Устройство компьютеров

Устройство компьютеров. Итак, попытаемся разобраться в устройстве наиболее распространнного в наше время настольного персонального компьютера, внешний вид которого показан на Рис. 1. Рис. 1. Настольный персональный компьютер. Любой компьютер даже самый большой состоит из четырех частей - устройства ввода информации - устройства обработки информации - устройства хранения информации - устройства вывода информации.

Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу компьютеры класса Notebook - записная книжка или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств.

Чаще всего персональный компьютер состоит из системного блока показан справа от видеомонитора на рис. 1, видеомонитора рис. 5, клавиатуры рис. 2, принтера рис. 6, мыши рис. 3. Кроме этого в наше время вс чаще и чаще к компьютеру дополнительно подключаются звуковые колонки, головные телефоны и микрофон, а также другие устройства ввода и вывода информации, например, устройство ввода графической информации, которое называется сканер рис. 1. Устройства обработки и хранения информации Системный блок объединяет устройства обработки и хранения информации и состоит из следующих составляющих 1. Корпус с блоком питания 2. Системная материнская плата - Системная и локальная шина - Микропроцессор - представляет собой сложное электронное устройство для выполнения различных операций.

Любой процессор поддерживает определнный набор команд, которые может исполнять, и содержит набор внутренних ячеек памяти, регистров, с которыми может работать гораздо быстрее, чем с внешней памятью - Оперативная память или оперативное запоминающее устройство RAM или ОЗУ - имеет относительно небольшой объем емкостью несколько мегабайт с малым временем доступа. ОЗУ устройство, предназначенное для хранения и текущего изменения информации при работе компьютера.

Например, после включению ПК вы запускаете какую-нибудь программу. Сначала она считывается переносится с винчестера или дисковода в ОЗУ. Здесь она может себя изменять стирать, дописывать, переписывать значения переменных, что необходимо для работы программ.

ОЗУ работает с очень большой скоростью в тысячи раз больше, чем винчестер или, тем более, дисковод. Поэтому программы и переносятся в эту память. Особенность ОЗУ информация в нм теряется сразу после выключения компьютера Дополнительные микросхемы - Контроллеры Controller - маленькие платы, вставленные в материнскую плату - Разъмы слоты для дополнительных устройств.1, С. 53-54 К устройствам хранения информации относятся так же различные накопители информации Накопители на лентах или стримеры накопители информации на магнитных лентах, используются, когда необходимо записать большие объмы информации при создании архивных копий 1, С. 68-69 Накопители на жстких несъмных дискахвинчестерах это система, состоящая из механического привода, головок чтениязаписи, нескольких носителей и контролера, обеспечивающего работу всего устройства и передачу данных Накопители на сменных дисках магнитные носителиfloppy-диски, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-RAM-диски 2.2. Устройства ввода информации К устройствам ввода информации относятся следующие 1. Клавиатура Рис. 2. Клавиатура.

Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки.

Ее назначение аналогично - набирать текст. Однако в компьютере набираемый текст не печатается сразу на бумаге, а запоминается на диске - запоминающем устройстве, расположенном в основном блоке. Кроме набора текста клавиатура используется для управления компьютером, а также для решения других задач 3, С. 323. 2. Мышь Рис. 3. Мышь. Мышь - это небольшая коробочка, с одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке.

Сво название мышь получила благодаря форме и принципу работы она легко размещается в ладони, а кабель, посредством которого она соединяется с ПК, напоминает хвост 3, С. 88. Для работы с мышью ее надо передвигать по поверхности стола. Компьютер следит за перемещениями мыши и передвигает на экране монитора изображение специального указателя - курсора.

Таким образом, передвигая мышь по поверхности стола, вы будете передвигать курсор по экрану монитора. С помощью мыши вы можете указывать компьютеру на те элементы изображения, с которыми он должен что-либо сделать. Установив курсор на объект, следует нажать одну из кнопок. При этом компьютер узнает, что вы установили курсор на нужный объект. Мышь не заменяет клавиатуру, а, как правило, широко применяется на компьютерах, в которых используются графические программные оболочки.

В настоящее время существуют различные разновидности мышей механические, оптико-механические утяжелнный шарик с резиновым покрытием катается по плоской поверхности и оптические лишены движущих частей, на нижней поверхности установлены фотодатчики и при работе с такими мышами применяются специальные коврики, разграфлнные в клеточку чрными и красными линиями. Большинство мышей подключается к компьютеру при помощи тонкого множительного провода, однако возможен вариант беспроводного подключения мыши при помощи кабеля подключается специальный примник, который лежит где-нибудь в углу стола, а так же при помощи использования радиоволн 3, С. 88-90. 3. Сканер Рис. 4. Сканер.

Сканер предназначен для ввода в компьютер графических изображений, таких как чернобелые или цветные фотографии. С помощью сканера можно ввести в компьютер графическое изображение страницы книги с текстом. Компьютер сможет прочитать это изображение и преобразовать его в обычный текст.

Этот текст впоследствии можно будет отредактировать или отформатировать. Однако чаще всего сканер используется для ввода фотографий 4, С. 136-138. К компьютеру можно подключить и другие устройства, например, устройство для чтения штрихового кода, используемого для маркировки товара в магазинах, или модем. 2.3. Устройства вывода информации К устройствам вывода информации относятся следующие 1. Монитор Рис. 5. Монитор Монитор напоминает бытовой телевизор, однако обычно он обладает более высоким разрешением.

Нетрудно догадаться, что монитор предназначен для вывода информации. Компьютер может выводить на экран монитора как текстовую, так и графическую информацию. С помощью специального и довольно дорогостоящего оборудования к компьютеру можно подключить бытовой видеомагнитофон и одновременно с обычной работой просматривать в небольшом окне экрана монитора или на всем экране видеофильмы 5, С. 83. Со времени использования монитора для наглядного вывода данных произошло большое конструктивное усовершенствование его функций.

Если сначала в качестве монитора использовалась электронно-лучевая трубка обычного телевизионного приемника, то в дальнейшем требования к нему увеличились. В частности, в монохромном стандарте MDA разрешающая способность составляла 720x350 пикселей. В следующем, цветном стандарте CGA, созданном в 1982 году - 640x200 пикселей, EGA 1984 года - 640x350, VGA 1987 года - 640x480, SVGA - 800x600. Сейчас стандартные возможности монитора - 1024x768 при 32-битном представлении цвета, возможно дальнейшее распространение разрешения 1280x1024 пикселей.

Это позволяет использовать при изображении документов режим WYSIWYG - режим полного соответствия, то есть изображение на экране представляется идентично тому, что в конечном итоге появится на принтере. Система дисплея состоит из двух частей адаптера дисплея и самого монитора. Адаптеры монитора разделяют по поддерживаемому стандарту EGA, VGA, SVGA, ширине шины 8-битная, 16-ти или более, частоте кадров, частоте строк могут использоваться с графическими сопроцессорами, объему используемых микросхем памяти до 4 Мбайт и более.

Дисплеи различаются по разрешающей способности, следует заметить что разрешающая способность не зависит от размеров экрана монитора, шагу точек в линии, частоты развертки, типу развертки полная или черезстрочная, размеру экрана. Адаптер непрерывно сканирует видеопамять, формирует ТВ-сигнал, который подается в монитор. После получения копии содержимого видеопамяти эти данные встраиваются в ТВ-сигнал.

ТВ-сигнал, в котором закодировано содержимое видеопамяти, выводится по кабелю в монитор. Монитор обрабатывает ТВ-сигнал с данными из видеопамяти и показывает их на экране. Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов текстовом или графическом. Текстовый режим. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки - знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов знакомест.

В каждое знакоместо может быть введн один из 256 заранее символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, определнные символы, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и так далее. В число символов, изображаемых на экране в текстовом режиме, могут входить и символы кириллицы. На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и фона, что позволяет выводить красивые цветные надписи на экран. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчркивание и инверсное изображение.

Графический режим. Графический режим предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и так далее. Разумеется, в этом режиме можно выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причм эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер и др. В графическом режиме экран состоит из точек, каждая из которых может быть тмной или светлой на монохромных мониторах и одного или нескольких цветов - на цветном 4, С. 326-328. 2. Принтер Рис. 6. Принтер.

Принтер предназначен для печати информации, хранящейся в основном блоке компьютера. Это может быть текст, графическое изображение, таблицы и т. п. В настоящее время используется четыре принципиальных схемы нанесения изображения на бумагу матричный, струйный, лазерный и термопереноса. На сегодняшний день широко применяется шесть технологий для цветной печати.

Они реализуются в ударных игольчатых матричных принтерах dot matrix, в струйных принтерах с жидкими чернилами liquid ink-jet, в принтерах с термопереносом восковой мастики thermal wax transfer, в принтерах с термосублимацией красителя dye sublimation, в струйных принтерах с изменением фазы красителя phase-change ink-jet и в цветных лазерных принтерах colour laser. Матричные принтеры. Dot Matrix. Как известно, идея матричных печатающих устройств заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится из набора отдельных точек, наносимых на бумагу тем или иным способом.

Напомним также, что практически все печатающие устройства за исключением, пожалуй, страничных могут быть ударными impact и безударными non-impact. Принцип работы цветных ударных матичных принтеров заключается в том, что вертикальный ряд или два ряда игл вколачивает краситель с ленты прямо в бумагу. В отличие от обычных монохромных устройств, в последнем случае используется многоцветная лента.

Система управления этих принтеров заботится не только о конкретной иголке, но и цвете ленты. Сразу отметим, что помимо шума, присущего всем ударным устройствам, скорость, палитра и качество цветов в данном случае, как правило, неудовлетворительные. Это, впрочем, касается не только бумаги, но и пленок. Заметим также, что со временем воспроизводимые цвета становятся более тусклыми, поскольку в прямой зависимости от срока службы лента загрязняется.

Это связано в основном с прямым контактом многоцветной ленты с выводимым цветным изображением. К достоинствам подобных устройств можно отнести надежность, низкую стоимость страницы изображения, возможность печати на обычной бумаге. Ударные цветные матричные принтеры в основном находят применение при выводе несложных изображений. Струйные принтеры. Liquid ink-jet. Струйная технология печати является на сегодняшний день самой распространенной для реализации цветных устройств. Струйные чернильные принтеры подразделяются на устройства непрерывного continuous drop, continuous jet и дискретного drop-on-demand действия.

Последние опять же делятся на две категории с нагреванием чернил пузырьковая технология bubble-jet или thermal ink-jet и основанные на действии пьезоэффекта piezo. В простейшем случае принцип действия устройства по технологии continuous jet основан на том, что струя чернил, постоянно испускаемая из сопла печатающей головки, направляется либо на бумагу для нанесения изображения, либо в специальный приемник, откуда чернила снова попадают в общий резервуар.

В рабочую камеру чернила подаются микронасосом, а элементом, задающим их движение, является, как правило, пьезодатчик. Описанный выше принцип действия печатающего устройства использует сегодня очень небольшое количество принтеров. При реализации bubble-jet-метода в каждом сопле печатающей головки находится элемент например, тонкопленочный резистор. При пропускании тока через тонкопленочный резистор последний за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500 градусов и отдает выделяемое тепло непосредственно окружающим его чернилам.

При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла каплю жидких чернил. Поскольку при отключении тока тонкопленочный резистор также быстро остывает, паровой пузырь, уменьшаясь в размерах, подсасывает через входное отверстие сопла новую порцию чернил, которые занимают место выстрелянной капли.

Как уже было сказано, второй метод для управления соплом основан на действии диафрагмы, соединенной с пьезоэлектрическим элементом. Как известно, обратный пьезоэффект заключается в деформации пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку выходного отверстия сопла и связанного с диафрагмой, приводит к выбрасыванию капли и приливу через входное отверстие новой порции чернил. Заметим, что сопла канальные отверстия на печатающей головке струйных принтеров, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют ударным иглам матричных принтеров.

Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы тоньше человеческого волоса, а количество сопел может быть больше, то получаемое изображение теоретически должно быть в этом случае четче. К сожалению, это не всегда так, и очень многое зависит от качества используемой бумаги. Дело в том, что чернила имеют свойства просачиваться куда не надо, растекаться и смешиваться до высыхания.

Это приводит к снижению яркости, а также к изменению цветности изображения. Итак, к основным достоинствам технологии continuous jet относится возможность воспроизведения широкой палитры цветов с высоким качеством Устройства дискретного действия drop-on-demand достаточно дешевы и также позволяют получать широкую гамму цветов, однако требуют, как правило, специальной бумаги. Phase change ink-jet. Принтеры, использующие данную технологию, называются также принтерами с твердым красителем.

Принцип работы таких устройств примерно следующий. Восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются специальным нагревательным элементом при температуре около 90 градусов и попадают в отдельные резервуары. Расплавленные красители подаются оттуда специальным насосом в печатающую головку, работающую обычно на основе пьезоэффекта. Капли воскообразного красителя на бумаге застывают практически мгновенно, но обеспечивают необходимое с ней сцепление.

В отличие от обычной технологии liquid ink-jet, в данном случае не происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешения красителей. Именно поэтому принтеры, использующие технологию phase change ink-jet, работают с любой бумагой. Качество цветов получается просто превосходное, к тому же допустима и двусторонняя печать. Стоимость одной копии весьма невысока, как впрочем, и скорость печати около 2 страниц в минуту. Лазерные принтеры. Colour laser. В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения - примерно такой же, как и в копировальных машинах.

Наиболее важными частями лазерного принтера можно считать фотопроводящий барабан или ленту, полупроводниковый лазер и прецизионную оптико-механическую систему, перемещающую луч. Лазер формирует электронное изображение на светочувствительной фотопримной ленте последовательно для каждого цвета тонера CMYK. То есть принтер, работающий в монохромном режиме со скоростью 8стрмин, в цветном режиме обеспечит только 2 стр.мин. Когда изображение на фоточувствительной ленте полностью построено, подаваемый лист заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге. После этого изображение закрепляется на ней за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления.

Окончательную фиксацию изображения осуществляют специальные валики, прижимающие расплавленный тонер к бумаге. Принтеры термопереноса. Thermal wax transfer. Принцип работы принтера с термопереносом состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкой подложке, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами аналогами сопел и игл печатающей головки обеспечивается должная температура около 70-80 градусов.

Конструктивно такой способ печати достаточно прост, к тому же он обеспечивает практически бесшумную работу. Для нанесения цветного изображения требуется, разумеется, три или четыре прохода по одному для первичных цветов и один в случае использования отдельного черного цвета, что соответственно увеличивает время печати.

Принтеры, использующие данную технологию, обычно требуют специальной бумаги. Для данных устройств также характерна небольшая скорость печати 1-2 страницы в минуту. Тем не менее, принтеры с термопереносом - достаточно надежные устройства, которые не требуют сложного обслуживания и могут воспроизводить цветное изображение до 16,7 миллионов цветов как на пленке, так и на бумаге, с разрешающей способностью 200-300 dpi точек на дюйм. Dye sublimation.

Еще один класс цветных печатающих устройств - так называемые принтеры с термосублимацией. Эта технология наиболее близка к технологии термопереноса, только элементы печатающей головки нагреваются в данном случае уже до температуры около 400 градусов. Хотя, возможно, термин термосублимация не очень удачен, но он достаточно четко поясняет, каким образом красящему веществу передается необходимая порция энергии сублимации. Напомним, что под сублимацией понимают переход вещества из твердого состояния в газообразное минуя стадию жидкости например, кристаллы йода сублимируют при нагревании.

Таким образом, порция красителя сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе. В принтерах с термосублимацией красителя имеется возможность точного определения необходимого количества красителя, переносимого на бумагу например. 19 cyan, 65 magenta, 34 yellow. Комбинацией цветов красителей можно подобрать практически любую цветовую палитру. Данная технология используется только для цветной печати, а реализующие ее устройства обычно относятся к классу high end. К их основным преимуществам относится практически фотографическое качество получаемого изображения и широкая гамма оттенков цветов без использования растрирования5, С. 458-463. 2.4. Периферийные устройства Но кроме этого в компьютерах используются ещ так называемые периферийные устройства, к которым относятся следующие 1. Модем. Когда компьютер используется для обмена информацией по телефонной сети, необходимо устройство, которое может принять сигнал из телефонной сети и преобразовать его в цифровую информацию.

На выходе этого устройства информация подвергается МОДуляции, а на выходе ДЕМодуляции.

Отсюда и название МОДЕМ. 2. Звуковые карты используются для воспроизведения и записи звуковых сигналов. При записи аналоговый сигнал преобразуется в цифровой, а при воспроизведении процесс соответственно приобретает характер. 3. Сетевая карта используется для объединения компьютеров в локальную сеть 1, С. 85.