Основные элементы персонального компьютера

* Цветовой режим -- количество цветов. Любая современная видеокарта обеспечит количество цветов от 16 до нескольких десятков миллионов, достигая границы чувствительности человеческого глаза: самый «грубый» режим -- 16 цветов; Low Color -- режим 256 цветов; High Color -- режим «высококачественного цвета» (65 тыс. цветов); True Color -- режим «Реального цвета» (16 млн цветов). Два последних режима являются «рабочими» для Windows-среды, они же чаще всего используются в играх.

Эти два параметра вместе называются вцдеорежимом (режим 800х600х65К -- разрешение 800x600 при 65 тыс. цветов).

* Максимальная частота развертки (Refresh Rate) -- частота обновления кадров. Чем выше частота развертки -- тем меньше будет «рябить» экран монитора. Для комфортной работы необходимо, чтобы частота вертикальной развертки составляла не менее 80 Гц, т. е. чтобы изображение на экране обновлялось с частотой не менее 80 раз в секунду.

* Способность карты поддерживать тот или иной видеорежим определяется показателем объем видеопамяти -- собственная, быстрая память видеокарты. Чем больше ее объем, тем лучше будет выглядеть изображение на экране, тем быстрее будет работать большинство программ.

Способности видеокарты определяет устаношгенный на ней набор микросхем -- чипсет.

Управление видеокартой в графическом режиме, в том числе включение того или иного графического режима, осуществляется с помощью специальной программы, называемой графическим драйвером. Стандартные драйверы имеют расширение bgi, например svga256.bgi.

5.2 Мониторы

В настоящее время наиболее распространены цветные мониторы с видеоадаптером SVGA (Super Video Graphic Array -- видеографическая матрица). Монохромные мониторы в современных компьютерах не используются.

Основные характеристики изображения в графическом режиме -- разрешающая способность видеоадаптера, т.е. количество точек, выводимых по горизонтали и вертикали, и число возможных цветов каждой точки. Минимальный элемент изображения на экране (точка) называется пикселем -- от английского «picture element». Разрешающая способность конкретного адаптера зависит от режима его работы. В типичных случаях SVGA выводит на экран 640 точек по горизонтали и 480 строк -- 640x480, 800x600, 1024x768, 1600x1200. Число возможных цветов каждой точки («цветовая палитра») зависит от типа адаптера, от его разрешения и от объема видеопамяти, отводимой компьютером адаптеру. В графическом режиме при использовании палитры из 16 одновременно видимых на экране цветов цвет каждой пары точек хранится в 1 байте. Поэтому количество точек на экране в этом режиме не может превышать удвоенного объема видеопамяти в байтах. Современные видеокарты имеют память от 4 Мбайт до 128 Мбайт, что позволяет использовать режимы SVGA с количеством точек 800x600, 1024x768, 1600x1200 при количестве одновременно видимых на экране 256 (1 байт на точку), 65 536 (2 байта на точку), 16,7 миллионов (3 байта на точку) цветов.

С параметрами видеоадаптера не следует путать физические характеристики монитора -- размер зерна люминофора (вещества, светящегося под воздействием пучка электронов) и размер экрана по диагонали.

Мониторы имеют различный размер экрана. Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см) и составляет 15,17, 19, 21 и более дюймов.

Размер зерна -- это минимальный размер пикселя, который может быть получен в данном мониторе. Нельзя смешивать понятия «пиксель» и «зерно». Размер зерна изменить нельзя, а размер пикселя зависит от режима видеоадаптера. Для адаптеров с высоким разрешением нет смысла использовать монитор с крупным размером зерна.

Текстовый режим позволяет отображать на экране любой символ из кодовой таблицы -- прописные или строчные буквы английского или русского алфавитов, служебные знаки («плюс», «минус», двоеточие и т.д.) и др. В текстовом режиме управление видеокартой осуществляется непосредственно операционной системой, в которой может быть предусмотрено несколько разных текстовых режимов. Так, в операционной системе MS DOS для видеокарт SVGA имеются 4 режима: 25 или 50 строк на экране, 80 или 40 символов в строке. В режиме 25 строк х 80 символов применяется прямоугольная матрица размером 14x8 пикселей, в режиме 50 строк х 80 символов -- квадратная матрица 8x8 пикселей. Для отображения 40 символов в строке ширина матрицы увеличивается с 8 до 16 пикселей. Текстовая информация хранится в текстовом видеобуфере в формате

2 байта на символ (1 байт -- код символа в таблице, 1 байт -- атрибуты: цвет фона, цвет символа). Один символ на экране считается текущим, он помечается мерцающим курсором. Отсутствие отображаемого символа отмечается символом «пробел». Замена символа в строке возможна только в одном из двух режимов: вставки и замены. В режиме вставки новый символ помещается в позицию курсора, а старый символ сдвигается вправо на одну позицию. В режиме замены новый символ занимает место в позиции курсора, при этом старый символ в этой позиции удаляется. Этот режим соответствует прямой записи нового символа в текстовый видеобуфер.

В каждый момент времени устройства визуального отображения могут работать либо в графическом, либо в текстовом режиме.

В настоящее время обычно используются мониторы на основе электронно-лучевой трубки и жидкокристаллические мониторы.

5.3 Мониторы на ЭЛТ (CRT)

Параметры монитора определяются характеристиками электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и качеством элементов, управляющих видеотрактом.

Конструкция ЭЛТ совпадает с телевизионным кинескопом. В горловине стеклянной колбы, дно которой покрыто слоем люминофора, установлена электронная пушка, испускающая поток электронов. Такой поток отклоняется в нужном направлении электромагнитным полем управляющей системы и затем, проходя через теневую маску, установленную перед дном колбы, попадает на люминофор, вызывая его свечение.

В цветных мониторах для формирования изображения применяют отдельные пушки для каждого из основных цветов (Red -- красный, Green -- зеленый, Blue -- синий), а слой люминофора составляют из близко расположенных группами по три (также в сочетании Red, Green, Blue -- RGB) точек цветного люминофора.

Традиционно количественным выражением качества изготовления маски и люминофора служит размер так называемого «зерна». Приемлемым сегодня считается шаг 0,28 мм, качественные мониторы имеют шаг 0,25--0,24 мм, профессиональные -- 0,22 мм. Величина шага заметно сказывается на контрастности изображения. Поэтому для графических работ следует выбирать мониторы с шагом не более 0,25 мм.

Мониторы на ЭЛТ являются источником высокого статического напряжения, электромагнитного излучения и мягкого рентгеновского излучения, которые оказывают неблагоприятное воздействие на пользователя. Наиболее интенсивные электромагнитные и другие излучения в области задней стенки корпуса монитора.

5.4 Плоскопанельные дисплеи

Экраны на плоских панелях могут быть основаны на нескольких технологиях: жидких кристаллах (LCD), плазменных (PDP) или светодиодных элементах (LED), электронной эмиссии (FED) и других.

Жидкокристаллические (ЖК) мониторы (LCD, Liquid Crystal Display) имеют панели, ячейки (пикселы) которых содержат жидкие вещества, обладающие некоторыми свойствами, присущими кристаллам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического поля могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.

ЖК-панель имеет несколько слоев, среди которых ключевую роль играют две стеклянные подложки и находящийся между ними слой жидких кристаллов. На подложках проделаны параллельные бороздки, определяющие ориентацию жидких кристаллов. Бороздки двух подложек перпендикулярны между собой. Молекулы жидких кристаллов в отсутствие напряжения под воздействием источника проходящего или падающего света поворачивают плоскость поляризации на угол 90°, что обеспечивает совпадение с ориентацией бороздок. При появлении электрического поля ЖК-молекулы выстраиваются вдоль поля, и угол поворота плоскости поляризации света становится отличным от 90°. Поворот плоскости поляризации светового луча незаметен для глаза, поэтому на панели устанавливают несколько поляризационных фильтров. Они пропускают только ту компоненту светового потока, у которой ось поляризации соответствует заданной. В отсутствие напряжения на сегменте углы поляризации света после прохождения ЖК-ячеек и второй подложки совпадают, и потому пиксел выглядит прозрачным.

Важнейшим параметром плоскопанельных дисплеев является стандартное (Native) разрешение. Оно соответствует числу пикселов по горизонтали и вертикали. Именно в стандартном разрешении ЖК-монитор воспроизводит изображение наиболее качественно. Разрешение определяется размером ячеек и диагональю панели. Сейчас производятся панели с ячейками размером 0,248--0,3 мм.

Яркость и контрастность определяют комфортность работы с ЖК-монитором. Средним считается значение яркости 200--220 кд/м2, качественные панели поддерживают более высокие значения. Цветовой охват современных ЖК-панелей достигает 16,7 млн цветов.

Таким образом, к преимуществам ЖК-мониторов можно отнести небольшое питающее напряжение, малую глубину панели, действительно плоское изображение (без геометрических искажений), высокие значения яркости, низкое энергопотребление, отсутствие электромагнитных излучений. Существенных недостатков четыре: высокая цена, искажение цветов, единственный режим разрешения, обеспечивающий хорошее качество, малые углы комфортного обзора.

5.5 Принтер

Принтер предназначен для вывода текстовой и графической информации на твердый носитель, в основном -- на бумагу. Для уменьшения загруженности компьютера, под управлением которого они работают, принтеры имеют собственный узкоспециализированный процессор и оперативную память (буфер), в которую помешается полностью или частично информация, выводимая на печать.

По принципу действия принтеры делятся на матричные, струйные и лазерные. Струйные и лазерные принтеры могут быть монохромными или цветными. Для каждого класса принтеров существуют основные стандарты протокола обмена и систем команд. Для матричных принтеров основными являются стандарты фирм IBM и Epson, для струйных -- фирмы Hewlett Packard, для лазерных -- фирмы Hewlett Packard и язык описания страниц Postscript.

Матричные принтеры являются принтерами ударного действия. Печатающая головка матричного принтера состоит из вертикального столбца маленьких стержней, которые под воздействием магнитного поля «выталкиваются» из головки и ударяют по бумаге через красящую ленту. Перемещаясь, печатающая головка оставляет на бумаге строку символов. Недостатками матричных принтеров являются медленная шумная печать и низкое качество печати.

В струйных принтерах используется чернильная печатающая головка, которая под давлением выбрасывает чернила из ряда мельчайших отверстий (сопел) на бумагу. Перемещаясь вдоль бумаги, печатающая головка оставляет строку символов или полоску изображения. Струйные принтеры печатают достаточно быстро, производят мало шума. Качество печати определяется разрешающей способностью струйных принтеров, которая составляет 600 dpi и выше. Однако они очень требовательны к бумаге. На бумаге низкого качества чернила расплываются. Также полученное изображение чувствительно к действию влаги.

В лазерных принтерах изображение на промежуточном носителе создается лазерным лучом. Лазерные принтеры обеспечивают практически бесшумную печать, высокую скорость, которая достигается постраничной печатью (страница печатается целиком). Разрешающая способность лазерных принтеров достигает 1200 dpi и выше.

При работе принтера требуется подача команд на перевод строки и возврат каретки, на продвижение бумаги на один шаг, на ре-гулиройку величины шага и т.д. Некоторые принтеры допускают обратное перемещение бумаги. Для печати символов используются как встроенные в постоянную память принтера шрифты, так и загружаемые из компьютера в оперативную память принтера. Встроенные шрифты не обеспечивают разнообразия и не всегда содержат символы кириллицы, поэтому чаще используются загружаемые шрифты.

Принтер может подключаться к последовательному порту, но для обеспечения большей скорости печати чаще подключается к параллельному порту.

5.6 Плоттер

Плоттером (графопостроителем) называется устройство для вывода широкоформатной графической информации на бумагу (плакатов, чертежей, электрических и электронных схем и т.п.). Принцип действия плоттеров такой же, как и у струйных принтеров. Принципиальным отличием плоттера от принтера является способность наносить непрерывные линии. Плоттеры характеризуются максимальным форматом бумаги и возможностями цветопередачи. Подключаются к компьютеру через параллельный порт.

5.7 Модем

Модем -- устройство для передачи цифровой информации по телефонным или выделенным каналам связи. Подключается к компьютеру через последовательный порт (внешний модем) или включается в разъем системной платы (внутренний модем). По техническим характеристикам внешние и внутренние модемы практически не отличаются. Модемы обмениваются между собою по правилам, набор которых называется протоколом. Наиболее важными параметрами модема являются максимальная скорость передачи (пропускная способность), методы коррекции ошибок и сжатия данных. Реальная скорость передачи ограничивается качеством подключенного канала связи и может быть существенно меньше максимальной. Современные модемы работают в среднем на скоростях от 14400 до 57600 бод.

5.8 Сетевая карта

Сетевая карта -- устройство для высокоскоростного межкомпь-ютерного обмена цифровой информацией на небольшие расстояния, включается в системную плату компьютера. Она связана с аналогичным устройством другого компьютера высокочастотной лини ей. При отсутствии в компьютере загрузочного диска сетевая карта обеспечивает загрузку операционной системы с другого компьютера.

Все перечисленные устройства ввода-вывода работают под управлением специальных программ -- драйверов. Драйвер сетевой карты размещается в постоянной памяти, устанавливаемой на самой карте.

6. Устройства ввода

Универсальным устройством ввода информации является клавиатура, с помощью которой вводятся алфавитно-цифровые данные и реализуется управление работой компьютера. Стандартная клавиатура имеет 101 клавишу и подключается к специальному разъему на задней панели системного блока.

Для ввода графической информации наиболее распространенными устройствами являются оптико-механические манипуляторы мышь и трекбол. В них рабочим органом является металлический шар, покрытый резиной. У мыши он вращается при перемещении ее корпуса по горизонтальной поверхности, а у трекбола -- вращается непосредственно рукой. Вращение шара передается двум пластмассовым валам, положение которых с большой точностью считывается инфракрасными оптопарами (парами «светоизлучатель -- фотоприемник») и затем преобразуется в электрический сигнал, управляющий движением указателя мыши на экране. Мышь содержит две или три клавиши и датчики перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В последнее время появились мыши с дополнительным колесиком, которое располагается между основными кнопками и предназначено для прокрутки вверх или вниз изображения и текста. Мышь работает под управлением специальной программы -- драйвера, например mouse.com, и подключается либо к последовательному порту компьютера, либо к специальному разъему PS/2, либо к USB-порту.

К устройству ввода относится и TouchPad (тачпад), представляющий собой прямоугольную панель, чувствительную к нажатию пальцев. Прикоснувшись пальцем к поверхности тачпада и перемещая его, пользователь маневрирует курсором так же, как и при использовании мыши. Нажатие на поверхность тачпада равносильно нажатию кнопки мыши. Это устройство выполняет ту же роль, что и мышь, но не требует пространственного перемещения, обычно используется в портативных компьютерах.

Сканером называется устройство для ввода в компьютер графической информации: фотографий, рисунков, слайдов, а также текстовых документов. В нем яркость (или цветовой оттенок) каждой точки документа преобразуется в цифровой код, при этом формируется точечный графический образ страницы. В ручных сканерах перемещение чувствительного элемента по странице документа осуществляется неравномерно и с перекосом, что приводит к ухудшению качества получаемого графического образа. Гораздо более высокое качество и скорость ввода достигаются в настольных сканерах.

Сканируемое изображение освещается светом (черно-белым или тремя цветами: красным, зеленым и синим). Отраженный свет проецируется на движущуюся линейку фотоэлементов, которая последовательно считывает изображение и преобразует его в цифровой код. Программы распознавания текстовой информации преобразовывают отсканированный текст из графического формата в текстовой.

Сканеры характеризуются разрешающей способностью в единицах dpi (dot per inch -- количество точек на дюйм), различением цвета (цветные, полутоновые, черно-белые), максимальным форматом сканируемого документа. Разрешающая способность сканеров составляет 600 dpi и выше, т.е. на полоске изображения длиной 1 дюйм сканер может распознать 600 и более точек. Полученная от сканера цифровая информация может либо обрабатываться как графический образ, либо преобразовываться в текст.

Сканеры подключаются к компьютеру с помощью SCSI адаптеров, к параллельному или USB портам.

Все большее распространение получают цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты), позволяющие получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом коде. Цифровые видеокамеры могут быть постоянно подключены к компьютеру и обеспечивать запись видеоизображения на жесткий диск или его передачу по компьютерным сетям.

Цифровые фотоаппараты позволяют получать высококачественные фотографии, для хранения которых используются специальные модули памяти или жесткие диски очень маленького размера. Запись изображения на жесткий диск компьютера может осуществляться с помощью подключения камеры к USB порту.

При установке в компьютер специальной платы -- ТВ-тюнера и подключения его ко входу телевизионной антенны можно просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.

Термин «мультимедиа» происходит от латинского слова «media» -- среда или носитель информации. Таким образом, мультимедиа -- это возможность работы со звуком и видеоинформацией. Мультимедиа- программа -- это программа, использующая звуковые и анимационные средства. Мультимедийные компьютеры способны выполнять эти программы.

К устройствам мультимедиа относятся накопители на компакт-дисках (лазерные дисководы -- CD-ROM, DVD-ROM), звуковые карты и графические ускорители. Все эти устройства работают под управлением специальных программ -- драйверов. Накопители делятся на считывающие -- CD-ROM, DVD-ROM, с однократной записью и многократной записью. Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. Информация на лазерном диске записана на одну спиралевидную дорожку, содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Считывание информации реализуется при помощи читающего лазера и фотоприемника. Свет от лазера фокусируется на дорожке записи и отражается от зеркальной площадки. В зависимости от наклона этой площадки отраженный свет может попасть на фотоприемник или пройти мимо. В первом случае он создаст электрический сигнал, во втором случае сигнала не будет. При вращении диска читающее устройство перемещается вдоль дорожки и создает последовательность электрических импульсов, представляющих закодированную на диске информацию.

Все эти устройства обрабатывают как аналоговую, так и цифровую информацию. По способу кодирования цифровой информации такие устройства отличаются от других накопителей, например магнитных. Однако обращение к ним для записи и чтения числовых данных осуществляется как к другим накопителям. Накопители CD имеют два информационных канала: аналоговый и цифровой. В цифровом канале применяется тот же стандарт передачи информации, что и для магнитных накопителей, поэтому CD могут подключаться параллельно накопителю на жестком магнитном диске. Накопители CD характеризуются максимальной скоростью обмена информацией, которая кратна стандартной величине 150 Кбайт/с и емкостью около 650 Мбайт. В качестве меры скорости работы CD-ROM-привода была выбрана скорость работы устройства для считывания звуковых дисков. Различают 24-, 48-, 50- и 52-скоростной дисководы. Буквенно-цифровая маркировка на передней панели дисковода, например 48Х, означает, что скорость вращения этого CD-ROM-привода в 48 раз превышает скорость вращения устройства для считывания звуковых дисков.

В области звука на компьютере за последние годы произошли серьезные изменения. Практически повсеместным стандартом стало внедрение формата обработки звука Dolby Digital 5.1. Это означает, что компьютер способен работать в звуковой среде, прежде характерной только для аппаратуры класса HiFi. Подключив к звуковой карте по цифровому выходу 5.1 комплект колонок высокого класса, пользователь получает полноценный звук для домашнего электронного театра по цене ниже, чем самые дешевые системы бытового класса.

Аналоговый канал накопителей CD, чаще всего применяемый для обработки сигналов звукового диапазона частот (музыка, речь), может подключаться только к звуковой карте. Звуковая карта преобразовывает звук из аналоговой формы в цифровую. Для ввода звуковой информации используется микрофон, который подключается ко входу звуковой карты. Некоторые звуковые карты имеют GAME-порт, к которому подключаются джойстики. Обычно звуковая карта может синтезировать звук, в ее памяти хранятся звуки различных музыкальных инструментов, которые она может воспроизводить.

На звуковой карте устанавливаются аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, аналоговый микшер, усилитель, устройства коммутации сигналов и дополнительный порт для подключения цифрового канала накопителя CD. Звуковые карты отличаются частотой дискретизации сигнала, разрядностью цифрового канала и наличием/отсутствием аналогового стереоканала.

Графические ускорители предназначены для ускорения вывода графической информации на экран монитора и содержат графический процессор, локальную видеошину и графическую оперативную память.

Список литературы

1. Лесничая И.Г., Миссинг И.В., Романова Ю.Д., Шестаков В.И. Информатика и информационные технологи - М.: Эксмо, 2005-544с.

2. Соловьева Л.Ф. Информатика и ИКТ -- СПБ: БВХ-Петербург, 2011- 344с.

Размещено на Allbest.ru