Ббк 73 и 32

Скачать 2.23 Mb.

Название	Ббк 73 и 32
страница	2/27
Тип	Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 27

ГЛАВА 1

УСТРОЙСТВО компьютера

Компьютер (от англ. " computer ") - это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных. Современный компьютер выполняет не только вычислительные, но и другие функции.

Рис. 1.1. Функциональная классификация компьютеров.
Для любого из перечисленных видов характерным является наличие обязательных конструктивных элементов: устройство ввода информации, устройство вывода и устройство обработки данных. В зависимости от вида компьютера эти устройства могут быть раздельными, как у ПК, интегрированными, как у ноутбука и КПК и удаленными, как у сервера.

Рис. 1.2. Принцип работы компьютера (Джон фон Нейман).
На основе данного принципа и строится архитектура любого современного компьютера. Рассмотрим более подробно конструктивные элементы наиболее распространенного компьютера, персонального.
Системный блок

Основные электронные элементы компьютера, обеспечивающие его работу в целом, расположены в системном блоке. Тип корпуса системного блока зависит от вида персонального компьютера и определяет размер, размещение и количество устанавливаемых компонентов системного блока. Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower — башня) компоновку (рис. 1.3.).


Рис.1.3. Варианты формы корпуса компьютеров

Внутри системного блока размещены следующие обязательные компоненты (рис. 1.4.): системная (материнская) плата (1); процессоры (2); системная шина (3); набор электронных схем (4); блок электропитания (5); разъемы для внешних устройств (6), платы расширения (7), жесткий диск (8), дисководы гибких (9) и оптических (10) дисков.

Рис. 1.4. Основные элементы системного блока

Системная плата
Аппаратной основой персонального компьютера является системная (материнская) плата, она обеспечивает условия функционирования и связь основных составных частей персонального компьютера (рис. 1.5.).

Рис. 1.5. Системная плата персонального компьютера

На материнской плате размещаются:

Один или несколько процессоров - микросхем, выполняющих обработку закодированной информации, математические и логические операции (1);
Набор электронных микросхем (чипсет), управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы (2);
Шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера (3);
Оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных при включенном электропитании (4);
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), предназначенное для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен (5). В ПЗУ хранится основная система ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System).

Центральный процессор

Микросхема, реализующая функции центрального процессора персонального компьютера, называется микропроцессором.

Рис. 1.6. Центральный процессор персонального компьютера

Микропроцессор устанавливают в специальное гнездо на системной плате.

Обязательными компонентами микропроцессора являются арифметико-логическое устройство (АЛУ) и блок управления. АЛУ отвечает за выполнение арифметических и логических операций, а устройство управления координирует работу всех компонентов и выполнение процессов, происходящих в компьютере.

Основными характеристиками микропроцессора являются тактовая частота и разрядность. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения одной операции и тем выше производительность компьютера. Под производительностью центрального процессора понимают количество элементарных операций, выполняемых процессором за одну секунду.

Тактовая частота определяет число тактов работы процессора в секунду. Под тактом мы понимаем промежуток времени, в течение которого может быть выполнена элементарная операция типа сложения двух чисел или переноса числа из процессора в оперативную память. Современный персональный компьютер может выполнять миллиарды элементарных операций в секунду. Тактовая частота измеряется в герцах (Гц). Один мегагерц (МГц) составляет миллион тактов в секунду, а один гигагерц (Ггц) - миллиард. Тактовая частота компьютеров в 2007 г. составляла 200 – 240 Мгц.

Разрядность процессора определяет размер машинного слова, обрабатываемого компьютером. Машинное слово - число бит, например 32, 64, 128, к которым процессор имеет одновременный доступ. С увеличением размера слова увеличивается объем информации, обрабатываемой процессором за один такт, что ведет к уменьшению количества тактов, необходимых для обработки одного и того же объема информации. Для современных микропроцессоров характерна тенденция к увеличению разрядности слова и повышению тактовой частоты.

Во многих компьютерах на системные платы дополнительно устанавливаются видеопроцессоры, процессоры портов, аудиошины, которые заменяют специальные платы, работающие через специальные разъемы, установленные на системные шины.

Системная шина

К основным характеристикам системной шины относятся тактовая частота и разрядность канала связи, что определяет скорость компьютера в целом. Современный компьютер имеет системную шину 32, 64 и 128 бита (определяется разрядностью центрального процессора).

Внутренняя память персонального компьютера

Память предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает. Она состоит из битовых ячеек, каждая из которых имеет уникальный адрес. Емкость памяти измеряется в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах и терабайтах.

В компьютере используется несколько видов внутренней памяти: оперативная, постоянная, кэш-память.

В оперативной памяти хранится временная информация, которая изменяется в ходе выполнения микропроцессором различных операций. В любой момент времени возможен доступ к любой произвольно выбранной ячейке оперативной памяти. Это свойство отражено в англоязычном названии оперативной памяти RAM (Random Access Memory — память с произвольным доступом). Микросхемы оперативной памяти являются энергозависимыми устройствами, т.е. при выключении питания, а также при перезагрузке компьютера вся находящаяся в оперативной памяти информация исчезает. Оперативная память характеризуется высоким быстродействием и относительно малым объемом. Для сохранения результатов работы необходимо воспользоваться внешним запоминающим устройством.

В постоянную память записаны основные системные программы, которые автоматически запускаются при включении компьютера. Эти программы предназначены для проверки исправности компьютера (POST - power on self test) и первоначальной загрузки операционной системы, содержат специальные инструкции, детализирующие выполнение компьютерных операций (BIOS). Существуют две основные разновидности микросхем постоянной памяти: однократно программируемые (после записи содержимое памяти не может быть изменено) и многократно программируемые. Стирание содержимого многократно программируемой памяти производится электрическим сигналом или ультрафиолетовым лучом. Постоянная память является энергонезависимой, т.е. выключение питания не приводит к потере данных.

Для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств с различным быстродействием в компьютере используется особый вид сверхоперативной памяти - кэш память (от англ. cache - тайник, запас). Она используется при обмене данными между центральным процессором и оперативной памятью. Использование кэш памяти сокращает число обращений к оперативной памяти. Повторный запрос центрального процессора к оперативной памяти с одной и той же командой выполняются кэш-памятью.

Устройства ввода – вывода

Связь компьютера с различными устройствами осуществляется через порты. Порт – это компонент компьютерной системы связывающей периферические устройства с внутренней схемой компьютера. Порты на компьютере представлены в виде специальных электронных устройств, имеющих контакты (разъемы), которые расположены на тыльной стороне системного блока или внутри системного блока. Данные передаются через аппаратные порты последовательно или параллельно. Следовательно эти разъемы называются параллельными и последовательными портами.

Параллельные порты (LPT) (25-контактный разъем) (рис. 1.7.) используются для подсоединения внешних устройств, которым необходимо передавать большой объем информации на близкое расстояние. Через параллельный порт обычно посылается одновременно 8 бит данных по 8 параллельным проводам. Через параллельный порт (1) к системному блоку подключаются принтер, сканер. Встречается только на старых компьютерах, выпущенных до 2005г.: сегодня этот порт уступил место универсальному порту USB (Universal Serial Bus).

Последовательные порты (COM) (9- и 25-контактный разъем) (рис. 1.6) используются для подключения к системному блоку манипуляторов, модемов и многих других устройств. Последовательный порт посылает последовательный поток данных, в котором один бит следует за другим. Последовательная передача данных используется для передачи информации на большие расстояния, поэтому последовательные порты (2) часто называют коммуникационными. Этот порт также уже скоро исчезнет, уступив место USB-порту.

В компьютерных технологиях порт – обычно соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и отправляются данные. Наиболее часто называют:

Аппаратный порт – разъем на каком-либо элементе аппаратного обеспечения компьютера, в который подключается кабель или вилка (LPT – порт, последовательный порт, USB.)
Порт ввода – вывода - используется в микропроцессорах (например, Intel) при обмене с аппаратными печением. Порт ввода – вывода сопоставляется с тем или иным устройством и позволяет программам обращаться к нему для обмена данными.
Сетевой порт – параметр протоколов ТСР и UDP.

Кроме того, «портом» могут называть версию программы, адаптированной к определенной среде, см. портирование программ^{^}.

Порт PS/2. Два порта предназначен для подключения мыши и клавиатуры. USB. Через этот последовательный порт к компьютеру подключается, на настоящее время, подавляющее число устройств. Если к каждому из старых портов можно было подключить только одно устройство, то на один USB-порт можно подключить сразу несколько. "По цепочке" выстраиваются совершенно различные устройства - мышь, клавиатура, модем, цифровая камера, принтер и т.д. Единственное правило, которое следует соблюдать при работе с USB-портом - первыми в цепочке должны быть самые производительные устройства: принтер, сканер, накопители, а в самом конце медленные - клавиатура и мышь.

IEEE 1394 (FireWire). Этот последовательный порт предназначен для подключения внешних устройств с высокой скоростью передачи данных. В настоящее время широко используется в цифровых видеокамерах.

Порты используются для подключения внешних устройств ввода и вывода к системному блоку. Внутренние устройства ввода и вывода информации - дисководы гибких, жестких и лазерных дисков, устанавливаются внутри системного блока и подключаются специальными шлейфами непосредственно к материнской плате.

Рис. 1.7. Порты

Видеокарта

Реальные режимы работы монитора зависят от типа видеокарты (видеоадаптера), которая обеспечивает управление и взаимодействие монитора с персональным компьютером. Видеоадаптер может быть в составе набора микросхем расположенных на системной плате, или устанавливается в слот расширения на системной плате компьютера. Монитор, видеоадаптер и набор программ-драйверов образуют видеосистему персонального компьютера.

Другие компоненты системного блока

Системная плата кроме перечисленных выше важнейших компонентов компьютера содержит дополнительные микросхемы, переключатели и перемычки. Все эти устройства необходимы для обеспечения взаимодействия различных устройств компьютера, установки режимов их работы. Например, на системной плате могут быть установлены микросхемы, которые требуют различного напряжения питания. Параметры работы устройств задаются переключателями на системной плате.

Внешняя память

Внешняя память предназначена для долговременного хранения программ и данных. Устройства внешней памяти (накопители) являются энергонезависимыми, выключение питания не приводит к потере данных. Они могут быть встроены в системный блок или выполнены в виде самостоятельных блоков, связанных с системным через его порты. Важной характеристикой внешней памяти служит ее объем. Объем внешней памяти можно увеличивать, добавляя новые накопители. Не менее важными характеристиками внешней памяти являются время доступа к информации и скорость обмена информацией. Эти параметры зависят от устройства считывания информации и организации доступа к ней.

По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два класса: устройства прямого (произвольного) доступа и устройства последовательного доступа. При прямом (произвольном) доступе время доступа к информации не зависит от ее места- расположения на носителе. При последовательном доступе время доступа зависит от местоположения информации.

Скорость обмена информацией зависит от скорости ее считывания или записи на носитель, что определяется, в свою очередь, скоростью вращения или перемещения этого носителя в устройстве.

По способу записи и чтения накопители делятся, в зависимости от вида носителя, на магнитные, оптические и магнитооптические. Рассмотрим основные виды внешних носителей информации.

Гибкие магнитные диски, или флоппи-диски (floppy disk), являются наиболее распространенными носителями информации. По размеру различают гибкие диски 3,5” (дюйма), (3-дюймовые) (рис.1.8.) или больше. Диски называются гибкими потому, что пластиковый диск, расположенный внутри защитного конверта, действительно гнется. Именно поэтому защитный конверт изготовлен из твердого пластика.


Рис.1.8. Дисковод и гибкий магнитный диск

Диск покрывается сверху специальным магнитным слоем, который обеспечивает хранение данных. Информация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности. Каждая дорожка разделяется на секторы. Плотность записи данных зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, т. е. числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки.

Если при покупке на поверхность диска не нанесены дорожки и секторы, то его нужно подготовить для записи данных, разметить и отформатировать. Для этого в состав системного программного обеспечения включена специальная программа, которая производит данные операции.

Для обращения к диску, установленному в дисководе, компьютер использует специальные имена. Как правило, в операционных системах Microsoft, дисководу для считывания информации с 3-дюймового диска присваивается имя в виде латинской буквы с двоеточием [А:], а для 5-дюймового или второго 3-дюймового — в виде латинской буквы с двоеточием [В:]. Наличие после буквы двоеточия позволяет компьютеру отличить имя дисковода от буквы. В других ОС система маркировки дисководов иная, например, в ОС Linux это fd0, fd1 и т.д.

Жесткие магнитные диски

Жесткие магнитные диски, или “винчестеры”, являются обязательным компонентом персонального компьютера. Жесткий диск  это несколько алюминиевых пластин, покрытых магнитным слоем, которые вместе с механизмом считывания и записи заключены в герметически закрытый корпус внутри системного блока (рис. 1.9.).

Аналогично гибким дискам:

жесткий диск относится к классу носителей с произвольным доступом к информации;

для хранения информации жесткий диск размечается на дорожки и секторы;

для доступа к информации один двигатель дисковода вращает пакет дисков, другой устанавливает головки в место считывания/записи информации;

Рис. 1.9. Жесткий магнитный диск

Жесткие диски имеют преимущества перед гибкими дисками по двум основным параметрам: объем жестких дисков существенно выше и колеблется от нескольких сотен мегабайт до нескольких десятков терабайт, а скорость обмена информацией в десятки и сотни раз больше. Для обращения к жесткому диску в ОС Microsoft используются имена, заданные буквами латинского алфавита С:, D:, E:, F: и т.д. с обязательным двоеточием, а в ОС Linux независимо от количества физических устройств, жесткие диски получают имена hd0, hd1, hd2 и т.д. Свои особенности имеют обозначения дисков в Mac OS и в Unix.

В компьютере предусмотрена возможность с помощью специальной системной программы условно разбивать один диск на несколько. Такие диски, которые не существуют как отдельное физическое устройство, а представляют лишь часть одного физического диска, называются логическими дисками. Логическим дискам присваиваются имена, в качестве которых используются упомянутые выше имена.

Лазерные диски

Лазерные, или оптические, диски внешне напоминают обычный музыкальный компакт-диск (рис. 1.10). Благодаря незначительным размерам и большому объему хранимой информации, надежности и долговечности лазерные диски стали популярными носителями цифровой информации, объем которой достигает сотен и тысяч Мбайт.

Название диска определяется методом: записи и считывания информации. Информация на дорожке создается мощным лазерным лучом, выжигающим на зеркальной поверхности диска впадины, и представляет собой чередование впадин и отражающих участков. При считывании информации зеркальные островки отражают свет лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины не отражают луч и соответственно воспринимаются как ноль (0) в двоичной системе исчисления.

Бесконтактный способ считывания информации с помощью лазерного луча определяет долговечность и надежность компакт-дисков. Как и магнитный диск, оптический диск относится к устройству с произвольным доступом к информации. Оптическому диску присваивается первая свободная буква латинского алфавита, неиспользованная для имени жесткого диска в ОС Microsoft, или имя cdrom – в других ОС.

Обычно компьютеры оснащаются дисководами, которые имеют источник слабого лазерного луча, способного только считывать информацию с лазерного диска, поэтому их называют Compact Disk Read Only Memory или сокращенно CD-ROM.

Рис.1.10. Лазерный диск

Лазерный диск, информация которого может быть изменена, называется CD-R (Recordable), или CD-RW (ReWriteble). Информация на перезаписываемых компакт-дисках может быть изменена с помощью специального дисковода, оптическая система которого имеет источник мощного лазерного луча. Диски CD-R или CD-RW имеют объем информации 75 – 800 Мбайт. Несколько лет назад (до 2004 г) это было достижение. Однако, в настоящее время появился новый формат DVD, который обладает большей плотностью размещения данных и возможностью двухслойной записи. На одном диске DVD возможно разместить информации 4,7 – 17 Гигабайт. Диски DVD, на которых информация может быть изменена называются DVD – RW? DVD + RW.

Магнитные ленты

Магнитные ленты являются аналогом обычных музыкальных кассет. Устройство, обеспечивающее работу с магнитной лентой, называется стримером. Стримеры представляют собой лентопротяжный механизм, аналогичный магнитофонному.

Р

ис.1.11. Стример

Стример относится к устройствам с последовательным доступом к информации и характеризуется гораздо меньшей скоростью записи и считывания информации по сравнению с дисководами (рис.1.11).

Основное назначение стримеров — создание архивов данных, резервного копирования, надежное хранение данных.

Информация на лентах записывается последовательно по дорожкам. Накопители на магнитных лентах бывают рулонного и кассетного типов. Емкость современных стримеров может достигать нескольких гигабайт.

Последнее время находят применение новые виды носителей информации: магнитооптические, диски Бернулли. Перспективными разработками в области носителей информации является создание носителей на основе голографии. При стандартных размерах носителей 3,5 и 5,25 дюйма объем информации расширяется до сотен мегабайт и даже нескольких гигабайт.

Итак, современный персональный компьютер все чаще использует дисковод жесткого диска и дисковод оптического диска. Другие виды дисководов используются в специальных случаях.

Классификация устройств ввода

Устройства ввода можно разделить на два основных класса:

с клавиатурным вводом, при котором осуществляется ручной ввод с клавиатуры;

с прямым вводом, при котором данные считываются непосредственно компьютерными устройствами.

Клавиатура

С клавиатуры осуществляется ввод в компьютер различных символов и служебных команд. Современная клавиатура (расширенная) имеет более 101 клавиши, которые по расположению делятся на четыре поля (рис. 1.12). В верхней части клавиатуры расположены функциональные клавиши, которые подписаны буквой F и имеют номера от 1 до 12. Для разных программ эти клавиши выполняют различные функции, но некоторые из них стали традиционно одинаковыми, например, клавиша всегда вызывает справку или помощь. В этом же ряду слева находится клавиша , предназначенная для отказа от выполненной команды. Основное поле клавиатуры имеет клавиши с цифрами, буквами и специальными символами. Переключение регистра (верхний/нижний) производится при удержании клавиши или включении клавиши . Клавиша выполняет команду табулирования, т.е. переводит указатель ввода символов в следующее поле. Клавиша удаляет символ, стоящий слева от указателя. Клавиша завершает ввод команд и данных. Наконец, в основном поле присутствует клавиша пробела (самая длинная клавиша в нижнем ряду) и клавиши и , выполняющие вспомогательные функции.

Рис. 1.12. Клавиатура

В правой части расположена дополнительная цифровая клавиатура, которая включается клавишей . С этой клавиатуры очень удобно вводить цифры и символы арифметических действий.

Между правой и левой частями клавиатуры расположены клавиши перемещения указателя (экранного курсора), обозначенные стрелками. В этом же поле находится клавиша , нажатие которой приводит к удалению символа, расположенного справа от указателя.

Описанное выше относится к типовому устройству клавиатур. Кроме этого существуют особые виды клавиатур, предназначенные для работы с определенными платформами и операционными системами и имеющие дополнительные поля клавиш, и отдельные клавиши, например клавиатура Makintosh, Sun.

На некоторых новых моделях клавиатур можно найти до двух десятков новых функциональных клавиш. Их можно условно разделить на три группы:

Клавиши управления питанием (включение/выключение ПК (Power) и перевод компьютера в спящий режим (Sleep)).
Клавиши для управления программами Интернета (открыть браузер, запустить программу электронной почты и т.д.)
Мультимедиа-клавиши (запуск воспроизводителя компакт-диска, клавиши перехода между звуковыми записями, управление громкостью).

Для подробного ознакомления с клавиатурой следует читать руководство пользователя, поставляемое вместе с устройством.

Среди устройств с прямым вводом данных выделяются подклассы устройств, манипуляторы, сенсорные устройства, сканеры, устройства распознавания речи. Рассмотрим основные характеристики этих классов технических средств.

Манипуляторы

Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором на экране монитора команду или место ввода данных. Манипуляторы, как правило, подключаются к коммуникационному (СОМ1-СОМ4), или USB порту.

Рис.1.13. Манипуляторы: трекбол, мышь

Джойстик

Джойстик представляет собой ручку управления и наиболее часто используется в управлении перемещающимися объектами, например, подвижный двухкоординатный столик микроскопа, рентгеноизлучающее устройство и пр. Джойстик, подключенный к обычному компьютеру, управляет перемещениями курсора по экрану.

Мышь

Мышь (рис 1.13) - наиболее распространенный тип манипуляторов. В корпусе мыши установлены кнопки для выполнения действий и шарик для ее перемещения по коврику. Движение мыши отражается на экране монитора перемещением ее указателя. Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм - dpi (dot per inch). Эта характеристика определяет, насколько точно курсор будет передвигаться по экрану. Отличительные черты мыши:

По способу считывания информации (механические, оптико-механические и оптические);
По количеству кнопок (1, 2, 3 и многокнопочные мыши). Каждая кнопка выполняет определенные действия, которые могут меняться в зависимости от выполняемой программы. Кроме этого на мыши могут быть дополнительные элементы, например колесико прокрутки, сканер рельефа кожи пальца;
По способу соединения мышь может быть проводной, или беспроводной (радио, лучевой и пр.).

Трекбол

Трекбол (шаровой манипулятор) (рис. 1.13) - это шар, расположенный в отдельном корпусе или встроенный в клавиатуру. Перемещение указателя по экрану обеспечивается вращением шара, не требуется коврика и места для перемещения манипулятора по столу. Трекболы используются в портативных компьютерах и в специализированном медицинском диагностическом оборудовании.

Сенсорные устройства ввода

Принцип ввода данных в сенсорных устройствах основан на прикосновении человека к поверхности датчика или перемещении по нему.

Все чаще в портативных компьютерах для управления курсором используются такие устройства, как Mouse Point (или Pointing Stick) и TouchPad

Сенсорный тактильный экран имеет дополнительное прозрачное покрытие с позиционной двухкоординатной сеткой. Прикосновение к поверхности экрана специальным предметом (Stylus) или пальцем вызывает такое же действие, как нажатие левой кнопки мыши. Сенсорный экран удобен при необходимости в быстром доступе к информации, когда невозможно взять в руки обычный манипулятор. Им оборудуют некоторые модели рентген установок, ангиографии, ультразвуковых аппаратов.

Графический планшет

рафический планшет, дигитайзер (рис. 1.14), используется для ввода в компьютер высокоточных рисунков. Координаты положения датчика на планшете преобразуется в цифровые данные, отсюда название устройства от английского слова digit, что означает - “цифра”. Условия создания изображения приближены к реальным, достаточно специальным пером сделать рисунок на специальной поверхности. Результаты работы дигитайзера воспроизводятся на экране монитора и в случае необходимости могут быть распечатаны на бумаге.

Рис.1.14. Дигитайзер

Большое распространение в наше время приобрели устройства сканирования изображения, текстов, рисунков. Термин “сканирование” происходит от английского глагола to scan, что означает “пристально всматриваться”. Изображение преобразуется в цифровую форму для дальнейшей обработки компьютером или воспроизведения на экране монитора.

Сканер

Сканер (рис. 1.15) распознает изображение, автоматически создает его электронную копию, которая может быть сохранена в памяти компьютера. Характеристики сканеров:

• глубина распознавания цвета: черно-белые, с градацией серого, цветные;

• оптическое разрешение, или точность сканирования, измеряется в точках на дюйм (dpi);

• программное обеспечение для сканирования и предварительной обработки изображений;

• конструкция: ручные, страничные (листовые) и планшетные и др.

К важным характеристикам сканера также относятся время сканирования и максимальный размер сканируемого документа.

Рис. 1.15. Сканер

В медицине применяют специальные высокоскоростные сканеры для получения цифровых изображений рентгенограмм.

Видеокамера

Миниатюрные видеокамеры встраиваются в исследовательскую и диагностическую аппаратуру (лапароскоп, стоматологический видеоманипулятор, микроскоп). Цветные камеры невысокого разрешения применяют для передачи изображение по компьютерной сети в телемедицине, а камеры сверхвысокого разрешения дают возможность получить высококачественное цифровое изображение макро и микро препаратов различных биологических объектов.

Устройства вывода информации

Устройства вывода решают задачу преобразования компьютерного кода в ту или иную форму представления, понятную человеку, например, принтер и монитор визуализируют информацию, преобразуя машинный код в буквы и изображения.

Мониторы

Монитор, или видеотерминал, предназначен для отображения символьной и графической информации.

Самый распространенный монитор на базе электронно-лучевой трубки (рис. 1.16). Мониторы на основе жидкокристаллических панелей представляют собой плоские экраны.

Основными характеристиками мониторов являются разрешающая способность экрана, величина диагонали экрана, величина зерна, угол обзора и время отклика.

Мониторы бывают монохромные и цветные.


Рис. 1.16. Мониторы

Принтеры

Принтеры (рис. 1.17) предназначены для вывода данных на твердый носитель (бумагу, пленку). Они преобразуют машинное представление информации в символы, буквы, знаки. Функциональные возможности современных принтеров позволяют печатать на бумаге рисунки и графики, а также могут распечатывать информацию на специальной пленке, например, для создания слайдов.

По способу формирования изображения на бумаге принтеры делятся на следующие группы:

последовательные, когда документ формируется символ за символом;

строчные, когда формируется сразу вся строка;

страничные, когда формируется изображение целой страницы.

Рис. 1.17. Принтер

По количеству цветов, используемых при печати, документа принтеры бывают: черно-белые и цветные.

По способу печати принтеры бывают ударные и безударные. Важнейшими характеристиками принтеров являются:

максимально возможный формат документа: А4 (21 х 29,7 см), A3 (42 х 59,4 см);

скорость печати, определяющая количество страниц, распечатываемых принтером в минуту;

разрешающая способность принтера, определяющая качество печати по числу точек на дюйм  dpi.

По способу получения изображения на бумаге принтеры бывают матричные, струйные, лазерные, термические, литерные.

Плоттеры

Плоттеры, или двухкоординатные столы, или графопостроители (рис. 1.18), предназначены для вывода графической информации, создания схем, сложных архитектурных чертежей, художественной и иллюстративной графики, карт, объемных изображений.

Рис.1.18. Внешний вид графопостроителя

Плоттеры используются для производства высококачественной, цветной документации и являются незаменимыми для художников, дизайнеров, оформителей, инженеров, проектировщиков.

Устройства ввода-вывода

К данному виду устройств относятся такие, которые обеспечивают как ввод, так и вывод информации. Например, для обеспечения обработки звуковой информации современный компьютер оснащается звуковой картой (Soundcard). Это устройство расширения, которое обеспечивает подключение к компьютеру микрофона, наушников или звуковых колонок, магнитофона, усилителя и пр. Карта имеет также игровой порт для подключения джойстика или midi-клавиатуры. Функционально звуковая карта обеспечивает ввод, обработку и вывод звуковой информации. Многие компьютеры в настоящее время оснащены встроенными звуковыми картами в системную плату

Трудно представить современный компьютер без средств телекоммуникации, которые обеспечивают интеграцию персонального компьютера в информационное пространство, подключение к компьютерным сетям. Одним из средств телекоммуникации является модем (модулятор – демодулятор), который посылает и получает данные с удаленных компьютеров (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Модем

Модем преобразует выходную информацию компьютера в форму, доступную к передаче по телефонной сети (модуляция сигнала). При получении информации из сети от другого компьютера модем преобразует входную информацию в форму, доступную для обработки компьютером (демодуляция сигнала).

Сетевое оборудование

Сеть представляет собой объединение компьютеров и других устройств, таких как принтеры, факсимильные аппараты и модемы. Сеть предоставляет сотрудникам организации обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, хранящимся на других персональных компьютерах в удаленных офисах.

Модемы позволяют устанавливать коммутируемое соединение с сетью по обычным телефонным линиям практически из любого места.

Маршрутизаторы и мосты обеспечивают взаимодействие удаленных друг от друга компьютеров, благодаря чему пользователи сетей могут эффективнее работать друг с другом.

Для осуществления этих возможностей в компьютере имеется сетевая карта, которая вставляется в слот материнской платы или интегрируется в материнскую плату.

Одна из распространенных на данный момент в мире сетей это – Ethernet. Для построения сетей этого типа используется неэкранированная (UTP) и экранированная (STP) «витая пара», коаксиал и оптоволокно. Самой дешевой и быстрой в построении сети считается «витая пара». Но эта среда предачи имеет значительное ограничение – максимальная длина 100 – 150 м. Протоколы сетевого уровня позволяют соединить несколько групп компьютеров через повторители, мосты, коммуникаторы и маршрутизаторы.

Повторитель усиливает сигнал сетевого кабеля, который затухает на расстоянии более 100 м. Таким образом, с помощью установки повторителей общая протяженность сети может достигать 500 м.

Мост – это устройство уровня связи данных, объединяющее две или более сети с одной или разной топологией. Подключение к мостам происходит через сетевые порты. При передаче информации кадров мост считается неадресуемым, но при изменении активной конфигурации мосты обмениваются управляющими кадрами и в качестве адреса получателя в каждом мосту выделяется адрес одного-единственного порта, который считается управляющим.

Коммуникаторы (коммутирующие концентраторы, switches) – сочетают в себе функции многопортового повторителя и высокоскоростного моста.

Маршрутизатор требует более высокого уровня протоколов архитектуры связи, чем мост или коммуникатор. Он связывает сегменты сети через сетевой уровень. Например, инструкции по маршрутизации пакетов содержатся в сетевом уровне IP. Маршрутизатор отличается от моста тем, что он может считывать адрес рабочей станции и адрес ЛВС в пакете. Благодаря этому маршрутизатор может фильтровать пакеты и перенаправляет их по наилучшему возможному маршруту, который определяет по таблице маршрутизации.

Шлюзы обычно работают на самом высоком уровне стека протоколов и обеспечивают взаимодействие систем и сетей, которые используют несовместимые протоколы. Примерами межсистемных продуктов являются пакеты электронной почты. Они позволяют обмениваться почтовыми файлами пользователей на самых различных системах.

Заключение

Рассмотренные в этой главе элементы персонального компьютера монтируются в корпус и соединяются специальными проводниками. Набор периферийных устройств, а также выбор встроенных компонентов компьютера определяется задачами, которые должны решаться данной конфигурацией. Примерами таких задач могут быть: обработка и форматирование текста, работа с электронными таблицами, работа с базами данных, обработка и анализ электронных изображений, прием и передача информации по каналам компьютерной связи и многие другие. Всякий раз, когда пользователь собирается решить одну из перечисленных задач, он должен быть уверен, что выбранная конфигурация компьютера позволит ему это сделать быстро и эффективно.