1 Основные компоненты современного ПК, их виды и характеристики
Одним из существенных достоинств современного ПК является гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту. Исторически компьютер появился как машина для вычислений и назывался электронной вычислительной машиной – ЭВМ. Его структурный состав сильно отличался от состава современных компьютеров.
К основным компонентам современного ПК, без которых ЭВМ не сможет полнофункционально работать, относят:
– монитор;
– системный блок;
– клавиатура;
– мышь.
Монитор
Монитор (дисплей) – это основное устройство для отображения информации, выводимой во время работы программы на компьютере. Дисплеи могут существенно различаться, от их характеристик зависят возможности компьютера и используемого программного обеспечения.
По конструкции монитор аналогичен электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) цветного телевизора. Однако, в отличие от телевизионного, экран монитора строит изображение из более мелких точек и сменяет их со значительно большей частотой (около 100 раз в секунду, а телевизионное изображение имеет частоту смены – 25 раз в секунду).
Благодаря этому изображение на экране монитора не мерцает и выглядит более четким и красочным. Размер экрана определяется по диагонали в дюймах. Современные мониторы имеют размеры 19, 21 и более дюймов. Применяют мониторы и больших размеров, но они значительно дороже.
Наиболее распространенными являются ЖК-дисплеи (их еще называют LCD-мониторы), плазменные панели, OLED и LEP дисплеи.
Жидкокристаллический дисплей (ЖК) – плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.
LCD (Liquid Сrystal Display ) – разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея. Жидкокристаллические дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова компании RCA.
Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие соответственно шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.
LED (Light Emitting Diode ) – монитор с жидкокристаллическим экраном, подсветка которого осуществляется светодиодной матрицей (LED).
С потребительской точки зрения ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой отличают четыре улучшения относительно ЖК c подсветкой электролюминесцентными лампами:
– улучшенная контрастность (не реализовано на Edge-LED);
– улучшенная цветопередача (особенно с RGB-матрицей);
– пониженное энергопотребление, если сравнивать с ЖК (CCFL), то на 40;
– чрезвычайно малая толщина (только у Edge-LED).
1 История создания ПК. Поколения ПК
Слово «компьютер» означает «вычислитель», то есть устройство для вычислений. Потребность в автоматизации вычислений возникла очень давно. Многие тысячи лет назад использовались камешки, счетные палочки и подобные вещи. Более 1500 лет тому назад были изобретены так называемые счетные доски, их потомком являются всем известные счеты.
В 1642 году французский ученый, физик и философ Блез Паскаль изобрел счетную машину – механическое устройство для сложения чисел. Счетная машина Паскаля была им задумана еще в 1640 году. Работа над счетной машиной продолжалась около пяти лет, было изготовлено около пятидесяти различных моделей, и была завершена в 1645 году. В 1649 году Паскаль получил королевскую привилегию, дающую право на изготовление и продажу машины.
Некоторое количество таких машин действительно было им изготовлено и продано. В дальнейшем было предложено множество различных конструкций механических счетных машин, однако широкое применение они получили только спустя 200 лет, в XIX веке, когда стало возможным их промышленное производство.
Такие машины стали называть арифмометрами – они механизировали все четыре действия арифметики: сложение, вычитание, умножение и деление. Арифмометры применялись вплоть до 60-х годов прошлого столетия, когда им на смену пришли электронные микрокалькуляторы.
Механические вычислительные машины, о которых шла речь выше, были ручными, то есть требовали участия оператора в процессе вычислений. Для каждой операции нужно было ввести в машину исходные данные и привести в движение счетные элементы машины для выполнения операции. Время от времени нужно было считывать и записывать полученные результаты и контролировать правильность хода вычислений.
Однако нельзя ли создать автоматическую вычислительную машину, которая осуществляла бы требуемые вычисления без участия человека? Первым поставил такой вопрос и сделал серьезные шаги в обосновании положительного ответа на него замечательный английский ученый, инженер и изобретатель Чарльз Беббидж, который попытался построить автоматическое вычислительное устройство (он назвал его аналитической машиной), работающее без участия человека – под управлением перфокарт.
Аналитическая машина не была построена, но Беббидж сделал более 200 чертежей ее различных узлов, около 30 вариантов общей компоновки машины и изготовил за свой счет некоторые устройства.
В конце XIX и начале XX века получили распространение так называемые счетно-аналитические машины, построенные на развитии идей Паскаля и Беббиджа. Для чтения перфокарт в них стали применять электроконтактные устройства, для привода вращения счетных колес применялся электродвигатель.
В дальнейшем были сконструированы машины, в которых хранение чисел осуществлялась в двоичном виде при помощи групп электрореле. Эйкен в США, Цузе в Германии и другие конструировали так называемые релейные машины, которые применялись вплоть до начала 60-х годов, конкурируя с уже появившимися тогда электронными вычислительными машинами.
Компьютер в том виде, в каком мы его знаем сегодня, начинался в 19 веке с английского профессора математики по имени Чарльз Беббидж.
Он разработал аналитический механизм, и именно на его основе была создана базовая структура современных компьютеров.
Вообще компьютеры можно разделить на несколько поколений. Каждое поколение длилось в течение определенного периода времени, и каждый период подарил нам новый и улучшенный компьютер или усовершенствованный существующий компьютер.
Историки начинают историю расчетов с абакуса, деревянного каркаса с шариками или бусинками, нанизанными на параллельные провода. Но, в основном, первая такая машина, имеющая принципы современных вычислительных машин, была разработана Чарльзом Беббидж в девятнадцатом веке.
У него были некоторые базовые представления о хранящихся в машине компьютерных программах. Такая машина была разработана компанией Babbage в 1822 году и получила название дифференциального двигателя, который использовался для выполнения простых арифметических вычислений, необходимых для построения тригонометрических и логарифмических таблиц. Далее около 1871 года он разработал и аналитический движок, который был прототипом компьютера.
Между тем, важное теоретическое развитие произошло примерно в 1850 году, когда математик Джордж Буле разработал алгебраическую систему, которая теперь называется булевой алгеброй. Эта алгебраическая система используется для представления величин в виде двоичных чисел, т.е. 0 и 1, а также для представления и манипулирования логическими выражениями.
Значение булевой алгебры в то время не использовалось. В девятнадцатом веке, около 1880 года, Холлерит разработал технологии и машины, которые оказали значительное влияние на будущее проектирование компьютеров. Он разработал машину, в которой данные были представлены в виде перфорированных отверстий на бумажных картах.
Эта машина может работать с перфорированными картами и обрабатывать 50-80 перфорированных карт в минуту. Перфорированные карты содержали 80 колонок и прямоугольные пуансоны. Эти машины назывались табуляторами. Эти машины также использовались для полуавтоматического отбора и сортировки карт.
Рассмотрим несколько поколений компьютеров:
- ранние компьютеры;
- первое поколение компьютеров (1946-55);
- компьютеры второго поколения (1956-1965);
- компьютеры третьего поколения (1966-1976);
- компьютеры четвертого поколения.
2 Ранние компьютеры
В 1937 году Говард Эйкен из Гарвардского Университета разработал огромный механический калькулятор MARK I с большим количеством переключателей, механических реле и карт. Он достигал в длину почти 17 м (машина занимала в Гарвардском университете площадь в несколько десятков квадратных метров), в высоту — более 2,5 м и весил около 4,5 тонны.
Это был непосредственный предшественник автоматических электронных компьютеров. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), разработанный в 1946 году, был первым электронным калькулятором. Он занимал помещение размером 15 х 9 метров и был весом 30 тонн.
Примерно в 1950 году был разработан компьютер под названием EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), который был основан на идее Неймана. Он первым начал использовать концепцию сохраненных программ в компьютерах. Объем памяти EDVAC составлял 1024 слова по 44 бита каждое. Машина также имела вспомогательное хранилище в 20 000 слов.
Первое поколение компьютеров (1946-55)
Компьютеры, выпущенные в 1945-55 годах, называются компьютерами первого поколения. Они были чрезвычайно больших размеров с вакуумными трубками в их схемах, которые выделяли значительное количество тепла. Следовательно, для рассеивания этого тепла требовались специальные установки кондиционирования воздуха.
Они работали крайне медленно, а емкость их систем хранения данных была намного меньше по сравнению с сегодняшними компьютерами. В этих компьютерах перфорированные карты использовались для ввода данных в компьютер. Это были карты с прямоугольными отверстиями, пробитыми в них с помощью некоторых перфораторов.
UNIVAC I был первым коммерчески доступным компьютером, построенным в 1951 году компанией Remington Rand. Емкость хранилища составляла около 2000 слов. Данные компьютеры использовались в основном для начисления заработной платы, выставления счетов и некоторых математических вычислений.
Компьютеры второго поколения (1956-1965)
Компьютеры, в которых вакуумные трубки были заменены транзисторами, изготовленными из полупроводников, назывались компьютерами второго поколения. Использование транзисторов уменьшило выделяемое во время работы тепло. Также был уменьшен размер компьютеров и увеличена емкость хранилища.
Такие компьютеры потребляли меньше энергии и работали намного быстрее, чем компьютеры первого поколения. Для написания компьютерных программ эти компьютеры использовали языки программирования высокого уровня. Использовались такие языки, как фортран (FORTRAN) и кобол (COBOL).
Компьютеры третьего поколения (1966-1976)
Компьютеры третьего поколения начались в 1966 году с включения интегральных микросхем (ИС) в микросхемы. ИС представляет собой монолитную цепь, состоящую из схемы, эквивалентной десяткам транзисторов на одном чипе полупроводника, имеющую небольшую площадь и несколько контактов для внешних подключений.
Это были компьютеры небольшого размера и экономичные по сравнению с компьютерами второго поколения. Емкость хранения и скорость записи данных на этих компьютерах была увеличена во многих местах, включая удобные для пользователя пакетные программы, текстовую обработку и удаленные терминалы. Удаленные терминалы могут использовать центральные компьютерные средства и получать результат мгновенно.
Компьютеры четвертого поколения
Компьютеры четвертого поколения были представлены после 1976 года. В этих компьютерах электронные компоненты были дополнительно уменьшены с помощью технологии крупномасштабной интеграции (LSI), в которых используются микропроцессоры, программируемые ICS, изготовленные по технологии LSI.
В 1980-х годах на рынке появилось несколько компьютеров, называемых суперкомпьютерами. Эти компьютеры работают на исключительно высокой скорости (около 100 миллионов операций в секунду). Такая скорость достигается за счет использования большого количества микропроцессоров, поэтому затраты также очень высоки. Обычно они используются в очень сложных приложениях, таких как искусственный интеллект и т.д.
Первая настоящая электронная универсальная вычислительная машина была построена в конце 1945 года; машина получила название ЭНИАК (ENIAC – Electronic Numerical Integrator and Computer, электронный цифровой интегратор и вычислитель). Это сооружение содержало свыше 18 тысяч электронных ламп и потребляло мощность около 150 кВт.
Начиная с 1944 года в работе над созданием электронных вычислительных машин принял участие один из крупнейших американских математиков Джон Фон Нейман. Он в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», опубликованной в 1946 году совместно с Г.
Голдстайном и А. Бёрксом высказал две идеи, которые используются во всех электронных вычислительных машинах до настоящего времени: использование двоичной системы счисления и принцип хранимой программы. Хранение программы в памяти машины позволяет производить преобразования команд в процессе работы машины, что делает вычислительный процесс гибким.
Компьютеры 40 и 50 годов были очень большими устройствами и были очень дороги. Однако в борьбе за покупателей фирмы, производившие компьютеры, стремились сделать свою продукцию компактнее и дешевле. В 1965 году фирма Digital Equipment Corporation выпустила первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью в 20 тыс. долларов.
В дальнейшем с изобретением интегральных схем – чипов – появилась возможность еще более уменьшить размеры и удешевить компьютеры. В 1975 году был выпущен первый, коммерчески распространяемый компьютер Altair-8800 (Альтаир-8800), построенный на основе микропроцессора Intel-8080. Он стоил 500 долларов. Начался рост производства персональных компьютеров.
В 1979 году фирма IBM – мировой лидер в разработке и производстве больших компьютеров решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. В 1981 году новый компьютер под названием IBM PC был представлен публике.
Через несколько лет персональные компьютеры фирмы IBM стали ведущими на рынке. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры (совместимые с IBM PC) составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.
Главным достоинством компьютеров IBM является так называемый принцип открытой архитектуры, то есть возможность собирать компьютер из различных блоков, присоединяя их к материнской плате при помощи стандартных разъемов – слотов. Это позволяет увеличивать объем памяти, устанавливать новые устройства для обработки изображений и т.д.
Современный ПК по своим возможностям превосходит первый, как первая электронная вычислительная машина превосходила счетную машину Паскаля. Однако есть области человеческой деятельности, где их мощности недостаточно. Это относится к обработке очень больших объемов информации в научных исследованиях, инженерных расчетах, создании видеофильмов, военной промышленности.
В этих случаях позволяют хранить и обрабатывать совершенно немыслимые объемы информации. Если ПК хранит сотни Тбайт информации и имеет скорость работы в сотни миллионов операций в секунду, то супер-эвм может хранить до тысячи Тбайт информации и обрабатывать ее со скоростью в несколько триллионов операций в секунду.
Для успешной работы на ПК необязательно знать его устройство. Однако лучше все-таки знать какие устройства входят в состав ПК, основные принципы их работы и характеристики. Это позволит сознательно использовать все технические возможности компьютера, совершенствовать его.
3 Центральный процессор
Центральный процессор – устройство, выполняющее алгоритмическую обработку информации, и, как правило, управление другими узлами компьютера или иной электронной системы.
По функциональной направленности процессоры разделяются на:
– процессоры общего назначения. Такие процессоры могут достаточно эффективно решать широкий класс задач управления, вычислительных и пр. Именно процессоры этого класса используются в качестве центрального процессора в настольных рабочих станциях.
– процессоры цифровой обработки сигналов (ПЦОС). Эти процессоры специализированы под вычислительные задачи, связанные с цифровой обработкой сигналов. Функциональные устройства этих процессоров особенно эффективно выполняют характерные для этого класса задач операции: свёртки, фильтрации, перемножение векторов и матриц.
В процессорах этого типа наиболее широко используется архитектура явного параллелизма. Также важной особенностью ПЦОС является малая энергозатратность на единицу вычислительной мощности, что обеспечило их применение в таких устройствах, как ноутбуки (нетбуки), мобильные телефоны, фото-, видеокамеры и прочее.
– микроконтроллеры. Задачи микроконтроллеров связаны в первую очередь с управлением устройствами в реальном времени, что определило и основные свойства микропроцессорных ядер в них: широкий набор операций ввода-вывода, лёгкая предсказуемость поведения во времени, большая скорость реакции на прерывания.
Это очень простые процессоры, большинство из них 8-битные, и интегрированы со специфической периферией: таймерами, контроллерами последовательных каналов связи, двунаправленными портами ввода-вывода. Они широко используются в разнообразных портативных устройствах.
Центральный процессор — это обслуживание компьютерной системы, которая выполняет инструкции компьютерной программы. Это основная часть, выполняющая роли компьютера. Он передает каждую команду программы для выполнения основных арифметических, логических и операций ввода / вывода системы.
Процессор имеет много разных целей, которые могут перемещать данные из одного места в другое, принимать решения и переходить к новому набору заказов на основе этих решений. Частота процессора — это мегагерц или мегагерц, а в последнее время — гигагерц. Чип с мегагерцовой частотой 900 МГц мог бы выполнять 900 миллионов циклов в секунду.
Наиболее распространенными видами являются микропроцессоры Intel и Advanced Micro Devices (AMD).
Intel – это компания, которая практически с момента своего основания стала лидером на рынке. Как такое стало возможным? Пожалуй, все дело в том, что Intel всегда представляла собой сплав из умелого маркетинга и ярких инновационных разработок в области вычислительной техники, но цена на разработки данной компании была на порядок выше чем у конкурентов.
Доля AMD на рынке процессоров на протяжении всей её истории была значительно меньше доли Intel. По итогам 2009 года доля AMD составила около 20% от общемирового производства. Продукция вендора всегда отличалась привлекательным соотношением производительность/цена при достаточно демократичной розничной стоимости, в результате в период кризиса компания уверенно удерживала свою долю рынка.
Так, по итогам сентября 2022 AMD заняла невероятные 74%. На долю Intel, соответственно, пришлось лишь 26%. У AMD лидерами продаж были Ryzen 7 2700X и Ryzen 5 2600. У Intel — Core i7-8700K и Core i5-8600K. Также стоит отметить, что к середине октября доля AMD снизилась примерно до 70%, что, как можно видеть на графиках, обусловлено небольшим падением цен на процессоры Intel.
Материнская плата
Один из важнейших модулей компьютера, входящих в состав системного блока – это материнская плата. Материнская плата – плата, на которой располагаются основные элементы компьютера.
Форм-фактор системной платы – стандарт, определяющий размеры системной платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, разъёма центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.
Форм-фактор носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость системной платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.
Классификация системных плат:
АТХ, microATX, Flex АТХ, NLX, WTX, CEB.
Существуют системные платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов. Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя системной платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд»)
, например Apple Computer, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы.
Сборка компьютера любого уровня начинается с выбора материнской платы. Она является связующим звеном, обеспечивающим взаимодействие всех комплектующих. Большинство пользователей ориентируются на конечную стоимость, подбирая оптимальные параметры комплектующих.
Среди главных факторов выбора можно выделить поддержку процессора и оперативной памяти последнего поколения, а также наличие разъемов для подключения высокоскоростных SSD-дисков. Однако некоторые потребители делают упор на качество звука и широкий набор интерфейсов, в том числе графических. Новичкам бывает достаточно сложно разобраться во всех тонкостях и технологиях, предоставляемых конкретными моделями.
Можно отметить несколько основных производителей материнских плат:
- Бюджетные/Недорогие: Asrock, Biostar
- Средней ценовой категории: GIGABYTE, MSI
- Дорогие/Премиум класс: Asus
5 Жесткий диск и оптический привод
Накопитель на жестких магнитных дисках или НЖМД (Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD, жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер», «винт», «хард», «харддиск») – устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация на жестком диске записывается на алюминиевые или стеклянные пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокисихрома. На жестких дисках 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. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.
Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации совмещён с накопителем, приводом и блоком электроники и (в персональных компьютерах в подавляющем количестве случаев) обычно установлен внутри системного блока компьютера.
Основные характеристики жестких дисков.
Интерфейс – совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена.
Ёмкость – количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором 3,5 дюйма)
на ноябрь 2022 года достигает 3000 ГБ. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 Гб.
Физический размер (форм-фактор) – почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма – под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.
Время произвольного доступа – время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик – от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски, самым большим из актуальных – диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 – 12,5).
Скорость вращения шпинделя – количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения:
4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.
Надёжность – определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF).
Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.
Количество операций ввода-вывода в секунду – у современных дисков это около 50 оп/с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.
Потребление энергии – важный фактор для мобильных устройств.
Уровень шума – шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.
Сопротивляемость ударам – сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.
Скорость передачи данных при последовательном доступе: внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с; внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.
Объём буфера – буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.
На сегодняшний день большая часть всех винчестеров производится всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим IBM подразделением по производству дисков фирмы Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и SCSI-диски, но покинула массовый рынок в 2001 году (в 2009 году производство жёстких дисков было полностью передано компании Toshiba). Toshiba является основным производителем 2,5- и 1,8-дюймовых жестких дисков для ноутбуков.
Достаточно яркий след в истории жёстких дисков оставила компания Quantum. Одним из лидеров в производстве дисков являлась компания Maxtor. В 2001 году Maxtor выкупила подразделение жёстких дисков компании Quantum. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor.
В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала фирма Micropolis, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставлявшиеся фирмой Nidec, и Micropolis понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была на корню куплена вышеупомянутой Seagate.
В настоящее время, в связи с продвижением на рынок внешних накопителей и развитием технологий типа SSD (Solid State Drive ), количество фирм предлагающих готовые решения вновь возросло.
Твердотельный накопитель, или ТТН (англ. solid-state drive, SSD) — компьютерное энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти, которое идёт на смену HDD. Кроме них, SSD содержит управляющий контроллер.
Наиболее распространённый вид твердотельных накопителей использует для хранения информации флеш-память типа NAND, однако существуют варианты, в которых накопитель создаётся на базе DRAM-памяти, снабжённой дополнительным источником питания — аккумулятором.
В настоящее время твердотельные накопители используются не только в компактных устройствах — ноутбуках (нетбуках), коммуникаторах и смартфонах, планшетах, но могут быть использованы и в стационарных компьютерах для повышения производительности.
По сравнению с традиционными жёсткими дисками (HDD) твердотельные накопители имеют меньший размер и вес, являются беззвучными, а также многократно более устойчивы к повреждениям (например, к падению) и имеют гораздо большую скорость записи. В то же время, они имеют в несколько раз большую стоимость в расчете на гигабайт и меньшую износостойкость (ресурс записи).
Оптический привод – устройство, имеющее механическую составляющую, направляемую электронной схемой, и предназначенное для считывания и, (в некоторых моделях), записи информации с оптических носителей информации в виде пластикового диска с отверстием в центре; процесс считывания/записи информации с диска осуществляется при помощи лазера.
Существуют следующие типы приводов:
– привод CD-ROM (CD-привод);
– привод DVD-ROM (DVD-привод);
– привод HD DVD;
– привод BD-ROM;
– привод GD-ROM.
Сам по себе, оптический привод может быть в виде составляющей конструкции в составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом подключения (PATA, SATA, USB), например для установки в компьютер.
6 Видеокарта
Видеокарта – устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора. В настоящее время эта функция утратила основное значение и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором – графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.
Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета).
Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера.
Современная видеокарта состоит из следующих частей:
– графический процессор (Graphics Processing Unit, GPU – графическое процессорное устройство) – занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства;
– видеоконтроллер – отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора;
– видеопамять – выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные.
Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры UMA в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера;
– цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC – Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) – служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC.
Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока – три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал – получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн. цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн. цветов в гораздо большее цветовое пространство);
– видео-ПЗУ (Video ROM) – постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую – к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS);
– система охлаждения – предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах;
Характеристики видеокарт:
– ширина шины памяти, измеряется в битах – количество бит информации, передаваемой за такт;
– объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах – объём собственной оперативной памяти видеокарты (больший объём далеко не всегда означает большую производительность);
– частоты ядра и памяти – измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию;
– текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени;
– выводы карты – видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъем Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом.
Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разъем предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера.
Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей. DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разъём D-SUB.
DVI-D не позволяет этого сделать. Display Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Video видеовыходов и видеовходов.
Блок питания
Компьютерный блок питания – вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока. В его задачу входит преобразование сетевого напряжения до заданных значений, их стабилизация и защита от незначительных помех питающего напряжения. Также, будучи снабжён вентилятором, он участвует в охлаждении системного блока.
Основным параметром компьютерного блока питания является максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку. В настоящее время существуют блоки питания с заявленной производителем мощностью от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1800 Вт.
Компьютерный блок питания для сегодняшней платформы PC обеспечивает выходные напряжения ±5, ±12, 3,3 Вольт. Большинство микросхем компьютера имеют напряжение питания 5 Вольт (и ниже). 12 Вольт используется для питания более мощных потребителей – процессора, видеокарты, жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов – с целью достижения меньшего падения напряжения на подводящих проводах, а также звуковых карт.
Клавиатура
Компьютерная клавиатура – одно из основных устройств ввода информации от пользователя в компьютер. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT)
, имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатуры, которые поставлялись вместе с предыдущими сериями – IBM PC и IBM PC/XT, – имели 86 клавиш. Расположение клавиш на AT-клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.
По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на шесть групп:
1) функциональные;
2) алфавитно-цифровые;
3) управления курсором;
4) цифровая панель;
5) специализированные;
6) модификаторы.
Двенадцать функциональных клавиш расположены в самом верхнем ряду клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а с самого правого края клавиатуры – цифровая панель.
По типу соединения клавиатуры бывают:
1. Беспроводные клавиатуры. В них используются три основных вида соединения, а именно соединение Bluetooth, инфракрасное соединение и радиочастотное соединение.
Клавиатуры, имеющие радиочастотное соединение, получают питание от аккумулятора или через кабель USB, который используется для подзарядки клавиатуры. Клавиатуры с инфракрасным соединением должны находиться в радиусе действия устройства принимающего сигнал.
Клавиатуры с радиочастотным соединением имеют больший радиус действия, чем клавиатуры с инфракрасным соединением. В клавиатурах с соединением Bluetooth используется технология Bluetooth, обеспечивающая больший радиус действия, чем у клавиатур с радиочастотным и инфракрасным соединением.
2. Проводные клавиатуры: PS/2 и USB – две разновидности проводного соединения, соединяющие клавиатуры с компьютерами. Клавиатуры с соединением PS/2 получили наибольшее распространение. Это – самые дешевые клавиатуры, представленные на рынке в настоящее время. Клавиатуры с соединением USB подсоединяются к процессору с помощью универсальной последовательно проводной шины.
По расположению клавиш клавиатуры бывают:
1. Эргономичные клавиатуры. При разработке эргономичных клавиатур учитывался эргономичный аспект. При работе на эргономичных клавиатурах обеспечивается комфортное положение кистей и запястий. Эргономичные клавиатуры способствуют также подержанию удобной позы и сохранению правильной осанки.
2. Компактные клавиатуры. Размер клавиатур постоянно увеличивается особенно размер эргономичных клавиатур. Компактные клавиатуры – плоские и на них обычно отсутствуют клавиши с цифрами присутствующие в правой части остальных клавиатур. У некоторых компактных клавиатур есть резиновая подушечка, которую можно использовать вместо мышки. Компактные клавиатуры удобно брать с собой в поездки, так как они занимают мало места.
По функциональным признакам клавиатуры бывают:
1.Интернет-клавиатура, предназначенные для более удобного интернет-серфинга.
2. Мультимедийные клавиатуры, предназначенные для проигрывания аудио файлов, и они оснащены функциональными клавишами для регулировки громкости. Игровые клавиатуры предназначены для удобства любителей компьютерных игр.
3. Виртуальные клавиатуры, которые не являются физически осязаемыми. Это – клавиатуры, эмитированные специальными программами.
Мышь
7 Принтер
Принтер (printer) — устройство для печати на бумаге черно — белого или цветного текста либо изображения. В ПЭВМ используются матричные, лепестковые, струйные и лазерные принтеры.
Матричные принтеры наиболее распространены. Печатаемые знаки синтезируются в матричных принтерах при помощи игольчатой матрицы (головки), двигающейся вдоль каждой печатаемой строки по специальной направляющей и ударяющей по красящей ленте. Чаще всего применяются принтеры с 9-и 24-игольчатыми головками.
Вместе с тем это снижает и без того невысокую скорость печати. Недостатком матричных принтеров следует считать и довольно значительный уровень производимого при печати шума.
Важной характеристикой матричного принтера, также указываемой в его паспорте, являются количество и виды встроенных шрифтов и возможность печати кириллицы. Вместе с тем большинство современных программных систем обработки текстов (Word, Word. for Windows, Word Perfect, Lexicon и др.) включают специальные «загружаемые» шрифты (soft fonts).
Качество печати, обеспечиваемое матричными принтерами, практически не уступает качеству, обеспечиваемому пишущей машинкой, однако оно совершенно недостаточно при работе с графикой, а также для изготовления оригинал-макетов, которые можно было бы использовать в полиграфии.
Лазерные принтеры обладают многообразными возможностями печати, обеспечивают ее высокое качество при значительной скорости.
Лазерные принтеры имеют собственный расширяемый блок памяти. Они позволяют масштабировать шрифты, широко использовать «загружаемые» шрифты. «Паспортная» скорость печати у различных моделей лазерных принтеров, как правило, колеблется от 4 до 16 страниц в минуту.
Лазерные принтеры используют исключительно листовую бумагу (форматов А4, A3 и др.), в связи с чем существенное значение приобретает емкость подающего бумагу лотка, так как от нее зависит скорость работы принтера: бумагу необходимо периодически подкладывать в лоток вручную.
Особенно эффективны лазерные принтеры при изготовлении оригинал-макетов книг и брошюр, рекламных проспектов, деловых писем и иных материалов, требующих высокого качества. Они позволяют с большой скоростью печатать графики, рисунки.
В последние годы появилась целая гамма лазерных принтеров, обеспечивающих не только черно-белую, но и многокрасочную цветную печать.
Даже самые простые модели лазерных принтеров в пять — десять раз дороже средних моделей матричных принтеров, а цена цветных лазерных принтеров более чем стократно превосходит цену матричных. Весьма дороги и сменные картриджи, содержащие красящий порошок.
В последние годы все более широкое распространение среди пользователей ПЭВМ получают струйные принтеры. Этот тип принтера занимает промежуточное положение между матричными и лазерными принтерами. Струйные принтеры, являясь, как и матричные, построчно печатающими, обеспечивают качество печати, приближающееся к качеству лазерных принтеров.
Они просты в эксплуатации и работают практически бесшумно. При работе под управлением соответствующих программных средств струйные принтеры позволяют печатать вполне удовлетворительные по качеству графические материалы. Вместе с тем скорость печати, обеспечиваемая струйными принтерами, ненамного превосходит скорость печати матричными принтерами, а их стоимость — в два-три раза выше.
Струйные принтеры вполне успешно применяются во всех случаях, когда скорость печати и качество не являются критическими факторами. Красящая жидкость («чернила») для струйных принтеров помещается в специальных компактных картриджах. Она производится нескольких цветов, так что простой заменой картриджа можно обеспечить печать многоцветных изображений.