УСТРОЙСТВО ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА ( Функционально-структурная организация) [Курсовая №20139]

Внешняя память.

Целостность данных, хранящихся во внешней памяти (ВП), которая предназначена для долгосрочного хранения как программ, так и данных, не зависит от состояния компьютера. Внешняя память не имеет прямой связи с центральным процессором, как оперативная память. Поток информации от ПЗУ к ЦП и наоборот примерно следующий:

Внешняя память компьютера состоит из

— жесткие диски;

Устройства гибкого привода;

— CDS развлечения;

-Дрив на магнито оптических компакт -дисках;

— Накопители для магнитной ленты (стримеры) и т.д.

Гибкие магнитные диски

Метод записи двоичной информации на магнитный носитель называется магнитным кодированием. Он заключается в расположении магнитных доменов в носителе вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов устанавливается соответствие один к одному.

Информация записывается на концентрические дорожки (треки), которые разделены на сектора. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор содержит минимальный объем информации, который может быть записан на диск или считан с него. Емкость сектора постоянна и составляет 512 байт.

Рис. 3. Поверхность магнитного диска.

Объем памяти дискеты составляет от 2,88 Мегабита до 360 Килобайт.

В настоящее время наиболее распространенные дискеты имеют следующие характеристики: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), емкость 1,44 МБ, количество дорожек 80, количество секторов на дорожку 18.

Механизм дисковода раскручивается до скорости 360 мин-1 после того, как дискета вставлена и автоматически зафиксирована. Магнитные головки неподвижны, пока дискета вращается в дисководе. Вращение происходит только при обращении к дискете.

Контроллер дискет связывает дисковод с процессором.

Импульсы твердых магнитных дисков

В то время как дискеты служат для передачи данных между компьютерами, жесткий диск является хранилищем информации на компьютере.

Как и в случае с дискетой, рабочие поверхности пластин разделены на круговые концентрические дорожки, а дорожки разделены на сектора. Головки чтения-записи вместе с несущей конструкцией и дисками заключены в герметичный корпус, называемый модулем данных.

Толщина поверхности пластины составляет всего 1,1 мм, и она смазана для предотвращения повреждения головки при быстром опускании и подъеме. Воздушная прослойка, образующаяся над диском при его вращении, действует как подушка, позволяя головке парить на высоте 0,5 м над поверхностью диска.

Винчестерные диски имеют чрезвычайно высокую емкость — от десятков Гбайт до сотен Гбайт. Современные модели имеют максимальную скорость передачи данных до 40 Мбайт/с, скорость вращения шпинделя от 5600 до 7200 об/мин и среднее время извлечения данных 10 мс.

Жесткий диск вращается непрерывно, в отличие от дискеты.

Контроллер жесткого диска служит для связи процессора с жестким диском.

Производительность значительно повышается благодаря встроенному кэшу, которым оснащены все современные диски (64 Кбайт и более).

CD -CD

C D-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Двоичная информация представлена последовательным чередованием ямок и базового слоя (земли).

Диск с радиусом в один дюйм (2,54 см) может хранить 16 000 дорожек данных. Для сравнения, радиус дискеты составляет всего 96 дорожек на дюйм. На компакт-диске может поместиться до 780 Мбайт. Информация постоянно записывается на диск на заводе.

CD-ROM Преимущества:

Один компакт-диск, размером примерно с дискету, несмотря на небольшой физический размер, обладает информационной емкостью почти 500 таких дискет, что позволяет использовать его в справочных системах и учебных комплексах с богатым иллюстративным материалом;

Диски C D считываются быстро, почти так же быстро, как и жесткий диск;

C D просты и легки в работе, почти не изнашиваются;

Вирусы не могут загрязнять C DS.

Данные на CD-ROM не могут быть непреднамеренно удалены;

Стоимость хранения данных (на 1 Мбайт) низкая.

C D-диски, в отличие от магнитных дисков, имеют только одну спиральную дорожку, как у грампластинки, без других круговых дорожек. В результате угловая скорость диска колеблется. По мере приближения магнитной считывающей головки к центру диска она линейно уменьшается.

Для использования CD ROM необходимо подключить к компьютеру привод CD-ROM (CD-ROM Drive), поскольку он заменяет компакт-диски, как обычный проигрыватель компакт-дисков. Плееры CD-ROM и приводы CD-ROM — это два распространенных названия для приводов CD-ROM.

Участки компакт-диска, на которых записаны символы «0» и «1», отличаются по коэффициенту отражения лазерного луча, посылаемого приводом CD-ROM. Эти различия улавливаются фотоэлементом, и общий сигнал преобразуется в соответствующую последовательность нулей и единиц.

Многие приводы CD-ROM могут воспроизводить аудиофайлы. Система позволяет воспроизводить фоновую музыку во время работы пользователя с компьютером.

Существуют CD-RW для повторной записи емкостью от 650 до 700 Мб, а также CD-RW для записи на специальные CD-R диски.

Цифровые видеодиски DVD (читаются как «ди-види») со временем могут занять место CD-ROM. Хотя они имеют тот же размер, что и стандартный компакт-диск, эти диски могут хранить до 28 Гб данных, или. По объему они заменяют семь или более обычных дисков CD-ROM. Вскоре диски DVD будут иметь емкость 48 Гб. DVD-ROM необходим для воспроизведения DVD-дисков, которые выпускаются в форматах 1, 2 и 4-х слойных дисков.

Запись оптических и магнитных дисков

Привод для магнитооптических носителей компакт-дисков. Диски CD-MO можно многократно записывать, но обычные дисководы не могут их считывать.

Используя уникальные оптические диски, привод CD-R (Compact Disk Recordable) позволяет записывать данные.

Диск WARM (многократная запись и чтение) позволяет записывать и считывать данные несколько раз.

Одна операция записи и несколько операций чтения поддерживаются накопителем WORM (Write Once, Read Many Times — запись один раз, чтение много раз).

Хранение Z IP и JAZZ на дисках объемом от 100 Мб до 2,2 Гб.

Накопители для магнитной ленты (стримеры) и съемных дисков

Стримеры позволяют записывать огромное количество информации на маленькую кассету. Аппаратное сжатие, встроенное в стример, позволяет автоматически сжимать информацию перед записью и повторно сжимать ее после считывания, что увеличивает объем информации, которую можно хранить.

Недостатком стримеров является относительно низкая скорость письма, поиска и чтения информации.

В последнее время популярность съемных дисковых накопителей растет, что позволяет передавать данные между компьютерами, а также увеличивать объем информации, которую можно хранить. Объем памяти на съемных дисках может составлять от нескольких гигабайт до сотен мегабайт.

I V. Основные внешние устройства компьютера.

Положение следующего символа, который вы вводите с клавиатуры, обозначается светящимся символом, называемым курсором, который отображается на экране монитора.

Все символы, набранные на клавиатуре, сразу же отображаются на мониторе в позиции курсора.

Самая популярная клавиатура, используемая сегодня, имеет 101-клавишную раскладку QWERTY (произносится «кверти»), названную так за клавиши, расположенные в верхнем левом ряду буквенно-цифровой клавиатуры:

Двенадцать функциональных клавиш расположены вдоль верхнего края такой клавиатуры. При нажатии функциональной клавиши компьютер получает не один символ, а строку символов.

Пользователь имеет возможность программировать функциональные клавиши. Например, во многих программах клавиши F1 и F10 используются для вызова справки и выхода, соответственно.

Клавиши управления имеют следующую цель:

Вводной ключ;

Используйте клавишу Escape (Escape), чтобы отменить любое действие, закрыть меню и т.д. ;

При нажатии вместе с другими клавишами Ctrl и Alt изменяют действия этих клавиш; они не имеют самостоятельного значения.

Shift (регистр) — обеспечивает изменение регистра клавиш (верхний регистр на нижний и обратно);

Заменить — переключение между заменой существующих символов на новые и вставкой новых символов в середину ранее набранных символов для разделения их пробелами;

Удалить — удаляет символ с места, где находится курсор;

Backspace или YouTube

Home и End позволяют перемещать курсор в начало и конец строки соответственно;

Page Up и Page Down — позволяют перемещаться на одну страницу (один экран) назад и вперед в тексте соответственно;

После последующей позиции курсор можно ненадолго переместить вправо, нажав на клавишу Tab;

Caps Lock — обеспечивает ввод письменных символов, а не абразивных;

Печать экрана — обеспечивает печать информации, видимой в данный момент на экране.

Длинная нижняя клавиша без имени предназначена для ввода пробелов.

Клавиши

Ввод цифр и управление курсором — это два режима работы миниатюрной цифровой клавиатуры. Для переключения между этими режимами используется клавиша Num Lock.

Встроенный в клавиатуру микроконтроллер (локальное устройство управления) выполняет следующие задачи:

— последовательно опрашивает клавиши, считывая входной сигнал для получения двоичного кода сканирования ключа;

— Проверяет индикаторы клавиатуры;

– проводит внутреннюю диагностику неисправностей;

— использует порт ввода-вывода клавиатуры для связи с процессором.

Введенные символы хранятся в небольшом внутреннем буфере, встроенном в клавиатуру. При нажатии клавиши в ситуации переполнения буфера раздается звуковой сигнал; это означает, что символ был отклонен.

Специальные программы, «сохраненные» в BIOS, и драйвер клавиатуры, который предлагает ввод русских букв, управление скоростью и другие функции, поддерживают работу с клавиатурой.

В видеосистеме компьютера есть три компонента:

— монитор (также называемый дисплей);

— Видеоадаптер;

– программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер передает сигналы управления яркостью лучей и синхронные сигналы полосы и кадровой развертки на монитор. Монитор преобразует эти сигналы в визуальные изображения. А программное обеспечение обрабатывает видеоизображения — выполняет кодирование и декодирование сигналов, преобразование координат, сжатие изображений и т.д.

Подавляющее большинство мониторов основано на ЭЛТ (электронно-лучевых трубках), и они работают по принципу, схожему с телевизором. Существуют буквенно-цифровые, графические, монохромные и цветные мониторы. Цветные графические мониторы обычно устанавливаются в современные компьютеры.

Основным компонентом дисплея является электронно-лучевая трубка.

Его передняя часть, которая видна наблюдателю изнутри, покрыта люминофором — материалом, который излучает свет при ударе быстрых электронов.

Рис. 5.

Три основных цвета люминофора — красный, зеленый и синий — нанесены в виде наборов точек. Эти цвета известны как основные, поскольку их можно комбинировать (в разных соотношениях) для создания любого цвета в спектре.

Точки фосфора располагаются группами по три. Триада образует пиксель — фундаментальный строительный блок изображения (также известный как элемент изображения).

Расстояние между центрами пикселей называется шагом точки монитора. Это расстояние существенно влияет на четкость изображения. Чем меньше шаг точек, тем выше четкость изображения. Обычно шаг точек в цветных мониторах составляет 0,24 мм. При таком шаге человеческий глаз воспринимает точки триады как одну точку «сложного» цвета.

На противоположной стороне трубки находятся три электронные пушки, каждая из которых представляет один из основных цветов. Один и тот же пиксель «нацелен» на все три пушки, но каждая из них испускает поток электронов, который направляется в «разные» точки люминофора.

Воздух удаляется из трубки, чтобы освободить место для электронов, которые затем ускоряются высоким электрическим напряжением, создаваемым между пушками и экраном.

Маска — тонкая металлическая пластина с многочисленными отверстиями напротив точек люминофора — помещается перед экраном на пути электронов. Маска гарантирует, что только точки люминофора соответствующего цвета будут подвергаться воздействию электронных лучей.

Сигнал, поступающий от видеоадаптера, управляет электронным током величины пушек и яркостью пикселей.

На ту часть лампы, где расположены электронные пушки, надевается система отклонения монитора, которая заставляет электронный луч проходить по всем пикселям построчно сверху вниз, затем возвращаться к началу верхней строки и т.д.

Количество строк, отображаемых в секунду, называется частотой строчной развертки. А частота смены кадров изображения называется частотой кадров сканирования. Последняя не должна быть ниже 60 Гц, иначе изображение будет мерцать.

Источники изображений все чаще используются в цифровых мониторах.

Некоторые органические вещества могут существовать в уникальном состоянии, известном как жидкие кристаллы, где они демонстрируют текучесть и способность формировать пространственные структуры, напоминающие кристаллы. Электрическое напряжение способно изменять структуру и светооптические характеристики жидких кристаллов.

Изменяя ориентацию кристаллических групп с помощью электрического поля и используя вещества, введенные в жидкокристаллический раствор, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создавать высококачественные изображения с более чем 15 миллионами цветовых оттенков.

В большинстве ЖК-мониторов используется тонкая пленка жидкого кристалла, помещенная между двумя стеклянными пластинами. Заряды передаются через так называемую пассивную матрицу — сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая точку изображения на пересечении нитей (несколько размытую, поскольку заряды проникают в соседние участки жидкости).

Активные матрицы используют прозрачный экран из транзисторов вместо нитей накаливания и обеспечивают яркое, практически не искажающее изображение. Панель разделена на 308160 (642×480) независимых ячеек, каждая из которых состоит из четырех частей (для трех основных цветов и одного резервного). Таким образом, экран имеет почти 1,25 миллиона точек, каждая из которых управляется собственным транзистором.

По компактности эти мониторы не имеют себе равных. Они не излучают электромагнитных волн, потребляют меньше энергии и в два-три раза проще в установке.

Сенсорный экран — это одна из разновидностей монитора. Здесь вы взаимодействуете с компьютером, помещая палец на определенную область сенсорного экрана. При этом нужный режим выбирается из меню, отображаемого на экране монитора.

На экране монитора меню — это список различных опций компьютера, из которого можно выбрать определенную опцию.

Сенсорными экранами оснащаются рабочие места операторов и диспетчеров, они используются в информационно-справочных системах и т. д.

Универсальный видеоадаптер представляет собой супервидеомассив, который показывает изображения с разрешением 1034 x 768 пикселей и 1280 x 1024 пикселей в 256 цветах.

Наряду с обычными адаптерами, с ростом числа приложений, использующих сложные графические и видеосигналы, широко используются различные устройства компьютерной обработки сигналов:

Специализированные графические сопроцессоры, называемые графическими педалями газа (педалями газа), повышают эффективность видеосистемы. Поскольку «педали газа» сами вычисляют, какие пиксели следует вывести на экран и какого цвета они должны быть, их использование освобождает центральный процессор от тяжелой работы, связанной с операциями с видеоданными.

Отображение видеосигналов с видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т.д. с помощью фрейм-грабберов. на экране компьютера, чтобы запомнить и затем сохранить нужный кадр в виде файла.

Видеокарты, называемые ТВ-тюнерами, могут превратить ваш компьютер в телевизор. Благодаря ТВ-тюнеру вы можете выбрать любую желаемую телепрограмму и вывести ее на экран в масштабируемом окне. Таким образом, вы можете смотреть программу, не отрываясь от работы.

В состав аудиоадаптера входят два преобразователя данных:

— Аналогово-цифровой, который записывает непрерывные (т.е. аналоговые) звуковые сигналы (такие как речь, музыка и шум) на магнитный носитель и преобразует их в цифровой бинарный код;

— цифро-аналоговый, который преобразует звук, записанный в цифровом формате, в аналоговый сигнал, который можно воспроизводить через динамики, звуковые синтезаторы или наушники.

Профессиональные звуковые карты имеют собственное ПЗУ с сотнями звуков музыкальных инструментов, возможность обработки звука, обеспечения стереозвучания и многое другое.

Аудиофайлы обычно имеют очень большой размер. Например, трехминутный звуковой файл со стереозвуком занимает около 30 МБ памяти. По этой причине карты Sound Blaster в дополнение к своим основным функциям обеспечивают автоматическое сжатие файлов.

Компьютерные игры, образовательное программное обеспечение, маркетинговые презентации, «голосовая почта» (межкомпьютерная голосовая почта) и звук различных операций, происходящих в компьютерном оборудовании, например, заканчивающейся бумаги в принтере — все это примеры применения звуковых карт.

Телефонная сеть была построена для передачи непрерывных сигналов звуковой частоты, каковой является человеческая речь, а не цифровых сигналов, производимых компьютерами.

Модем преобразует цифровые компьютерные сигналы в частоты переменного тока звукового диапазона, процесс, известный как модуляция, и выполняет обратное преобразование, известное как демодуляция. Поэтому гаджет называется модулятор/демодулятор.

Рис. 7. Схема реализации модемной связи

Для связи один модем звонит другому модему по номеру телефона, а другой модем отвечает на звонок. Затем модемы посылают друг другу сигналы, согласовывая подходящий для обоих режим связи. Затем передающий модем начинает посылать модулированные данные с согласованной скоростью (количество бит в секунду) и форматом.

Специальное программное обеспечение коммутации управляет модемом.

Модемы могут быть внутренними, представляющими собой электронную плату, установленную внутри компьютера, или внешними, выполненными в виде отдельного устройства. Почти все модемы поддерживают также функции факса.

Устройство, используемое для передачи изображений по телефонной сети, — это факс. Факсимиле — это точная копия графического оригинала (например, подписи), документа и т.д. Происходит от латинского слова facsimile — «факсимильный». ).

Факс-модемы — это модемы, которые могут отправлять и принимать данные в виде факсов.

Манипуляторы (джойстик, мышь и т.д.) — это уникальные инструменты, используемые для управления курсором.

Мышь напоминает крошечную коробочку, которая идеально ложится в ладонь. Мышь подключается к компьютеру кабелем через специальное устройство, называемое адаптером, и, перемещая ее, курсор на экране перемещается таким же образом. Кнопки управления (обычно три) расположены в верхней части устройства и используются для установки параметров меню, запуска и остановки движения и других функций.

Джойстик — это палочка-ручка, которая может отклоняться, перемещая курсор на мониторе в нужном направлении. Он часто используется в видеоиграх. В некоторых моделях джойстик имеет встроенный датчик давления. При сильном нажатии на ручку курсор перемещается быстрее.

Трекбол — это небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь вращает шарик рукой и соответствующим образом перемещает курсор. В отличие от мыши, трекбол не требует свободного места возле компьютера, он может быть встроен в корпус машины.

Оцифровщик — это инструмент, используемый для преобразования печатных изображений (таких как чертежи и карты) в цифровой формат. Он состоит из плоской панели, планшета и стилуса, который является уникальным инструментом.

Электронные печатающие устройства, известные как принтеры (или печатающие устройства), переводят информационные коды в соответствующие графические символы и распечатывают их на бумаге.

Наиболее продвинутыми ГИ ПК являются принтеры, которые могут иметь до 1000 различных вариаций. Принтеры отличаются друг от друга по ряду признаков:

— цвет (несколько цветов и черно-белый);

— методы создания знаков (печатание знаков и синтез знаков);

— принцип действия (матричный, термический, струйный, лазерный);

— построение строк (параллельное, последовательное), а также технику печати (акцентированная, неакцентированная)

Ширина тележки (с широкими (2250) и узкими (375-450 мм) колёсами)

— длина печатной строки (80 и 132 — 136 знаков);

Набор символов, вплоть до полного набора символов ASCII включительно;

— скорость печати;

— разрешения, наиболее распространенной единицей измерения является dpi (dots per inch) — число точек на дюйм.

В некоторых группах существуют различные типы принтеров; например, в персональных компьютерах часто используются матричные принтеры, синтезирующие знаки.

Сферические, лепестковые и другие формы возможны для ударных принтеров.

Принтеры могут печатать символ за символом, строку за строкой или страницу за страницей. Скорость печати варьируется от 10-300 строк/сек (ударные принтеры) до 500-1000 строк/сек и даже до нескольких десятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные принтеры); разрешение — от 3 — 5 dpi до 30 — 40 dpi (лазерные принтеры).

Многие принтеры поддерживают различные режимы печати, включая плотную печать, печать с двойной шириной, подчеркивание, с верхним и нижним индексами, выделенную печать (каждый символ печатается дважды), печать в два прохода (символ печатается с небольшим сдвигом во второй раз) и многоцветную печать (до 100 различных цветов и оттенков).

Матричные принтеры.

В матричных принтерах для создания изображения используются точки.

Матричные принтеры могут функционировать в двух режимах — текстовом и графическом.

В текстовом режиме начертание символов выбирается генератором символов принтера и отправляется в виде кодов символов для печати.

В графическом режиме принтер получает коды, задающие порядок и расположение точек изображения.

В игольчатых (ударных) матричных принтерах точки печатаются тонкими иглами, ударяющими по бумаге через красящую ленту. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. Печатающее устройство движется горизонтально, и символы в строке печатаются последовательно.

Многие принтеры могут печатать в обоих направлениях. Качество печати зависит от количества игл печатающей головки. Дешевые принтеры имеют девять игл. В таких принтерах используется матрица 7×9 или 9×9. Более современные матричные принтеры имеют 18 или даже 24 иглы.

Способность матричных принтеров выводить точки в процессе печати с частичным перекрытием при нескольких проходах печатающей головки также оказывает влияние на качество печати.

Существуют следующие режимы печати текста в целом, каждый из которых отличается качеством печати:

— Проект (Проект) Стэн;

— печать в стиле, напоминающем типографскую (NLD-City);

— режим с типографским качеством печати (LQ — Letter-Quality);

— сверхкачественный режим (SLQ — Super Letter-Qublity).

Режимы L и SL поддерживаются только для струйных принтеров.

Для принтеров с разным количеством игл применяются различные режимы работы. Печатная линия производится 9-игольчатыми принтерами за один проход. Хотя этот режим является самым быстрым, его качество наихудшее. Режим NLS осуществляется в два прохода: бумага протягивается на расстояние, соответствующее половине размера точки между первым и вторым проходами, и происходит второй проход с частичным перекрытием точек между этими проходами. При таком сценарии скорость печати снижается вдвое.

Используются следующие варианты: roman, italic, bold-face, expanded, stretched, condensed, pica, courier, san serif, prestige elite и пропорциональный шрифт (ширина области начертания символов зависит от ширины символа). Матричные принтеры обычно поддерживают различные шрифты и их варианты.

Матричные принтеры можно переключать, а шрифты можно менять как программно, так и аппаратно, нажимая клавиши на устройствах и/или устанавливая соответствующие переключатели.

Матричные принтеры могут печатать текст в режиме Draft со скоростью от 100 до 300 символов в секунду, что составляет около двух страниц в минуту (после учета смены листа).