность того, что они будут взаимодействовать друг с другом при оптимальных настройках. От шинного интерфейса зависит простота установки и настройки модема. Большинство современных модемов работают со скоростью 14400–33600 бит/с и поддерживают средства коррекции ошибок и сжатия данных (стандарты V.42 и V 42bis).

Факс-модемы – устройства, сочетающие возможности модема и средств для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефонными аппаратами. Некоторые факс-модемы обладают голосовыми возможностями и могут, например, использоваться в качестве автоответчика. В настоящее время все модемы выпускаются с факсимильными возможностями.

К числу дополнительных периферийных устройств относят также источник бесперебойного питания, который защищает оборудование от скачков напряжения и позволяет безопасно работать при кратковременных отключениях питания. Во время продолжительных нарушений электроснабжения источники бесперебойного питания выключают всю вычислительную систему.

Тесты