Информация, обрабатываемая в ЭВМ, сохраняется в памяти. Различают оперативную память и долговременную память. Оперативная память – это рабочая область процессора, которая создаётся и используется при работе ПК и освобождается при его выключении. Содержание ее при выключении компьютера не сохраняется.

Долговременная память не стирается при выключении ПК и хранится на специальных внутренних или внешних накопителях – жёстких и гибких дисках (дискетах), лазерных компакт-дисках, флешках.

Оперативная память

Оперативную память можно подразделить на непосредственно оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), и кэш-память (Cache memory) – сверхоперативную память, которая устанавливается между процессором и ОЗУ. Предназначена для хранения наиболее часто используемых участков ОЗУ, т.е. это тоже часть оперативной памяти. Так как время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной, то вначале процессор ищет необходимые данные в кэш-памяти, а потом уже в остальной.

Физически оперативная память выполняется в виде специальных микросхем, которые вставляются в гнёзда расположенные на плате материнской платы.

Долговременная память

К устройствам долговременной памяти относятся жёсткий диск (винчестер), гибкие диски, компакт-диски, флэшь и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Термин «винчестер» возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 Кбт (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер».

Чаще всего в качестве долговременных накопителей информации используют твёрдые диски HDD (Hard Disk) или гибкие FFD (Floppy). При чтении и записи диск вращается в дисководе относительно своей оси, для чего имеется электродвигатель. Гибкие диски вращаются только при чтении – записи и по завершении этих процессов двигатель отключается. Скорость вращения – 6 об/с. Жесткие диски вращаются постоянно, со скоростью от 60 до 120 об/с. Чем больше обороты диска, тем быстрее считывается информация. В целом скорость работы диска зависит от его контроллера, типа шины, быстродействия процессора.

Следует заметить, что гибкие диски всё больше выходят из употребления (умирают), так как не надежны, и их ёмкость всего 1,44 Мбайта, что для современных пользователей крайне мало. Сегодня все больше используются флэшь-карты, память которых доходит до 10 Гбайт, и продолжает расти.

Накопители на жестком диске предназначены для хранения большого объема информации длительное время, в том числе и программ операционной системы.

Выполняются из алюминиевого диска или нескольких дисков, покрытых ферромагнитным материалом. Диски приводятся во вращение электродвигателями с большой скоростью.

Основные характеристики жесткого диска – ёмкость в Гбайтах и скорость работы диска. Ёмкость современных HDD – до 300 и выше Гигабайт. Скорость работы диска – это скорость доступа к информации.

Для хранения и переноса информации используют также оптические диски (CD-ROM). Их ёмкость порядка 600 Мбайт, и они не боятся магнитных полей, так как выполнены полностью из не магнитных материалов.

Флэш-память

Развитие новых цифровых технологий ознаменовалось появлением флэш-карт – миниатюрных автономных носителей информации, емкость которых сегодня практически равна емкости жестких дисков. Полное название этих устройств – Flash Memory Cards (в просторечии «флэшки»). Технология флэш-памяти появилась около 20 лет назад, и с тех пор интерес к ней с каждым годом неуклонно растет. Флэш-память используется в различных цифровых устройствах: для хранения BIOS в компьютерах, в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров, а также в принтерах, карманных компьютерах, видеокартах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, кондиционерах, микроволновых печах, стиральных машинах и другой аппаратуре. Преимущества флэш-памяти:

• энергонезависимость, то есть флэш-память не требует дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);

• перезаписываемость, допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных;

• полупроводниковая (твердотельная) основа, то есть во флэш-памяти не содержится никаких механических движущихся частей (как в жестких дисках или в компакт-дисках).

В последние годы флэш-карты стали основным типом сменной памяти, используемой в цифровых мультимедийных устройствах, начиная от цифровых фотоаппаратов, где они активно применяются с 1997 года. Причем количество и номенклатура устройств, использующих в качестве сменных носителей флэш-карты, увеличиваются буквально каждый месяц. Поэтому спрос на флэш-карты неуклонно растет, количество компаний-производителей стремительно увеличивается, а цена мегабайта информации, записанного на таком носителе, быстро падает.

Системная магистраль

Связь и обмен информацией между компонентами ПК осуществляется с помощью системной магистрали. Магистраль – это общая линия проводов (шин), к которой подсоединяются все компоненты ПК.

Шины делятся на три вида:

· шина данных – для передачи информации;

· шина адреса – задает адрес в памяти, по которому записываются данные;

· шина управления – передает управляющие импульсы.

Все современные компьютеры строятся по магистрально – модульному принципу (принцип открытой архитектуры): все элементы компьютера являются модулями, т.е. можно дополнять ПК новыми компонентами без замены старых, или заменять старые компоненты новыми, не меняя весь ПК. (upgrade – расширить, обновить). Это позволяет пользователю самому комплектовать нужную конфигурацию ЭВМ и при необходимости ее модернизировать.

Контроллеры (адаптеры)

Все внешние устройства: монитор, принтер, сканер и т. д. обмениваются информацией с процессором и ОЗУ, но эта информация должна соответственно преобразоваться, что и делают адаптеры (контроллеры), которые через шину связываются с процессором и памятью.

Контроллер (адаптер) — устройство, обеспечивающее взаимодействие процессора с каким-либо конкретным устройством. Например, видеоконтроллер обеспечивает взаимодействие процессора с монитором; контроллер дисковода обеспечивает взаимодействие между процессором и дисководом и т. д. Некоторые контролеры могут работать сразу с двумя устройствами.

Контроллеры портов ввода-вывода управляют портами, которые бывают следующих видов:

1) параллельные (обозначают LРТ1 – LРТ4), к ним обычно подключают принтеры;

2) асинхронные последовательные (СОМ1 – СОМ3), к ним обычно подключают мышь, модем и т.д.;

3) игровой порт для джойстика.

Асинхронный обозначает, что при передаче данных не используются никакие синхронизированные сигналы, и интервалы передачи сигналов могут быть любыми. Последовательный – значит, передача данных идет по одному проводнику, и сигналы идут один за другим.

Слоты расширения – многоконтактные разъемы на материнской плате, предназначенные для установки контроллеров и адаптеров дополнительных устройств, подключаемых к компьютеру.

Видеосистема персонального компьютера

Видеосистема – один из наиболее важных компонентов персонального компьютера. Состоит из двух основных частей: монитора и видеоадаптера

Устройство, которое называется видеоадаптером (или видео картой, видеоплатой, видимокартой, видюхой, видео), есть в каждом компьютере. Бывает интегрированным в системную плату, либо в качестве самостоятельного компонента. Главная функция, выполняемая видео картой, – преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения на экране.

Монитор обычно является неотъемлемой частью любой системы, с помощью которого пользователь получает визуальную информацию. Таким образом, связку видеоадаптер и монитор можно назвать видеосистемой компьютера. То, как эти компоненты справляются со своей работой, и в каком виде пользователь получает видеоинформацию, включая графику, текст, живое видео, влияет на производительность как самого пользователя и его здоровье, так и на производительность всего компьютера в целом.

Созданием изображения на мониторе управляет обычно аналоговый видеосигнал, формируемый видеоадаптером. Этот видеосигнал получается следующим образом. Компьютер формирует цифровые данные об изображении, которые в цифровом виде через шину данных поступают в специализированный процессор видео платы. Там они обрабатываются и сохраняются в видеопамяти, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее. Параллельно с накоплением в видеопамяти полного цифрового «слепка» изображения на экране, данные считываются цифроаналоговым преобразователем (Digital Analog Converter, DAC), где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.

Эта операция выполняется DAC несколько десятков раз за одну секунду; данная характеристика называется частотой обновления (или регенерации) экрана. Согласно современным эргономическим стандартам, частота обновления экрана должна составлять не менее 85 Гц, в противном случае человеческий глаз замечает мерцание, что отрицательно влияет на зрение. Все это можно представить в виде следующей блок-схемы.

Поскольку DAC обычно (хотя и не всегда) включает собственную память произвольного доступа (random Access Memory, RAM) для хранения палитры цветов в 8-разрядных режимах, его еще называют RAM DAC.

Таким образом, связку видеоадаптер и монитор можно назвать видеосистемой компьютера. То, как эти компоненты справляются со своей работой, и в каком виде пользователь получает видеоинформацию, включая графику, текст, живое видео, влияет на производительность как самого пользователя и его здоровье, так и на производительность всего компьютера в целом.

Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы.

Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. При существующих версиях чипсетов шина PCI может иметь рабочие частоты от 25Мhz до 66МHz, ино гда до 83 (обычно ЗЗ МHz), а шина AGP работает на частотах 66 МHz и 133 МHz.

Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера.

Внешние устройства компьютера

К внешним устройствам относят: клавиатуру, монитор, принтер, устройства мультимедиа, сканер, плоттер, модем.

Клавиатура – предназначена для ввода в ПК информации от пользователя. В основном применяется 101 клавишная клавиатура (в портативных – 86 клавиш). Каждая клавиша представляет собой переключатель емкостного типа.

Мониторы

Монитор ПК предназначен для вывода как текстовой, так и графической информации на экран. Различают мониторы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и жидких кристаллах. Электронно-лучевые имеют точно такое же устройство, как у телевизора.

Основные характеристики монитора

1) Размер по диагонали в дюймах от 14 до 21.

2) Зернистость – размер зерна. Низкого качества 0,31 – 0,39, среднего качества 0,28, качественного 0,25—0,26.

3) Разрешение – число точек по горизонтали и вертикали, например, 640х480.

4) Частота развертки монитора отображает принятый видеосигнал построчно, выводя ряд за рядом.

Частота перехода с одной строчки на другую называется частотой горизонтальной развертки или частотой строк.

Частота перехода с низа экрана наверх называется частотой вертикальной развертки или частотой кадров. Если частота кадров мала, то экран мерцает, и глаза человека устают. Поэтому частота кадров должна быть не мене 75 – 80 Гц.

При выборе монитора надо учитывать его размер. Если число точек монитора каждого цвета меньше числа точек изображения, которое программа пытается вывести на экран, то изображение будет нечетким. В табл. 1 приведены соотношения размера и разрешения.

Таблица 1

Однако в последнее время электронно-лучевые мониторы все больше заменяются на жидкокристаллические, поскольку они не дают излучений, более компактны, не нагреваются, но пока несколько дороже.

Манипуляторы для управления курсором (мыши)

Мышью называется манипулятор для управления курсором на дисплее. Она работает после установки специальной программы – драйвера, которая загружаться в операционную память и сидит в ней резидентно.

Манипуляторы разделяются на оптомеханические и оптические.

Оптомеханические – перемещение мыши по коврику вращает резиновый шарик, который, в свою очередь, шарик вращает два валика, установленные перпендикулярно один другому. Каждый валик перемещает курсор по своей оси – вертикально или горизонтально. Вращение отслеживается оптическими датчиками. Недостаток – налипание грязи на валики в местах касания валика с шариком, что требует периодической (раз в неделю) чистки. Сейчас эти манипуляторы заменяются оптическими. Оптические мыши вообще не имеют шарика. Существуют варианты беспроводных мышей, с аккумулятором или батарейкой, где сигнал к интерфейсному блоку передается с помощью радиосигналов или через инфракрасное излучение. Но эти мыши очень дорогие.

Число кнопок на мыши зависит от их модернизации. Обычно имеют по 2—3 кнопки. В специальном положении их может быть гораздо больше.

На некоторых типах компьютеров, особенно на переносных, вместо мыши применяются сенсорные панели.

Настройка мыши осуществляется по специальной панели «Свойства мыши», которая позволяет настроить её как для правой руки, так и для левой. Кроме того, настраиваются и параметры курсора – его мерцание, скорость движения и т. д.

Рисунок 9 – Меню настройки мыши

Принтеры

Принтеры предназначены для вывода алфавитно-цифровой и графической информации на бумагу. По принципу действия различают матричные принтеры, струйные и лазерные.

Матричные принтеры – это устройства ударного действия, принцип работы которых подобен известной печатной машинке. Недостаток – низкое качество печати и особенно шум при работе, невозможность цветной печати. Сегодня эти принтеры почти уже не применяются. Этот принцип печати применяется в портативных кассовых аппаратах.

Струйные принтеры используют управляемую струю распыленной краски. При струйной печати печатающая головка выбрасывает через тонкие сопла краску на бумагу.

Рисунок 10 – Примеры струйных принтеров

Оптимально необходимо использовать струйный принтер, если печатать 1000—5000 страниц в год. При меньших объемах печати можно, в один прекрасный момент, обнаружить, что головки засохли, и требуется их замена. Для одних марок это не является трагедией, для других вылезает в половину цены принтера. При больших объемах печати, подумайте, не стоит ли приобрести лазерный или светодиодный принтер, ведь затраты на расходные материалы будут чрезмерно большими.

Наиболее распространены струйники четырех марок:

· Epson Stylus,

· Canon Bubble Jet,

· Hewlett Packard Desk Jet,

· Lexmark Color Jet.

Принтеры Epson Stylus отличаются как технологией печати, так и системой команд. Все Stylus-ы используют пьезоэлектрическую технологию печати, что позволяет получить значительно более высокое качество печати при сравнимых разрешениях. Поскольку картриджем у них является лишь полиэтиленовая банка с чернилами, то фирменные расходные материалы значительно дешевле.

Крайне не рекомендуется для эпсоновской головки длительное (более 1 минуты) снятие картриджа – засыхают чернила в подающих каналах. НЕ ПЫТАЙТЕСЬ самостоятельно ПРОМЫВАТЬ ГОЛОВКИ принтеров EPSON СПИРТОМ!!! Спирт разрушает покрытие сопел, и они начинают засоряться все чаще и чаще.

Принтеры Canon и HP, имеют термоструйные головки, заменяемые вместе с картриджем, либо имеющие сменные чернильницы. Это делает их более привлекательными с точки зрения заправки.

Canon, пожалуй, является наиболее удобной системой для домашнего пользования. Чернила удерживаются в картридже с помощью поролона, что не выдвигает особых требований к герметичности картриджа. Очень компактны, что для дома немаловажно. Кстати, цветные чернила у них расходуются очень экономно.

К недостаткам, Canon, относятся малый объем черных картриджей По инструкции, минимальная плотность бумаги – 65 г/м².

Принтеры HP Desk Jet отличаются, пожалуй, самой большой скоростью печати. Они зарекомендовали себя как очень надежные и простые в эксплуатации устройства. По инструкции, допустимая плотность применяемой бумаги – 80—120 г/м², т.е. требования к бумаге выше, чем у моделей Epson.

Преимущества этих принтеров – высокое качество печати, работают практически бесшумно, для цветной печати надо лишь заменить картридж и любой цвет можно получить. Недостаток – дорогие расходные материалы (чернила), чернила расплываются от воды – распечатанное объявление может висеть на улице только до первого дождя.

Лазерные принтеры. Принцип работы лазерных принтеров следующий. Лазерный луч сканирует по поверхности селенового барабана, который электростатически заряжается в точках, освещаемых лазерным лучом. Заряженная поверхность притягивает угольный порошок, который наносится на бумагу, когда барабан вращается. Затем бумага нагревается так, что клеящее вещество (адгезив), прикреплённое к частицам угольного порошка, плавится, и фиксирует их на поверхности бумаги, создавая, таким образом, чёткое изображение.

Рисунок 11 – Пример лазерного принтера

Преимущества этих принтеров – высокое качество печати, работают практически бесшумно. Недостаток – дорогие расходные материалы.

Лазерные принтеры самые дорогие, особенно для цветной печати.

Графопостроители или плоттеры

Устройства для вывода графической информации, чертежей на бумагу называются графопостроителями или плоттерами (от англ. plotter – термин, который, как и многие другие транслитерированные англоязычные термины, уже вытеснил свой русскоязычный аналог).