ID: 5209

Название работы: Апаратні засоби та сервісні програми персональних комп’ютерів

Категория: Лекция

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: Персональний комп'ютер (ПК) – загальнодоступна й універсальна щодо застосування настільна або переносна ЕОМ. Можливості ПК визначаються складом і характеристиками його функціональних блоків. Замінивши одні блоки на інші, можна досить легко та швидко модернізувати ПК.

Язык: Украинкский

Дата добавления: 2012-12-04

Размер файла: 72 KB

Работу скачали: 7 чел.

Апаратні засоби сучасних ПК

1. Поняття, класифікація та структура ПК

Персональний комп'ютер (ПК) – загальнодоступна й універсальна щодо застосування настільна або переносна ЕОМ. Можливості ПК визначаються складом і характеристиками його функціональних блоків. Замінивши одні блоки на інші, можна досить легко та швидко модернізувати ПК.

Переваги ПК:

низька вартість;

автономність експлуатації без спеціальних вимог до навколишнього середовища;

гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних вимог в різних сферах діяльності людини;

дружність операційної системи та іншого програмного забезпечення, що дає змогу користувачеві працювати без спеціальної професійної підготовки;

висока надійність роботи (понад 5 тис. год. експлуатації до відмови).

В залежності від свого призначення та конструктивних особливостей розрізняють наступні категорії ПК:

настільні (desktop) – призначені для обладнання робочих місць та забезпечують широкі функціональні можливості;

переносні (laptop) – призначені для використання в поїздках та забезпечують широкі функціональні можливості, в тому числі підключення до обчислювальних мереж;

блокнотні (notebook) - призначені для використання в поїздках та забезпечують скорочені функціональні можливості, особливо це стосується застосування різноманітних периферійних пристроїв;

карманні (pocket) – вміщається в кишені, набір функцій дає можливості вести телефонні розмови, телефонний довідник, розклад, перекладати фрази, виконувати записи текстів, обчислення, має підключення до Інтернет.

Архітектуру ПК зумовлюють потреби користувача.

Архітектурою комп’ютера називається система його основних функціональних блоків разом із їх характеристиками, принципами побудови та порядком взаємодії, обумовлених методами організації обчислювального процесу, обробки та подання даних.  

Базовий комплект настільного персонального комп’ютера включає наступні компоненти: системний блок, дисплей (монітор), клавіатура і маніпулятор типу “мишка”.

В системному блоці розташовані наступні вузли ПК:

материнська плата;

накопичувачі зовнішньої пам’яті на жорстких магнітних дисках (вінчестери);

дисководи зовнішньої пам’яті для з’ємних дисків (магнітних дискет та оптичних дисків);

блок електроживлення;

система вентиляції для створення необхідного температурного режиму роботи електронних схем;

внутрішній модем для роботи в комп’ютерній мережі;

модулі контролерів та адаптерів для підключення пристроїв введення та виведення.

Зовнішній вигляд системного блоку залежить від його корпусу. Конструкція корпусу визначає взаємне розташування вузлів у ньому. Основні різновиди корпусів: з горизонтальним та вертикальним положенням материнської плати. Найбільш популярні корпуси другого виду, тобто типу вежі (mini-tower, midi-tower, big-tower). Тип корпусу залежить також від, так званого, форм-фактору материнської плати, який включає її розміри, різновиди та розташування роз’ємів, спосіб кріплення у корпусі тощо. За форм-фактором для настільних ПК найбільш поширені плати AT, ATX і miniATX.

Підключення до ПК деяких різновидів пристроїв введення та виведення здійснюється через спеціальні роз’єми, які називаються портами. Порти можуть бути розташовані на задній та на передній стінці системного блоку. Порти можуть бути паралельними та послідовними. Вони відрізняються способом передачі даних (одночасна передача кількох двійкових розрядів або послідовна передача двійкових розрядів один за другим). Послідовні порти  називають також COM-портами. Через такий порт можна підключити, наприклад, мишку. Паралельні порти називають також LPT-портами. Через такий порт можна підключити принтер і сканер. Існують також сучасні порти типу USB, які використовують для підключення флеш-пам’яті, клавіатури та ін.

Блок електроживлення призначений для перетворення змінної напруги електромережі у низьку постійну напругу для роботи електронних схем, для двигунів дисководів та вентиляторів. Потужність блоку електроживлення досягає 250 Вт. В його корпус вбудовано охолоджуючий вентилятор, перемикач мережної напруги, а також роз’єми для мережного шнура та шнура живлення монітора.  

2. Магістрально-модульний принцип побудови персонального комп’ютера

Різноманітні пристрої персонального комп’ютера конструктивно згруповані в окремі модулі, які виготовлено у вигляді окремих плат.

Основний модуль персонального комп’ютера називається материнською платою. На материнській платі розташовані центральний мікропроцесор, оперативна пам’ять та інші складові внутрішньої пам’яті, генератор тактової частоти, системна шина, а також спеціалізована мікросхема-чипсет, яка визначає основні характеристики материнської плати.

Персональний комп’ютер в цілому побудовано за магістрально-модульним принципом. Це означає, що різні його модулі пов’язані з мікропроцесором та між собою системною шиною, яку називають магістраллю. Системна шина являє собою сукупність паралельних електричних провідників, по кожному з яких може передаватись один біт двійкового числа. Провідники системної шини розподіляються на три групи:

шина управління, по якій від мікропроцесора передаються сигнали для управління усіма процесами, які відбуваються у комп’ютері;   

шина адреси, по якій передається адреса вибраної комірки пам’яті;

шина даних, по якій здійснюється обмін даними між окремими пристроями комп’ютера.

Наприклад, порядок обміну даними між МП та ОЗП має наступний вигляд: по шині управління МП сигналізує в ОЗП, що він збирається прочитати певні дані, і передає по шині адреси комірок, де вони знаходяться; ОЗП у відповідь по шині управління сигналізує у МП про готовність цих даних і передає їх шиною даних.

На системній шині розташовані спеціальні роз’єми, які називаються слотами. Ці слоти призначені для підключення до материнської плати інших модулів.

Для взаємодії ПК із зовнішнім середовищем використовуються пристрої введення та виведення даних. Їх підключення до ПК здійснюється через спеціальні електронні схеми, які називаються адаптерами або контролерами в залежності від різновидів пристроїв введення або виведення. Адаптери та контролери конструктивно теж мають вигляд окремих модулів, наприклад, відеоконтролер (відеокарта), який створює відеосигнал для дисплея, звуковий адаптер (звукова карта), до якої підключають звукові колонки та мікрофон, мережева карта для приєднання лінії зв’язку комп’ютерної мережі.

Слід відмітити, що деякі пристрої підключені через контролери, які не мають вигляду окремих модулів, а розташовані безпосередньо на материнській платі (контролери клавіатури, дисків, а в деяких випадках відеокарти та звукові карти).

У вигляді окремих модулів виготовляють також окремі складові оперативної пам’яті. Це є надвеликі інтегральні схеми (НВІС) різної ємності.

Завдяки модульній будові ПК користувач може самостійно комплектувати його для себе з потрібними технічними характеристиками (конфігурацією). Модульна будова полегшує модернізацію ПК та його ремонт.  

3. Склад ПК та характеристика його пристроїв

3.1. Центральний процесор

Процесор персонального комп’ютера досить часто називають також центральним процесором, щоб відрізнити його від інших додаткових процесорів, які можуть бути у складі персонального комп’ютера.

Процесор виготовлено у вигляді мікросхеми, яку називають мікропроцесором (МП). Мікропроцесор являє собою, так звану, велику інтегральну схему (ВІС) або надвелику інтегральну схему (НВІС) на одному напівпровідниковому кристалі кремнію. Для ВІС та НВІС характерне надзвичайно щільне розташування окремих елементів (декілька мільйонів на площі 1 см2).

Проміжок часу, на протязі якого мікропроцесор виконує певну елементарну операцію, називається тактом. Тривалість такту залежить від тактової частоти, яка генерується тактовим генератором. Тактова частота вимірюється у мегагерцах (МГц). Чим вища тактова частота, тим більша швидкодія мікропроцесора.

Розрядністю мікропроцесора називається кількість розрядів двійкового числа, яку мікропроцесор здатний обробити за один такт. Мікропроцесори перших комп’ютерів були 8-розрядними, сучасні мікропроцесори – вже 32-розрядні. Існують також 64-розрядні мікропроцесори. Більша розрядність мікропроцесора збільшує його швидкодію.

Крім центрального процесора, у комп’ютері можуть використовуватись додаткові спеціальні співпроцесори. Вони виконують роль прискорювачів виконання певних операцій. Найбільш поширені математичні співпроцесори прискореного виконання операцій з дійсними числами, а також графічні співпроцесори для роботи з комп’ютерною графікою.

Сучасні потужні МП вимагають використання вентилятора та радіатора з метою охолодження в процесі роботи. У ПК типу IBM PC найчастіше застосовують МП Pentium та Celeron фірми Intel, а також МП типу Athlon фірми AMD.

3.2. Пристрої внутрішньої та зовнішньої пам’яті

3.2.1. Внутрішня пам’ять.

Внутрішня пам’ять ПК складається із двох основних частин:

оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП);

постійний запам’ятовуючий пристрій (ПЗП).

ОЗП є працездатним тільки при ввімкненому електроживленні. В ньому зберігаються програми та дані в процесі поточної роботи. Основні його якісні характеристики – досить великий обсяг (128 Мбайт і більше) та висока швидкодія. В процесі роботи дані можуть бути прочитані або записані до будь-якої комірки ОЗП. Тому ОЗП називають пам’яттю з довільним доступом RAM (Random Access Memory).  

ПЗП може зберігати інформацію незалежно від наявності електроживлення. Тому основне його призначення – зберігання програм, потрібних для початкового запуску та завантаження ПК. В ньому знаходяться невеликі програми попередньої перевірки наявності та працездатності основної апаратури, а також програма, яка знаходить у зовнішній пам’яті і завантажує в ОЗП операційну систему, після чого запускає її на виконання. Основні якісні характеристики ПЗП – невеликий обсяг і невисока швидкодія.

Дані до ПЗП, як правило, записуються виробником комп’ютера. Про програми та дані, записані до ПЗП, кажуть, що вони “прошиті” до комірок пам’яті. Звичайний користувач може тільки читати ці дані і не має можливості вносити в них якісь зміни. Тому ПЗП позначають терміном ROM (Read Only Memory – пам’ять тільки для читання).

3.2.2. Зовнішня пам’ять

Зовнішню пам’ять ПК розрізняють за видом носія. Носії можуть бути магнітними, оптичними та напівпровідниковими.

Із магнітних носіїв використовують стрічки та диски.

Для роботи з магнітними дисками потрібні пристрої, які називаються накопичувачами. Використовують накопичувачі для роботи зі стаціонарними жорсткими дисками (вінчестери), а також накопичувачі для роботи з переносними гнучкими дисками.    

Ємність жорсткого диску може досягати 256 Гбайт. Він має високу швидкодію та надійність зберігання інформації. Ємність гнучкого диску (дискети) 1,44 Мбайт, швидкодія та надійність невисокі. Єдина їх перевага – зручні у перенесенні невеликих обсягів даних.

Оптичні носії теж використовують у вигляді дисків. Для запису та читання даних в них використовується лазерний промінь. Існують диски типів CD та DVD.

Ємність дисків CD – близько 700 Мбайт, дисків DVD – близько 5 Гбайт і вище. Вони відрізняються між собою матеріалом, з якого виготовлена їх поверхня. Пристрої для роботи з оптичними дисками називаються CD-ROM і DVD-ROM. Оптичні диски існують двох видів: з можливістю одноразового запису (CD-R, DVD-R) і з можливістю багаторазового запису (CD-RW, DVD-RW).

Напівпровідникові носії використовує флеш-пам’ять. З флеш-пам’яті можна читати скільки завгодно разів, але записувати можна обмежену кількість разів (близько 10 тисяч разів). Причина полягає в тому, що, перш ніж записувати, треба стерти ділянку пам’яті, а ділянка може витримати обмежену кількість стирань.

Переваги флеш-пам’яті: енергонезалежність (при вимкненні живлення вміст пам’яті зберігається), відсутність рухомих частин, компактність, низька вартість, висока швидкодія.

В залежності від конструктивних особливостей флеш-пам’яті для роботи з нею потрібний USB-порт або Card-Reader (кардридер).

3.3. Пристрої введення та виведення

3.3.1. Пристрої введення

Основні пристрої введення: клавіатура, маніпулятори (мишка, трекбол, джойстик), сенсорні пристрої, а також сканери.

Клавіатура призначена для введення даних у вигляді знаків. Сучасні клавіатури мають для цього більше ста клавіш. Основні групи клавіш на клавіатурі: знакові, управління, модифікатори, функціональні, а також малої клавіатури.

Знакові клавіши використовуються для введення літер, цифр та відокремлювачів. Клавіши управління використовуються для переміщення курсора та редагування текстів. Клавіши-модифікатори розширюють можливості клавіш. Функціональні клавіши можна перепрограмовувати і призначати їм різні функції в різних програмах. Клавіши малої клавіатури поєднують найчастіше використовувані клавіши.

Маніпулятори використовують для вказівки потрібних об’єктів на екрані. Маніпулятори типу мишки бувають двох видів: механічні (з використанням кульки) та оптичні. Рух мишки перетворюється на переміщення вказівника по екрану. Вибраний на екрані об’єкт фіксується за допомогою натискування однієї із кнопок мишки. Для прокручування самого екрану мишку обладнують спеціальною кнопкою, яка може обертатись або перемикатись.

Маніпулятор-трекбол має вигляд кульки на підставці. Кульку обертають пальцями. Трекбол можна розглядати як перевернуту мишу. Для комп’ютерних ігор використовують маніпулятор-джойстик у вигляді рухомої рукоятки з кнопками.

Сенсорні пристрої можуть існувати у вигляді окремої панелі (TouchPad – тачпад).  Сенсорними можуть бути також безпосередньо екрани (Touchscreen – тачскрин). В таких пристроях для управління використовується дотик або натискування.        

Сканери використовують для введення інформації з документів у графічній формі. При цьому відбиток документа створюється шляхом його освітлення та наступного вимірювання яскравості відбитого світла. В монохромних сканерах використовується біле світло, в кольорових — по черзі використовується червоне, зелене та синє світло. За принципом дії сканер нагадує ксерокс, але отриманий відбиток направляється не на папір для створення копії, а в пам’ять ПК. Найчастіше використовують настільні планшетні сканери для роботи зі стандартними форматами документів A4 і A3.  

3.3.2. Дисплеї.

Дисплей використовується для тимчасового відображення інформації в процесі роботи ПК. Основні різновиди дисплеїв відрізняються принципом роботи:

дисплеї на базі електронно-променевої трубки;

рідкокристалічні дисплеї;

плазмові.

Будь-яке зображення на екрані дисплея складається із окремих точок, які називаються пікселами. Таке зображення із окремих точок називається растровим.

Основні технічні характеристики дисплеїв:

розподільна здатність;

кількість кольорів;

розміри екрану по діагоналі.

Розподільна здатність вимірюється в кількості точок по горизонталі та вертикалі і від неї залежить якість зображення. Для сучасних дисплеїв середньої якості ця характеристика досягає 1600х1200 точок.

Всі кольори на екрані створюються як суміш трьох кольорів: червоного, зеленого та синього з різним рівнем яскравості. По кожному кольору може бути 256 рівнів яскравості, отже загальна кількість кольорів становить 2563.

За розмірами по діагоналі екрани можуть бути від 14” до 22” дюймів. На даний момент найбільш популярні дисплеї з розміром екрану 19” дюймів. 

3.3.3. Принтери.

Принтери призначені для виведення інформації у вигляді паперових документів. Основні технічні характеристики принтерів:

принцип дії;

використання кольорів;

швидкодія;

вартість експлуатації (витратних матеріалів);

рівень акустичного шуму.

За принципом дії принтери поділяються на матричні, струменеві та лазерні.

Основним вузлом матричного принтера є друкувальна головка. Вона містить набір голок, кожна з яких являє собою осердя електромагніта. Коли на електромагніт подається сигнал, він спрацьовує, голка вдаряє по фарбуючій стрічці, а на папері з’являється крапка. Використовують головки на 9 і на 24 голки. Такі принтери надійні, дешеві в експлуатації, але мають високий рівень шуму, низьку швидкодію і невисоку якість друку.

Принцип дії струменевого принтера полягає в тому, що окрема крапка створюється виприскуванням фарби із спеціальної форсунки під дією електричного сигналу. Сукупність цих сопел утворюють друкувальну головку. Струменеві принтери здатні виконувати кольоровий друк найпростішим способом. Вони мають досить високу швидкодію та якість друку, а також низький рівень шуму.

Лазерні принтери використовують електрофотографічний спосіб утворення зображення, тобто приблизно такий самий, як і у ксерокса. Лазерний принтер має світлочутливий барабан, поверхня якого може накопичувати різний електричний заряд в залежності від освітлення. В залежності від заряду, на поверхню барабана потрапляє різна кількість порошкової фарби, яка називається тонером. Зображення на папері утворюється через контакт паперу з барабаном. Лазерні принтери мають найвищу швидкодію та якість зображення, а також практично безшумні.

3.3.4. Додаткові пристрої введення-виведення.

До додаткових пристроїв введення-виведення відносяться:

пристрої зв’язку (модем, мережеві карти) – пристрої введення і виведення інформації, які призначені для приєднання лінії зв’язку для роботи в комп’ютерній мережі;

мультимедійні засоби – спеціалізовані пристрої для високоякісної обробки аудіо- та відеоінформації (звукові колонки, цифрові фотокамери, мікрофони тощо).