Какие есть компьютерные устройства. Ввод и вывод информации - реферат

Как устроен компьютер полезно знать не только мастерам, которые собирают и чинят ПК, но также обычным пользователям. Согласитесь, ведь достаточно сложно стать уверенным пользователем ПК, не зная что у него под капотом (в системном блоке). Из данной статьи вы узнаете про устройство компьютера все то, что необходимо знать каждому пользователю.

Это в принципе и есть сам компьютер, все от чего зависит производительность компьютера, находится в этой железной коробке. Для того чтобы компьютер работал, в системном блоке должны находится следующие устройства:

2)Процессор с кулером. (сердце компьютера)

3)Блок питания.

5)Жесткий диск. (HDD)

Для большей функциональности устанавливается еще:

6)DVD-привод.

8)Звуковая карта.

9)TV-тюнер. (ПК в этом случае заменит вам телевизор)

Основная плата в системном блоке, на которую в свою очередь крепятся: процессор с кулером, оперативная память, видео карта, звуковая карта и др. устройства. Также подсоединяются с помощью специальных sata кабелей жесткие диски и DVD приводы. Одним словом все что находится внутри системного блока присоединяется к материнской плате.

Осуществляет обработку всех данных на компьютере. От мощности процессора зависит скорость работы компьютера. Основными характеристиками процессора являются: тактовая частота (измеряется в ГГц), частота шины (FSB), размер кеша, количество ядер и др. Естественно чем больше, тем лучше. Необходимо помнить, что при установке мощного процессора, нужен хороший кулер для охлаждения.

Ее часто называют ОЗУ (оперативное запоминающее устройство). Служит для хранения информации, которая необходима для процессора, характеризуется высоким быстродействием. Информация в ОЗУ сохраняется только при включенном компьютере, при выключении ПК или при перезагрузке, информация из ОЗУ удаляется. На данный момент самым актуальным типом ОЗУ является DDR-3, а самым оптимальным размером 4 гб (2 планки по 2 гб).

Видеокарта необходима для вывода изображения на монитор. Видео карты бывают двух видов, дискретная и интегрированная. Интегрированная видео карта, это такая карта, которая уже встроена в материнскую плату. Дискретная видео карта покупается отдельно, и устанавливается в специальный разъем на материнской плате. Для обработки видео, и для компьютерных игр, необходимо покупать дискретную видео карту.

Жесткий диск (HDD)

Еще его называют винчестер, предназначен для хранения данных. Основные характеристики HDD: Интерфейс IDE (уже устарело), Sata, Sata2, Sata3, емкость измеряется в гигабайтах (гб), скорость вращения (чем больше, тем быстрее работает), уровень шума, надежность.

Блок питания обеспечивает все элементы системного блока электрической энергией. Характеризуется наличием тех или иных шлейфов и разъемов, а также мощностью.

Звуковая карта на данный момент все материнские платы выпускаются со встроенной звуковой картой, дискретные звуковые карты как правили покупают для профессиональной работы со звуком.

TV-тюнер это плата, с помощью которой можно просматривать телевидение а также слушать радио. Почти все модели tv-тюнеров поддерживают запись на жесткий диск.

Периферия ПК

Это все то, что подключается к системному блоку. Есть необходимые устройства, без которых работа на ПК будет весьма затруднительной, а есть вспомогательные (без которых можно обойтись).

Необходимые устройства:

1)Монитор.

2)клавиатура.

3)Компьютерная мышь.

Вспомогательные устройства:

1)Звуковые колонки.

2)Принтер.

4)Микрофон.

5)Веб камера.

и т.д. список этих устройств довольно длинный.

Полнотекстовый поиск:

Главная > Реферат >Информатика

Введение

Компьютер является универсальным устройством для переработки информации. Чтобы дать компьютеру переработать информацию, её необходимо каким-то образом туда ввести. Для осуществления ввода информации были созданы специальные устройства – это в первую очередь клавиатура, CD-ROM. Попадая в компьютер, информация обрабатывается и далее реализовывается возможность вывода этой информации, т.е. пользователь имеет возможность визуального восприятия данных. Для вывода информации используются основные устройства - монитор, видеоадаптер и принтер. После ввода и обработки информации, её можно сохранить, для чего были созданы жёсткий диск, магнитные диски и средства оптического хранения данных. В данной контрольно-курсовой работе представлена тема “Устройства Ввода/вывода информации”.

Устройства вывода информации - это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия. К устройствам вывода информации относятся: монитор, видеокарта, принтер, плоттер, проектор, колонки.

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

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

Глава 1.Устройства вывода информации.

1.1.Монитор

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

Электронно-лучевой монитор . В таком мониторе изображение передаётся с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне - экран, покрытый люминофором. Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью движутся к экрану. Поток электронов проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, видимый пользователю. В ЭЛ-мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов используется теневая маска - металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофоры на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофоров.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время послесвечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения и отсутствовала размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров.

Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, именуемой растром. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперёк экрана. В процессе развёртки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные участки люминофорного покрытия экрана, где должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенерацией) изображения.

Жидкокристаллический монитор . Позаимствовав технологию у изготовителей дисплеев для портативных компьютеров, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой - порядка 100 Вт). По качеству цветопередачи ЖК-мониторы с активной матрицей в настоящее время превосходят большинство моделей ЭЛ-мониторов. В ЖК-мониторах используются аналоговые или цифровые активные матрицы. ЖК-мониторы с размером экрана более 15 дюймов предоставляют как аналоговый (VGA), так и цифровой (DVI) разъёмы, которыми оснащены многие видеоадаптеры средней и высокой стоимости. Поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Располагая в ЖК-мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света. Вращая ось поляризации второго фильтра, т. е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана. В цветном ЖК-мониторе есть ещё один дополнительный светофильтр; который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения - по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями (subpixel).

Мёртвый пиксель (dead pixel) - это пиксель, красная, зелёная или синяя ячейка которого постоянно включена или выключена. Постоянно включенные ячейки очень хорошо видны на тёмном заднем фоне как ярко-красная, зелёная или синяя точка. ЖК-мониторы бывают с активной и пассивной матрицей.

В большинстве ЖК-мониторов используются тонкоплёночные транзисторы (TFT). В каждом пикселе есть один монохромный или три цветных RGB транзистора, упакованные в гибком материале, имеющем точно такой же размер и форму, что и сам дисплей. Поэтому транзисторы каждого пикселя расположены непосредственно за ЖК-ячейками, которыми они управляют. В настоящее время для производства дисплеев с активной матрицей используется два материала: гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si) и низкотемпературный поликристаллический кремний (p-Si). Основная разница между ними заключается в производственной цене. Для увеличения видимого горизонтального угла обзора ЖК-мониторов некоторые производители модифицировали классическую технологию TFT. Технология плоскостного переключения (in-plane switching - IPS), также известная как STFT, подразумевает параллельное выравнивание ЖК-ячеек относительно стекла экрана, подачу электрического напряжения на плоскостные стороны ячеек и поворот пикселей для чёткого и равномерного вывода изображения на всю ЖК-панель. Технология Super-IPS - перестраивает ЖК-молекулы в соответствии с зигзагообразной схемой, а не по строкам и столбцам, что позволяет уменьшить нежелательное цветовое смешение и улучшить равномерное распределение цветовой гаммы на экране. В аналогичной технологии мультидоменного вертикального выравнивания (MVA) экран монитора подразделяется на отдельные области, для каждой из которых изменяется угол ориентации.

В ЖК-мониторах с пассивной матрицей яркостью каждой ячейки управляет напряжение, протекающее через транзисторы, номера которых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Количество транзисторов (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана. Например, экран с разрешением 1024x768 содержит 1024 транзисторов по горизонтали и 768 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причём угол поворота тем больше, чем выше напряжение.

На ячейки ЖК-монитора с пассивной матрицей подаётся пульсирующее напряжение, поэтому они уступают по яркости изображения ЖК-мониторам с активной матрицей, в каждую ячейку которых подаётся постоянное напряжение. Для повышения яркости изображения в некоторых конструкциях используется метод управления, получивший название двойное сканирование, и соответствующие ему устройства - ЖК-мониторы с двойным сканированием (double-scan LCD). Экран разбивается на две половины (верхнюю и нижнюю), которые работают независимо, что приводит к сокращению интервала между импульсами, поступающими на ячейку. Двойное сканирование не только повышает яркость изображения, но и снижает время реакции экрана, поскольку сокращает время создания нового изображения. Поэтому ЖК-мониторы с двойным сканированием больше подходят для создания быстро изменяющихся изображений.

1.2Принтер

Одно из назначений компьютера - создание напечатанной версии документа, или так называемой твёрдой копии. Именно поэтому принтер является необходимым аксессуаром компьютера. Принтеры (печатающие устройства) – это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы и фиксирующие эти символы на бумаге. Принтер расширяет взаимосвязи компьютера с материальным миром, заполняя бумагу результатами своей работы. По скоростным возможностям принтеры образуют диапазон от вялой работы до световой. Они соперничают с плоттерами в возможностях чертить графические изображения. На сегодняшний день существует три вида принтеров:

Лазерный. Лазерный принтер работает следующим образом: на фоточувствительном барабане с помощью луча лазера создается электростатическое изображение страницы. Помешенный на барабан специально окрашенный порошок, называемый тонером, «прилипает» только к той области, которая представляет собой буквы или изображение на странице. Барабан поворачивается и прижимается к листу бумаги, перенося на нее тонер. После закрепления тонера на бумаге получается готовое изображение.

После загрузки данных в принтер компьютер начинает процесс интерпретации кода. Вначале интерпретатор из поступивших данных выделяет управляющие команды и содержимое документа. Процессор принтера считывает код и выполняет команды, являющиеся частью процесса форматирования, а затем выполняет другие инструкции по конфигурации принтера (например, выбор лотка с бумагой, односторонняя или двухстороння печать и т. д.).

Процесс интерпретации данных включает фазу форматирования, в ходе которой выполняются команды, указывающие, как содержимое документа должно располагаться на странице. Процесс форматирования также включает преобразование контуров шрифтов и векторной графики в растр. Эти растровые изображения символов помещаются во временный кэш шрифтов, откуда извлекаются по мере необходимости для непосредственного использования в том или ином месте документа.

В результате процесса форматирования с помощью детального набора команд определяется точное расположение каждого символа и графического изображения на каждой странице документа. В конце процесса интерпретации данных контроллер выполняет команды для создания массива точек, которые затем будут перенесены на бумагу. Эта процедура называется растеризацией. Созданный массив точек помещается в буфер страницы и находится там до момента переноса на бумагу. Принтеры, использующие буферы полосы, разделяют страницу на несколько горизонтальных полос. Контроллер выполняет растеризацию данных одной полосы, отправляет её на печать, очищает буфер и приступает к обработке следующей полосы (страница по частям попадает на фоточувствительный барабан или другое печатающее устройство).

После растеризации изображение страницы сохраняется в памяти, а затем передается печатающему устройству, которое физически выполняет процесс печати. Печатающее устройство - это общий термин для определения устройств, которые непосредственно переносят изображение на бумагу в принтере и включают следующие элементы: узел лазерного сканирования, фоточувствительный элемент, контейнер с тонером, блок распределения тонера, коротроны, разрядную лампу, блок закрепления и механизм транспортировки бумаги. Чаще всего эти элементы конструктивно выполнены в виде одного модуля (аналогичное печатающее устройство используется в копировальных машинах).

Струйный . В струйных принтерах, ионизированные капельки чернил через сопла распыляются на бумагу. Распыление происходит в тех местах, где необходимо сформировать буквы или изображения.

Процессы интерпретации данных при струйной и лазерной печати в основном подобны. Различие состоит лишь в том, что струйные принтеры имеют меньший объем памяти и менее мощную вычислительную систему. Жидкие чернила распыляются непосредственно на бумагу - в те места, где в лазерном принтере формируется массив из точек. В настоящее время существует два основных типа струйной печати: термическая и пьезоэлектрическая. Картридж состоит из резервуара с жидкими чернилами и небольшими (около одного микрона) отверстиями, сквозь которые чернила выталкиваются на бумагу. Количество отверстий зависит от разрешения принтера и может колебаться от 21 до 256 на один цвет. В цветных принтерах используются четыре (или больше) резервуара с различными цветными чернилами (голубой, пурпурный, желтый и черный). При смешивании этих четырех цветов, можно воспроизвести практически любой цвет.

1.3Плоттер

Задача вывода информации, представленной в графической форме, возникла одновременно с появлением вычислительных, и её решение – одна из основных целей вычислительных средств, применяемых для автоматизации проектирования. Устройства, выполняющие функции вывода графической информации на бумажный и некоторые другие носителей, называются графопостроителями или плоттерами (от англ. plotter).

Перьевые плоттеры

Перьевые плоттеры - это электромеханические устройства векторного типа.На него традиционно выводят графические изображения, различные векторные программные системы типа AutoCAD. Перьевые плоттеры создают изображение при помощи пишущих элементов, обобщенно называемых перьями, хотя имеется несколько видов таких элементов, отличающихся друг от друга используемым видом жидкого красителя. Пишущие элементы бывают одноразовые и многоразовые (допускающие перезарядку). Перо крепится в держателе пишущего узла, который имеет одну или две степени свободы перемещения.

Существует два типа перьевых плоттеров: планшетные , в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по всей плоскости изображения, и барабанные , в которых перо перемещается вдоль одной оси координат, а бумага - вдоль другой за счёт захвата транспортным валом. Перемещения выполняются при помощи шаговых или линейных электродвигателей, создающих довольно большой шум. Хотя точность вывода информации барабанными плоттерами несколько ниже, чем планшетными, она удовлетворяет требованиям большинства задач. Эти плоттеры более компактны и могут отрезать от рулона лист необходимого размера автоматически (перьевые плоттеры формата А3 обычно планшетные).

Отличительной особенностью перьевых плоттеров являются высокое качество получаемого изображения и хорошая цветопередача при использовании цветных пишущих элементов. К сожалению, скорость вывода информации в них невысока, несмотря на более быструю механику и попытки оптимизации процедуры рисования.

Струйные плоттеры

Струйная технология создания изображения известна с 70-х годов, но истинный её прорыв стал возможен только с разработкой фирмой Canon технологии создания реактивного пузырька (Bubblejet) - направленного распыления чернил на бумагу при помощи сотен мельчайших форсунок одноразовой печатающей головки. Каждой форсунке соответствует свой микроскопический нагревательный элемент (терморезистор), который мгновенно (за 7-10 мкс) нагревается под воздействием электрического импульса. Чернила закипают, и пары создают пузырек, который выталкивает из форсунки каплю чернил. Когда импульс кончается, терморезистор быстро остывает, а пузырек исчезает.

Печатающие головки могут быть "цветными" и иметь соответствующее число групп форсунок. Для создания полноценного изображения используется стандартная для полиграфии цветовая схема CMYK, использующая четыре цвета: Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - жёлтый и Black - чёрный. Сложные цвета образуются смешением основных, причем получение оттенков различных цветов достигается путём сгущения или разрежения точек соответствующего цвета во фрагменте изображения.

Струйная технология имеет ряд достоинств. Сюда можно отнести простоту реализации, высокое разрешение, низкую потребляемую мощность и относительно высокую скорость печати. Приемлемая цена, высокое качество и большие возможности делают струйные плоттеры серьёзным конкурентом перьевых устройств, однако невысокая скорость вывода графической информации и выцветание со временем полученного цветного изображения без принятия специальных мер ограничивает их применение.

Электростатические плоттеры

Электростатическая технология основывается на создании скрытого электрического изображения на поверхности носителя - специальной электростатической бумаги, рабочая поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика, а основа пропитана гидрофильными солями для обеспечения требуемых влажности и электропроводности. Потенциальный рельеф формируется при осаждении на поверхность диэлектрика свободных зарядов, образующихся при возбуждении тончайших электродов записывающей головки высоковольтными импульсами напряжения. Когда бумага проходит через проявляющий узел с жидким намагниченным тонером, частицы тонера оседают на заряженных участках бумаги. Полная цветовая гамма получается за четыре цикла создания скрытого изображения и прохода носителя через четыре проявляющих узла с соответствующими тонерами.

Электростатические плоттеры можно было бы считать идеальными устройствами, если бы не необходимость поддержания стабильных температуры и влажности в помещении, необходимость тщательного обслуживания и их высокая стоимость, в связи, с чем их приобретают пользователи, имеющие оправданно высокие требования к производительности и качеству. Для достижения максимальной эффективности электростатические плоттеры обычно работают как сетевые устройства, для чего снабжены адаптерами сетевого интерфейса. Немаловажны также высокая устойчивость изображения к воздействию ультрафиолетовых лучей и невысокая стоимость электростатической бумаги.

Плоттеры прямого вывода изображения

Изображение в таких плоттерах создаётся на специальной термобумаге (бумаге, пропитанной теплочувствительным веществом). Термобумага, которая обычно подаётся с рулона, движется вдоль "гребёнки" и меняет цвет в местах нагрева. Изображение получается высококачественным (разрешение до 800 dpi (dots per inch - точка/дюйм)), но только монохромным. Учитывая их высокую надежность, производительность и низкие эксплуатационные затраты, плоттеры прямого вывода изображения применяют в крупных проектных организациях для вывода проверочных копий.

Плоттеры на основе термопередачи

Отличие этих плоттеров от плоттеров прямого вывода изображения состоит в том, что в них между термонагревателями и бумагой размещается "донорный цветоноситель" - тонкая, толщиной 5-10 мкм, лента, обращённая к бумаге красящим слоем, выполненным на восковой основе с низкой (менее 100° С) температурой плавления.

На донорной ленте последовательно нанесены области каждого из основных цветов размером, соответствующим листу используемого формата. В процессе вывода информации бумажный лист с наложенной на него донорной лентой проходит под печатающей головкой, которая состоит из тысяч мельчайших нагревательных элементов. Воск в местах нагрева расплавляется, и пигмент остается на листе. За один проход наносится один цвет. Её изображение получается за четыре прохода. Таким образом, на каждый лист цветного изображения затрачивается в четыре раза больше красящей ленты, чем на лист монохромного.

Ввиду дороговизны каждого отпечатка эти плоттеры используются в составе средств автоматизированного проектирования для высококачественного вывода объектов трехмерного моделирования, в системах картографии, и рекламными агентствами для вывода цветопроб плакатов и транспарантов для красочных презентаций.

Лазерные (светодиодные) плоттеры

Эти плоттеры базируются на электрографической технологии, в основу которой положены физические процессы внутреннего фотоэффекта в светочувствительных полупроводниковых слоях селеносодержащих материалов и силовое воздействие электростатического поля. Промежуточный носитель изображения (вращающийся селеновый барабан) в темноте может быть заряжен до потенциала в сотни вольт. Луч света снимает этот заряд, создавая скрытое электростатическое изображение, которое притягивает намагниченный мелкодисперсный тонер, переносимый затем механическим путём на бумагу. После этого бумага с нанесенным тонером проходит через нагреватель, в результате чего частицы тонера запекаются, создавая изображение.

Лазерные плоттеры ввиду высокого быстродействия (лист формата А1 выводится менее чем за полминуты) удобно использовать как сетевые устройства, и они имеют в стандартной комплектации адаптер сетевого интерфейса. Не менее важно и то, что эти плоттеры могут работать на обычной бумаги, что сокращает эксплуатационные затраты.

1.4 Проектор

Проектор - световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Основным элементом любого проектора является лампа, свет которой, проходя через определенные элементы попадает на экран и формирует таким образом картинку. В зависимости от того через какие элементы проходит свет от лампы проекторы делят на LCD и DLP (микрозеркальные). К преимуществам жидкокристаллических проекторов относят менее негативное влияние на зрение, а также компактность. Их недостатком является недостаточно насыщенный чёрный цвет (обладатели LCD мониторов поймут, о чём идёт речь). Достоинством микрозеркальных проекторов является более качественная картинка, а главным их недостатком принято считать утомляемость зрения при очень долгом просмотре.

Как и любое техническое устройство, проекторы имеют характеристики, на которые следует обратить внимание в первую очередь. Во-первых , это так называемое «базовое графическое разрешение». Оно обозначается двумя числами, отражающими число точек по горизонтали и вертикали. Как и у мониторов, разрешение бывает 800х600, 1024х768 и т.д. вплоть до 1600х1200. Разумеется, чем выше разрешение, тем лучше будет качество картинки. Для домашнего проектора, основной задачей которого является просмотр фильмов, вполне достаточно будет разрешения 800х600. Это обусловлено тем, что фильмы, рассчитанные на просмотр на экране телевизора, имеют еще меньшее разрешение, так что 800х600 – уже вполне достаточно. Во-вторых – яркость проектора. Чем ярче проектор – тем лучше. При слишком низкой яркости для комфортного просмотра может потребоваться полное затемнение комнаты. А яркости в 1000 люмен (люмен – единица измерения яркости) будет вполне достаточно для домашних условий, меньшие значения сегодня уже практически не встречаются. При этом надо учитывать условия эксплуатации проектора. Если он будет установлен в отдельной комнате с возможностью полного затемнения, то такой параметр как яркость не является слишком важным. Если же проектор планируется использовать в жилой комнате, где полной темноты добиться трудно, то на такой параметр как яркость следует обратить внимание. В-третьих – контрастность проектора. При низком показателе контрастности тёмные сцены в фильмах могут быть просто не видны. Контрастность домашнего видеопроектора должна быть в пределах от 1000:1 до 2000:1.

1. 5 Колонки

Колонки, или акустическая система - ещё одно устройство вывода информации, которое подключается к компьютеру (с задней части на материнской плате есть гнездо входа) и служит для воспроизведения звуковых эффектов, музыки, фильмов и т. д. В настоящее время имеется два принципа работы акустической системы: активная и пассивная .

Есть мнение, что активная акустика используется по большей части профессионалами, хотя к компьютерам подключается тоже. Звук направляется с dvd проигрывателя через усилитель (ресивер) прямиком на динамики акустической системы. Усиление сигнала звука играет одну из ключевых ролей в этом процессе. Как же может усиливаться звук? Существует два способа. Первый это когда перед подачей на колонки звуковой сигнал попадает в усилитель, а второй – с помощью самой акустической системы, в колонки которой встроен усилитель.

Кроме этого всего конструкция активной акустики позволяет обеспечить обратную связь между усилителем и динамиком. Это позволяет усилителю менять нагрузку на динамик во время максимальной нагрузки и предотвратить поломку последнего. В связи с тем, что усилители и динамики в активных колонках подключены напрямую, достигается максимальная производительность акустической системы. Это обеспечивает очень неплохой звуковой выход при небольших размерах акустики. Активные акустические системы для домашнего использования обычно состоят из сабвуфера и набора из 5 сателлитов. В сабвуфер встроен усилитель, который распределён на шесть колонок.

Но у активных колонок есть минус – невозможность модернизации. Такая акустическая система будет звучать всегда одинаково. Значимость этого факта очень существенна. Заинтересовавшись акустическими системами, покупатель превращается в любителя звуковой техники и старается время от времени улучшать качество звучания своей домашней акустики. Поэтому владельцу активной акустики придётся смириться с качеством выдаваемого с её помощью звука раз и навсегда. Активные колонки стараются сделать изначально высокого уровня.

При работе пассивной акустической системы греется встроенный кроссовер, т.к. он принимает на себя достаточно большую выходную мощность. Производители пытаются избежать этого различными способами, но главное понимать суть этого процесса. Усилитель в достаточной мере нагружает электронику акустической системы, вследствие чего, качество выдаваемого звука, ровно так же как и характеристики пассивных колонок изменяются. Если колонки используются в домашнем кинотеатре, то любитель вряд ли услышит разницу. А вот для профессионала эта разница будет достаточно критичной. Пассивные колонки должны быть немного мощнее, чем усилитель, для того, чтобы в критические моменты справляться с поступающей на них мощностью. В противном случае, когда усилитель мощнее, чем акустика, колонки могут просто выйти из строя. Пассивные акустические системы не могут предоставить усилителю обратной связи, чтобы он подавал меньше мощности, а сам он отслеживать нагрузку тоже не способен.Несмотря на недостатки, пассивная акустическая система не так уж и плоха. Большинство покупателей акустических систем покупают её для домашнего кинотеатра, компьютера, а дома, как известно очень ценится комфорт и уют. Активная акустика требует подведения к каждой колонке отдельного шнура питания. Так что подключение всех активных колонок в сеть может стать весьма запутанным занятием. Следующий момент является гораздо более важным. Так как все акустические системы делятся на классы, при использовании пассивной акустики, можно со временем модернизировать систему, купив новый усилитель и ресивер. Качество звука хороших пассивных колонок при этом может улучшиться значительно. Поэтому, при выборе пассивной акустики колонки можно брать, как говорится «на вырост».

Глава 2.Устройства ввод

2.1Клавиатура

Сейчас основным широко распространенным устройством ввода информации

в компьютер является клавиатура (клавишное устройство). Она реализует

диалоговое общение пользователя с ПК:

Ввод команд пользователя, обеспечивающий доступ к ресурсам ПК;

Запись, корректировку и отладку программ;

Ввод данных и команд в процесс решения задачи.

В настоящее время принят стандарт клавиатуры MFII. Условно в ней

можно выделить пять групп клавиш, несущих свою функциональную отгрузку.

Из других видов клавиатур можно упомянуть специальные клавиши для

слепых с осязаемыми точками на клавишах; клавиатуры для магазинов и

складов, снабженные устройствами для считывания штрихового кода или для

считывания магнитных карт; промышленные клавиатуры- сенсорные, имеющие в

качестве защиты от вредных воздействий (стружек, пепла и т.д.)

дополнительное покрытие клавиш специальной сенсорной фольгой; клавиатура

для медицинских учреждений с устройствами для считывания информации со

страховых карт. В настоящее время появились клавиатуры с дополнительными

клавишами для удобства работы с той или иной операционной системой (ОС),

например, клавиатура для Windows 95.

Таким образом, выбор клавиатуры зависит от ОС, с которой

предполагается работать.

2.2Мышь

Она служит для ввода данных или одиночных команд, выбираемых из меню

ли текстограмм графических оболочек, выведенных на экран монитора.

Мышь представляет собой небольшую коробочку с двумя или тремя

клавишами и утопленным, свободно вращающимся в любом направлении шариком

на нижней поверхности. Она подключается к компьютеру при помощи

специального шнура и требует специальной программной поддержки.

Для работы с мышью необходима плоская поверхность, с этой целью

используют резиновые коврики.

Так как с помощью мыши нельзя вводить в компьютер серии команд,

поэтому мышь и клавиатура - не взаимозаменяемые устройства. Назначение

графических оболочек - в обеспечении инициализации множества команд без

длительного набора их с клавиатуры. Это снижает вероятность опечаток и

экономит время. На объекте в виде текторграммы выбирается пункт меню или

символ и щелчком кнопки мыши инициализируется. Конечно, при наборе или

осуществлении некоторых функций применение мыши может быть нерациональным,

если, например, эти функции выполняются нажатием функциональных клавиш.

В настоящее время также существует оптическая мышь, где сигнал

передается с помощью луча мыши на специальный коврик и анализируется

электроникой. Пока менее распространена бесхвостая (бескабельная)

инфракрасная мышь (принцип ее действия похож на действие пультов

дистанционного управления) и радиомышь.

В портативных ПК (Lapton, Notebook) мышь обычно заменяют особым встроенным

в клавиатуру шариком на подставке с двумя клавишами по бокам, называемым

Принцип его работы такой же, как принцип работы мыши. Несмотря на

наличие трекбола, пользователь портативной ПК может использовать и обычную

2.3.Сканеры

Для непосредственного считывания графической информации с бумажного или

иного носителя в ПК применяется оптические сканеры.

Сканируемое изображение считывается и преобразуется в цифровую форму

элементами специального устройства: CCD - чипами.

Существует множество видов и моделей сканеров. Какой из них выбрать,

зависит от задач, для которых сканер предназначается.

Самые простое сканеры распознают только два цвета: черный и белый.

Такие сканеры используют для чтения штрихового кода.

Ручные сканеры - самые простые и дешевые. Основной недостаток в том,

что человек сам перемещает сканер по объекту, и качество полученного

изображения зависит от умения и твердости руки. Другой важный недостаток -

небольшая ширина полоса сканирования, что затрудняет чтение широких

оригиналов.

Барабанные сканеры применяются в профессиональной типографической

деятельности. Принцип заключается в том, что оригинал на барабане

освещается источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в

цифровое значение.

Листовые сканеры. Их основное отличие от двух предыдущих в том, что

при сканировании неподвижно закреплена линейка с CCD - элементами, а лист

со сканируемым изображением движется относительно нее с помощью специальных

Планшетные сканеры. Это самый распространенный сейчас вид для

профессиональных работ. Сканируемый объект помещается на стеклянный лист,

изображение построчно с равномерной скоростью считывается головкой чтения с

CCD - сенсорами, расположенной снизу. Планшетный сканер может быть

оборудован специальным устройством слайд-приставкой для сканирования

диапозитивов и негативов.

Слайд-сканеры используются для сканирования микроизображений.

Проекционные сканеры. Относительно новое направление. Цветной проекционный

сканер является мощным многофункциональным средством для ввода в компьютер

любых цветных изображений, включая трехмерные. Он вполне может заменить

фотоаппарат.

В наше время у сканеров появилось еще одно применение - считывание

рукописных текстов, которые затем специальными программами распознавания

символов преобразуются в коды ASC II и в дальнейшем могут обрабатываться

текстовыми редакторами.

Заключение

В данной контрольно-курсовой работе была представлена достаточно подробная информация об устройствах вывода/ввода информации и о принципах их работы. Работу современного компьютера невозможно представить без оснащения его вышеперечисленными устройствами, так как они оказывают незаменимую помощь при работе пользователя с компьютером, а знание принципов работы этих устройств, обеспечивает более эффективное их пользование.

Список литературы

Бакова И.В. Технические средства АСУ. М.,1986.

Леонтьев В.П. Энциклопедия “Персональный компьютер”. М., 1993.

Макарова Н.В. Информатика (Учебник). М., 1999.

Матюшка В.М. Персональный компьютер: диалог и программные средства. М., 1991.

Мюллер С. “Ремонт и модернизация ПК”. М., 1998.

Фигурнов В.Э. “IBM PC для пользователя”. М., 2000.

Ввода - вывода информации в ЭВМ; 4. Провести практическое исследование...

Заметим, что к компьютеру можно подключить любое устройство, снабдив его соответствующим контроллером, хоть мухобойку! Но более привычны такие устройства как: монитор, мышь, клавиатура, принтер, флешка…

Когда говорится, что принтер есть устройство вывода компьютера, а сканер — устройство ввода, все согласно кивают. Когда же говорится, что флешка есть устройство ввода/вывода, никто в это не верит («неправда, флешка — запоминающее устройство»).

Хотя на самом деле флешка и МФУ (принтер+сканер) функционально друг от друга не отличаются — они являются для компьютера устройствами ввода/вывода.

Вы можете опустить все предварительные рассуждения и сразу перейти к , которая кроится в неверной схеме компьютера, популярной в школьных учебниках информатики.

Но если вы располагаете временем, можете добраться до этого раздела, последовательно прочитав ниже расположенный материал.

Что есть компьютер

Компьютер не всегда выглядит как системный блок, монитор, мышь и клавиатура. Ноутбук, например, представляет собой единое устройство, в которое интегрированы и монитор, и клавиатура, и тачпад (вместо мыши).

Компьютер в стиральной машине и вовсе не такой, у него нет привычной клавиатуры, мыши и монитора (только переключатели, кнопки и маленький ЖК-индикатор в некоторых моделях).

Получается, монитор, клавиатура и мышь для компьютера необязательны (сразу заметим, что жесткий диск, дисковод, флешка тоже факультативны).

А что же есть компьютер?

Чтобы это узнать, давайте убирать устройства, пока не получим минимальный набор без которого компьютера точно не бывает.

Убираем принтеры, сканеры, модемы, флешки, дисководы.

Убираем жесткий диск (в компьютере телефона, например, его нет).

Убираем клавиатуру, монитор и мышку (их не имеет компьютер стиральной машины, компьютер, внутри робота).

Что же остается? Остаётся процессор (обработчик) и внутренняя память (хранилище).

Их убрать нельзя.

Компьютер — это устройство для обработки информации с помощью программ. Программы выполняет процессор . Обрабатываемая информация, как и сама программа, располагаются во внутренней памяти .

Итак, компьютер — это процессор и внутренняя память.

Процессор объединяет в себе два устройства — исполнительное (АЛУ, арифметико-логическое устройство) и управляющее (УУ, устройство управления). Процессор выполняет команды программы. Управление (выбор команды, её анализ, загрузка операндов) возлагается на УУ, выполнение — на АЛУ.

Внутренняя память это: ОЗУ + ПЗУ + регистры процессора + кэш процессора.

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — доступна процессору непосредственно, кроме того в ней хранятся программы, по которым процессор работает. Содержимое ОЗУ при отключении питания пропадает.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) хранит программу первоначальной загрузки компьютера вместе с данными, необходимыми для работы этой программы. Понятно, что эта память не стирается при выключении питания.

Кроме того, в компьютере есть регистры и кэш — дополнительная к ОЗУ память, встроенная прямо в микросхему процессора.

Регистры — это сверхбыстрая небольшая память. Команды, в которых операнды расположены в регистрах, выполняются гораздо быстрее команд, операнды которых расположены в ОЗУ.

Кэш — это также сверхбыстрая память, в которую предварительно загружаются операнды команд и команды программы из ОЗУ. В дальнейшем, если операнд (или команда) находится в кэше, он (она) читается из кэша, а не из ОЗУ, что ускоряет выполнение программы.

Отметим, что внедрение регистров и кеш-памяти в микросхему процессора, не делает их функционально частью процессора. Процессор — обработчик, а не хранилище информации. Как, например, раположение кнопки сигнала на руле, не делает руль устройством подачи звукового сигнала, руль — это устройство для поворота и удержания на курсе транспортного средства.

Что есть устройства ввода/вывода

Флешка, действительно, запоминающее устройство! В корпусе флешки есть микросхема флеш-памяти.

Но флешка, как и жёсткий диск, совмещает в одном корпусе информационный носитель (микросхема памяти ) и устройство чтения/записи данных (контроллер , фактически маленький компьютер, с программой чтения/записи, расположенной в его ПЗУ).

Бумагу из принтера мы вынимаем, чтобы использовать, а память из флешки мы не вынимаем, мы носим её вместе с флешкой. Но суть не меняется. Можно представить себе принтер, из которого бумага бы не вынималась. Её можно было бы просматривать через окошко. Тогда принтер мы таскали бы с собой, как флешку.	Все происходит аналогично работе принтера. Принтер — это устройство, которое позволяет сохранять информацию на бумаге. Но прежде чем информация будет отпечатана, она должна быть передана в принтер из компьютера. Принтер по отношению к компьютеру выступает устройством вывода, хотя он является и устройством сохранения информации на бумаге. Флешка и принтер между собой принципиально не отличаются. Для компьютера — это устройства ввода/вывода. Хотя, конечно, они же являются и устройствами хранения информации. Процесс хранения не связан с компьютером, а процесс получения информации — связан.
	Когда мы говорим о вводе/выводе по отношению к компьютеру, то имеем в виду обмен данными между внутренней памятью компьютера и другим информационным носителем: жёстким диском, оптическим диском, флеш-памятью, бумагой. Работа с внешней памятью для компьютера — это операция ввода/вывода, которую он выполняет через контроллер внешнего запоминающего устройства.
	Дисковод оптических дисков ещё более похож на принтер и сканер, чем флешка, ибо информационный носитель (диск) является сменным (как бумага в принтере и сканере).

Итак, итог.

Компьютер — это процессор и внутренняя память. Всё остальное, что к компьютеру подключается, является для него устройствами ввода/вывода, через которые течет информация в компьютер или из него.

Причина неверного толкования

Казалось бы всё просто! Однако вопросы возникают. Почему?

Причина в том, как изображается схема компьютера в школьных учебниках.

Вот как изображается классический вариант фон Неймана:

По этой схеме легко отнести принтер к устройству вывода, клавиатуру — к устройству ввода, а флешку, само собой, — к внешней памяти компьютера.

На этой схеме внешняя память никак не связана с устройствами ввода/вывода, а сами устройства ввода/вывода никак не связаны с внешней памятью: откуда же они вводят и куда выводят?

Получается, что для записи на диск, последний нужно просто положить на системный блок, и компьютер запишет информацию на диск при помощи волшебства.

В жизни так не получается, и внешняя память стыкуется с компьютером при помощи специального устройства (объединяющего электронную и, возможно, механические части), которое обеспечивает чтение и запись информации на информационный носитель. Было бы логично именно это устройство называть устройством ввода/вывода.

Таким устройством, например, явлется дисковод. Это устройство объединяет механическую часть и электронную, а сам диск является носителем информации, внешней памятью по отношению к компьютеру.

Когда внешняя память и устройство ввода/вывода собраны в одном корпусе, как флешка или винчестер, мы можем называть это объединение и внешней памятью, и устройством ввода/вывода, ибо верно и то и другое. Для того чтобы сохранить во внешней памяти информацию, её туда надо передать, а для этого необходимо выполнить операцию вывода информации из компьютера, а значит в момент передачи информации, устройство является устройством вывода. В момент чтения информации — это устройство ввода.

На схемe, показанной ниже, зелёные стрелки показывают движение информации, а красные — управляющие воздействия процессора:

Отметим, что у самого фон Неймана блока с «внешней памятью» в схеме не было (схема скопирована из Википедии):

Схему современного компьютера в школьных учебниках часто рисуют так:

Очевидно, что долговременная память, например, диск CD или бумага подключаются к общей шине только через устройство ввода/вывода. Поэтому правильная схема должна выглядеть так:

Таким образом, флешка для компьютера является устройством ввода/вывода, ибо компьютер работает с контроллером флешки. Контроллер выполняет операции чтения/записи на микросхему памяти флешки.

Введение

Сегодня компьютеры есть в большинстве семей. Мы используем их для получения образования, для развлечений, для просмотра фильмов и клипов, причем для выполнения всех этих целей может быть использован один компьютер. Компьютеры являются помощниками для людей различных профессий, таких как инженер, врач, дизайнер. Некоторые из профессий полностью связаны с компьютерами. Благодаря компьютеру стало возможным создавать практически полностью автоматизированные производства, реализовывать многие проекты, ускорить и сделать более продуктивным процесс обучения и еще многое другое.

Развитие производства и увеличение объема информации привели к необходимости создания компьютера как своего рода инструмента для обработки и хранения этой информации.

Актуальность темы исследования заключается в том, что компьютеры с момента своего появления прошли путь от механического устройства до электронного, претерпев при этом огромное количество изменений и новшеств. Сегодня является невозможным представить себе эффективную организацию учебного и рабочего процесса. Компьютеры используется практически во всех сферах деятельности человека. В настоящее время круг задач, требующих для своего решения применения мощных ЭВМ, весьма расширился.

Объект исследования – персональный компьютер.

Предмет исследования – устройство современного персонального компьютера.

Цель работы – изучить особенности устройства современного персонального компьютера.

Задачи исследования:

Изучить и проанализировать литературу по теме «Устройство персонального компьютера»

Структурировать знания по данной тематике, выделив основные составляющие ПК

Выделить основные исторические моменты, которые привели к созданию ПК

Изучить понятия «архитектура компьютера» и «структура компьютера»

Обобщить полученные в ходе работы знания

История создания компьютера

Итак, что же означает понятие «персональный компьютер»?

Согласно ГОСТ 15971-90, Персональный компьютер, ПК или ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) – настольная микро-ЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности.

Т.к. компьютер используется людьми для различных целей, его можно назвать универсальным устройством. Л. Л. Босова в учебнике «Информатика» пишет, что компьютер это «универсальная машина для работы с информацией». И. Г. Семакин добавляет к этому определению слово «техническая».

Термин «персональный компьютер» был введен в 1964 году и относился только к устройству Programma 101 (Olivetti ). Но затем был перенесен и на другие компьютеры. В СССР все вычислительные машины, предназначенные для персонального использования, носили название ПЭВМ или персональные электронные вычислительные машины. Сегодня персональным компьютером называют любую ЭВМ, имеющую IBM -совместимую архитектуру .

А. Я. Фридланд в толковом словаре «Информатика и компьютерные технологии» дает другое определение. ПК – это компьютер, предназначенный для индивидуального использования. Основные критерии отнесения компьютера к классу ПК: малые размеры, низкая цена, функциональная универсальность, простота модернизации.

В рутинных занятиях компьютер без проблем заменит человека, но без помощи человека, как пользователя ПК, компьютер работать не сможет. В каких-либо вычислениях, действиях работу компьютера надо контролировать. Для удобного общения между пользователем и ПК служит удобный пользовательский интерфейс.

Принцип работы компьютера заключается в обработке данных. Компьютер может решать серии проблем и принимать тысячи логических решений, тратя на это доли секунд.

К положительным качествам компьютера можно отнести быстродействие, многозадачность, универсальность использования, относительную компактность.

С развитием цивилизации у людей возникала потребность в счете и автоматизации этого процесса. Люди осуществляли торговые сделки, проводили землемерные работы, используя при этом огромные числа и проводя сложные вычисления. Изобретенные издревле счетные палочки, абаки в ходе развития науки и техники эволюционировали в первые калькуляторы, а затем и в персональные компьютеры.

Первой попыткой механизированной устройством стала изобретенная в 1642 году Блезом Паскалем арифметическая суммирующая машина. Она представляла собой ящик с многочисленными связанными одна с другой шестерёнками. Числа, которые нужно сложить, вводились в машину при помощи шестеренок.

В период с 1882 по 1838 гг. математик Чарлз Бэббидж предпринял попытку создать первое программируемое вычислительное устройство. Механизм аналитической разностной машины приводился в действие специальными рукоятками. Она производила вычисления на большими числами с высокой точностью.

В 1890 году было создано первое автоматическое вычислительное устройство, именуемое как Табулятор Холлерита.

Первым вычислительным устройством, использующим двоичную систему счисления стала вычислительная машина Z 1, разработанная в 1937 году Конрадом Цузе.

Меньше чем через десятилетие фирма IBM выпустила первый программируемый компьютер Mark I .

Первые ЭВМ:

ЭНИАК (1946) - первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач.

Манчестерская малая экспериментальная машина (1948) - первый электронный компьютер, построенный по принципу совместного хранения данных и программ в памяти.

EDSAC (1949) - первый в мире действующий и практически используемый компьютер с хранимой в памяти программой.

Первые ПК:

«Кухонный компьютер» (1969) - первый домашний компьютер.

Kenbak -1 (1971) – «микрокомпьютер».

Apple I (1976) – первый ПК, продававшийся в полностью собранном виде.

Apple II (1977) – первый ПК в пластиковом корпусе со встроенной клавиатурой, цветной графикой, звуком.

TRS-80 Color Computer (1980) – первый ПК с многопользовательской и многозадачной операционной системой.

IBM PC 5150 (1981) - персональный компьютер на архитектуре Intel x 86.

IBM PC /XT (1983) – ПК с жестким диском.

Apple Macintosh (1984) - первый персональный компьютер с манипулятором типа «мышь» и полностью графическим интерфейсом.

Компьютеры, представленные выше? являются родоначальниками современного персонального компьютера.

Архитектура и структура персонального компьютера

Среди функций компьютера можно выделить две основные :

работа с информацией (обработка, хранение);

обмен информацией с внешними объектами.

Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций компьютера:

обеспечивают эффективные режимы его работы,

диалог с пользователем,

высокую надежность и т.д.

Эти функции компьютера реализуются с помощью аппаратного и программного компонента компьютера.

Аппаратное обеспечение, или hardware – это «тело» компьютера, т.е. физическая его часть. Это системный блок с процессором и материнской платой, жесткий диск, периферийные устройства и д.

Программное обеспечение, или software – это «интеллект» компьютера, т.е. информация и программы для обработки информации и управления процессами.

При рассмотрении персонального компьютера как устройства необходимо различать понятия его архитектуры и структуры.

Под архитектурой компьютера принято считать концептуальную структуру вычислительной машины, определяющую проведение обработки информации и включающую методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения. Иными словами, это описание компьютера на некотором общем уровне, которое включает описание входящих в него компонент, принципы их взаимодействия, включая функции и характеристики, а также описание пользовательских возможностей.

Структура компьютера - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства - от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации. Т.е. это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Джон фон Нейман, выдающийся физик-математик, в середине 20-го века предложил несколько основных принципов конструирования персональных компьютеров. Концепция, разработанная фон Нейманом предполагает, соблюдение следующих принципов:

Принцип однородности памяти. Все команды, программы и данные, хранятся в одной и той же памяти.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Для доступа к ячейкам памяти используются номера ячеек, которые принято называть адресами.

Принцип программного управления. Все вычисления представлены в виде команд, которые содержат определенную операцию.

Принцип двоичного кодирования. Вся информация (данные, команды, программы) представлена в памяти компьютера в двоичном виде, т.е. в виде последовательности 0 и 1.

Джон фон Нейман предположил, что компьютер должен состоять из следующих модулей (Рисунок 1).

В настоящее время компьютеры проектируются на принципе открытой архитектуры . Это архитектура, допускающая сборку, усовершенствование и ремонт компьютера по его составным элементам - модулям. Принцип открытой архитектуры используется в конструкции персональных компьютеров, при производстве IBM-совместимых (или Intel-совместимых) ПК.

Рисунок 1 Архитектура фон Неймана.

Открытые спецификации архитектуры компьютера или периферийного устройства позволяют сторонним производителям разрабатывать дополнительные устройства к системам с открытой архитектурой.

Рассмотрим ключевые компоненты современных персональных компьютеров.

1. Материнская плата

Материнская плата – это сложная многослойная печатная плата (Рисунок 2), на которой монтируется чипсет и прочие компоненты компьютерной системы. Она является основой построения системы компьютера. Вместе с подключенным к ней устройствами, системная плата встраивается в корпус (системный блок) персонального компьютера.

Рисунок 2 Материнская плата (без подключенных устройств)

Первая материнская плата была разработана фирмой IBM в 1981 году. Эта плата не могла без корректировки поддерживать многие устройства расширения, такие как жесткий диск.

Материнская (системная) плата состоит их следующих основных частей, которые, как правило, являются несъемными:

Разъем центрального процессора (ЦПУ) . Разъем, предназначенный для установки в него центрального процессора Процессор устанавливается в разъем вместо припаивания, и это значительно упрощает замену процессора в случае ремонта или модернизации ПК.

Разъемы оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) , или оперативной памяти. В эти разъемы подключаются модули динамической памяти, содержащие полупроводниковые интегральные схемы.

Микросхемы чипсета (северный мост и южный мост).

Северный мост – это специальный прямоугольный чип, расположенный в верхней части материнской платы под процессором, который отвечает за взаимодействие центрального процессора с оперативной памятью и видеоадаптером. Северный мост соединяется с системной платой через согласующий интерфейс и южный мост.

Южный мост – это контроллер –концентратор ввода-вывода. Обычно представлен в виде микросхемы, которая обеспечивает взаимодействие периферийных устройств с ЦПУ.

Особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней определяют северный и южный мосты.

Загрузочное ПЗУ (BIOS ) . Это набор микропрограмм, реализующих интерфейс прикладного программирования для работы с аппаратурой компьютера и подключёнными к нему устройствами.

Контроллеры шин и их слоты расширения . Компьютерные шины служат для передачи данных между функциональными блоками компьютера.

Контроллеры и интерфейсы периферийных устройств . Это слоты и разъемы, в которые подключаются устройства ввода/вывода данны (монитор, клавиатура, мышь, принтер и т.д.).

На схеме (Рисунок 3) изображена схема материнской (системной) платы IBM -совместимого компьютера.

Рисунок 3 Схема материнской платы

Выбирая материнскую плату в процессе сборки или модернизации ПК необходимо убедиться, что данная модель соответствует другим аппаратным компонентам и модулям.

Говорить о материнской плате в отдельности от всех остальных частей компьютера не возможно - это комплекс, работающий как один организм. Тенденции развития материнских плат в основном диктуются развитием микропроцессоров.

1. Процессор

Процессор (центральное процессорное устройство - ЦПУ) является главной микросхемой в современном компьютере, т.к. именно он координирует работу остальных частей системы и осуществляет обработку данных. Центральный процессор (Рисунок 4) состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ) , устройства управления и набора регистров . Арифметико-логическое устройство обеспечивает выполнение вычислительных действий. Устройство управления обеспечивает порядок выполнения операций и прерывания. Регистры играют роль памяти.

Рисунок 4 Совеременный процессор

Первые процессоры создавались с использованием электромеханических реле, ферритовых сердечников и вакуумных ламп. В середине 1950-х годов были внедрены транзисторы. Затем, спустя десятилетие, появились первые микросхемы, которые поначалу содержали простые транзисторные и резисторные сборки, позднее появились микросхемы, содержащие функциональные блоки процессора - микропрограммное устройство, АЛУ, регистры, устройства работы с шинами данных и команд.

Сегодня процессор представлен в виде интегральной схемы или электронного блока. Процессор иногда также называют микропроцессором.

Именно переход к микропроцессорам позволил создать персональные компьютеры, которые проникли почти в каждый дом.

Процессор, как и многие другие устройства, имеет ряд характеристик, которые определяют качество его работы. Ими являются:

Тактовая частота (синхросигнал) – это число основных операций компьютера, производимых за одну секунду. Тактовая частота измеряется в герцах.

Производительность – характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере.

Энергопотребление. Наиболее производительные модели потребляют до 130 и более ватт.

Архитектура процессора. Существует несколько классификаций архитектур процессоров, например, по скорости выполнения команд, или по назначению.

Принцип открытой архитектуры ПК позволяет установить на компьютер более мощный и производительный центральный процессор.

В последнее десятилетие получили свою популярность многоядерные процессоры. Такие процессоры содержат несколько ядер в одном корпусе. Они предназначены для работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах. Сегодня массово доступны процессоры с двумя, тремя, четырьмя, шестью, восьмью ядрами.

Наиболее популярными производителями процессоров являются Intel , AMD , IBM .

1. Оперативная память

Оперативная память – одна из основных частей компьютера. Она предназначена для текущего хранения фрагментов операционной системы, пользовательских программ, их переменных и результатов работы и т.д. Часто оперативную память называют оперативным запоминающим устройством (ОЗУ). Количество задач, которое компьютер может выполнить одновременно, зависит от объема оперативной памяти.

ОЗУ – энергозависимая часть системы компьютерной памяти, т.е. данные доступны и сохраняются тогда и только тогда, когда на модули оперативной памяти подается напряжение. Выключение питания приводит к потере информации.

Рисунок 5 Модуль оперативной памяти

Обмен данными (Рисунок 6) между процессором и оперативной памятью производится:

непосредственно;

через регистры в АЛУ, либо через кэш.

Рисунок 6 Схема взаимодействия оперативной памяти с центральным процессором

Первые зачатки оперативной памяти зародились еще в 1834 году, когда математик Чарлз Бэббидж изобретал первую аналитическую машину. Одну из важных частей этой машины он называл «складом» (store), эта часть предназначалась для хранения промежуточных результатов вычислений. Информация в «складе» запоминалась в чисто механическом устройстве в виде поворотов валов и шестерней.

Ранее в качестве оперативной памяти использовались запоминающие устройства, основанные на различных физических принципах (электромагнитные реле, акустические линии задержки, ЭЛ-трубки и т.д.). Позднее использовались также электромагнитные барабаны, магнитные сердечники.

Сейчас применяются два основных вида ОЗУ:

Статическое ОЗУ – это память в виде массивов триггеров. Этот вид памяти имеет наименьшее время доступа и меньшее энергопотребление, часто используется как кэш-память процессора.

Динамическое ОЗУ – память в виде массивов конденсаторов.

Оперативная память большинства современных компьютеров представляет собой модули динамической памяти, содержащие полупроводниковые ИС ЗУ, организованные по принципу устройств с произвольным доступом. Память динамического типа дешевле, чем статического, и её плотность выше, что позволяет на той же площади кремниевого кристалла разместить больше ячеек памяти, но при этом её быстродействие ниже. Статическая память, наоборот, более быстрая память, но она и дороже. В связи с этим основную оперативную память строят на модулях динамической памяти, а память статического типа используется для построения кэш-памяти внутри микропроцессора.

1. Жесткий диск

Накопитель на жестких магнитных дисках, иначе жесткий диск – это устройство хранения информации произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Это главный накопитель памяти в современном компьютере. На жестком диске хранятся все файлы и данные.

Информация в НЖМД записывается на алюминиевые или стеклянные жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома - магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении.

В отличие от ОЗУ данное устройство энергонезависимо.

Первый жесткий диск появился в 1956 году и имел вес чуть меньше тонны. Он представлял собой большой ящик с вращающимися тонкими дисками, покрытыми чистым железом.

Первый 5,25-дюймовый жесткий диск был представлен в 1980 году и имел объем 5 Мб. Спустя 3 года был выпущен в продажу 3,5-дюймовый диск с объемом памяти 10 Мб. В 1990 году максимальная емкость достигла 320Мб, в 2000 году – 1 Гб. Сегодня в продаже имеются жесткие диски объемом 8 Тб и более.

Схема устройства жесткого диска представлена на Рисунке 7.

Рисунок 7 Устройство НЖМД

Основными характеристиками жесткого диска являются:

Ёмкость – количество данных, которое может хранится на жестком диске. На данный момент ёмкость современных НЖМД составляет до 10 Терабайт.

Размер – физический размер жесткого диска. Наиболее популярны размеры 3,5 и 2,5 дюйма.

Потребление энергии.

Сопротивляемость ударам и резким скачкам давления.

Скорость передачи данных.

Объем буфера (промежуточной памяти).

1. Видеоадаптер

Видеоадаптер, или видеокарта - устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора (Рисунок 8).

Рисунок 8 Современый видеоадаптер

Персональные компьютеры первых поколений не выделяли видеоадаптер в отдельный модуль. Данное аппаратное решение – один из критериев отнесения компьютера к современным поколениям. Видеокарта отвечает за обработку компьютерной графики - одного из наиболее сложных типов данных, требующих высокой производительности микросхем.

Первые видеоадаптер появился в 1981 году, но никакой графической информации кроме текста передать не мог. Этот адаптер поддерживал пять атрибутов текста: обычный, с повышенной яркостью, инверсия, с подчеркиванием, мигающий. Цвет текста определялся только возможностями монитора. Обычно это были белые буквы на черном фоне.

Спустя некоторое время появилась первая цветная видеокарта. Она поддерживала в текстовых режимах 256 атрибутов текста и 16 цветов символа и фона. В графическом режиме было доступно 4 палитры по 4 цвета каждая. Позднее появилась усовершенствованная версия этой карты с расширенной до 64 цветов палитрой.

В 1987 году было выпущено расширение VGA . Был добавлен графический режим 640*480. С 1991 года появилось новое расширение SVGA с добавлением более высоких режимов и дополнительного сервиса. Количество отображаемых цветов увеличилось до 65 536 (16 бит) и 65 777 216 (24 бита). Появились дополнительные текстовые режимы.

Дальнейшее развитие видеоадаптером было связано с появлением пользовательского графического интерфейса операционных систем. Появились видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне, снимая при этом нагрузку с процессора по окончательному выводу изображения на экран.

Видеокарта обычно представлена в виде платы расширения, которая вставляется в разъем материнской платы (специальный или универсальный). Существуют также материнские платы со встроенными (интегрированными в системную плату) видеокартами.

Современные видеоадаптеры состоят из следующих элементов:

Графический контроллер - занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики.

Видеоконтроллер формирует изображения в видеопамяти.

Видео-ПЗУ. В нем записаны экранные шрифты, таблицы и т.д.

Видео-ОЗУ. В нем хранится изображение, выводимое на экран монитора.

Цифро-аналоговый преобразователь. Преобразует изображение, которое формирует видеоконтроллер, в уровни интенсивности света.

Коннектор. Разъемы DVI или HDMI .

Система охлаждения. Защищает видеокарту от перегрева и сохраняет температурный режим.

Как и другие устройства, видеоадаптеры имеют свои важные характеристики:

Ширина шины памяти – количество бит информации, передаваемой за такт.

Объем видеопамяти – объем ОЗУ видеокарты (измеряется в Мб).

1. Звуковая карта

Звуковая карта – интегрированный в материнскую плату аппаратный кодек (Рисунок 9).

При создании первых компьютеров наличие звуковой карты не предусматривалось, т.к. ЭВМ не рассматривались как мультимедийные устройства. Единственным звуком, воспроизводимым компьютером, был звук встроенного динамика, который, как правило, сообщал об ошибке или неисправности.

Рисунок 9 Звуковая карта

В 1986 году появились первые звуковые платы, которые подсоединялись к компьютеру и воспроизводили монофонический звук. В 1988 году появились устройства на основе принципа частотной модуляции. Затем появились MIDI -совместимые звуковые карты с 200 различными звуками. В конце 1990-х годов появились карты для шины PCI (шина периферийных устройств). В 1998 году компания Creative установила новый стандарт для IBM -совместимых компьютеров, выпустив звуковую карту с поддержкой EAX – технологии для создания звуковых эффектов окружающей среды.

1. Сетевая плата

Сетевая плата, или сетевая карта – это дополнительное устройство, позволяющее ПК взаимодействовать с другими компьютерами в сети. В настоящие время всё чаще встречаются сетевые адаптеры, интегрированные в материнскую плату (Рисунок 10). Также встречаются внешние сетевые платы, которые подсоединяются к компьютеру через LPT - и USB -порты, и внутренние, которые вставляются в слоты материнской платы (ISA , PCI ).

На стандартных сетевых платах могут быть использованы разъемы для витой пары, тонкого коаксиального кабеля, для толстого коаксиального кабеля, а также оптический разъем, причем пока работает один из разъемов, другие работать не могут.

Также на плате может присутствовать световой индикатор, сообщающий о наличии подключения к сети и передачи информации.

Рисунок 10 Интегрированная сетевая карта

Первые сетевые адаптеры имели низкую производительность, т.к. передача информации между компьютером и сетью происходила последовательно из-за наличия буферной памяти только на один кадр. Затем для повышения производительности стали применять метод многокадровой буферизации. Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры имеют скорость обмена до 1 Гбит/сек и огромное количество высокоуровневых функций.

Периферийные устройства

Все устройства, подключаемые к компьютеру, но не отвечающие за непосредственное функционирование компьютера, называются периферийными . Все периферийные устройства можно разделить на три группы:

Устройства ввода информации – мышь, клавиатура, веб-камера, микрофон, тачпад, сканер и т.д.

Устройства вывода информации – монитор, принтер, акустическая система.

Устройства ввода/вывода, или устройства хранения – жесткий диск, флэш-накопитель.

Рисунок 11 Периферийные устройства (монитор, принтер, наушники, флэш-накопитель, клавиатура, мышь, акустическая система, веб-камера)

Периферийные устройства не зависят от архитектуры компьютера, они необходимы только для расширения возможностей ПК. Это вспомогательные устройства, которые делают работу за компьютером более удобной и комфортной.

Рассмотрим подробнее некоторые из них.

1. Монитор

Монитор – устройство вывода, предназначенное для визуального отображения информации. Обычно монитор состоит из экрана (дисплея), блока питания, плат управления. Информация поступает на монитор в виде сигналов с видеоадаптера.

По типу экрана мониторы можно разделить на

мониторы на основе электронно-лучевой трубки (Рисунок 12);

жидкокристаллические мониторы (Рисунок 13);

плазменные;

LED -мониторы;

OLED -мониторы и др.

Рисунок 12 ЭЛТ-монитор

Рисунок 13 ЖК-монитор

Современные видеоадаптеры позволяют подключить более одного монитора к ПК, или использовать телевизор в качестве монитора.

Основные параметры монитора:

Размер экрана – длина диагонали.

Соотношение сторон экрана. Наиболее популярны 16:9 и 4:3.

Разрешение – количество пикселей по горизонтали и вертикали.

Размер пикселя.

Частота обновления экрана – количество сменяемых пикселей за единицу времени.

Время отклика пикселей.

Угол обзора.

1. Принтер

Принтер – внешнее периферийное устройство, которое служит для вывода текстовой или графической информации на бумагу, или другой твердый физический носитель. Принтер преобразует информацию из дискретного в аналоговый вид.

Первые доступные принтеры поступили в продажу в середине 1980 годов.

По количеству выдаваемых цветов принтеры можно разделить на монохромные принтеры (черно-белые) и цветные.

По принципу формирования изображения принтеры можно разделить на матричные, струйные, лазерные, сублимационные, термопринтеры, 3D -принтеры и др.

Принтеры могут подключаться к ПК как по проводным каналам (через последовательные и параллельные порты, по шине USB , через локальную сеть), так и по беспроводной связи (через ИК-порт, Bluetooth , Wi -Fi ).

1. Клавиатура

Клавиатура – устройство ввода информации, которое позволяет пользователю вводить информацию в компьютер путем нажатия клавиш. Клавиатура подключается к компьютеру через порты PS /2 или USB .

По своему назначению клавиши делятся на несколько групп:

Алфавитно-цифровые;

Клавиши-модификаторы, предназначенные для изменения действий других клавиш (Ctrl , Alt , Shift Alt Gr , Caps Lock );

Функциональные клавиши – клавиши от F 1 до F 12.

Клавиши управления курсором;

Клавиши цифровой панели;

Мертвые клавиши - клавиши на компьютерных клавиатурах, позволяющие изменить вид следующего вводимого символа.

Специализированные клавиши – клавиши управления звуком, аудиопроигрывателем, сетевыми возможностями ПК, и др.

Популярная раскладка QWERTY (Рисунок 14), используемая на современных клавиатурах была разработана в 1870-е годы Кристофером Шоулзом и использовалась на пишущих машинках.

Рисунок 14 Популярная раскладка клавиатуры QWERTY .

1. Мышь

Компьютерная мышь – устройство ввода, которое служит для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру. Перемещая мышь по поверхности стола или специального коврика, мы управляем курсором на экране монитора. Стандартная мышь содержит правую и левую программные клавиши, а также колесо прокрутки (Рисунок 14).

Компьютерная мышь получила распространение с появлением графического интерфейса операционных систем на персональных компьютерах. Среди альтернатив компьютерной мыши можно встретить такие устройства как тачпад, сенсорный экран, трекбол и др.

Рисунок 15 Компьютерная мышь

В настоящее время существуют не только проводные мыши, которые подключаются к компьютеру через USB и PS /2, но и беспроводные, которые используют технологию Bluetooth .

Заключение

В современном мире компьютер занял определенную нишу в жизни человека. Кто-то использует компьютер, чтобы дистанционного получать образование, кто-то связал с ПК свою работу, некоторым компьютер нужен только для игр и общения в сети Интернет. Но все эти компьютеры имеют общую архитектуру и принципы функционирования, следовательно, и историю развития. Эволюционный процесс, который привел к современным компьютерам, был и продолжает оставаться чрезвычайно быстрым и динамичным.

С момента создания первого компьютера было произведено большое число открытий, которые внесли немаловажные изменения в строение ПК. Компьютер прошел пусть от механической машины, выполнявшей только одно действие до высокотехнологичного мультизадачного и универсального устройства с массой возможностей.

В настоящее время невозможно представить мир без компьютеров. Компьютер – универсальный прибор, который служит нам для обработки и хранения информации, хотя, по сути, он является просто ящиком с набором микросхем.

С развитием технологий и в ходе промышленной революции, человечество сделало огромный шаг вперед во всех сферах жизни и научных изысканиях. Все это, в конечном итоге, привело к появлению техники, способной эффективно заменить некоторые возможности человеческого разума.

Число персональных компьютеров как в мире, так и, в частности, в России стремительно растет; рынок ПК – самый перспективный и доходный среди остальных рынков вычислительной техники, а ведь когда-то компьютер считался роскошью.

Сегодня, когда человечество вступает на путь информационного общества, уметь работать с компьютером важно и необходимо. В школах уже более десяти лет проводятся уроки информатики, где детей учат работать с персональным компьютером.

В данном реферате рассмотрено устройство современного персонального компьютера. Выделены основные этапы развития компьютера. Рассмотрены основные компоненты и модули персонального компьютера и периферийные устройства.

Список использованной литературы

Борисова, М.В. Основы информатики и вычислительной техники. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. – 544 с.

Босова, Л. Информатика. Учебник / Л. Босова. – М. : БИНОМ, 2005. – 208 c.

Горнец, Н.Н., Рощин, А.Г.. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы. – М.: Академия, 2012. – 240 с.

ГОСТ 15971-90 Системы обработки информации. Термины и определения

Максимов, Н.В., Попов, И.И., Партыка, Т.Л.. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем. – М.: Форум, 2012. – 512 с.

Максимов, Н.В., Попов, И.И., Партыка, Т.Л... Современные информационные технологии. – М.: Форум, 2012. – 512 с.

Могилев, А.В., Пак, Н.И., Хеннер, Е.К.. Информатика. – М.: Академия, 2012. – 848 с.

Партыка, Т.Л., Попов, И.И.. Периферийные устройства вычислительной техники. – М.: Форум, 2012. – 432 с.

Семакин, И. Г. Информатика и информационно-коммуникационные технологии / И. Г. Семакин. – М.: БИНОМ, 2005. – 176 c.

Сырецкий, Г.А.. Информатика. Фундаментальный курс. Том 1. Основы информационной и вычислительной техники. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 832 с.

Фридланд, А. Я. Информатика и компьютерные технологии. Основные термины / А. Я. Фридланд. – М. : Астрель, 2003. – 272 c.