Устройство персонального компьютера (Этапы развития)

Содержание:

Введение

Сегодня Россия сталкивается с исторической необходимостью перехода от индустриального общества к принципиально новому уровню социально-экономического развития, определяемому строгими требованиями современной научно-технической революции. Ключевая роль в современной инфраструктуре информатизации принадлежит персональным компьютерам.

В настоящее время уровень развития средств информационных технологий для обработки, хранения и передачи информации настолько развит, что их использование встречается практически во всех сферах человеческой деятельности. Современные условия развития общества требуют от специалистов быстрого поиска и принятия правильных решений по актуальным проблемам. Основным инструментом, выполняющим роль помощника в таких случаях, является компьютер.

Структура современных персональных компьютеров - это очень обширная тема, знание которой очень важно в наше время, так как большая часть работы сегодня связана с использованием персонального компьютера. Среди специалистов, работающих за пределами компьютерной сферы, знание персонального компьютера, даже его основных технических характеристик, считается обязательным компонентом компетенции.

До появления персональных компьютеров инженеры, ученые, экономисты и представители других профессий общались с компьютерами только с помощью посредников - системных инженеров и программистов, поскольку работа на старых типах компьютеров требовала специальной подготовки. С появлением персональных компьютеров необходимость в таком посредничестве отпала, поскольку процесс был упрощен. В связи с этим современные ПК стали привычными, их используют для автоматизации отдельных заданий, обработки деловой информации, обучения и т.д.

Не вызывает сомнения тот факт, что появление в 1981 году первого персонального компьютера произвело настоящую информационную революцию. Открытая (модульная) архитектура IBM PC в совокупности с операционной системой МS-DOS версия 1.0 сделала применение персональных компьютеров (ПК) в быту, на производстве, в коммерческой деятельности действительно массовым. Заложенная при создании первого ПК возможность постоянного его обновления и совершенствования была обеспечена исключительно совместимостью данного семейства ПК как на аппаратном, так и программном уровнях. За прошедшее с 1981 года время, естественно, многое в вычислительной технике изменилось. Производительность компьютеров возросла в тысячи раз, их архитектура постоянно совершенствовалась.^[1] Однако до сих пор миллионы и миллионы пользователей продолжают работать именно на IBM- совместимых персональных компьютерах с присущей им модульной архитектурой, которая практически не претерпела существенных изменений за последние 20 лет.

Изучение устройства персонального компьютера и характера его функционирования актуально, так как оно позволит свободно ориентироваться в последних новинках компьютерного рынка и овладеть навыками работы с компьютерными технологиями.

Цель данной курсовой работы – исследовать устройство современных персональных компьютеров.

В рамках поставленной цели были поставлены следующие задачи:

- изучить понятие, классификация и структура персональных компьютеров;

- рассмотреть этапы развития персональных компьютеров;

- проанализировать внутренние и внешние устройства персонального компьютера.

Объект исследования – персональный компьютер с входящими в него устройствами.

Предмет исследования –  структура персонального компьютера.

1. Общая характеристика и история развития персональных компьютеров

1.1 Понятие, классификация и структура персональных компьютеров

Электронные компьютеры (компьютеры) классифицируются по различным критериям, в частности, по способам организации вычислительного процесса, функциональности и возможности параллельного запуска программ.^[2] Однако для определения места персональных компьютеров (ПК) в широком спектре компьютерных средств необходимо рассмотреть классификацию компьютеров по таким показателям, как размеры и производительность (рис. 1).

Рисунок 1. Классификация ЭВМ

ПК (или персональная ЭВМ) – это компьютер, который может эксплуатировать непрофессиональный пользователь без помощи профессионального программиста.

Представляется возможным выделить такие особенности ПК как:

- развитый человеко-машинный интерфейс;

- малогабаритные носители информации;

- небольшие габариты;

- отсутствие особых требований к условиям окружающей среды;

- низкое энергопотребление;

- высокая надежность;

- большое количество прикладных программ.

Классификация ПК представлена на рис.2.

Рисунок 2. Классификация персональных компьютеров

Универсальный ПК предназначен для индивидуального использования и ориентирован на решение широкого круга задач различных пользователей, в том числе - не специалистов в области вычислительной техники. Среди задач, решаемых, данным типом ПК можно выделить набор текстов, ведение бухгалтерского учета, формирование финансовых отчетов, автоматизация вычислений, обмен данными и др.

Мобильные ПК представляют собой переносные устройства. К данному классу относят ноутбуки, карманные компьютеры (КПК), компьютеры-телефоны и т.д.

К специализированным ПК относятся сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня.

ПК имеют различные формы:

- стационарные ПК, не предназначенные для переноски (настольные, «desktop»; «башенные», «tower»; моноблоки);

- нестандартные конструкции («barebone», промышленнй ПК, компактный ПК и т.д.).

- мобильные ПК (ноутбук, планшетный ПК, карманный ПК).

Персональный компьютер является по своей сути микроЭВМ.^[3] Структура его соответствует классической структуре ЭВМ, построенной согласно принципам фон Неймана (рис.3). Здесь выделены три основных блока ЭВМ: процессор (в данном случае – микропроцессор), память и интерфейс.

Рисунок 3. Типовая обобщенная структура персонального компьютера

Процессор обеспечивает обработку данных, то есть вычислительный процесс. Он запускает программу.

Память используется для хранения программ, исходных данных, промежуточных и окончательных результатов расчетов. Она реализована в виде RAM и ROM.

Интерфейс обеспечивает взаимодействие процессора и памяти с внешними компьютерными устройствами такими как принтер, видеоадаптер, звуковая карта, модем и т.д.

Все узлы соединены тремя шинами: управление, данные и адреса.

Представленная структура полностью соответствует микрокомпьютерам первого поколения. Современные компьютеры имеют несравненно более сложное устройство.

Для обеспечения высокого быстродействия введены дополнительные шины и устройства управления, память разбита на несколько уровней, применена иерархия шин и устройств и другие архитектурные и структурные новшества.

Выделим основные составляющие персонального компьютера:

1. Системный блок.
2. Периферийные устройства (устройства, имеющие собственное управление и работающие по командам процессора; конструктивное отделены от системного блока).
3. Средства манипулирования (клавиатура, мышь, джойстик).
4. Средства отображения (монитор).

Остановимся более подробно на устройстве системного блока. Функциональные составляющие системного блока служат для обработки и хранения информации. Конфигурация ПК может быть разной. Остановимся на типичных устройствах и выделим следующие^[4]:

1. Блок питания.
2. Системная (материнская плата).
3. Процессор.
4. Оперативная память.
5. Жесткий диск.
6. Привод для CD/DVD.
7. Платы расширения.
8. Видеокарта.

Блок питания (рис. 4) служит для преобразования переменного тока (115 или 220 В) в постоянный ток (3,3,и 12 В). Данное устройство необходимо для обеспечения питания компонентов ПК.

Рисунок 4. Блок питания ПК

Основная функция материнской платы (рис. 5) – обеспечение связи между всеми элементами. Она изготавливается из стекловолокна и состоит из нескольких листов. Для передачи данных между устройствами, расположенными на материнской плате, используются проводники, называемые шиной.

Рисунок 5. Материнская плата

На материнской плате (MotherBoard) расположены^[5]:

- процессор - основная микросхема, выполняющая математические и логические операции;

- чипсет (микропроцессорный комплект) - набор микросхем, которые руководят работой внутренних устройств ПК и определяют основные функциональные возможности материнской платы;

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

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного сохранения данных, пока включен компьютер;

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - микросхема, предназначенная для долговременного хранения данных, даже при отключенном компьютере;

- разъемы для подсоединения дополнительных устройств (слоты).

Процессором (рис. 6) называется устройство, способное обрабатывать программный код и определяющее основные функции компьютера по обработке информации.

Конструктивно процессоры могут выполниться как в виде одной большой монокристальной интегральной микросхемы — чипа, так и в виде нескольких микросхем, блоков электронных плат и устройств.

Рисунок 6. Процессор

Оперативная память (Main Memory) предназначена для хранения команд и данных текущих задач (программ) в персональных компьютерах (рис. 7). От объема оперативной памяти зависит, как быстро процессор сможет обработать промежуточные данные при работе программ, которые хранится в оперативной памяти.

Рисунок 7. Оперативная память

Обычно доступ к оперативной памяти для процессора или других специальных устройств, имеющих такую возможность и право и входящих в состав компьютера, осуществляется за несколько десятков наносекунд.

Данная память является энергозависимой. Это означает, что при выключении питания компьютера и, соответственно, ОЗУ информация, находящаяся в это время в ОЗУ, не сохраняется. Таким образом, при выключении питания происходит разрушение хранимой в памяти информации.

Можно выделить три основных типа оперативной памяти:

- conventional или basic (непрерывная или базовая, то есть основная память);

- extended (дополнительная или расширенная память, XMS);

- expanded (отображаемая память, EMS).

Кроме этих типов памяти выделяют еще небольшие области оперативной памяти, имеющие большое значение для работы аппаратно-программного обеспечения IBM-совместимых персональных компьютеров:

- блоки области старшей памяти –UMB (UMB – Upper Memory Blocks);

- область верхней памяти – HMA (HMA – High Memory Area).

Жесткий диск (рис. 8) служит для долговременного хранения информации в компьютере. Жесткий диск обладает энергонезависимой памятью, и отключение питания не влияет на их сохранность. В этом заключается принципиальное отличие от оперативной памяти компьютера, являющейся энергозависимой. 

Рисунок 8. Жесткий диск

Оптический привод (рис. 9) – электрическое устройство для считывания и записи информации с оптических носителей (CD-ROM, DVD-ROM и т.д.).

Рисунок 9. Оптический привод

Платы расширения (рис. 10) служат для расширения конфигурации компьютера за счет дополнения системы новыми возможностями. Подавляющее большинство плат расширения устанавливается в разъемы шины РСІ. В слоты расширения могут быть установлены самые разнообразные устройства.

Рисунок 10. Платы расширения

Видеокарта (рис. 11) – это устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Видеокарта взяла на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти. Для обработки поступающей видеоинформации и вывода её на экран на видеокарте есть специальная микросхема — видеопроцессор.

Рисунок 11. Видеокарта

Подводя итог, представим расположение конструктивных элементов внутри системного блока (рис.12).

Рисунок 12. Состав системного блока

Подводя итог, отметим, что персональные компьютеры получили широкое распространение за счет своих функциональных возможностей. Основные части ПК – системный блок, устройства манипулирования, устройства отображения, периферийные устройства.

1.2 Этапы развития персональных компьютеров

Основные вехи появления и развития персональных компьютеров^[6] представлены в таблице 1.

Таблица 1

Этапы развития персональных компьютеров

Год	Событие
1617	Разработка первой деревянной машины, выполняющей функции простейших вычислений (разработчик – Джон Непер)
1642	Описание машины для суммирования чисел (Блез Паскаль)
1822	Появление первого механического устройства – аналитической машины (Чарльз Бэббидж)
1906	Запатентован вакуумный триод, использовавшийся в качестве переключателя в первых электронных компьютерах (Ли Де Форест)
1936	Опубликование статьи Алана Тьюринга «О вычислимых числах» с описанием воображаемого компьютера
1937	Положено начало работе над компьютером Атанасова-Берри (ABC)
1943	Разработка секретного специализированного компьютера, предназначенного для расшифровки перехваченных сообщений немецких войск (Томас Флауэрс)
1945	Джон фон Нейман в статье «Первый черновик отчета о EDVAC» рассмотрел архитектуру современных программируемых компьютеров
1946	Создание электронно-вычислительной машины ENIAC (Джон Мошли и Джон Преспер Эккерт)
1947	Тестирование первого транзистора (Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли)
1949	Создание первого практически программируемого компьютера EDSAC (Морис Уилкс)
1950	Представление первого коммерческого компьютера ERA 1101
1953	Создание компанией IBM первого электронного компьютера 701
1954	Выпуск компанией IBM массового калькулятора 650
1955	Анонс компанией Bell Laboratories первого транзисторного компьютера TRADIC
1956	Создание первого многоцелевого транзисторного программируемого компьютера TX-0
1958	Создание первой интегральной схемы (Джек Килби)
1959	Создание компанией IBM серии мэйнфреймов 7000
1960	Разработка компанией Bell Laboratories первого коммерческого модема Dataphone Создание первого миникомпьютера PDP-1
1964	IBM анонсировала семейство компьютеров System/360
1965	Digital Equipment Corporation анонсировала первый успешный коммерческий проект мини-компьютера PDP-8
1966	Представление компьютера для бизнеса (компанияHewlett-Packard )
1969	Разработка сайтов сети ARPAnet
1971	Создание 8-ми дюймовой дискеты
1972	Появление микропроцессора Intel 8008
1973	Компания Micral выпустила первый коммерческий ПК на основе микропроцессора Intel 8008
1974	В исследовательском центре Пало-Альто компании Xerox создана рабочая станция, в качестве устройства ввода которой использовалась мышь
1975	Первая реализация алфавитно-цифрового дисплея с общей памятью для ПК
1976	Создание компьютера Apple I, смонтированного на одной плате (Стив Возняк)
1977	Создание компьютера Apple II
1978	Создание компьютера VAX 11/780, способного адресовать 4,3 Гбайт виртуальной памяти (Digital Equipment Corporation)
1979	Выпуск микропроцессора 68000
1980	Выпуск первого жесткого диска для микрокомпьютеров
1981	Появление первого портативного компьютера Osborne I Представление дисковода CD-DA Появление проигрывателя компакт-дисков
1983	Выпуск компьютера Lisa с первым графическим интерфейсом пользователя
1984	Выпуск компанией IBM компьютера PC<AT (PC Advanced Technology), который по быстродействию в три раза превосходил ранее созданные модели
1985	Выпуск первого музыкального компакт-диска
1987	Начало производства компанией IBM компьютеров семейства PS/2, в которых были установлены3,5-дюймовый дисковод и VGA-видеоадаптер
1989	Выпуск процессора 486, который содержал миллион транзисторов
1993	Выпуск первого процессора Pentium из семейства P5
1995	Представление 32-разрядной операционной системы Windows 95
1997	Выпуск процессора Pentium II, построенного на базе Pentium Pro с поддержкой инструкций MMX
1998	Выпуск Celeron, представляющего собой дешевую версию процессора  Pentium II
1999	Представление компанией AMD процессора Athlon Выпуск процессора Pentium III, построенного на базе Pentium II с поддержкой инструкций SSE
2000	Появление Pentium 4, новейшего процессора с 32-разрядной архитектурой (IA-32) семейства Intel
2001	Представление первого процессора с рабочей частотой 2 ГГц, которым стала одна из версий Pentium 4
2002	Выпуск процессора Pentium M, разработанного специально для мобильных систем и обеспечивающего малое энергопотребление
2003	Представление Athlon 64 - первого 64-разрядный процессора, ориентированного на использование в домашних и офисных системах
2004	Представление нового ядра процессора Pentium 4 под кодовым названием Prescott
2005	Начало эры многоядерных процессоров
2006	Представление первого компьютера Macintosh, основанного на архитектуре и технологиях PC
2007	Выпуск набора микросхем системной логики серии 3x с поддержкой памяти DDR3 и интерфейса PCI Express 2.0 Появление четырехъядерных процессоров под названием Phenom
2008	Выпуск процессоров Core I-Series
2010	Выпуск шестиядерных версий Core I-серии процессоров (Gulftown) и двухъядерных версий с интегрированной графикой (Clarkdale)
2011	Выпуск новой линейки процессоров с кодовым названием bulldozer под новый сокет AM3+, с 4-мя, 6-и и 8-и ядрами для настольного ПК и до 16 ядер для серверного компьютера
2012	Разработка проекта суперкомпьютера петафлопсной производительности, основанного на архитектуре Blue Gene/Q.
2013	Появление моноблока XPS One 27, ноутбука Samsung Ativ Book 9 Plus, планшетного компьютера Lenovo Yoga 2 Pro
2014	Получают широкое распространение игровые компьютеры - iBuyPower NE713i, Alienware X51, Lenovo K450E и т.д.

Таким образом, персональные компьютеры начали свое развитие с деревянных вычислительных устройств и превратились в мощные компьютеры с высокой производительностью и малыми габаритами.

2. Внутренние и внешние устройства персонального компьютера

2.1 Центральная часть ПК

В большинстве случаев современный компьютер может быть представлен упрощенной структурной схемой, где центральная и периферийная части различаются. Центральная часть включает в себя процессор и внутреннюю память, периферийная часть включает в себя устройства ввода-вывода и внешнюю память.^[7]

Микропроцессор (MП) (центральный микропроцессор) - это «сердце» компьютера. Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и выполнения арифметических и логических операций над информацией. Микропроцессор является важным элементом компьютера, поскольку он определяет скорость, с которой машина выполняет пользовательские программы. С момента появления персональных компьютеров несколько поколений процессоров изменились.

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему - тонкую пластинку из кристаллического кремния прямоугольной формы с площадью всего несколько квадратных сантиметров, на которой расположены схемы, реализующие все функции процессора. Микропроцессор установлен на материнской плате и подключается к ней через интерфейс сокета процессора. Процессор имеет специальные ячейки, называемые регистрами. Именно в регистрах размещаются команды, выполняемые процессором, а также данные, с которыми работают команды. Работа процессора заключается в выборе и выполнении инструкций и данных из памяти в определенной последовательности программ - это основа для выполнения программы.

Основными параметрами процессоров являются: тактовая частота, емкость (разрядность), рабочее напряжение, внутренний коэффициент умножения тактовой частоты, размер кэша.^[8]

Тактовая частота определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемых процессором за единицу времени. Тактовая частота современных процессоров измеряется в МГц.

Емкость процессора показывает, сколько бит данных он может получать и обрабатывать в своих регистрах за один такт. Пропускная способность процессора (разрядность) определяется емкостью шины команд, то есть количеством проводников в шине, по которой передаются команды.

Рабочее напряжение процессора обеспечивается материнской платой, поэтому разные материнские платы соответствуют процессорам разных марок. Снижение рабочего напряжения позволяет уменьшить размеры процессоров, а также уменьшить нагрев процессора, что позволяет повысить его производительность без риска перегрева.

Внутренний умножитель тактовой частоты - это коэффициент, на который необходимо умножить тактовую частоту материнской платы для достижения частоты процессора. Процессор получает тактовые сигналы от материнской платы, которая по чисто физическим причинам не может работать на таких высоких частотах, как процессор.

Кэш-память. Обмен данными внутри процессора намного быстрее, чем обмен данными между процессором и оперативной памятью. Следовательно, чтобы уменьшить количество обращений к ОЗУ, внутри процессора создается кэш-память. Когда процессору нужны данные, он сначала обращается к кэш-памяти, и только при отсутствии необходимых данных появляется доступ к ОЗУ. Чем больше кэш, тем выше вероятность того, что необходимые данные есть. Поэтому высокопроизводительные процессоры имеют увеличенный размер кэша.

В процессе работы процессор обрабатывает данные в своих регистрах, оперативной памяти и внешних портах процессора. Часть данных интерпретируется как сами данные, часть данных - как адресные данные, а часть - как команды. Совокупность различных команд, которые процессор может выполнять с данными, образует систему команд процессора. Чем больше набор инструкций процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее запись инструкций в байтах и тем дольше среднее время выполнения команд.

В состав микропроцессора входят^[9]:

- управляющее устройство (УУ) непосредственно выполняет синхронизацию и управление, то есть доставляет всем станочным блокам в определенные моменты времени определенные управляющие сигналы (управляющие импульсы) из-за специфики выполняемой операции и результатов предыдущих операций; управляющая последовательность получает опорную последовательность синхронизирующих импульсов от главного тактового генератора, частота повторения которого в основном определяет скорость ПК. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. Как правило, эти два устройства (АЛУ и УУ) выделяются чисто условно, они структурно не разделены.

- микропроцессорная память (MПП): предназначена для кратковременного хранения, записи и доставки информации непосредственно в ближайшие тактовые циклы станка, участвующего в расчетах. МПП используется для обеспечения высокой производительности машины, поскольку основная память (оперативная память и устройства постоянного хранения) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимой для обработки ее в процессоре с высокой скоростью.

- система интерфейса микропроцессора включает в себя регистры буфера команд для хранения следующих команд выполняемой программы, оборудование для подключения внешних устройств к портам ввода / вывода (IПВВ) микропроцессора и схему управления шиной - внутренний интерфейс машины.

Через интерфейсную систему, основу которой составляет системная шина персонального компьютера, микропроцессор соединяется^[10] :

а) с основной памятью компьютера:

- оперативное запоминающее устройство (RAM) хранит работающую программу и данные. Оперативная память (RAM) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Он используется для быстрого обмена информацией (командами и данными) между процессором, внешней памятью и периферийными системами. От него процессор берет программы и данные для обработки, результаты записываются в него. Название «оперативный» происходит от того, что он работает очень быстро и процессору не нужно ждать при чтении данных из памяти или записи. Однако данные сохраняются только временно, когда компьютер включен, в противном случае они исчезают. Физический принцип действия различает динамический DRAM и статический SRAM. Оперативная память в компьютере расположена на стандартных панелях, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате;

- постоянная память (ПЗУ) - хранит информацию, необходимую для непрерывной работы. В тот момент, когда компьютер включен, в его ОЗУ нет данных, поскольку ОЗУ не может сохранять данные при выключении компьютера. Но процессору нужны команды, в том числе сразу после включения. Поэтому процессор связывается со специальным начальным адресом, который он всегда знает, для своей первой команды. Этот адрес указывает на память, которая обычно называется постоянным запоминающим устройством ПЗУ или постоянным запоминающим устройством (ПЗУ). Чип ПЗУ способен хранить информацию в течение длительного времени, даже когда компьютер выключен. Набор программ, расположенных в ПЗУ, образует базовую систему ввода / вывода BIOS (Basic Input Output System).

Основная цель этих программ - проверить состав и работоспособность системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жесткими и гибкими дисками. RAM и ROM разбиты на ячейки, каждой из которых присвоен порядковый номер (адрес).

б) с внешней памятью;

в) С монитором через видеоадаптер.

г) С принтером через адаптер принтера.

д) С источником питания.

ж) С каналом связи через сетевой адаптер.

Сетевой адаптер позволяет подключить компьютер к локальной сети. В то же время пользователь может получить доступ к данным, расположенным на других компьютерах.

з) С таймером (таймер – внутренние электронные часы, которые подключены к автономному источнику питания (аккумулятору), продолжающий работать даже после отключения машины от питающей сети).

и) Микропроцессор через интерфейс подключен к клавиатуре, а также имеет генератор тактовых импульсов, который генерирует последовательность электрических импульсов, а частота этих импульсов определяет тактовую частоту машины (ее скорость).

2.2 Периферийная часть

Периферийная часть компьютера образует набор внешних запоминающих устройств (ВЗУ) и устройств ввода / вывода. Поскольку существует множество различных периферийных устройств, каждый ПК может быть оборудован по-разному и включать определенные периферийные устройства. Поэтому принято говорить о конфигурации компьютера, понимая под этим термином конкретный состав его устройств с учетом их характеристик.

Периферийное устройство (ПУ) – любое устройство, предназначенное для микропроцессора без его непосредственного вмешательства.

Различные типы периферийных устройств, подключенных к компьютерной системе, играют важную роль в ее работе. Производительность и эффективность использования ПК определяется не только возможностями его процессора и характеристиками OП, но в большей степени составом его периферийных устройств, их техническими данными, а также тем, как они работают вместе с центральной частью ПК.^[11] Широкий ассортимент производимой периферии позволяет выбрать те, с которыми профессиональные компьютеры наиболее эффективно используются в различных сферах деятельности.

Внешние устройства (ВУ). Это самая важная составляющая любого вычислительного комплекса. Возможность и эффективность использования ПК в системах управления и в национальной экономике в целом во многом зависят от состава и характеристик ВУ.

Внешние устройства ПК обеспечивают взаимодействие машины с пользователями, объектами управления и другими компьютерами. Внешние устройства очень разнообразны и могут быть классифицированы по нескольким критериям. Итак, по назначению выделяются следующие типы ВУ:

- внешние накопители (ВЗУ) или внешняя память ПК;

- диалоговые средства пользователя;

- устройства ввода информации;

- устройства вывода информации;

- связь и телекоммуникации.

Для хранения больших объемов информации, которые не используются в данный момент времени процессором, предназначаются накопители/внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

К ним относятся: винчестеры (жесткие магнитные диски), оптические диски, магнитно-оптические диски, флоппи диски, Zip and Jaz Iomega discs (относительно новые носители информации, которые призваны заменить гибкие магнитные диски. Они быстрые и большие по емкости (100 мегабайт - Zip, 1 гигабайт - Jaz)), магнитные ленты. Для подключения к системной шине различных внешних устройств существуют устройства – порты. Различают несколько типов портов: внутренний (таймерный), клавиатурный, коммуникационный, игровой (джойстик).

Коммуникационные порты обеспечивают подключение таких внешних устройств, как мышь, принтер, сканер, внешний модем и др. Эти порты подразделяются на последовательные (COM1, COM2, СОМ3, СОМ4) и параллельные (LPT1, LPT2, LPT3). Последовательные порты обеспечивают двусторонний побайтовый обмен последовательными кодами, они обычно используются для подключения мыши и модема.

Параллельные порты могут реализовать либо однонаправленную побайтовую передачу параллельных кодов, либо двунаправленную. Параллельный порт имеет более высокую скорость передачи информации, чем последовательные порты, и используется для подключения принтера.

Широкое распространение получил порт USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина). Он обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств (сканера, цифровых камер и т.п.).

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.

Видеомонитор (дисплей или просто монитор) - устройство отображения текстовой и графической информации.

Устройства голосового ввода-вывода являются быстроразвивающимся мультимедийными инструментами. Устройства голосового ввода представляют собой различные микрофонные акустические системы, например «звуковые мыши», со сложным программным обеспечением, которое распознает буквы и слова, произнесенные человеком, идентифицирует их и кодирует их.

Устройства речевого вывода - это различные синтезаторы звука, которые преобразуют цифровые коды в буквы и слова, которые воспроизводятся через динамики (динамики) или динамики, подключенные к компьютеру.

К устройствам ввода информации^[12] относятся:

Клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК. Клавиатура является одним из наиболее важных элементов подключения к компьютеру. Клавиатура является основным устройством для ввода информации в персональный компьютер. Кроме того, через нее компьютер контролируется во время выполнения программы.

Графические планшеты - для ручного ввода графической информации, контурных изображений, перемещая специальную указку (ручку) на планшете; при перемещении пера координаты его местоположения автоматически считываются, и эти координаты вводятся в ПК.

Сканеры (считывающие машины) - для автоматического считывания с бумаги и ввода машинописных текстов, графиков, рисунков, рисунков в ПК. Сканеры бывают настольные (они обрабатывают весь лист бумаги) и ручные (они должны выполняться над необходимыми картинками или текстом), черно-белые и цветные (воспринимающие цвета).

Манипуляторы (устройства указания): джойстик - рычаг, мышь, трекбол - шар в оправе, световое перо и др. - для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК. Трекбол – манипулятор в форме шара на подставке. используется для замены мыши, особенно часто в портативных компьютерах.

Самым популярным манипулятором, одним из основных управляющих устройств, является мышь - манипулятор для работы в графическом окружении операционной системы. Подразделяются на шариковые, оптические и лазерные. Существует два основных варианта конструкции мыши: механическая и оптическая. В механическом устройстве используется свободно вращающийся шарик, который расположен в нижней части мыши. Оптическая мышь перемещается вдоль специальной отражающей панели. Луч света, излучаемый мышью, отражается от штрихов, равномерно нанесенных на панель. В этом случае датчик, расположенный внутри мыши, определяет пройденное расстояние и направление движения и отправляет эту информацию на компьютер.

Сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.

К устройствам вывода информации относятся:

- Принтеры - печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель. Как правило, применяются принтеры следующих типов: матричные, струйные и лазерные, однако встречаются и другие (светодиодные, термопринтеры и так далее).

- Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы).

- Сетевой адаптер является внешним интерфейсом ПК и служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор (модем).

- Модем – устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть. По конструктивному исполнению модемы бывают встроенными (вставляемыми в системный блок ПК) или внешними (подключаемыми через коммуникационный порт). Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных.

Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе - средствам мультимедиа. Средства мультимедиа (multimedia - многосредовость) - это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

Заключение

Если раньше только профессиональные программисты могли работать в основном на компьютерах (практически для любой задачи приходилось создавать свою программу), то теперь ситуация в корне изменилась. В настоящее время разработаны десятки тысяч программ во всех областях знаний. Десятки миллионов квалифицированных пользователей работают с ними.

Сегодня все усилия ведущих специалистов направлены на дальнейшее увеличение мощности компьютеров и их производительности.

Современные тенденции этого развития направлены, прежде всего, на увеличение быстродействия компьютера и на миниатюризацию как количественную (микротехнологии заменены нанотехнологиями, т. е. устройствами, уже сопоставимыми по размерам с большими органическими молекулами), так и качественную (новые способы передачи и обработки информации, например, переход с полупроводников — кремний и германий — на оптико-кремниевые приборы).

Развитие технологий беспроводной связи различных компьютерных устройств (Bluetooth, Wi-Fi и т.д.) очень быстро привело к гибели всех видов шнуров, соединяющих периферийные устройства и основные устройства. Кроме того, необходимость энергосбережения и экологической безопасности компьютеров, например, их безопасной утилизации без отравления окружающей среды токсичными веществами, используемыми для изготовления компьютеров, становится все более актуальной.

Стремительное развитие и усложнение мобильных телефонов, превращение их в смартфоны, привело к появлению полнофункциональных персональных компьютеров размером с мобильный телефон. Техника развивается стремительными темпами, и нужно успеть освоить ее, чтобы не отставать от научно-технического процесса.

Список литературы

1. Беляев М.А. Основы информатики. – СПб.: Питер, 2014. – 368 с.
2. Глушаков С.В. Персональный компьютер. – М.: АСТ, 2013. – 475 с.
3. Гохберг Г. С. Информационные технологии. - М. : Академия, 2017. - 240 с.
4. Келим Ю.М. Вычислительная техника. - М.: Академия, 2012. - 384с.
5. Колесниченко О.В. Аппаратные средства ПК. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 800 с.
6. Крылов А. Б. Устройство персонального компьютера. – Мн.: БГМУ, 2011. – 62 с.
7. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и Интернет 2013. – М.: ОЛМА Медиа Групп, 2012. – 960с.
8. Павлов Р.В. Организация персональных компьютеров.- Рыбинск, 2011.- 81 с.
9. Рудометов Е. Архитектура ПК, комплектующие, мультимедиа – СПб: Питер, 2012. – 416 с.
10. Соппа И.В. Введение в архитектуру персонального компьютера. – Владивосток: Издательство Дальневосточного университета, 2011. – 106 с.
11. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – СПб.: Питер, 2012.- 704с.
12. Холмогоров В. Персональный компьютер. - М.: ОЛМА Медиа Групп, 2013. - 255 с. 

1. Холмогоров В. Персональный компьютер. - М.: ОЛМА Медиа Групп, 2013. ↑

2. Келим Ю.М. Вычислительная техника. - М.: Академия, 2012. - 384с. ↑

3. Беляев М.А. Основы информатики. – СПб.: Питер, 2014. – 368 с. ↑

4. Крылов А. Б. Устройство персонального компьютера. – Мн.: БГМУ, 2011. – 62 с. ↑

5. Глушаков С.В. Персональный компьютер. – М.: АСТ, 2013. – 475 с ↑

6. Соппа И.В. Введение в архитектуру персонального компьютера. – Владивосток: Издательство Дальневосточного университета, 2011. – 106 с. ↑

7. Гохберг Г. С. Информационные технологии. - М. : Академия, 2017. - 240 с. ↑

8. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и Интернет 2013. – М.: ОЛМА Медиа Групп, 2012. – 960с. ↑

9. Рудометов Е. Архитектура ПК, комплектующие, мультимедиа – СПб: Питер, 2012. – 416 с ↑

10. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – СПб.: Питер, 2012.- 704с ↑

11. Колесниченко О.В. Аппаратные средства ПК. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 800 с ↑

12. Павлов Р.В. Организация персональных компьютеров.- Рыбинск, 2011.- 81 с ↑