1. СИСТЕМНЫЙ БЛОК 2. МОНИТОР 3. КЛАВИАТУРА 4. МЫШЬ 5. СОЕДИНИТЕЛЬНЫ Е КАБЕЛИ Аппаратное обеспечение ПК (Hardware)

Структура современного ПК 2 1) материнская плата (Motherboard), называемая ещё главной (Mainboard) или системной платой; 2) CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор; FPU (Floating Point Processing Unit) сопроцессор; 3) винчестер или накопитель на жёстком магнитном диске, обозначенный в документации как HDD (Hard Disk Drive); 4) дисковод для гибких магнитных дисков, FDD (Floppy Disk Drive);

Структура ПК 3 5) RAM (Random Access Memory) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); 6) ROM (Read Only Memory) постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); 7) графический контроллер устройство, выполняющее графические операции и обработку видеоданных; акселератор процессор, ускоряющий обработку видео изображений ;

Структура ПК 4 8) элементы электрических соединений узлов и блоков переходные контакты, плоские кабели и монтажные провода; 9) корпус (case) защищает компоненты PC от внешнего воздействия и содержит блок питания ; 10) UPS источник бесперебойного питания; 11) устройства ввода клавиатура, мышь, трэкболл, джойстик, дигитайзер, сканер; 12) устройства вывода монитор, принтер, плоттер;

Структура ПК 5 13) мультимедиа компоненты звуковая карта, CD-ROM, DVD-ROM, карты видео ввода-вывода; 14) устройства коммуникаций модем, сетевая карта.

Системный блок

Материнская плата (Motherboard) 7 Это сердце компьютера, самое большое и сложное устройство. Именно к "маме" подключаются все другие устройства, входящие в состав системного блока. Функция : обеспечивает связь между всеми устройствами ПК, посредством передачи сигнала от одного устройства к другому. На поверхности материнской платы имеется большое количество разъемов предназначенных для установки других устройств: sockets – гнезда для процессоров ; slots – разъемы под оперативную память и платы расширения; контроллеры портов ввода/ вывода.

Процессор (CPU) 8 Процессор - мозг компьютера Тактовая частота = количество элементарных операций (тактов) за 1 секунду [Hz, MHz, GHz] Основные производители: Intel, Cyrix, AMD Cooler – вентилятор для охлаждения процессора.

Поколения процессоров 9 За 20 лет сменилось 7 поколений процессоров фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium ll, Pentium lll и пришло новое Pentium IV.

Память компьютера 10 Память Внутренняя Внешняя Оперативная (ОЗУ) 256, 512 Mb 2100 Mb/c Постоянная (ПЗУ) ROM-BIOS Винчестер (НЖМД) 80, 120 Gb 33 Mb/с Дисковод 3,5 (НГМД) 1,44 Mb 500 Kb/с DVD-ROM до 17 Gb 7800 Kb/c CD-ROM 650 Mb 7800 Kb/c Расположена на материнской плате

Оперативная память (ОЗУ / RAM) 11 Быстрая энергозависимая память SRAM - статическая память является более дорогой, но имеет высокое быстродействие. Реализуется на триггерных микросхемах. DRAM - динамическая память в 4-5 раз дешевле статической. Ее представляют миниатюрные конденсаторы.

Оперативная память (ОЗУ / RAM) пиновые разъемы SIMM 168-пиновые разъемы DIMM Время доступа от 70 до 4 нс (нано = 10 -9) Чаще всего используют модули динамической памяти SDRAM и DDR SDRAM (SDRAM II) - Double Date Rate SDRAM - удвоенная скорость передачи данных по сравнению с обычной SDRAM. Объем одного модуля 32, 64, 128, 256, 512 Mb RAMбыстродействие

Винчестер (НЖМД / HDD) емкость 80, 120 Gb время доступа 8 мс (мили = ) скорость передачи данных от 33 Мбайт/с скорость вращения 7200, 10000, об/мин 13 НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках HDD – Hard Disc Drive

Почему винчестер? 14 В 1973 году фирмой IBM по новой технологии был разработан жесткий диск, который мог хранить до 16 Кбайт информации.IBM Поскольку этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то ему присвоили название 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски стали называться «винчестерами».

Дисковод (НГМД / floppy) 15 3,5 1,44 Mb 300 об/мин. 100 мс 500 Kb/c 1. Защитный корпус 2. Фланец привода диска 3. Защитная шторка 4. Отверстие запрета записи 5. Отверстие - признак дискеты высокой плотности

Дисковод CD-ROM Mb Скорость воспроизведения Audio CD Kb/c CDx Kb/c CDx Kb/c CD-R (Record) –диск для однократной записи (золотой) – высокая надежность CD-RW – диск для перезаписи (до 1000 раз) могут считываться только на новых (как правило, не хуже 16- скоростных) устройствах CD-ROM.

Лазерные диски CD-ROM Как расшифровывается ROM? Read Only Memory, только чтение. Информация на такие диски записывается во время изготовления, на заводе. Запись на них новой информации невозможна. Информация на диске записана в виде «питов» (pit – ямка, углубление). 17 Так выглядит основа CD-ROM перед нанесением отражающего слоя

Питы расположены вдоль воображаемой спирали, идущей от центра диска к краю. При чтении лазерный диск, установленный в дисковод, вращается с большой скоростью. Луч миниатюрного лазера, находящегося в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как луч то попадает в ямку, то нет, интенсивность отраженного луча "мигает". Эти световые импульсы с помощью фотоэлементов преобразуются в электрические импульсы. 18

Лазерные диски с возможностью записи Существенным недостатком компакт- дисков долгое время было то, что такие диски можно было только читать. Этот недостаток был успешно преодолен: были разработаны диски CD-R, на которые можно записать информацию, но только один раз (R - Recordable, записываемый). И диски CD-RW, на которые информацию можно записывать многократно (RW - ReWritable, перезаписываемый). Для записи и перезаписи таких дисков используются специальные дисководы с достаточно мощным лазером, способным "прожигать" информацию на диске. По своему устройству диск CD-R (заготовка для записи), также как и его «штампованный» собрат, напоминает слоёный пирог. Основное отличие - активный (регистрирующий) слой. 19

20 Для основы CD-R применяется тот же поликарбонат, который используется и при изготовлении CD-ROM. Но вот рельеф основы намного сложнее, чем у штампованного диска (CD-ROM). При изготовлении основа CD-R диска получает разметку – сплошную спиральную канавку. Для хранения информации в носителях CD-R используется «запоминающий» слой из органического полимера, «темнеющий» при нагревании лазерным лучом, а в дисках CD-RW изменяющий фазовое состояние (из кристаллического в аморфное и наоборот) при разогреве лазером и быстром охлаждении.

От питов к битам Как питы и промежутки между ними переводятся в последовательность нулей и единиц? Информация (двоичный код) перед размещением на компакт-диске подвергается ряду сложных преобразований, в том числе помехоустойчивому кодированию. В результате всех преобразований получается непрерывная последовательность бит, причём в ней между двумя единицами не может быть меньше двух или больше десяти нулей. Вот эти цепочки нулей и определяют длину углублений и промежутков между ними. Протяженность каждого участка на спиралевидной дорожке лежит в пределах от 3 до 11 условных единиц (график а). Соответственно этим участкам меняется ток фотоприёмника (график б). Этот высокочастотный информационный сигнал затем преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов (график в). А последовательность импульсов уже преобразуются в двоичный код, как показано на графике г. После считывания производится декодирование и "лишние" нули отбрасываются. 21 Представление информации на компакт-диске

Как штампуется CD-ROM Самое главное в компакт-диске – основа. Это пластмассовый "блин", на котором сделаны углубления. Их величина и расположение соответствуют единичкам и ноликам информации, которая должна быть на данном компакт-диске. Основа делается из поликарбоната методом литья под давлением. Для этого вначале изготавливается металлическая матрица с нанесёнными в зеркальном отображении впадинами, которые должны быть на готовом компакт-диске. Матрица устанавливается в пресс-форму термопласт-автомата. Расплавленный поликарбонат под давлением подаётся в форму с установленной матрицей, заполняя все углубления. После остывания получается готовая основа 22

23 Основа извлекается из пресс-формы и подается на автоматизированную линию, где покрывается слоем алюминия (это отражающий слой) и защитным слоем лака. Затем на поверхность диска наносится необходимое изображение и надписи (этикетка). Вот и всё. Очень простой и высокопроизводительный процесс, доведённый в настоящее время до совершенства. При изготовлении большой партии дисков стоимость каждого из них получается очень малой. И чем больше партия, тем дешевле. Потому что прежде чем запустить высокопроизводительную линию, необходимо изготовить матрицу. А это намного сложнее, чем потом наштамповать с этой матрицы партию дисков. Изготовление матрицы – сложная и дорогостоящая операция, стоимость каждой матрицы составляет несколько сотен долларов.

Дисковод DVD-ROM 24 DVD (Digital Versatile Disk) цифровой многофункциональный диск (видео фильмы, игры, энциклопедии…) Стандарты DVD-5 – 1 сторона, 1 слой;. 4,7 Gb DVD-9 – 1 сторона, 2 слоя; 8,5 Gb DVD-10 – 2 стороны, 1 слой; 9,4 Gb DVD стороны, 2 слоя; 17,0 Gb 4,7 Gb =133 мин. видео в формате MPEG-4 со звуком Dolby Digital на 8 языках и субтитрами на 32 языках. VHS – 320 линий на кадр MPEG4 – 500 линий на кадр

Дисковод DVD-ROM 25 ПараметрCD-ROMDVD-ROM диаметр 120 мм толщина 1,2 мм 1,2 мм (по 0,6 мм на слой) шаг дорожки 1,6 мкм 0,74 мкм длина волны 780 нм инфракрасный 640 нм красный вместимость 0,65 Gb4,7 Gb кол-во слоев 11, 2, 4

Flash-память Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (только для записи). Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) данных. Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем. Флэш-память исторически происходит от ROM памяти, и функционирует подобно RAM. В отличие от RAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.ROM Ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов, а состоит из одного транзистора особой архитектуры, который может хранить несколько бит информации. 26

Flash-память Преимущества flash-памяти: Способна выдерживать механические нагрузки в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков. Потребляет примерно в раз меньше энергии во время работы, чем жёсткие дискам и носители CD-ROM. Компактнее большинства других механических носителей. Информация, записанная на флэш-память, может храниться от 20 до 100 лет. 27 Замены памяти RAM флэш-памятью не происходит потому что флэш-память: – работает существенно медленнее; – имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от до для разных типов).

Flash-память Flash - короткий кадр, вспышка, мелькание Впервые Flash-память была разработана компанией Toshiba в 1984 году. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти. Название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти "in a flash" - в мгновение ока. 28

RAM (Random Access Memory) и ROM (Read Only Memory) 29 некоторые специалисты предлагают считать RAM эквивалентом "энергозависимой памяти", а ROM - "энергонезависимой памяти".

Графический контроллер (видеокарта/ видеоплата/ графический адаптер) 30 Разрешающая способность - способность видеокарты разместить на экране определенное количество точек, из которых состоит изображение. Чем больше точек будет на экране, тем менее зернистым и качественным будет изображение, тем больше графической информации можно разместить на экране. Первый IBM PC не предусматривал возможности вывода графических изображени й. Современный - позволяет выводить на экран двух- и трёхмерную графику и полноцветное видео. Графический контроллер обладает собственной оперативной памятью: 128/ 256 … Mb

Графические режимы 31 Режим Разрешение (гор. x вер.) VGA640x480 SVGA800x600 XGA1024x768 SXGA1280x1024 UXGA1600x1200 А А SVGA XGA

Звуковой адаптер (звуковая карта/ плата/ sound card) 32 Слоты ISA (8MHz/ 16bit/ устаревшие) Слоты РСI (33MHz/ 32bit/ современные) Разрядность записи звука и динамический диапазон – разница между самым тихим и самым громким звуком 8 bit – 256 уровней – диапазон 48 дБ 16bit – уровней – диапазон 96 дБ 20-22bit - профессиональные Частота дискретизации Частота оцифровки сигнала должна быть минимум в 2 раза больше максимальной частоты входного сигнала. Речь занимает полосу частот до 3-4 к Гц, для ее оцифровки нужна частота 8 к Гц. 8,0 11,025 22,05 44,1 48 к Гц - выше 24 к Гц человеческий слух не воспринимает.

Звуковой адаптер (звуковая карта/ плата/ sound card/ blaster) 33

ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА Устройства ввода

Манипулятор мышь (mouse) 35 Левая кнопка: Click = выделение объекта; Double Click = активизация объекта = Правая кнопка – вызов контекстного меню Колесо прокрутки (scrolling)

Дигитайзер (digitizer/ graphic tablet/ графический планшет) 36 Это устройство на десять лет старше мыши, однако из- за своей дороговизны оно до сих пор не заменило ее.

Клавиатура 1. Алфавитно-цифровая 2. Специальных клавиш <> 3. Управления курсором 4. Переключаемая (цифровая/ управления курсором) 5. Функциональная – 6. Индикаторов 37 QWERTY 101 – 103 клавиши Области

Сканер 38 устройство для ввода изображений фото/ рисуноктекст растровый рисунок программа распознавания (Fine Reader) двоичный текст бумага или пленка цифровая (двоичная) среда ПК СКАНЕР планшетный Разрешение [dpi (dot per inch)] Формат A4, A3 HP, Mustek, Epson

Распознавание символов (сравнение с эталоном) 39 Д АБВГДЕЁЖЗ…АБВГДЕЁЖЗ… ABCDEFJHI…ABCDEFJHI… abcdefjhi…abcdefjhi… абвгдеёжз…абвгдеёжз… A БВ Г Д Е Д – ошибка минимальная –> код 196 (Win-1251) =&

ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА Устройства вывода

Мониторы ЭЛТ (CRT) 41 Свечение люминофора экрана под воздействием электронного луча, формируемого электронной пушкой. Люминофор - вещество, которое испускает свет при бомбардировке заряженными частицами. Люминофорный слой состоит из маленьких элементов, которые воспроизводят основные цвета RGB (триады). Свечение образуется под воздействием ускоренных электронов от трех электронных пушек (каждая для своего элемента триады). ЭЛТ - электронно-лучевая трубка CRT - Cathode Ray Tube

Мониторы ЭЛТ (CRT) 42 ЭЛТ – электронно- лучевая трубка Видимый размер монитора по диагонали – 15, 17, 19, 21 Разрешения, поддерживаемые монитором – VGA, SVGA, XGA, SXGA, UXGA Шаг зерна – расстояние между точками на экране (0,21 – 0,28 мм) Частота регенерации (смены кадров) – от 72 Hz. Стандарт VESA от 85 Hz Основные характеристики

Мониторы ЖК (LCD) 43 ЖК – жидко-кристаллические LCD – Liquid Crystal Display Управление светом лампы подсветки, проходящим через слой жидких кристаллов за счёт изменения ими плоскости поляризации.

Мониторы ЖК (LCD) 44 TFT LCD – с активной матрицей

Мониторы ЖК (LCD) + 45 ЖК – жидко- кристаллические LCD – Liquid Crystal Display При сравнимом размере диагонали видимой области 14 LCD 15 ЭЛТ Бликов на экране в 3 и более раз меньше (меньше коэффициент отражения). Не создает вредного для здоровья постоянного электростатического потенциала. Напряжение каждого пикселя запоминается транзистором до следующего обновления, мерцание практически отсутствует и частоты регенерации 60 Гц достаточно. Малый вес и габариты. Потребляет в 3-4 раза меньше электроэнергии. Преимущества

Мониторы ЖК (LCD) - 46 Недостатки цветопередачи и невозможность калибровки (не подходит дизайнерам и художникам). Только родное разрешение. Недостаточные контрастность, быстродействие и стойкость к механическим повреждениям. Ограниченный угол обзора. Наличие битых пикселей. Более высокая цена. Недостатки

Плазменные панели (PDP - Plasma Display Panel ) 47 Как и в CRT-мониторе, в плазменном светится люминофор, но не под воздействием потока электронов, а под воздействием плазменного разряда. Каждая ячейка плазменного дисплея - флуоресцентная мини- лампа, которая способна излучать только один цвет из схемы RGB. К подложкам каждого пикселя плазменного дисплея, между которыми находится инертный газ (ксенон или неон), прикладывается высокое напряжение, в результате чего испускается поток ультрафиолета, который вызывает свечение люминофора. 97 % ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом.

Плазменные панели (PDP - Plasma Display Panel ) Преимущества Более сочные цвета в более широком диапазоне. Широкий угол обзора. Больше контрастность, чем у LCD, больше яркость, чем у CRT. Могут достигать больших размеров (с диагональю от 32" до 50") с минимальной толщиной. 48

Плазменные панели (PDP - Plasma Display Panel ) Недостатки Достичь размера пикселя меньше 0,5 мм практически невозможно. Поэтому плазменные телевизоры с диагональю меньше 32" (82 см) не существуют. Тёмные оттенки страдают от недостатка света - их трудно отличить друг от друга. Так как пиксель плазмы требует электрического разряда для излучения света, то он может либо гореть, либо не гореть, но промежуточного состояния нет. Чтобы пиксель горел ярко, его нужно часто зажигать. Для получения более тёмного оттенка пиксель зажигают реже. Общепринято, что человеческий глаз не замечает мерцания с частотой выше 85 Гц. На самом деле, глаз способен воспринимать и более высокие частоты, но мозг не успевает их обрабатывать. Поэтому 85-Гц картинка может приводить к утомлению глаз, даже если зритель и не видит мерцание, что и происходит в случае с плазменными панелями. Люминофорный слой выгорает. Если на экране отображается один и тот же канал в режиме 24/7, на нём могут выгореть пиксели логотипа (МТВ, НТВ и т.д.). Это относится и к рекламным экранам, демонстрирующим одну и ту же картинку. Синий канал всегда выгорает раньше. Последствие высоких напряжений - высокое энергопотребление. PDP 42" (107 см) Вт, а LCD с той же диагональю Вт. 49

Плазменные панели (PDP - Plasma Display Panel ) Сферы применения Высококачественные видеосистемы большого формата. Прекрасно подходят для просмотра DVD или телевидения высокого разрешения. Позиционируются на high-end сектор рынка, где проблемы высокой цены, старения люминофора и высокого энергопотребления вторичны по сравнению с качеством. Вполне очевидно, что ЖК будут "отъедать" рынок плазменных панелей, - их диагональ продолжает увеличиваться. Эта технология мало подходит для компьютерных мониторов. 50

Матричные (игольчатые) принтеры 51 Последовательные, ударные. Головка принтера оснащена 9, 18 или 24 иголками Преимущества Нетребовательность к качеству бумаги, печать на нестандартной бумаге Наличие оттисков (важно для официальных документов), возможность печати под копирку Простота и надежность Дешевизна расходных материалов Недостатки Не печатают графику Относительно высокий уровень шума Относительно низкая скорость печати Относительно низкое качество печати (150 dpi) Только монохромная печать

Струйные принтеры (Ink Jet) (с) Попова О.В., AME, Принцип действия Изображение формируется из микрокапель ( ~ 50 мкм) чернил, которые выдуваются из сопел картриджа. Каждая строка цветного изображения проходится как минимум 4 раза (CMYK). Количество сопел обычно от 16 до 64, но есть печатающие головки с сотнями сопел. Преимущества Высокое качество графики даже для самых дешевых моделей. Низкая стоимость принтера (продается ниже себестоимости). Наличие принтеров больших форматов (от А4 до А0 (плоттер)). Последовательные, безударные

Струйные принтеры (Ink Jet) 53 Недостатки Низкая экономичность. Затраты на чернила уже в первый год как минимум в 5 раз превысят стоимость устройства, при объемах печати в 10–15 страниц в день. Непроизводительный расход чернил на прочистку головок. Низкая емкость картриджей. Требователен к бумаге. Низкая стойкость отпечатков (быстро выцветают и смываются). Относительно низкая надежность. Относительно низкая скорость печати. Последовательные, безударные

Плоттеры (графопостроители) 54 П рименяются для вывода длинных непрерывных графиков, диаграмм и больших чертежей. Форматы: A2, A3, A1, A0 Различные модели плоттеров могут иметь как одно, так и несколько перьев различного цвета (обычно 4-8).

Лазерные принтеры 1. Каждая частица полупроводниковой пленки [2], нанесенной на металлический цилиндр фотонаборного барабана [1] заряжается отрицательно с помощью коронатора [3]. 2. Луч лазера [4] с помощью отклоняющего зеркала [5] сканирует вдоль одной строки заряженного барабана, разряжая его в точках своего попадания. После сканирования лазерным лучом одной строки шаговый двигатель поворачивает барабан на небольшое расстояние для сканирования следующей. Т. О. на барабане получается "зарядовая фотография". 3. На фотонаборный барабан наносится тонер - мельчайшие частицы красящего вещества, которые вытягиваются из картриджа [6] под действием кулоновских сил притяжения. 4. Сформированное на барабане изображение переносится на бумагу [7], которая протягивается вплотную к барабану с помощью системы валиков [8]. Перед контактом с барабаном бумаге сообщается положительный электростатический заряд, благодаря которому заряженные отрицательно частицы тонера легко переносятся на бумагу. 5. Для фиксации тонера бумага пропускается между двумя роликами [9], нагретыми до температуры ~ 180 оС, что приводит к вплавлению тонера в бумагу. 6. Барабан разряжается и очищается специальным роликом очистки [10] от оставшегося тонера, после чего готов к печати новой страницы.

Лазерные принтеры 56 Преимущества Высокая надежность Относительно невысокая цена копии Высокая скорость печати (до 12 страниц/ мин.) Высокое качество печати 300, 600 и более dpi. Недостатки Монохромная печать (высокая цена принтера и копии для качественной цветной печати) Страничные, безударные

Лазерные принтеры (цветные) 57 Лазерные цветные принтеры низшего ценового диапазона используют четырехпроходную технологию. Поэтому их быстродействие при выводе цветных документов не превышает 8 стр./мин.

Сравнительная таблица типов принтеров 58 Параметр/ тип принтера МатричныеСтруйные Лазерные Скорость печати 0+1 Качество ч/б печати -1 (150dpi) 0 (300 и более dpi) +1 (300, 600 и более dpi) Качество цветной печати не предусмотрена 0 практически не используются Цена копии +10 Надежность +10 Уровень шума 00