Технические и программные средства современных ПК

4. Мышь - манипулятор для  ввода информации в компьютер.

Как же устроен современный настольный компьютер?

Центральная его часть, содержащая в себе практически все основные устройства, - системный блок затем следуют так называемые устройства ввода-вывода информации: монитор, клавиатура и мышь.

Все эти части являются жизненно необходимыми для работы современного компьютера. И действительно как мы могли бы работать без монитора? Без мыши? Без клавиатуры? Правда, первые компьютеры как-то обходились без этой роскоши. И даже позже, в эпоху появления персональных компьютеров, их первые модели представляли собой «системный блок», снабженный клавиатурой. В место монитора телевизор. Что касается мыши, то она вообще «новосел» в мире ПК: ее присутствие стало обязательным только в эпоху «графического интерфейса», эпоху Windows.

1.4.Устройства  ввода и вывода данных

Устройства ввода-вывода. К устройствам ввода информации относится широкий класс технических средств, предназначенных для ввода данных в ЭВМ. К устройствам этого вида относятся: клавиатуры, графические планшеты, сенсорные экраны, координатные или манипуляторные устройства (мышь, джойстик, трэкбол, игровые манипуляторы, сканеры, устройства считывания (магнитного, оптического

 

и электрического) меток и штрихового кода, устройства речевого ввода и др.

К устройствам вывода относят класс технических средств, предназначенных для вывода данных из ЭВМ в необходимой для пользователя форме. К ним относятся устройства визуального отображения (мониторы), вывода на твердые носители (принтеры, плоттеры, синтезаторы речи, акустические динамики и др.

1.5.Устройства  для накопления данных

Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. По принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые.

Магнитные дисковые накопители

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно, осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде.

Дисковые устройства делят на жесткие и гибкие накопители и носители:

Жесткие диски (винчестеры)

Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей насаженных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим приводящим механизмом.

Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно

 

высокая (от 4500 до 10000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски.

В системах с шаговым механизмом и двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Для считывания магнитных меток используется дополнительная серво-головка, а для считывания оптических - специальные оптические датчики.

В системах с линейным приводом головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво-сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик. Такой способ организации серво-данных носит название выделенная запись серво-сигналов. Если серво-сигналы записываются на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво-сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется встроенная запись серво-сигналов.

Накопитель на гибких магнитных дисках

Основные внутренние  элементы  дисковода - дискетная рама, шпиндельный двигатель, блок головок с приводом и плата электроники. Дискета или гибкий диск - компактное низкоскоростное малой емкости средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров: 3.5», 5.25», 8» (последние два типа практически вышли из употребления).

Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3.5» закрыто железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того, 5.25» дискета имеет индексное отверстие, а 3.5» дискета высокой плотности - отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25» дискета защищена от записи, если соответствующий вырез закрыт. 3.5» дискета наоборот - если отверстие защиты открыто. В настоящее время практически только используются 3.5» дискеты высокой плотности.

1.6.CD-ROM и DVD

В начале 80-х годов голландская фирма «Philips» объявила о совершенной ею революцией в области  звуковоспроизведения. Ее инженеры придумали то, что сейчас пользуется огромной популярностью - Это лазерные диски и проигрыватели.

 

 

Запись на CD при помощи обычных CD-ROM невозможна (существуют, правда, устройства CD-R и CD-RW с помощью которых возможны чтение-однократная запись и чтение-запись-перезапись, соответственно).

При помощи CD-ROM компьютер также может проигрывать Video- CD и CD-I

Типовой привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска.

Алгоритм работы накопителя CD-ROM

1.Полупроводниковый лазер  генерирует маломощный инфракрасный  луч, который попадает на отражающее  зеркало.

2.Серводвигатель по командам встроенного микропроцессора, смещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт - диске.

3.Отраженный от диска  луч фокусируется линзой, расположенной  под диском, отражается от зеркала  и попадает на разделительную  призму.

4.Разделительная призма  направляет отраженный луч на  другую фокусирующую линзу.

5.Эта линза направляет  отраженный луч на фотодатчик, который преобразует световую  энергию в электрические импульсы.

6.Сигналы с фотодатчика  декодируются встроенным микропроцессором и передаются в компьютер в виде данных.

Штрихи, нанесенные на поверхность диска, имеют разную длину. Интенсивность отраженного луча изменяется, соответственно изменяя электрический сигнал, поступающий на фотодатчик. Биты данных считываются как переходы между высокими и низкими уровнями сигналов, которые физически записываются как начало и конец каждого штриха.

DVD - оптические диски, подобные CD. DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая простая из них отличается от обычного диска только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1,2 мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0,6 мм). Вторая половина - это плоский верхний слой. Емкость такого диска достигает 4,7 ГБ и обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). Кроме того, без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на нескольких языках!) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию (в этом случае нижнее отражающее покрытие полупрозрачное), то суммарная емкость составляет 8,5 ГБ.

 

Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 ГБ!

1.7.Основные компоненты системного блока

К основным устройствам относятся: процессоры, материнские платы, видео карты, жесткий диск, порты и ОЗУ. Также существуют устройства ввода и вывода без которых компьютер не может работать нормально. К ним относят: дисководы, cd-rom.

Процессор.

Процессор король системного блока, повелевающий и управляющий всеми его ресурсами. Правда, это у него не всегда получается королевская занятость не позволяет разбрасываться и тогда на помощь королю приходят наместники - специализированные микропроцессоры-чипы по обработке, например, обычной трехмерной графики, 3D звука, компрессии и декомпрессии. Чипов-наместников в компьютере много и размещаются они на специализированных, дополнительных платах. Король-процессор один. И именно от него в первую очередь зависит, насколько быстр будет компьютер.

Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько операций способен выполнить процессор в течение секунды. Эта величина, обозначаемая цифрой в названии процессора (например, Pentium II-233, то есть процессор поколения Pentium II с тактовой частотой 233 Мгц) - самая важная характеристика скорости процессора.

Кеш память. В эту память компьютер помещает все часто используемые данные, чтобы не ходить каждый раз за семь верст киселя хлебать _ к более медленной оперативной памяти и жесткому диску. По сути дела кеш-памятей на компьютере несколько. Одна самая быстрая и маленькая, встроена непосредственно в процессор. Это кеш-память первого уровня. Есть еще более медленная, но зато гораздо большая по размеру (в настоящее время512 Кб (данные 1999г)) кеш-память второго уровня: ею может похвастаться только Pentium II. Конечно же, обладая столь увесистыми собственными мозгами, Pentium II соображает гораздо быстрее своего предшественника.

1.8.Устройство материнской платы

Материнская плата, самая большая и важная в компьютере. Именно она выполняет функции моста, связывающего между собой все устройства ПК. Фактически материнская плата это большая коллекция разъемов, предназначенных для установки тех или иных комплектующих. Назову лишь несколько основных типов.

Гнездо для установки процессора. На системных платах, предназначенных для установки процессоров Pentium и Pentium MMX, а также новых процессоров AMD и Cyrix M2, гнездо квадратной формы, с многочисленными дырочками под ножки процессора по краю рамки. Такой тип разъема носит название Socket 7. На платах, предназначенных для установки процессора Pentium II, а также нового процессора фирмы AMD под названием К7 мы увидим уже не квадратное гнездо, а длинный щелевой разъем слот (тип Slot1). На большинстве материнских плат, предназначенных для построения домашних систем, сокет или слот имеется в единственном экземпляре (хотя в продаже имеются и платы для построения двухпроцессорных систем).

Разъемы-слоты стандарта PCI. Как правило, их четыре (изредка меньше). Разъемы PCI обычно самые короткие на плате, белого цвета, разделенные своеобразной перемычкой на две неравные части. Основным и чаще всего единственным устройством, устанавливаемым с PCI-слот, является видеокарта: лишь совсем недавно к ней присоединились новые звуковые кары типа PCI.

Разъем Advanced Graphic Port (AGP). Специальный, более быстрый с точки зрения пропускной способности слот, предназначенный для установки видеокарт формата AGP. Еще совсем недавно стандарт AGP, позволяющий видеокартам работать с немыслимой доселе скоростью и использовать не только свою оперативную память, но и оперативную память компьютера, был изюминкой и исключительной особенностью материнских плат Pentium II. Однако в последнее время появились снабженные этим разъемом платы старого формата Socket 7.

Разъемы-слоты типа ISA. Гораздо более слабые в отношении пропускной способности, чем слоты PCI, слоты ISA, по сути делачистейший анахронизм, оставшейся еще со времен компьютеров типа 386. Но парадокс именно эти слоты, а их более быстрые собратья PCI, являются наиболее дефицитными. Именно к ним подключается громадное количество дополнительных карт: звуковые платы, внутренние модемы, специализированные платы сканеров и так далее. В итоге нередка ситуация когда все слоты ISA (а их бывает от 2 до 4) заняты и есть необходимость еще в одном-двух. По внешнему виду слоты ISA напоминают слоты PSI, только они почти в полтора раза длиннее и цвет их не белый, а черный.

Слоты для установки оперативной памяти от слотов для установки плат отличаются наличием специальных замков-защелок. На платах Pentium MMX, как правило, предусмотрена установка двух типов памяти более старого формата SIMM (72 контакта) и нового быстрой памяти типа DIMM (168 контактов). Слоты DIMM значительно короче слотов SIMM, так что путаницы здесь не возникает. Количество слотов обоих типов может варьироваться от 2 до 4. Материнскую плату выбирать лучше со слотами с более быстрой оперативной памятью DIMM.

Контролеры портов. Под портами понимаются разъемы на задней стенке компьютера, предназначенные для подключения таких внешних устройств, как принтер, мобильный дисковод большой емкости (для этого предусмотрен так называемый параллельный, или LPT), а также внешнего модема, манипулятора типа мышь (через два последовательных порта COM1 и СОМ2 с разъемами 9 и 25 штырьков). Параллельный порт (LPT) всегда один, число же портом СОМ может варьироваться от 2 до 4. Во многих платах Pentium II, соответствующих стандарту АТХ, имеются еще и специальные разъемы для подключения мыши и клавиатуры круглые разъемы типа PS/2. Еще есть последовательный порт USB, позволяющий подключить к компьютеру множество внешних устройств.