Устройство персонального компьютера

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Персональные компьютеры (далее - ПК) основательно вошли в нашу жизнь и занимают в ней далеко не последнее место. Сегодня ПК стоят в каждом магазине, офисе, кафе, библиотеке или квартире. Однако, не каждый человек, который работает на компьютере, представляет себе полностью точный состав ПК. В ходе выполнения данной курсовой работы я изучил устройство персонального компьютера и его основных компонентов. Каждый компонент подробно разобран, изучены основные особенности.

Актуальность темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно затруднительно определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.

В этой связи целью курсовой работы является изучение основных устройств современного ПК. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

– ознакомиться с историей создания компьютеров;

– изучить основные компоненты ПК;

– освоить их основные свойства и характеристики.

1. Устройство ПК

Персональный компьютер - это не один электронный аппарат, а небольшой комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные функции. Часто употребляемый термин “конфигурация ПК” означает, что конкретный компьютер может работать с разным набором внешних (или периферийных) устройств, например, с принтером, модемом, сканером и т.д.

Эффективность использования ПК в большой степени определяется количеством и типами внешних устройств, которые могут применяться в его составе. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с ПК. Широкая номенклатура внешних устройств, разнообразие их технико-эксплуатационных и экономических характеристик дают возможность пользователю выбрать такие конфигурации ПК, которые в наибольший степени соответствуют его потребностям и обеспечивают рациональное решение его задачи.

Конструктивно каждая модель ПК имеет так называемый “базовый набор” внешних устройств, т.е. такой набор компонентов, дальнейшие уменьшение которого приведет к нецелесообразности использования компьютера для конкретной работы или даже полной бессмысленности работы с ним. Этот набор можно увидеть практически везде, где используют компьютер, в него входят:

- системный блок (плюс дисковод или винчестер, вмонтированный в корпус);

- монитор;

- клавиатура.

Все вышеперечисленное составляет базовую конфигурацию данной модели. Различают также понятие обязательной конфигурации ПК, которая означает необходимый набор компонентов для работы с конкретным программным продуктом.

1.1 Принципы устройства компьютера

Среди пользователей сложилось два подхода к проблеме изучения устройства компьютера. Существует большое количество людей, которым принципиально всё равно, как работает компьютер. В основу своего взаимодействия с ним они кладут советы грамотных коллег и хорошую память. В этом случае запоминают только алгоритм действий, позволяющих решить ту или иную задачу помощью компьютера. Такой подход оправдывает себя, когда для решения профессиональных задач пользователь использует компьютер от случая к случаю, выполняя ограниченный набор действий. Несовершенство этого подхода проявляется в нештатных ситуациях, когда необходимо предпринимать не стандартные действия.

Особенности второго подхода сформулировал автор ряда программ и работ в области прикладной информатики Питер Нортон: «Знать, как он работает, не менее важно, чем уметь работать с ПК. Вы можете вполне успешно пользоваться услугами компьютера, не понимая того, что в нем происходит. Однако, чем глубже вы представляете процессы, происходящие в ПК, тем лучше будете использовать его возможности. Если что-нибудь случится в процессе работы с компьютером, вероятность того, что вы примете правильное решение, а не наделаете глупостей и не испортите всё окончательно, будет выше». Представляется, что такая точка зрения в большей степени соответствует требованием квалификационной характеристики специалиста с высшим образованием.

Классификация ЭВМ по назначению

Назначение ЭВМ стало одним из первых классификационных признаков. В соответствии с ним различают большие ЭВМ, микроЭВМ и персональные компьютеры.

Большие ЭВМ – это мощные компьютеры, которые применяются для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мейнфреймами (mainframe). В России за ними закрепился термин большие ЭВМ. Штат обслуживания суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

Мини-ЭВМ отличаются от больших ЭВМ уменьшенными размерами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной. Мини-ЭВМ может сочетать управление производством с другими задачами. Например, он может помогать экономистам в осуществлении контроля себестоимости продукции, нормировщикам – в оптимизации времени экономических операций, конструкторам - в автоматизации проектирования станочных приспособлений, бухгалтерии – в осуществлении учета первичных документов и подготовки регулярных отчетов для налоговых органов. Для организации работы с мини-ЭВМ тоже требуется специальный вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ.

МикроЭВМ доступны многим предприятиям. Организации, использующие микроЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслуживания такого компьютера достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. Не смотря на относительно невысокую производительность по сравнению с большими ЭВМ, микроЭВМ находят применение и в крупных вычислительных центрах. Там им поручают вспомогательные операции, для которых нет смысла использовать дорогие суперкомпьютеры. К таким задачам, например, относится предварительная подготовка данных.

Персональные компьютеры (ПК) получили широкое распространение в течение последних двадцати лет. Из названия видно, что такой компьютер предназначен для обслуживания одного пользователя. Не смотря на свои небольшие размеры и относительно невысокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью. Многие современные персональные модели превосходят большие ЭВМ 70-х годов, мини-ЭВМ 80-х годов и микро-ЭВМ первой половины 90-х годов. Персональный компьютер (Personal Computer, PC) вполне способен удовлетворить большинство потребностей малых предприятий и отдельных лиц.

Персонального компьютера вполне достаточно для использования всемирной сети в качестве источника научной, справочной, учебной, культурной и развлекательной информации. Персональные компьютеры также удобным средством автоматизации учебного процесса по любым дисциплинам, средством организации дистанционного (заочного) обучения и средством организации досуга. Они вносят большой вклад не только в производственные, но и в социальные отношения. Их нередко используют для организации надомной трудовой деятельности, что особенно важно в условиях безработицы.

В свою очередь, по размерам и функциональным возможностям большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микроЭВМ и персональные компьютеры подразделяют на массовые, деловые, портативные, развлекательные и рабочие станции.

Цель создания портативного ПК заключалась в обеспечении пользователя информационными технологиями не только стационарно оборудованном рабочем месте, но и вне его. Поэтому ПК, относящиеся к данной категории, обязательно должны иметь в своем составе средства компьютерной связи. Рабочие станции создаются для работы в сети, построенной в соответствии с архитектурой «клиент – сервер». Поэтому они должны отвечать повышенным требованием к средствам хранения данных. Развлекательные ПК оборудуются мощными средствами воспроизведения графики и звука.

Другие принципы классификации ЭВМ

На практике используются и другие принципы классификации ПК. Например, по уровню специализации. При использовании этого показателя компьютеры делят на универсальные и специализированные. Универсальные ПК предназначаются для многоцелевого использования, а специализированные – для решения конкретных задач.

Иногда можно столкнуться с классификацией персональных компьютеров по типоразмерам. Так, различаются настольные (desktop), портативные (notebook) и карманные (palmtop) модели.

Особого упоминания заслуживает принцип классификации по совместимости. Это объясняется тем, что компьютеры выпускаются разными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. При этом очень важным вопросом становится совместимость различных компьютеров между собой. От совместимости зависит взаимозаменяемость узлов и приборов, предназначенных для разных компьютеров, возможность переноса программ с одного компьютера на другой и возможность совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными. Различаются несколько видов совместимости, из которых для обычного пользователя наиболее существенное значение имеет аппаратная совместимость. По этому признаку различают так называемые аппаратные платформы. Наиболее широкое распространение в наши дни получили две аппаратные платформы – IBM PC и Apple Macintosh.

Принципы «фон Неймана»

Несмотря на стремительные темпы развития вычислительной техники, фундаментальные принципы построения ЭВМ практически не изменились. Базовые идеи построения вычислительных устройств были сформулированы известным математиком Джоном фон Нейманом с группой соавторов в 1946г. и получили название «принципов фон Неймана». Сущность этих принципов:

- использование двоичной системы для представления чисел. В работе фон Неймана были убедительно продемонстрированы преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простота выполнения в ней арифметических и логических операций. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации: текстовую, графическую, звуковую и др. Но по-прежнему двоичное кодирование данных составляет информационную основу любого современного компьютера;

- принцип «хранимой программы». Согласно этому принципу программа, записанная с помощью двоичных кодов, должна храниться в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею данные;

- принцип адресности. Команды и данные помещаются в ячейки памяти, доступ к которым осуществляется по адресу. Адресом ячейки фактически является её номер; таким образом, местонахождение информации в ОЗУ также кодируется в виде двоичных чисел.

В ЭВМ, построенной по принципам фон Неймана, происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, формируется и хранится в специальном устройстве - счетчики команд.

Фон Нейман с соавторами не только выдвинули основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложили её структуру, которая полностью воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Схема устройства такой ЭВМ представлена на Рисунок 1.

В соответствии с принципами фон Неймана компьютер должен иметь в своем составе следующие устройства:

- арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для обработки закодированной информации и может выполнять арифметические и логические операции;

- устройство управления (УУ) – назначение данного устройства состоит в организации процесса выполнения программ;

- память или запоминающее устройство (ЗУ) – служат для хранения программ и данных. Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек. В каждой из них могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компьютера;

- внешние устройства – устройство ввода и устройство вывода - выполняют задачи по вводу и выводу данных, т.е. обеспечивают прямую и обратную связь пользователя с компьютером.

Обработка информации в таком компьютере предписывается алгоритмом и сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой. На Рисунок 1. сплошными линиями показано прохождение команд, а пунктирными – данных.

Рисунок 1 Схема ЭВМ

Следует отметить, что благодаря разработке и внедрению больших интегральных схем стало возможным объединение устройства управления и АЛУ в одно, называемое центральным процессором, который определяет действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти.

Но несмотря на это, в основе работы современных ЭВМ лежать принципы, сформулированные больше полувека тому назад. Однако прогресс в области разработки и создании элементной базы привел к совершенствованию архитектуры компьютеров. В настоящее время термин «архитектура ЭВМ» используется для описания принципа действия, конфигурации и взаимного соединения основных логических узлов ЭВМ.

Принцип открытой архитектуры

Значительные успехи в миниатюризации электронных схем создали предпосылки для заметного роста быстродействия процессора.

Возникло существенное противоречие между высокой скоростью обработки информации внутри машины и медленной работой устройств ввода-вывода, в большинстве своем содержащих механические движущиеся части.

Если бы процессор обеспечивал взаимодействие устройств компьютера, как описано выше, то значительную часть времени он был бы вынужден простаивать в ожидании информации от внешних устройств, что существенно снижало бы эффективность работы всей ЭВМ в целом.

Решением этой проблемы было освобождение центрального процессора от функций обмена информацией и к передачи их специальным электронным схемам управления работы внешних устройств. Такие схемы получили названия контролер внешнего устройства. Наличие интеллектуальных контроллеров внешних устройств стало важной отличительной чертой машин третьего и в дальнейшем четвёртого поколений.

Контролер можно рассматривать как специализированный процессор, управляющий работой соответствующего внешнего устройства по специальным встроенным программам.

Применение контроллеров позволило использовать для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ принципиально новое устройство – общую шину (часто её называют магистралью).

Шина состоит из трёх частей: шина данных, по которой передается информация; шина адреса, определяющая, куда именно передаются данные; шина управления, регулирующая процесс обмена информацией.

Наличие магистрали позволяет изменить организацию обмена информацией между ОЗУ и внешним устройством. С этой целью центральный процессор выдает контроллеру задание на осуществление этого обмена, а последний создает канал для этого.

Дальнейшая передача информации протекает под управлением контроллера без использования аппаратно-программных средств центрального процессора.

Это создает возможность центральному процессору продолжать выполнение программы. Схема устройства компьютера в этом случае приобретает вид, представленный на Рисунок 2.

Рисунок 2 Схема ЭВМ с использованием магистрали

Компьютер, созданный по такой схеме, легко пополнять новыми устройствами.

Данное свойство называют открытостью архитектуры. Для пользователя открытая архитектура означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера, т.е. конфигурировать его в зависимости от круга решаемых задач.

Принцип построения ЭВМ, в соответствии которым обмен информацией между устройствами организуется с помощью магистрали, получил название магистрально-модульного или принципа открытой архитектуры.

Этот термин означает, что модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию. При этом модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.

1.2 Основные компоненты современного ПК

Одним из существенных достоинств современного ПК является гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту. Исторически компьютер появился как машина для вычислений и назывался электронной вычислительной машиной – ЭВМ. Его структурный состав сильно отличался от состава современных компьютеров.

К основным компонентам современного ПК, без которых ЭВМ не сможет полнофункционально работать, относят:

– монитор;

– системный блок;

– клавиатура;

– мышь.

1.3 Монитор

Монитор (дисплей) – это основное устройство для отображения информации, выводимой во время работы программы на компьютере. Дисплеи могут существенно различаться, от их характеристик зависят возможности компьютера и используемого программного обеспечения.

По конструкции монитор аналогичен электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) цветного телевизора. Однако, в отличие от телевизионного, экран монитора строит изображение из более мелких точек и сменяет их со значительно большей частотой (около 100 раз в секунду, а телевизионное изображение имеет частоту смены – 25 раз в секунду). Благодаря этому изображение на экране монитора не мерцает и выглядит более четким и красочным. Размер экрана определяется по диагонали в дюймах. Современные мониторы имеют размеры 15, 17 и 19 дюймов. Применяют мониторы и больших размеров, но они значительно дороже.

Наиболее распространенными являются ЖК-дисплеи (их еще называют LCD-мониторы), плазменные панели, OLED и LEP дисплеи [ссылка 4].

Жидкокристаллический дисплей (ЖК) – плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.

LCD (Liquid Сrystal Display ) – разновидность жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея. Жидкокристаллические дисплеи были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова компании RCA.

Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие соответственно шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекает между разрядными электродами на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.

LED (Light Emitting Diode ) – монитор с жидкокристаллическим экраном, подсветка которого осуществляется светодиодной матрицей (LED).

С потребительской точки зрения ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой отличают четыре улучшения относительно ЖК c подсветкой электролюминесцентными лампами.

1.4 Системный блок

Материнская плата

Материнская плата - основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

- процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

- микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

- шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

- оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

- ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), микросхемы предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

- разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

Жесткий диск

Жесткий диск — основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n - число отдельных дисков в группе.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией БМ технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта. Теоретический предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 80 Гбайт. В настоящее время достигнут технологический уровень б Гбайт на пластину, но развитие продолжается.

Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска.

Дисковод гибких дисков

для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель — дисковод. Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока. Правильное направление подачи гибкого диска отмечено стрелкой на его пластиковом кожухе.

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM

В период 1994-1995 годах в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них стандартной стала считаться установка дисковода СD-RОМ, имеющего такие же внешние размеры.

Аббревиатура СD-RОМ переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 - 900 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы СD-RОМ относят: к аппаратным средствам мультимедиа. Программные продукты; распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями. Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий. Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на СD-RОМ

Основным недостатком стандартных дисководов СD-RОМ является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи СD-R и устройства многократной записи СD-RW

Основным параметром дисководов СD-RОМ является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составлявшая 150 Кбайт/с. Таким образом, дисковод с удвоенной скоростью чтения обеспечивает производительность 300 Кбайт/с, с учетверенной скоростью — 600 Кбайт/с и т. д. В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения СD-RОМ с производительностью 32х-52х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-40х, а устройств многократной записи— до 8х.

Видеокарта (видеоадаптер)

Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные, изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные об яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.

С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

Звуковая карта

Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минимальным требованием сегодняшнего дня являются 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.

В области воспроизведения звука наиболее сложно обстоит дело со стандартизацией. Отсутствие единых централизованных стандартов привело к тому, что ряд фирм, занимающихся выпуском звукового оборудования, де-факто ввели в широкое использование свои внутрифирменные стандарты. Так, например, во многих случаях стандартными считают устройства, совместимые с устройством 8оипйВ1а торговая марка на которое принадлежит компании Creative Labs.

Оперативная память

Оперативная память (RAM–Random Access Memory) – это массив кристаллических

ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Процессор

Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют: регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Система команд процессора. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти; а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных — как адресные данные, а часть — как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемые.

Процессоры с расширенной и сокращенной системой команд. Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Так, например, система команд процессоров Intel Pentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с расширенной системой команд — CISC–процессорами.

В противоположность CISC -процессорам в середине 80-х годов появились процессоры архитектуры RISC с сокращенной системой команд. При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше, и каждая из них выполняется намного быстрее. Таким образом, программы, состоящие из простейших команд, выполняются этими процессорами много быстрее. Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции приходится эмулировать далеко не эффективной последовательностью простейших команд сокращенного набора.

1.5 Клавиатура

Компьютерная клавиатура – одно из основных устройств ввода информации от пользователя в компьютер. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатуры, которые поставлялись вместе с предыдущими сериями – IBM PC и IBM PC/XT, – имели 86 клавиш. Расположение клавиш на AT-клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.

По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на шесть групп:

1) функциональные;

2) алфавитно-цифровые;

3) управления курсором;

4) цифровая панель;

5) специализированные;

6) модификаторы.

Двенадцать функциональных клавиш расположены в самом верхнем ряду клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а с самого правого края клавиатуры – цифровая панель.

По типу соединения клавиатуры бывают:

1. Беспроводные клавиатуры. В них используются три основных вида соединения, а именно соединение Bluetooth, инфракрасное соединение и радиочастотное соединение. Клавиатуры, имеющие радиочастотное соединение, получают питание от аккумулятора или через кабель USB, который используется для подзарядки клавиатуры. Клавиатуры с инфракрасным соединением должны находиться в радиусе действия устройства принимающего сигнал. Клавиатуры с радиочастотным соединением имеют больший радиус действия, чем клавиатуры с инфракрасным соединением. В клавиатурах с соединением Bluetooth используется технология Bluetooth, обеспечивающая больший радиус действия, чем у клавиатур с радиочастотным и инфракрасным соединением. Клавиатуры с радиочастотным соединением обеспечивают большую мобильность, чем клавиатуры с соединением Bluetooth и с инфракрасным соединением.

2. Проводные клавиатуры: PS/2 и USB – две разновидности проводного соединения, соединяющие клавиатуры с компьютерами. Клавиатуры с соединением PS/2 получили наибольшее распространение. Это – самые дешевые клавиатуры, представленные на рынке в настоящее время. Клавиатуры с соединением USB подсоединяются к процессору с помощью универсальной последовательно проводной шины.

По расположению клавиш клавиатуры бывают:

1. Эргономичные клавиатуры. При разработке эргономичных клавиатур учитывался эргономичный аспект. При работе на эргономичных клавиатурах обеспечивается комфортное положение кистей и запястий. Дизайн эргономичных клавиатур позволяет предотвратить развитие кистевого туннельного синдрома, который выражается в потере чувствительности и покалывании в кистях рук и в пальцах после продолжительной работы на клавиатуре. Эргономичные клавиатуры способствуют также подержанию удобной позы и сохранению правильной осанки.

2. Компактные клавиатуры. Размер клавиатур постоянно увеличивается особенно размер эргономичных клавиатур. Большой размер эргономичных клавиатур объясняется наличием клавиш предназначенных для выполнения специальных функций. Компактные клавиатуры – плоские и на них обычно отсутствуют клавиши с цифрами присутствующие в правой части остальных клавиатур. У некоторых компактных клавиатур есть резиновая подушечка, которую можно использовать вместо мышки. Компактные клавиатуры удобно брать с собой в поездки, так как они занимают мало места.

По функциональным признакам клавиатуры бывают:

1. Интернет-клавиатура, которая предназначена для повышения комфорта интернет-пользователя. Интернет-клавиатура оснащена функциональными клавишами для домашней страницы веб-браузера, почтового ящика и любимых пунктов меню.

2. Мультимедийные клавиатуры, предназначенные для проигрывания аудио файлов, и они оснащены функциональными клавишами для регулировки громкости, игры, остановки и отключения звука. Игровые клавиатуры предназначены для удобства любителей компьютерных игр.

3. Виртуальные клавиатуры, которые не являются физически осязаемыми. Это – клавиатуры, эмитированные специальными программами.

1.6 Мышь

Мышь - с развитием операционных систем с графическим интерфейсом этот манипулятор стал просто «незаменимой» частью персонального компьютера. Манипулятор «мышь» обеспечивает простое и удобное управление многими функциями ОС и прикладных программ.

Мыши различаются по трем характеристикам - числу кнопок, используемой технологии и типу соединения устройства с системным блоком. В первоначальной форме в устройстве была одна кнопка. Перебор функций определяется перемещением мыши, но выбор функции происходит только при помощи кнопки, что позволяет избежать случайного запуска задачи при переборе функций меню. Однако две кнопки увеличивают гибкость системы. Вне всяких сомнений, три кнопки еще более увеличат гибкость управления. Но, с другой стороны, увеличение кнопок увеличивает сходство устройства с клавиатурой, возвращая ему недостатки последней. Практически три кнопки являются разумным пределом, потому что они позволяют лежать указательному, среднему, безымянному пальцам на кнопках, в то время как большой и мизинец используются для перемещения мыши и удержании ее в ладони.

Большинство моделей снабжаются двумя кнопками, но с появлением манипуляторов со «скролом» двухкнопочные мыши постепенно уходят в тень, так как «скрол» одновременно выполняет сразу две функции: может использоваться в качестве третьей кнопки, и очень удобен для прокрутки документов.

Существуют «мыши» двух видов: шариковые и оптические. В шариковых манипуляторах используется механический способ передачи направления. В оптических «мышах» вместо шарика используется светодиод.

Манипулятор «мышь» имеет несколько типов подключения: COM, PS/2, USB, ИК, Bluetooth.

«Мыши» с типом подключения при помощи COM-порта - одни из первых манипуляторов. В основном снабжались двумя кнопками. PS/2 - манипуляторы широко используются и сейчас, несмотря на бурно развивающиеся другие типы соединений. USB и ИК соединения используется, в основном, для оптических манипуляторов. В отличие от всех других типов соединений мыши, использующие инфракрасный порт нуждаются в дополнительном источнике питания. Обычно используются батарейки.

2. Программное обеспечение ПК

Любой персональный компьютер, даже самый современный, без наличия установленного на него необходимого программного обеспечения является грудой железа. В таком состоянии ни один компьютер не способен выполнить даже самые элементарные операции.

Программное обеспечение – набор программ, которые обеспечивают выполнение задач, решаемых на компьютере. Всё программное обеспечение поставляется на флоппи-дисках, лазерных дисках (CD, DVD) или через международную сеть Интернет.

2.1 Системное ПО

Системное ПО обеспечивает функционирование компьютера. Базовое ПО обеспечивает управление всеми программами, установленными на компьютере. Из них операционная система является резидентной.

СПО служит:

для создания операционной среды для работы других программ;

для обеспечения надежной и эффективной работы компьютера и телекоммуникационной сети;

для проведения диагностики аппаратуры компьютера и сетей;

для архивирования данных, копирования, восстановления файлов программ и баз данных и т.п.

Системное программное обеспечение «организует» работу всех компонентов компьютера, а также подключенных к нему периферийных устройств.

Операционные системы

Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных операционных систем общего назначения.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами - с одной стороны - и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционная система позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций

В большинстве вычислительных систем операционная система является основной, наиболее важной (а иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).

Основные функции операционных систем:

загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);

управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальная память);

управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе;

пользовательский интерфейс;

сетевые операции, поддержка стека протоколов.

Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.

Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных операционных систем. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: файрволов, маршрутизаторов).

Утилиты

Утилита (англ. utility или tool) - вспомогательная компьютерная программа в составе общего программного обеспечения для выполнения специализированных типовых задач, связанных с работой оборудования и операционной системы (ОС).

Утилиты предоставляют доступ к возможностям (параметрам, настройкам, установкам), недоступным без их применения, либо делают процесс изменения некоторых параметров проще (автоматизируют его).

Утилиты могут входить в состав операционных систем, идти в комплекте со специализированным оборудованием или распространяться отдельно.

В зависимости от операционной системы утилиты можно разделить на две больших группы:

- независимые утилиты, не требующие для своей работы операционной системы;

- системные утилиты, входящие в поставку ОС и требующие её наличия.

Также все утилиты можно разделить по их функциям, а именно:

диспетчеры файлов (стандартная программа Windows , простой однопанельный менеджер файлов)

архиваторы (с возможным сжатием данных);

просмотрщики (компьютерная программа, предназначенная для просмотра файлов).

утилиты для диагностики аппаратного или программного обеспечения;

утилиты восстановления после сбоев;

оптимизатор диска (вид утилиты для оптимизации размещения файлов на дисковом накопителе, например, путём дефрагментации диска);

деинсталлятор (программа для удаления программного обеспечения);

утилиты управления процессами.

Утилиты используются для мониторинга показателей датчиков и производительности оборудования (например, мониторинга температур процессора или видеоадаптера), управления параметрами оборудования (ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения вентиляторов), контроля показателей (проверка ссылочной целостности; правильности записи данных), расширения возможностей (форматирование или переразметка диска с сохранением данных, удаление без возможности восстановления).

2.2 Инструментарий технологии программирования

Системой программирования называется комплекс программ, предназначенный для автоматизации программирования задач на ЭВМ. Система программирования освобождает проблемного пользователя или прикладного программиста от необходимости написания программ решения своих задач на неудобном для него языке машинных команд, и предоставляют им возможность использовать специальные языки более высокого уровня. Для каждого из таких языков, называемых входными или исходными, система программирования имеет программу, осуществляющую автоматический перевод (трансляцию) текстов программы с входного языка на язык машины. Обычно система программирования содержит описания применяемых языков программирования, программы-трансляторы с этих языков, а также развитую библиотеку стандартных подпрограмм.

К этой категории относятся системные программы, предназначенные для разработки программного обеспечения:

- ассемблеры - компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода;

- трансляторы - программы или технические средства, выполняющее трансляцию программы;

- компиляторы - Программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня, в эквивалентную программу на машинном языке.

- интерпретаторы - Программы (иногда аппаратные средства), анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их;

- компоновщики (редакторы связей) - программы, которые производят компоновку - принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль;

- препроцессоры исходных текстов - это компьютерные программы, принимающие данные на входе, и выдающие данные, предназначенные для входа другой программы, например, такой, как компилятор;

- отладчики (англ. debugger) - модули среды разработки или отдельные программы, предназначенные для поиска ошибок в программах;

- текстовые редакторы - компьютерные программы, предназначенные для создания и изменения текстовых файлов, а также их просмотра на экране, вывода на печать, поиска фрагментов текста и т. п.;

- специализированные редакторы исходных текстов - текстовые редакторы для создания и редактирования исходного кода программ. Специализированный редактор исходных текстов может быть отдельным приложением, или быть встроен в интегрированную среду разработки;

- библиотеки подпрограмм - сборники подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения;

- редакторы графического интерфейса.

Локальные средства - алгоритмические языки программирования и их компиляторы. Как правило, они представляют собой систему программирования. Современные системы программирования для персональных компьютеров обычно предоставляют пользователю весьма мощные и удобные средства для разработки программ. В них входят:

- компилятор, осуществляющий преобразование программ на языке программирования в программу в машинных кодах, или интерпретатор, осуществляющий непосредственное выполнение текста программы на языке программирования высокого уровня;

- библиотеки подпрограмм, содержащие заранее подготовленные подпрограммы, которыми могут пользоваться программисты;

- различные вспомогательные программы, например, отладчики, программы для получения перекрёстных ссылок и т.д. Для популярных языков программирования на ПК существует множество систем программирования. Естественно, что программисты предпочитают те системы, которые легки в использовании, позволяют получить эффективные программы, имеют богатые библиотеки функций (подпрограмм).

Средства CASE-технологии – относительно новое, сформировавшееся на рубеже 80-х г.г. направление. Массовое применение затруднено крайне высокой стоимостью и предъявляемым требованиям к оборудованию рабочего места разработчика. CASE-технология – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.

2.3 Прикладное ПО

Прикладная программа — программа предназначенная для решения определённой задачи путём взаимодействия между пользователем и ПВМ.

Программы данного типа могут носить общий характер, например: обеспечивать составление таблиц либо печатание текстовых документов и т.д.

Но не смотря на это, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.

Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Редакторы документов – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые редакторы могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно:

- редактирование строк текста;

- возможность использования различных шрифтов символов;

- копирование и перенос части текста с одного места на другое или из одного документа в другой;

- контекстный поиск и замена частей текста;

- задание произвольных межстрочных промежутков;

- автоматический перенос слов на новую строку;

- автоматическая нумерацию страниц;

- обработка и нумерация сносок;

- выравнивание краев абзаца;

- создание таблиц и построение диаграмм;

- проверка правописания слов и подбор синонимов;

- построение оглавлений и предметных указателей;

- распечатка подготовленного текста на принтере в нужном числе экземпляров и т.п.

Возможности текстовых редакторов различны — от программ, предназначенных для подготовки небольших документов простой структуры, до программ для набора, оформления и полной подготовки к типографскому изданию книг и журналов (издательские системы).

Представители редакторов документов – программы Microsoft Word, Wordpad, Microsoft Publisher, Corel Ventua и Adobe ageMaker

Табличные процессоры. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета значения в клетке по именующимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблицах различные графики и т.д.

Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. Кроме того, имеются мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных.

Специальные средства позволяют автоматически получать и распечатывать настраиваемые отчеты с использованием десятков различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжать их комментариями и графическими иллюстрациями.

Табличные процессоры имеют встроенную справочную систему, предоставляющую пользователю информацию по конкретным командам меню и другие справочные данные. Многомерные таблицы позволяют быстро делать выборки в базе данных по любому критерию.

Представители семейства табличных процессоров: Microsoft Excel, Quatro Pro, Lotus 1-2-3

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать рисунки. В простейших редакторах предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создание надписей различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров. Представители графических редакторов – программы Adobe Photoshop, Corel Draw.

Правовые базы данных содержат тексты нормативных документов и предоставляют возможности справки, контекстного поиска, распечатки и т.д. Представители правовых баз данных – пакеты Гарант и Консультант+.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) — программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна система AutoCad фирмы AutoDesk. Отечественный пакет с аналогичными функциями – Компас.

Существуют остроумные способы визуализации наиболее простых многомерных объектов — множеств точек. Один из них носит название "лица Чернова" (Чернов — современный американский математик). Этим способом можно отображать 10-20-мерные множества. Суть способа такова: каждому из измерений сопоставляется один из параметров схематически изображённого человеческого лица, например, первое измерение дает отношение высоты лица к ширине, второе – размер носа, третье – расстояние между глазами и т.д. Таким образом, каждой точке исходного множества будет сопоставлено лицо. Рассматривая эти лица, можно отобрать похожие между собой или же выделить абсолютно непохожие и тем самым произвести некую классификацию исходного множества.

Системы управления базами данных (СУБД) позволяют управлять большими информационными массивами - базами данных. Программные системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере массивы информации, обеспечивают ввод, поиск, сортировку выборку записей, составление отчетов и т.д. Представители данного класса программ – Microsoft Access, Clipper, Paradox, FoxPro.

Интегрированные системы сочетают в себе возможность системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности. Представители интегрированных систем – пакет Microsoft Office и его бесплатный аналог Open Office.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технологии стремительно развиваются и архитектура компьютеров со временем меняется. Остаются неизменны принципы адресности, однородности памяти и принцип программного управления.

Сегодня рынок ПК - совместимых компьютеров продолжает развиваться. При разработке новых моделей используются все более совершенные технологии. Поскольку эти типы компьютерных систем используют самое разнообразное программное обеспечение, по-видимому, в течение ближайших 20 лет доминировать на рынке будут компьютеры с открытой архитектурой.

Компьютеры создают тысячи удобств и услуг в нашей повседневной жизни. Они управляют анестезионной аппаратурой в операционных, помогают детям учиться в школах, «изобретают» видеотрюки для кинематографа. Компьютеры взяли на себя функции пишущих машинок в редакциях газет и счетных аппаратов в банках. Они улучшают качество телевизионного изображения, управляют телефонными станциями и определяют цену покупок в кассе универсального магазина. Иными словами, они столь прочно вошли в современную жизнь, что обойтись без них практически невозможно.

Благодаря многолетнему труду инженеров и программистов появилась возможность вводить информацию в машину самыми разнообразными способами: при помощи ручных переключателей, печатая на клавиатуре, рисуя ручкой по электронному планшету, говоря в микрофон или прикасаясь кончиком пальца к экрану дисплея, сканируя нужную информацию. Во многих случаях компьютеры способны принимать информацию от других машин без вмешательства человека. Так, метеорологические спутники передают информацию непосредственно наземным компьютерам, которые преобразуют ее в красивые цветные карты.

В данном реферате были рассмотрены такие внешние устройства ПК, как клавиатура, мышь, принтер, сканер, плоттер и дигитайзер. Были даны их описание, основные характеристики, а также были перечислены существующие их виды.

Список используемой литературы

1. Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17-е изд. — М.: «Вильямс», 2007. — 1504 с.

2. Ковтанюк Ю. С. Библия пользователя ПК. — М.: «Диалектика», 2007. — 992 с.

3. Бордовский Г. А., Извозчиков В. А., Исаев Ю. В., Морозов В. В. Информатика в понятиях и терминах: Кн. для учащихся ст. классов сред. шк. - М.: Просвещение, 1991. - 208 с.

4. Ершов А. П., Монахов В. М., Бешенков С. А. Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. пособие для сред. учеб. заведений. - М.: Просвещение, 1985. - 96 с.

5. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей. 7е изд., прераб. И доп. - М.: ИНФА - М, 2011.