Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Теоретические аспекты архитектуры ПК

Содержание:

Введение

Актуальность исследования. До 80-х годов IBM очень активно работала по крупным заказам. Несколько раз их делало правительство, несколько раз военные. Свои мэинфреймы она поставляла как правило образовательным и научным заведениям, а также большим корпорациям. Голубой гигант был выше нужд обычного потребителя, которому для полного счастья нужно куда меньше, чем NASA или очередному университету. Это дало шанс встать на ноги полуподвальной компании Apple. В 1979 году фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

Руководство фирмы рассматривало создание компьютера как мелкий эксперимент — что-то вроде одной из десятков, проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Было решено не тратить на этот эксперимент слишком много денег. В частности подразделению, ответственному за данный проект, было разрешено не конструировать персональный компьютер "с нуля", а использовать блоки, изготовленные другими фирмами.

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мб памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кб. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 года новый компьютер под названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Архитектура IBM PC была сделана открытой и общедоступной. Любой производитель мог делать периферию и ПО для компьютера IBM без покупки какой-либо лицензии. Заодно голубой гигант продавал IBM PC Technical Reference Manual, где был размещен полный исходный код BIOS.

Через один – два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры ("совместимые с IBM PC") составляют около 90 % всех производимых в мире персональных компьютеров.

Целью данной работы является анализ архитектуры современных компьютеров, для достижения поставленной цели были выделены следующие задачи:

- рассмотреть теоретические аспекты архитектуры ПК;

- изучить составляющие ПК.

Объект исследования – персональный компьютер.

Предмет исследования – архитектура современных компьютеров.

Структура работы состоит из введения, основной части, заключения и списка литературы.

Теоретической и методологической базой данной работы послужили труды российских и зарубежных авторов в области информатики, материалы периодических изданий и сети Интернет.

Глава 1. Теоретические аспекты архитектуры ПК

1.1. Понятие архитектуры

Понятие архитектуры компьютера - это обобщение определенных свойств того или иного компьютера. Его архитектура - это тип компьютера в целом, который определяет его место в компьютерном мире. То есть существуют компьютеры, которые используются на фабриках, заводах, на электронных АТС, на серверах и в некоторых других сферах человеческой деятельности, но они оказываются совершенно неприспособленными для домашних нужд, для самого простого пользователя. Ведь их габариты и их набор программ не подходят для использования данного компьютера в домашней обстановке. А существуют известные всем персональные компьютеры. Эти компьютеры можно размещать дома, с легкостью перевозить с места на место и так далее. Эти компьютеры называют персональными, потому как им может владеть только один человек и на нем может работать только один человек. Хотя конечно то, что на нем может работать только один человек, уходит в прошлое. Современные возможности ПК позволяют, чтобы на нем одновременно работали два и больше пользователей.

В основу архитектуры IBM PC-компьютеров положен принцип шинной организации связей между процессором и остальными компонентами компьютера. Хотя с тех пор неоднократно менялись типы используемых шин и их устройство, но архитектура - основной принцип внутренней организации компьютера - осталась без изменений. Устройство компьютера изображено на Рис.1.

Контроллеры дисков

Дисководы

Видеокарта

Монитор

Клавиатура

шина

RAM

CMOS

BIOS

Контроллер клавиатуры

CPU

Контроллер ввода/вывода

Материнская плата

Принтер

Рис. 1.Устройство компьютера

1.2 Основные блоки IBM

При всем многообразии модификаций и вариантов персональных компьютеров в любой, даже самый экзотический комплект неизменно входят одни и те же виды устройств. Условно их можно разделить на внутренние детали (их еще называют «комплектующими») и внешние, периферийные.

Все комплектующие проживают внутри системного блока. В свою очередь, внешние устройства (периферия) подключаются к системному блоку через особые разъемы-порты. В первую очередь это главные устройства ввода-вывода информации – монитор, клавиатура и мышь.

Все это – обязательный набор, без которого сама работа с компьютером становится невозможной. Правда, первые компьютеры обходились без мыши и монитора: первые модели представляли собой лишь системный блок, снабженный клавиатурой. А роль монитора исполнял обычный телевизор.

Компьютеры выпускаются и в портативном варианте — в "наколенном" (лэптор) или "блокнотом" (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере "главным". В нем располагаются все основные узлы компьютера:

электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройства и т. д.);
блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;
накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);
накопитель на жестом магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

Помимо основных, существует еще масса дополнительных внешних и внутренних устройств. Их присутствие не является обязательным для компьютера, но они могут сделать вашу работу несколько более комфортной, подарить вашему ПК новые возможности.

Некоторые устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера - принтер, джойстик, планшеты, а также другие устройства.

Другие устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера, например: модем, факс-модем, стример.

Существуют устройства, которые используют смешанный способ подключения: в системный блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем. Так работают многие разновидности сканеров (приборов для ввода рисунков и текстов в компьютер).

1.3 Логическое устройство компьютера

Современный процессор – это выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности наделяют компьютер способностью думать.

В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними микропроцессоры других фирм (AMD, Cyrix, IBM и др.).

Специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяют для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом графических программ.

Новейшие микропроцессоры фирмы Intel (80486 и Pentium) сами умеют выполнять операции над вещественными числами, поэтому для них сопроцессоры не требуются.

Отличие оперативной памяти от постоянно, дисковой, – в том, Что информации хранится в ней не постоянно, а временно. Выключил компьютер – все содержимое оперативной памяти исчезло без следа. Как и процессоры- чипы, оперативная память используется в самых различных устройствах ПК – от видеокарты до лазерного принтера. Микросхемы оперативной памяти в этом случае могут принадлежать к совершенно разным модификациям, однако все они относятся к типу динамической оперативной памяти.

Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули памяти.

Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т. д. Обычно эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них могут находиться не снаружи компьютера, а встраиваться внутрь системного блока, как это описывалось выше. Результаты выполнения программ выводятся на внешние устройства монитор, диски, принтер и т. д.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом – выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются целых два промежуточных звена:

Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.
Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной.

Центральный процессор

Системная память

Кэш-память с контроллером

Контроллер системной шины

Системная шина

Локальная шина

Шина памяти

Рис. 2. Организация связей в случае трехшинной структуры

Для упрощения подключения устройств электронные схемы IBM PC состоят из нескольких модулей электронных плат. Основная плата компьютера — системная, или материнская, плата. Вот лишь основные логические группы устройств, из которых состоит любая системная плата:

Набор разъемов и портов для подключения отдельных устройств
Шина – информационная магистраль, связывающая их воедино. Именно по шине передаются сигналы между всеми видами компьютерной «начинки» и именно через посредство шины доставляется информационный «корм».
Базовый набор микросхем, чипсет, с помощью которого материнская плата и осуществляет контроль над всем происходящим внутри системного блока.
Небольшая микросхема BIOS – координационный центр системной платы, управляющий всеми ее возможностями.
Встроенные (или интегрированные) дополнительные устройства.

Наличие свободных разъемов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменить одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора на новый), надо просто вынуть соответствующую плату из разъема и вставить вместо нее другую. Несколько сложнее осуществляется замена самой материнской платы.

Интегрированные устройства:

Звуковая подсистема в большинстве случаев базируется на так называемом кодеке AC’97, который берет на себя лишь часть задач по обработке звука. Все остальное реализуется уже не на аппаратном, а на программном уровне – часть задач перекладывается на центральный процессор. На большинстве современных плат имеется, как минимум, четырехканальный вывод звука, хотя в последних разработках не редкость и стандартный шестиканальный звук.

Сетевая плата – особое внимание следует обратить на последние модели материнских плат, снабженных контроллером Gigabyte Ethernet, способным передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с.

Видеосистема – в некоторых чипсетах имеется встроенная видеосистема, мощности которой вполне достаточно для обычной, двухмерной графики.

На блок-схеме контроллер клавиатуры обычно находится на системной плате, поскольку это упрощает изготовление компьютера. Иногда на системной плате размещаются и контроллеры других устройств.

Контроллерами называются специальные устройства, управляющие подключенными к компьютеру дополнительными (внешним или внутренними) устройствами.

Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Эти порты бывают следующих типов:

параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4), к ним обыкновенно подключаются принтеры;
асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1-СОМ3). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т. д.
игровой порт — для подключения джойстика.

Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле).

Контроллеры:

USB
IEEE 1394 (FireWire)
RAID
SerialATA

Микропроцессор предназначен для выполнения собственно арифметических и логических операций и управления взаимодействием блоков компьютера. Оперативная память хранит операнды и программу во время ее выполнения. Устройства ввода-вывода обеспечивают обмен информацией между ядром компьютера (МП и ОП) и средствами ввода и отображения данных.

В состав микропроцессора входят:

арифметико-логическое устройство (АЛУ), предназначенное для выполнения арифметических и логических операций;
внутренняя регистровая память, состоящая из восьми 16-разрядных регистров; четыре из них допускают раздельное использование своих младших и старших байтов, обеспечивая тем самым возможность обработки как 16-разрядных слов, так и байтов информации;
устройство управления, включает:
- буфер команд, который представляет собой регистровую память объемом 6 байт, предназначенную для хранения выполняемой в данный момент команды (аналогично регистру команд в структуре классической ЭВМ) и заполняемую очередными командами из оперативной памяти по мере своего освобождения;
- дешифратор кода операций, определяющий тип выполняемой команды;
- блок управления операциями, который на основании расшифрованного дешифратором кода операции формирует управляющие сигналы, организующие работу всех блоков микропроцессора;
указатель команд (IP – instruction pointer), определяющий адрес выполняемой команды в сегменте команд оперативной памяти;
регистр флагов (FLAGS), содержащий признаки результата выполненных команд и некоторую управляющую информацию.
блок сегментных регистров, состоящий из четырех 16-разрядных регистров, каждый из которых содержит старшие разряды базового (начального) адреса сегмента оперативной памяти, выделяемого программе при ее выполнении: кодового сегмента CS, в котором содержится код программы; сегмента данных DS; сегмента стека SS и дополнительного сегмента данных ES;
шинный интерфейс, который содержит схемы, обеспечивающие связь внутренней магистрали микропроцессора с системной шиной.

Таблица 1 - Признаки результатов

Регистр флага	Название	Признак результата
ZF	флаг нуля	равен 1 при получении нулевого результата
SF	флаг знака	устанавливается равным старшему биту результата
CF	флаг переноса	фиксирует факт переноса из старшего бита в арифметических операциях
OF	флаг переполнения	устанавливается в 1 при получении результата вне допустимого диапазона чисел
PF	флаг паритета	устанавливается в 1, если младшие 8 бит результата операции содержат четное число единиц
IF	флаг разрешения прерывания	флаг разрешения прерывания: когда флаг установлен в 1, процессор распознает маскируемые прерывания, что позволяет микропроцессору реагировать на особые ситуации, возникающие в работе внешних устройств; если значение флага равно нулю, то эти прерывания игнорируются
DF	флаг направления, применяется в командах обработки последовательности байт в памяти	если флаг равен 0, последовательность обрабатывается с элемента, имеющего наименьший адрес; если флаг установлен в 1, последовательность обрабатывается от старшего адреса к младшему
TF	флаг трассировки	если значение флага равно 1, то в микропроцессоре после выполнения каждой команды генерируется внутреннее прерывание, позволяющее перейти к соответствующей подпрограмме (используется при отладке программ)

Самый важный показатель, определяющий скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц), обозначает лишь то количество циклов, которые совершает работающий процессор за единицу времени (секунду). Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции (например, сложение или умножение) за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Поэтому, например, микропроцессор Intel-80386 работает раза в два быстрее Intel-80286 с такой же тактовой частотой.

Рис. 3 - Тактовая частота

Исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC ХТ использовали микропроцессор Intel-8088. В начале 1980-х годов эти микропроцессоры выпускались с тактовой частотой 4,77 МГц, затем были созданы модели с тактовой частотой 12 МГц (т. е. новые модели работают в 1,7 – 2,1 раза быстрее). Модели с увеличенной производительностью (тактовой частотой) иногда называются Turbo-ХТ. Сейчас микропроцессоры типа Intel-8088 производятся в небольших количества: и для использования не в компьютерах, а в различных специализированных устройствах.

Модель IBM PC АТ использует более мощный микропроцессор Intel-80286, ее производительность приблизительно в 4 – 5 раз больше, чем у IBM PC ХТ. Исходные варианты IBM PC АТ работали на микропроцессорах с тактовой частотой 6 МГц, затем были созданы модели этого микропроцессора с тактовой частотой от 12 до 25 МГц, т. е. работающие в 2 – 3 раза быстрее.

Микропроцессор Intel-80286 имеет несколько больше возможностей по сравнению с Intel-8088, но эти дополнительные возможности используются с Intel-8088, но эти дополнительные возможности используются очень редко, так что большинство программ, работающих на АТ, будет работать и на ХТ. Сейчас микропроцессоры типа Intel-80286 также считаются устаревшими и для применения в компьютерах не производятся.

Микропроцессоры Intel-80286 и Intel-80386 не содержат специальных команд для работы с числами с плавающей точкой. При проведении расчетов с такими числами каждая операция над ними моделируется с помощью нескольких десятков операций микропроцессора. Это сильно снижает эффективность применения компьютера для научных вычислений, при использовании машинной графики и для других применений с интенсивным использованием чисел с плавающей точкой. Поэтому в этих случаях следует использовать компьютеры IBM PC с установленным математическим сопроцессором Intel-8087, Intel-80287 или Intel-80387. Наличие сопроцессора может увеличить скорость выполнения операций с плавающей точкой в 5 – 15 раз. Микропроцессоры Intel-80486DX и DX2 и Pentium сами поддерживают операции с плавающей точкой, поэтому при их использовании математический сопроцессор не требуется.

Оперативная память компьютера IBM PC с процессором Intel-8088 или Intel-8086 (например, IBM PC XT) может иметь размер не более 1 Мб, поскольку эти микропроцессоры могут обращаться не более чем к 1 Мб памяти. Эта память состоит из двух частей. Первые 640 Кб памяти могут использоваться прикладными программами и операционной системой. Остальные адреса памяти ("верхняя память") зарезервированы для служебных целей:

для хранения части операционной системы DOS, которая обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку операционной системы, а также выполнение основных низкоуровневых услуг ввода – вывода;
для передачи изображения на экран;
для хранения различных расширений операционной системы, которые поставляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.

Как правило, когда говорят об объеме оперативной памяти компьютера, то имеют в виду именно первую ее часть, которая может использоваться прикладными программами и операционной системой. Мы тоже будем в дальнейшем поступать таким образом.

Для достаточно быстрых компьютеров (например, на основе Intel-80386 с тактовой частотой более 25 МГц или Intel-80486) необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Для этого такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т. е. "сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 64 до 256 Кбайт), в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти.

Кэш-память располагается "между" микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные содержаться в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается. Для компьютеров на основе Intel-80386DX или 80486SX размер кэш-памяти в 64 Кбайт является удовлетворительным, 128 Кб — вполне достаточным. Компьютеры на основе Intel-80486DX и DX2 обычно оснащаются кэш-памятью емкостью 256 Кб.

Глава 2. Составляющие ПК

2.1 Мониторы и клавиатура

Монитор (дисплей) компьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом и графическом.

Виды мониторов:

Мониторы на основе электронно – лучевой трубки (ЭЛТ)
Мониторы на основе жидкокристаллической матрицы (ЖК - мониторы)
Плазменные

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 выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, символы, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т. д.

Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т. д. Разумеется, в этом режиме можно также выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т. д.

В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов на цветном. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому, как и большой, и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения.

Клавиатура IBM PC предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя. Расположение латинских букв на клавиатуре IBM PC, как правило, такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кириллицы — как на русской пишущей машинке.

Для ввода прописных букв и других символов, располагающихся на верхнем регистре клавиатуры, имеется клавиша "Shift". Например, чтобы ввести строчную букву "d", надо нажать клавишу, на которой изображено "D", а чтобы ввести прописную букву "D", надо нажать клавишу "Shift" и, не отпуская ее, нажать на клавишу D.

Клавиша "Caps Lock" служит для фиксации режима прописных букв. Это удобно при вводе текста, состоящего из таких букв. Повторное нажатие клавиши "Caps Lock" отменяет режим прописных букв. В режиме "Caps Lock" нажатие клавиши "Shift" дает возможность ввода строчных букв. Иногда клавиша "Caps Lock" используется для других целей, например, для переключения на русский алфавит.

Кроме алфавитно-цифровых клавиш и клавиш со знаками пунктуации, на клавиатуре имеется большое число специальных клавиш.

Клавиша "Enter" предназначена для окончания ввода строки. Например, при вводе команд DOS ввод каждой команды должен оканчиваться нажатием клавиши "Enter".

Клавиша "Esc" (escape — убегать, спасаться), как правило, используется для отмены какого-либо действия, выходя из режима программы и т. д.

Клавиша "Back Space" удаляет символ, находящийся слева от курсора (курсор обычно изображается мигающим символом, похожим на знак подчеркивания).

Клавиша "Del" (Delete — удаление) используется для удаления символа, находящегося под курсором.

Клавиша "Inc" (Insert — вставка) предназначена для переключения между двумя режимами ввода символов: ввода с раздвижкой символов (вставка) и ввода с замещением ранее набранных символов (замена).

Клавиша "Tab" (табуляция) при редактировании текстов обычно используется для перехода к следующей позиции табуляции. В других программах ее значение может быть иным: переключение между "окошками" на экране, полями запроса и т. д.

Функциональные клавиши F1 – F12 (на некоторых клавиатурах F1 – F10) предназначены для различных специальных действий. Их действие определяется выполняемой программой.

На клавиатуре имеются специальные клавиши "Ctrl" и "Alt". Как клавиша и "Shift", они предназначены для изменения значений других клавиш. Клавиши "Ctrl" и "Alt" вводятся в комбинации с другими клавишами, и выполняющаяся программа может особым образом реагировать на такие комбинации клавиш.

2.2 Принтеры и сканеры

Матричные Их называли еще игольчатыми. Печатающее устройство таких принтеров содержала в себе некоторое число (9 или 25) иголок, которые выскакивали из головки и наносили удар по красящей ленте. Похожей на машинописную. От удара иголки на бумаге оставалась точка. А комбинация иголочек давала символ – букву или цифру.

Струйные принтеры Печатным устройством в этом принтере были уже не иголки и красящая лента, а емкость со специальными чернилами, которые выбрызгивались на бумагу из миниатюрных дырочек-сопел под большим давлением.

Лазерные принтеры Основным печатающим устройством служит валик – «барабан», на котором, в соответствии с «поданным» на печать изображением, формируются различным образом заряженные участки, к которым притягиваются мелкие частицы красящего порошка. После этого валик «прокатывает» бумагу, перенося краску на ее поверхность.

Светодиодные (LED) принтеры. Отличается от лазерных «рисовальщиком»- не лазерный луч, а светодиодная матрица.

С давних времен информация в нашем обществе передается с помощью печати на бумаге. С книг мы узнаем историю, знакомимся с литературными произведениями, на бумаге печатается документация в делопроизводстве и так далее. С появлением и распространением компьютерной техники часто бумажные документы заменяются электронными. В связи с этим во многих случаях возникает потребность перевода печатной информации в электронную. Для решения этих и других подобных задач были изобретены специальные устройства – сканеры. О том, что такое сканер и как выбрать сканер для дома поговорим сегодня.

Цифровой сканер – это электронное устройство, с помощью которого графическая информация разных видов (рисунки, текст, фотографии) переводиться в цифровой формат и сохраняется в виде файлов разных типов. После этого с такими файлами могут осуществляться самые разные операции – копирование, редактирование и т.д.

Принцип работы сканера следующий: свет от источника света попадает на сканируемый объект, отбившись от него свет, через оптическую систему, попадает на светоприемный элемент, а оттуда на специальный преобразователь, который преобразует аналоговую информацию в цифровую. После преобразования и обработки информация через контроллер передается на компьютер, где обрабатывается с помощью специальных программ. То есть основное назначение сканера – это преобразование печатной или иной графической информации в графические файлы.

По мнению многих исследователей, история сканера начинается в 1857 году, когда был изобретен аппарат под названием пантелограф. В 1902 году немецкий физик Артур Корн получил патент на технологию фотоэлектрического сканирования, которая стала основой современных факсов и других сканирующих приборов.

Существует несколько видов сканеров в зависимости от специфики их устройства и целей использования, но наиболее широкое распространение получили так называемые планшетные сканеры (в которых документ ложиться под крышку, а сканирование осуществляется с помощью движимой каретки). Большинство сканеров, которые используются для офисных и бытовых целей – именно планшетные, на них мы и сконцентрируем наше внимание.

Перечислим основные характеристики сканеров и рассмотрим их более детально:

1. Тип матрицы сканера

Матрица сканера – это тот светочувствительный элемент, который принимает отраженный от объекта сканирования свет. Иногда по типу матрицы называют и типы сканеров.

На данное время в сканерах устанавливают матрицы двух основных типов – CCD и CIS.

Установка CCD матрицы предусматривает наличие в сканере специального объектива и системы зеркал. Благодаря этому CCD сканеры имеют очень высокое качество сканирования и большую глубину резкости. При этом сканеры с такой матрицей являются более дорогими. Кроме того, лампа такого сканера нагревается достаточно долго, что уменьшает скорость сканирования.

В CIS сканерах оптика отсутствует, а роль светочувствительного элемента играют специальные сенсорные датчики. Такие сканеры имеют сравнительно меньшее качество сканирования, зато скорость сканирования у них больше. Вместе с тем CIS сканеры имеют меньшие габариты и стоят дешевле.

При выборе матрицы можно порекомендовать следующее: если Вам нужно быстро сканировать много текстовых документов без особых требований к качеству графики – Вам вполне подойдет CIS сканер, если же Вам надо сканировать графические документы с высокими требованиями к качеству графики – выбирайте сканер с CCD.

2. Оптическое разрешение сканера

О разрешении в принципе мы уже говорили в статьях о веб-камерах и фоторамках. Разрешение сканера показывает со скольких точек на дюйм «снимается» изображение при сканировании, оно указывается по горизонтали и вертикали.

Например, сканер модели Canon CanoScan 5600F имеет стандартное разрешение 4800 х 9600 dpi, это означает, что горизонтальное разрешение такого сканера составляет 4800 точек на дюйм, а вертикальное 9600 точек.

Понятно, что чем больше разрешение сканирования, тем более качественные изображения можно будет получить со сканера.

При покупке стоит обращать основное внимание на разрешение по горизонтали (то есть на первую цифру в показателе разрешения).

В принципе, для сканирования текста достаточно горизонтального разрешения 300 dpi. Можно порекомендовать выбирать домашний сканер с оптическим разрешением от 600 х 1200 dpi, а лучше от 1200 х 1200 dpi.

Некоторые производители указывают также такой параметр, как интерполированное разрешение, которое больше оптического. Это разрешение получается за счет программного обеспечения сканера и почти никогда не используется, поэтому не нужно обращать внимание на этот рекламный параметр.

3. Глубина цвета

Очень часто сканер используется для сканирования цветных изображений и глубина цвета в этом случае играет очень важную роль. Этот показатель указывает на то, сколько цветных оттенков может распознать сканер и измеряется в битах.

В современных сканерах глубина цвета может быть от 24 по 48 бит.

При глубине цвета в 24 бита цветной сканер способен распознать около 16 млн. цветов, этого вполне достаточно для качественной цветопередачи. Если честно разницы между 24 и 48 бит человеческий глаз не заметит. Другое дело, что большинство сканеров сейчас имеют глубину цвета 48 бит.

4. Скорость сканирования

Если Вам нужно отсканировать одну-две страницы, то скорость сканера не будет для Вас критической характеристикой, но если нужно сканировать 100-200 листов, то от этой скорости зависит очень многое.

Скорость сканирования измеряется в количестве страниц, которые сканер может просканировать за 1 минуту или, наоборот, в количестве секунд, которые нужны сканеру для обработки 1 страницы.

Часто этот показатель указывают отдельно для текста и для графики.

Чем меньше время сканирования – тем лучше. Быстрый сканер помогает значительно сэкономить время.

5. Тип подключения

Сейчас почти во всех случаях подключение сканера к компьютеру производиться через порты USB. Новые сканеры могут подключаться через специальный SCSI интерфейс. При покупке нужно только обратить внимание на то, поддерживается ли необходимый способ подключения Вашим компьютером.

Перед покупкой сканера посмотрите в интернете модели и цены. Хорошими помощниками в таком подборе Вам могут стать разные интернет-магазины, где Вы сможете посмотреть конкретные характеристики отдельных устройств.

В заключение нужно сказать еще пару слов о программном обеспечении сканера. При покупке нужно узнать совместимо ли оно с Вашей операционной системой вообще и ее конкретной версией в частности, хотя, в большинстве случаев, производители сканеров стараются выпускать драйвера для всех существующих операционок.

Ну что же, надеюсь, прочитав про параметры сканера, Вы узнали больше об этом устройстве и прочтенный пост поможет Вам купить самый лучший сканер.

Заключение

Достаточно сложно описать полностью архитектуру персональных компьютеров. Развитие электронной промышленности и компьютеростроения осуществляется такими быстрыми темпами, что буквально через 1 – 2 года, сегодняшнее "чудо техники" становится морально устаревшим. Основные же принципы устройства компьютера остаются неизменными еще с того момента как знаменитый математик Джон фон Нейман в 1945 году подготовил доклад об устройстве и функционировании универсальных вычислительных устройств, т. е. компьютеров.

Персональные компьютеры, занимают в настоящее время, ведущее место в жизни общества. Сфера их применения безгранична, а значит и специфика задач, которые призваны решать компьютеры, тоже велика. Внутренние и внешние комплектующие следует подбирать с учетом всех требований к вычислительному устройству. Во-первых, функционал, который должен обеспечивать компьютер для выполнения задачи, во-вторых, технические возможности: скорость обработки информации, способность обрабатывать большие объемы информации, способность хранить большие объемы информации, качество звука, качество изображения и др.

Каждый пользователь, эксплуатирующий персональный компьютер, знает круг задач для решения которых он использует компьютер, а, это значит что, и 10 лет назад приобретенная "286-я машина", исправно работающая, удовлетворяющая запросы того или иного специалиста, является незаменимым его помощником в повседневном труде.

Список литературы

Брусенцов Н. П. Начала информатики. - М.: Фонд "Новое тысячелетие", 2011.
Евгенев Г.Б. Основы компьютеризации инженерных знаний. - М.: МГТУ, 2013
Ефимова О., Морозов В., Угринович Н. Курс компьютерной технологии с основами информатики. М.: Издательство ACT; ABF, 2010.
Кузнецов А.В. Исследование и компьютерное моделирование параллельности и рефлексивности мышления человека для построения компьютеров новой генерации. Журнал Деньги 4 2015
Персональный компьютер для всех/ Под ред. А.Я. Савельева. - В 4-х кн. - М.: Высшая школа, 2011.
Свириденко С.С. Современные информационные технологии. - М.: Радио и связь, 2014
Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя. М.: ИНФРА-М, 2012.
Частиков А.П. История компьютера. - М.: Информатика и образование,2012.