В основе функционирования любой ЭВМ лежит архитектура.
ЭВМ (персональный компьютер (ПК)) – это универсальная вычислительная диалоговая система, реализованная на базе микропроцессорных средств, компактных внешних запоминающих устройств, способная выполнять последовательность операций над даннымис помощью программы.
В основе функционирования любой ЭВМ лежит архитектура.
в 1945 г., Джон фон Нейман выделил пять ключевых компонентов того, что ныне называют «архитектурой фон Неймана» компьютера. Чтобы компьютер был и эффективным, и универсальным инструментом, он должен включать следующие структуры:
1. быть электронным, а не механическим устройством
2. центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ), центральное устройство управления (УУ) ( Принцип жесткости архитектуры.) Неизменяемость архитектуры.
3. запоминающее устройство, или память а также устройство ввода-вывода информации.
4. Принцип адресуемостии однородности памяти.Память, состоящая из пронумерованных ячеек и в ней хранятся как данные так и команды.
5. эта система должна работать с двоичнымичислами, принцип двоичного кодирования.
6. выполнять операции последовательно, одну за другой (принцип последовательности программного управления).
В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство, называемое центральным процессором.
Схема архитектуры ЭВМ, базирующаяся на принципах фон Неймана.
ВК – видеокарта (видеоадаптер, видеоконтроллер) формирует изображение и передает его на монитор;
ИП – источник питания обеспечивает питание всех блоков ЭВМ по системной шине;
КВЗУ – контроллеры внешних запоминающих устройств управляют обменом информацией с ВЗУ;
КК – контроллер клавиатуры содержит буфер, в который помещаются вводимые символы, и обеспечивает передачу этих символов другим компонентам;
КПВВ – контроллеры портов ввода-вывода управляют обменом информацией с периферийными устройствами;
МП – микропроцессор выполняет команды программы, управляет взаимодействием всех компонент ЭВМ;
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство хранит исходные данные и результаты обработки информации во время функционирования ЭВМ;
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство хранит программы, выполняемые во время загрузки ЭВМ;
ПУ – периферийные устройства различного назначения: принтеры, сканнеры, манипуляторы «мышь» и др.;
СА – сетевой адаптер (карта) обеспечивает обмен информацией с локальными и глобальными компьютерными сетями.
К устройствам ввода информации относят клавиатуру и такие ПУ, как сканнеры, манипуляторы типа «мышь», джойстики, а к устройствам вывода информации – монитор и такие ПУ, как принтеры.
Современную архитектуру ЭВМ определяют следующие принципы.
1. Принцип программного управления. Обеспечивает автоматизацию процесса вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу, для решения каждой задачи составляется программа, которая определяет режим функционирования ЭВМ, при этом строгий порядок действий не предопределен.
2. Принцип программы, сохраняемой в памяти. Согласно этому принципу, команды программы подаются, как и данные, в виде чисел и обрабатываются так же, как и числа, а сама программа перед выполнением загружается в ОЗУ, что ускоряет процесс ее выполнения.
3. Принцип произвольного доступа к памяти. В соответствии с этим принципом, элементы программ и данных могут записываться в произвольное место ОЗУ, что позволяет обратиться по любому заданному адресу (к конкретному участку памяти) без просмотра предыдущих. При этом возможно несколько частей быстрой памяти (ОП и КЭШ) – неоднородность памяти
4. Наличие многопроцессорной архитектуры ЭВМ (динамичность архитектуры)
Микропроцессор
Микропроцессор(МП; CPU – CentralProcessingUnit (центральный обрабатывающий модуль)) – центральный блок ЭВМ, управляющий работой всех компонент ЭВМ и выполняющий операции над информацией. Операции производятся в регистрах, составляющих микропроцессорную память.
Основные функции МП:
- выполнение команд программы, расположенной в ОЗУ; команда состоит из кода, определяющего, что эта команда делает, и операндов, над которыми эта команда осуществляется;
- управление пересылкой информации между микропроцессорной памятью, ОЗУ и периферийными устройствами;
- обработка прерываний;
- управление компонентами ЭВМ.
Микропроцессор состоит из следующих блоков:
АЛУ – арифметико-логическое устройство;
ДБ – другие блоки (математический сопроцессор, модуль предсказания ветвлений);
ДК – дешифратор команд;
ИМП – интерфейс микропроцессора;
Кэш L1 – кэш-память первого уровня;
Кэш L2 – кэш-память второго уровня;
МПП – микропроцессорная память;
РОН – регистры общего назначения;
РС – регистры смещений;
РФ – регистр флагов;
СР – сегментные регистры;
УС – устройство синхронизации;
УУ – устройство управления.
Рассмотрим назначение этих блоков МП.
Устройство управления (УУ) выполняет команды, поступающие в МП в следующей последовательности:
1) выборка из регистра-счетчика адреса ячейки ОЗУ, где хранится очередная команда программы;
Структура микропроцессора
2) выборка из ячеек ОЗУ кода очередной команды и приема считанной команды в регистр команд;
3) расшифровка кода команды дешифратором команды (ДК);
4) формирование полных адресов операндов;
5) выборка операндов из ОЗУ или МПП и выполнение заданной команды обработки этих операндов;
6) запись результатов команды в память;
7) формирование адресаследующей команды программы.
Для ускорения работы перечисленные действия выполняются параллельно: один блок выбирает команду, второй дешифрует, третий выполняет и т. д., образуя конвейеркоманд.
Команды, поступающие в УУ, временно хранятся в кэш-памяти первого уровня, освобождая шину для выполнения других операций. Размер кэш-памяти первого уровня 8-32 Кбайт.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет все арифметические (сложение, вычитание, умножение, деление) и логические (конъюнкция, дизъюнкция и др.) операции над целыми двоичными числами и символьной информацией.
Устройство синхронизации (УС) определяет дискретные интервалы времени – такты работы МП между выборками очередной команды. Частота, с которой осуществляется выборка команд, называется тактовой частотой.
Интерфейс МП (ИМП) предназначен для связи и согласования МП с системной шиной ЭВМ. Принятые команды и данные временно помещаются в кэш-память второго уровня. Размер кэш-памяти второго уровня – 256 Кбайт до 12Мб. Ранее кэш-память второго уровня размещалась на материнской плате.
Например, недостаток Intel – новая линейка и новый интерфейс – требует замены всей материнской платы.
Микропроцессорная память (МПП) включает 14 основных двухбайтовых запоминающих регистров и множество (до 256) дополнительных регистров. Регистры – это быстродействующие ячейки памяти различного размера.
Производитель имодель
Тактовая частота - это частота, с которой МПр выполняет все операции.Эти сигналы задаются электронным устройством, называемым тактовым генератором. Главным элементом этого устройства является кристалл кварца, который при подаче на него электрического напряжения вырабатывает импульсы строго определенной частоты.Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота.Применение технологии умножения частоты позволяет повысить скорость работы внутренних блоков МПр. В этом случае говорят о внутренней и внешней тактовой частоте. Первая характеризует скорость обработки данных внутри МПр, а вторая - скорость выполнения операций обмена.
1. Быстродействие
Повышение степени интеграции позволяет МПр работать на более высокой внутренней тактовой частоте за счет более высокой синхронизации сигналов между его функциональными узлами, так как при сокращении расстояния между транзисторами уменьшается задержка передачи сигналов, проходящих по ним. Кроме этого, переход на более “компактную” структуру позволяет снизить энергопотребление и тепловыделение МПр.
Обеспечивается материнской платой, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы. Рабочее напряжение процессоров не превышает 3 В. Снижение рабочего напряжения позволяет уменьшить размеры МП, а также уменьшить тепловыделение в МП, что повышает его производительность без угрозы перегрева.
5. Помимо указанных выше факторов производительность МПр зависит от технологии обработки команд и данных.
В составе современных МПр имеются несколько исполнительных устройств. Это позволяет одновременно обрабатывать несколько инструкций. Обработка ведется в так называемом конвейерном режиме. Для повышения эффективности заполняемости конвейеров предусмотрен механизм предсказания того, какая инструкция должна обрабатываться следующей.
Особенности архитектуры
Многоядерный процессор — центральный процессор, содержащий два и более вычислительных ядра на одном процессорном кристалле или в одном корпусе.
В настоящее время существуют 2, 4, 6,8, 10, 260 ядерные процессоры.
Первый многоядерный чип был выпущен в 2001 году.
в мае 2005-го- двухъядерный 64-битным микропроцессор
Производители INTEL AMD
Отличия:
- Стоимость
- Производительность
- технологии
Технологии INTELи AMD
Размер новых транзисторов составляет 14 нанометров, а это гораздо меньше, чем 22-нанометровые транзисторы, которые использовались в четвертом поколении. В результате повысилась производительность, а энергопотребление стало ниже.В микросхеме IntelCore 5-гопоколения количество транзисторов составляет 1,3 миллиарда.
Технология IntelHyper-Threading позволяет процессорам обрабатывать больше задач одновременно, а функция беспроводной потоковой передачиIntelWiDi теперь позволяет передавать видео в формате Full 4K.
Использованиенескольких ядер на одном кристале.
Процессоры со встроенной видеокартой (на одном кристалле расположен непосредственно сам процессор и дополнительно видеокарта) производятся и Intel, и AMD. И хотя стоимость видеокарты в составе процессора обычно невысока - до 20% от общей стоимости, но ее быстродействие даже по современным меркам является достаточным для многих задач.
Лучшие мощные процессоры 2017г:
| IntelCore i7-6700, LGA1151, Intel HD Graphics 530 |
| IntelCore i7-4770K, LGA1150, Intel HD Graphics 4600 |
| AMD FX-9590, AM3+ |
| IntelCore i7-7700, LGA1151, Intel HD Graphics 630 |
| AMD Ryzen 5 1500X, AM4 |
AMD FX-9590 - мощный 8-ядерный процессор для специализированных компьютеров (обработка видео и т.п.).
AMD Ryzen 7-1700
- 8-ядерный процессор, Socket AM4
- частота 3000 МГц
- объем кэша L2/L3: 4096 Кб/16384 Кб
- ядро SummitRidge
- техпроцесс 14 нм
- встроенный контроллер памяти
- 20 000 руб.
В марте 2017 года анонсирована модель APU Ryzen 2000 X, которая поступить в продажу под конец года. Характеристики: Семейство: AMD Ryzen 7; 8 ядер; Тактовая частота 3,6 МГц с возможностью разгона до 4 МГц;
Мощный процессор из доступных в продаже на текущий момент( c 07.2016): IntelCore i7-6950X–
- 10-ядерный процессор, Socket LGA2011-3
- частота 3000 МГц
- объем кэша L2/L3: 2560 Кб/25600 Кб
- ядро Broadwell E
- техпроцесс 14 нм
- встроенный контроллер памяти
- Все характеристики
- 109 893 руб.
По итогам сравнения возможностей микропроцессоров в большинстве игр получена небольшая разница в результатах между процессорами AMD Ryzen 7 1800X и IntelCore i7-7700K(4 ядра).
Поколение Intel
Гордон Мур, один из основателей компании Intel, сформулировал получивший его имя закон в 1965 году. Описание закономерности звучит так: «Количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 12 месяцев». В 1975 году Мур скорректировал свое предсказание, увеличив этот срок до двух лет.
Напомним, в марте Intel признала отмену своей стратегии «Тик-так» (Tick-Tock), которая лежала в основе ее разработок процессоров добрый десяток лет. Теперь цикл разработки растягивается на три года и описывается так: процесс-архитектура-оптимизация,то есть скорее как «Тик-так-так». Таким образом, скорость перехода на более тонкие техпроцессы замедляется. Процессоры на 10-нанометровом процессе с кодовым названием Cannonlake ожидаются в 2017 году.
Постоянное и оперативное ЗУ
Запоминающие устройства, используемые в ЭВМ, состоят из последовательности ячеек. Каждая ячейка содержит значение одного байта и имеет собственный номер (адрес), по которому происходит обращение к ее содержимому. Все данные в ЭВМ хранятся в двоичном виде нулей и единиц.
Запоминающие устройства характеризуются двумя параметрами:
- объем памяти – размер в байтах, доступных для хранения информации;
- время доступа к ячейкам памяти – средний временной интервал, в течение которого находится требуемая ячейка памяти и из нее извлекаются данные.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ; RAM – RandomAccessMemory) предназначено для оперативной записи, хранения и чтения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ЭВМ в текущий период времени. После выключения питания ЭВМ, информация в ОЗУ уничтожается, поэтому она не подходит для долговременного хранения информации. Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, выраженный числом. В ЭВМ на базе процессоров Intel Pentium используется 32-разрядная адресация. Это означает, что число независимых адресов равно 232, то есть возможное адресное пространство составляет 4,3 Гбайт. Объем ОЗУ превышает 4096 Мбайт (2011 г.), время доступа 0,005-0,02 мкс. 1 с = 106 мкс.
64 разрядные ОС поддерживают до 128 ГбайтОперативной памяти
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ; ROM – ReadOnlyMemory) хранит неизменяемую (постоянную) информацию: программы, выполняемые во время загрузки системы, и постоянные параметры ЭВМ. В момент включения ЭВМ в его ОЗУ отсутствуют данные, так как ОЗУ не сохраняет данные после выключения ЭВМ. Но МП необходимы команды, в том числе и сразу после включения. Поэтому МП обращается по специальному стартовому адресу, который ему всегда известен, за своей первой командой. Этот адрес из ПЗУ. Основное назначение программ из ПЗУ состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жесткими и гибкими дисками. Обычно изменить информацию ПЗУ нельзя. Объем ПЗУ 128-256 Кбайт, время доступа 0,035-0,1 мкс. Так как объем ПЗУ небольшой, но время доступа больше, чем у ОЗУ, при запуске все содержимое ПЗУ считывается в специально выделенную область ОЗУ.
Кроме ПЗУ существует энергонезависимая память CMOSRAM (ComplementaryMetal-OxideSemiconductorRAM), в которой хранятся данные об аппаратной конфигурации ЭВМ: о подключенных к ЭВМ устройствах и их параметры, параметры загрузки, пароль на вход в систему, текущее время и дата. Питание памяти CMOSRAM осуществляется от батарейки. Если заряд батарейки заканчивается, то настройки, хранящиеся в памяти CMOSRAM, сбрасываются, и ЭВМ использует настройки по умолчанию.
Внешние ЗУ
Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для долговременного хранения и транспортировки информации. ВЗУ взаимодействуют с системной шиной через контроллеры внешних запоминающих устройств (КВЗУ). КВЗУ обеспечивают интерфейс ВЗУ и системной шины в режиме прямого доступа к памяти, то есть без участия МП.
ВЗУ можно разделить по критерию транспортировки на переносные и стационарные.
Переносные ВЗУ состоят из носителя, подключаемого к порту ввода-вывода (обычно USB), (флэш-память) или носителя и привода (накопители на гибких магнитных дисках, приводы CD и DVD).
В стационарных ВЗУ носитель и привод объединены в единое устройство (накопитель на жестких магнитных дисках).Стационарные ВЗУ предназначены для хранения информации внутри ЭВМ.
Перед первым использованием или в случае сбоев ВЗУ необходимо отформатировать – записать на носитель служебную информацию, необходимую в дальнейшем при операциях чтения-записи с носителя.
Рассмотрим три типа ВЗУ, разделенные по критерию физической основы или технологии производства носителя:
1) магнитные носители;
2) оптические носители;
3) флэш-память.
Стационарные ВЗУ
Рассмотрим типы накопителей
1. Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД; harddisk – жесткий диск) представляют собой несколько дисков с магнитным покрытием, нанизанные на шпиндель, в герметичном металлическом корпусе. При вращении диска происходит быстрый доступ головки к любой части диска.
Магнитные носители основаны на свойстве материалов находиться в двух состояниях: «не намагничено»-«намагничено», кодирующие 0 и 1. По поверхности носителя перемещается головка, которая может считывать состояние или изменять его. Запись данных на магнитный носитель осуществляется следующим образом. При изменении силытока, проходящего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля на поверхности магнитного носителя, и состояние ячейки меняется с «не намагничено» на «намагничено» или наоборот. Операция считывания происходит в обратном порядке. Из-за контакта головки с поверхностью носителя через некоторое время носитель приходит в негодность.
В НЖМД может быть до десяти дисков. Их поверхность размечается дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт. Из них 512 байт отведено для записи данных. Оставшиеся 59 байт отведены под заголовок (префикс), определяющий начало и номер сектора и окончание (суффикс), где записана контрольная сумма, необходимая для проверки целостности хранимых данных. Секторы и дорожки формируются во время форматирования диска. Разметка секторов зависит от типа диска. Жесткие диски устанавливаются в системном блоке и являются основным ВЗУ ЭВМ. Объем жестких дисков превышает 1 Тбайт (2011 г.), а время доступа – 0,005-0,03 с.
— HDD (Hard Disc Drive) — классический жёсткий магнитный диск, наиболее распространённый на сегодняшний день тип накопителя. Достоинствами HDD являются невысокая цена и большая ёмкость (в современных ноутбуках может достигать 1 Тб и более). В то же время такие накопители создают шум при работе и чувствительны к сотрясениям (хотя во многих ноутбуках применяется система защиты жёсткого диска, обеспечивающая сохранность информации даже при довольно сильных ударах).
— SSD (Solid-State Drive) — твердотельный накопитель, запоминающее устройство на основе энергонезависимых микросхем (технология flash). В отличии от HDD, такие накопители не содержат движущихся частей, благодаря чему они работают практически бесшумно, более надёжны и устойчивы к падениям и ударам. Кроме того, скорость доступа к данным на SSD-накопителях выше. Недостатками их являются относительно небольшая ёмкость, высокая цена и значительно меньшее количество циклов перезаписи, чем у HDD (впрочем, большинство современных SSD вполне способны прослужить несколько лет в довольно интенсивном режиме использования).
- Обычная 2D NAND, выпускаемая по техпроцессам с 15/16-нм нормами, – это, похоже, предел миниатюризации ячеек энергонезависимой памяти с плавающим затвором, двигаться дальше которого не позволяют уже физические барьеры.
- Первые массовые твердотельные накопители, построенные на флеш-памяти с трёхмерной компоновкой, появились на рынке более двух лет назад. Компания Samsung смогла запустить серийное производство трёхмерной флеш-памяти намного раньше своих конкурентов. Накопители Samsung 850 PRO и 850 EVO стали своего рода золотым стандартом для потребительских SATA SSD.
В 2016 году Компания Micron (США) уже готова предложить пользователям конечные продукты – твердотельные накопители, построенные на трёхмерной флеш-памяти собственного производства. Пока речь идёт лишь о единственном пробном продукте – SATA SSD-накопителе Crucial MX300, который до недавних пор ограниченно поставлялся только в одном варианте ёмкости 750 Гбайт.
— SSD/HDD. Сочетание жёсткого диска с твердотельным модулем. Так, твердотельный модуль, (имеющий в таких случаях намного меньшие объёмы, чем HDD), может применяться для хранения файлов операционной системы, а также некоторых наиболее важных программ, для которых важно быстродействие. В свою очередь для основного объёма данных (документов, мультимедиа, игр), где значение имеет не столько скорость доступа, сколько вместительность, применяется жёсткий диск. Ещё один способ работы такой связки — применение SSDв роли скоростного буфера для обмена данными между HDD и системой. И в том, и в другом случае быстродействие подобных ноутбуков во многих случаях оказывается вполне сравнимо с моделями на основе «чистых» SSD, притом что стоимость накопителя в пересчёте на гигабайт объёма получается намного меньшей.
— SSHD (Solid-statehybriddrive). Гибридные накопители, сочетающие твердотельную память и жёсткий магнитный диск. От описанных выше связок HDD/SSD отличаются прежде всего тем, что в данном случае оба типа накопителей объединены в одном корпусе. Как правило, формат работы SSHD предусматривает хранение всех данных на магнитном диске и применение SSD в качестве буфера (кэша), ускоряющего скорость ввода/вывода данных. Таким образом, весь гибридный привод воспринимается системой как единое устройство, без разделения на SSDи HDD. Преимущества у SSHD фактически те же, что и у HDD/SSD — повышение скорости работы без значительного увеличения стоимости.
Флэш-память
Флэш-память представляет собой микросхемы памяти, заключенные в пластиковый корпус, и предназначена для долговременного хранения информации с возможностью многократной перезаписи. Микросхемы флэш-памяти не имеют движущихся частей. При работе указатели в микросхеме перемещаются на начальный адрес блока, и затем байты данных передаются в последовательном порядке. При производстве микросхем флэш-памяти используются логические элементы NAND (И-НЕ). Количество циклов перезаписи флэш-памяти превышает 1 млн. Флэш-память подключается к порту USB.
Компания Samsung выпустила новые потребительские твердотельные накопители модели 850 Pro. Они представлены в вариантах ёмкостью 128 ГБ, 256 ГБ, 512 ГБ и 1 ТБ. Однако главной особенностью модельного ряда стало применение пространственной 3D V-NAND флеш-памяти от Samsung.
Оптические носители
Оптические носители представляют собой компакт-диски диаметром 12 см (4,72 дюйма) или мини-диски диаметром 8 см (3,15 дюйма).
В центре компакт-диска находится круглое отверстие, надеваемое на шпиндель привода компакт-дисков.
Запись и считывание информации на компакт-диск осуществляется головкой, которая может испускать лазерный луч. Физический контакт между головкой и поверхностью диска отсутствует, что увеличивает срок службы компакт-диска.
виды компакт-дисковCD (CompactDisc), DVD (DigitalVersatileDisc – цифровой универсальный (многосторонний) диск) и Blu-Ray, имеющие одинаковый размер 4,72 дюйма.
Объем CD равен 650 или 700 Мбайт. Музыкальные диски относятся к CD и предназначены только для чтения с них музыки. Время доступа к CD – 0,05-0,3 с.
Формат DVDявляются развитием CD, их объем составляет 4,7 Гбайт за счет более плотной записи. DVD продолжают совершенствоваться. Существует несколько конкурирующих форматов DVD: DVD-, DVD+ и DVD-RAM.
Диск HD-DVD, например, имеет память на 15 Гбайт информации с одной записывающей стороной, двухсторонний диск может сохранить до 30 Гбайт.
Формат Blu-Ray является дальнейшим развитием DVD и позволяет записывать 25 Гбайт информациина одностороннем диске с одним слоем информации, и до 50 Гбайт на двухстороннем диске
Дисковод для оптических носителей состоит из следующих частей:
- электродвигатель, который вращает диск;
- оптическая система, состоящая из лазерного излучателя, оптических линз и датчиков и предназначенная для считывания информации с поверхности диска;
- микропроцессор, который руководит механикой привода, оптической системой и декодирует прочитанную информацию в двоичный код.
Для приводов оптических дисков указывается максимальная скорость чтения и записи для различных форматов дисков CD и DVD, кратная однократной скорости для CD – 150 Кбайт/с и для DVD – 1350 Кбайт/с. Например, скорость чтения 8x для CD означает, что данные считываются со скоростью 1200 Кбайт/с. Максимальная скорость чтения с дисков Blu-Ray работы составляет 12x (54 Мбайт/с).
Видеоподсистема ЭВМ
Видеокарта
Видеоподсистема ЭВМ включает два устройства:
1) монитор (дисплей),отображающий на своем экране текстовую и графическую информацию пользователю;
2) видеокарта (ВК; видеоконтроллер, видеоадаптер), обеспечивающая формирование изображения, его хранение, обновление и преобразование в сигнал, отображаемый монитором.
Видеокарта представляет собой плату, устанавливаемую в специальный слот на материнской плате или интегрированную в материнскую плату.
Видеокарта содержит следующие элементы:
- графический процессор, обрабатывающий изображение и преобразующий его в сигнал для монитора;
- видеопамять, хранящую воспроизводимую на экране информацию; объем видеопамяти превышает 1 Гбайт (2011 г.);
- видеоакселераторы;различают два типа видеоакселераторов: для плоской (2D) и трехмерной (3D) графики; первые эффективны для работы с прикладными программами общего назначения, вторые ориентированы на работу с разными мультимедийными и развлекательными программами; видеоакселераторы позволяют производить математические вычисления для построения трехмерных сцен на двухмерном экране без участия МП.
Монитор
Основными характеристиками мониторов являются размер экрана, разрешение, размер зерна и частота развертки монитора.
Размер экрана монитора задается величиной его диагонали в дюймах. Приняты следующие типоразмеры экранов 12, 14, 15, 17, 19, 21 и 22, 27,30 дюймов. 1 дюйм = 2,54 см. Чем больше размер экрана монитора, тем удобнее работать с ним.
Разрешение монитора измеряется в пикселях. Пиксель – это точка на экране монитора. Количество точек по горизонтали и вертикали составляют разрешение монитора. Приняты стандартные разрешения мониторов, некоторые из которых имеют названия (таблица).
Обычно соотношение количества пикселей по горизонтали и вертикали составляет 4:3 (стандартные) или 16:9 (широкоэкранные). Бóльшее разрешение делает картинку на экране более четкой.UltraHD (4K, 3840x2160 пикселей)
Размер зерна (шаг точки) определяет расстояние между двумя соседними пикселями. Чем меньше размер зерна, тем выше четкость и тем меньше устает глаз. Величина зерна современных мониторов имеет значения от 0,25 до 0,28 мм.
UltraHD мониторы - очень мелкий (0.14-0.18 мм).
Частота развертки монитора (частота регенерации) определяется количеством обновлений изображений на экране монитора в единицу времени и измеряется в герцах. Чем больше частота, тем меньше усталость глаз и больше времени можно работать непрерывно. Маленькая частота приводит к появлению мерцания. Современные мониторы обеспечивают частоту развертки монитора 70-80 Гц.
Геймерские мониторы с частотой обновления 120-144 Гц
Типичные разрешения мониторов
| Разрешение | Количество пикселей | Название | Соотношение сторон |
| 640 ´ 480 | VGA | 4:3 | |
| 800 ´ 600 | SVGA | 4:3 | |
| 1024 ´ 768 | XGA | 4:3 | |
| 1280 ´ 800 | 8:5 | ||
| 1280 ´ 1024 | SXGA | 4:3 | |
| 1360 ´ 768 | 1044 480 | HD Ready | 16:9 |
| 1600 ´ 1200 | 1 920 000 | 4:3 | |
| 1920 ´ 1080 | 2 073600 | Full HD | 16:9 |
| 1920 ´ 1200 | 2 304 000 | 8:5 | |
| 2560 ´ 1440 | 3 686 400 | 16:9 |
USB 3.0
31 июля 2013 года USB 3.0 Promoter Group объявила о принятии спецификации следующего интерфейса, USB 3.1, скорость передачи которого может достигать 10 Гбит/с. Разъём USB 3.1
PS/2 (Personal System – персональная система) – последовательный порт, разработанный фирмой IBM в середине 1980-х для своей серии персональных компьютеров IBM PS/2. В отличие от порта RS-232 порт PS/2 имеет более компактный разъем. Через порт подается также электропитание. В настоящее время используется вместе с портом USB.
IEEE 1394 (FireWire, iLink) – последовательный интерфейс, использующийся для подключения цифровых видеоустройств (видеокамер). Через порт возможна передача видеоизображения со скоростью 100-400 Мбит/с. Поддерживает технологию PlugandPlay.
HDMI - High Definition Multimedia Interface (HDMI) — интерфейс для мультимедиа высокой чёткости, позволяющий передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудиосигналы с защитой от копирования.
Периферийные устройства
Принтеры
Печатающие устройства (принтеры) – это устройства вывода данных из ЭВМ и фиксирующие их на бумаге. Основными характеристиками принтеров являются разрешающая способность, скорость печати, объем установленной памяти и максимальный поддерживаемый формат бумаги.
Разрешающая способность или разрешение печати измеряется числом элементарных точек (dot), которые размещаются на одном дюйме (dpi). Например, разрешение 1440 dpi означает, что на длине одного дюйма бумаги размещается 1440 точек. Запись 720 ´ 360 dpi означает разрешение печати по горизонтали и вертикали соответственно. Чем больше разрешение, тем точнее воспроизводятся детали изображения, но при этом возрастает время печати.
Единицей измерения скорости печати информации служит число печатаемых страниц формата A4 (210 ´ 297 мм) в минуту (ppm – pagesperminute).
Данные с ЭВМ хранятся во встроенной памяти принтера. Далее принтер уже самостоятельно печатает файл без участия ЭВМ. Такая печать называется фоновой. Если данные для печати полностью не помещаются в память принтера, ЭВМ ждет, пока принтер распечатает данные и освободит память, и вновь загружает следующий блок данных в память принтера.
Максимальный поддерживаемый формат бумаги для большинства принтеров A4 или A3 (297 ´ 420 мм).
Принтеры подключаются к ЭВМ через порты LPT или USB.
Сканеры
Сканер – это устройство для ввода в ЭВМ информации с бумаги, слайдов или фотопленки.
Различают планшетные и ручные сканеры.
Принцип работы планшетных сканеров заключается в следующем. Сканируемый оригинал помещается на прозрачном неподвижном стекле. Вдоль стекла передвигается сканирующий сенсор с источником света. Оптическая система планшетного сканера проецирует световой поток, отражаемый от сканируемого оригинала, на сканирующий сенсор.
В сканирующем сенсоре уровни освещенности преобразуются в уровни напряжения и формируется аналоговый сигнал. Затем, после коррекции и обработки, аналоговый сигнал преобразуется в цифровой аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Цифровой сигнал поступает в ЭВМ, где данные, соответствующие изображению оригинала обрабатываются и преобразовываются под управлением драйвера сканера.
Скорость сканирования страницы формата A4 составляет 5-15 секунд.
В отличие от планшетного, пользователь сам двигает сканирующую головку ручного сканера по оригиналу. Ручные сканеры применяются в магазинах для считывания скан-кодов товаров.
Основными характеристиками сканеров являются разрешающая способность, скорость сканирования и максимальный поддерживаемый формат бумаги.Эти характеристики аналогичны характеристикам принтеров.
ЭВМ (персональный компьютер (ПК)) – это универсальная вычислительная диалоговая система, реализованная на базе микропроцессорных средств, компактных внешних запоминающих устройств, способная выполнять последовательность операций над даннымис помощью программы.
В основе функционирования любой ЭВМ лежит архитектура.
в 1945 г., Джон фон Нейман выделил пять ключевых компонентов того, что ныне называют «архитектурой фон Неймана» компьютера. Чтобы компьютер был и эффективным, и универсальным инструментом, он должен включать следующие структуры:
1. быть электронным, а не механическим устройством
2. центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ), центральное устройство управления (УУ) ( Принцип жесткости архитектуры.) Неизменяемость архитектуры.
3. запоминающее устройство, или память а также устройство ввода-вывода информации.
4. Принцип адресуемостии однородности памяти.Память, состоящая из пронумерованных ячеек и в ней хранятся как данные так и команды.
5. эта система должна работать с двоичнымичислами, принцип двоичного кодирования.
6. выполнять операции последовательно, одну за другой (принцип последовательности программного управления).
В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство, называемое центральным процессором.