Исследование персонального компьютера

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГПОУ ТО «Тульский Государственный Технологический Колледж»

Практическая работа

По дисциплине: Информационные технологии

Тема: Персональный компьютер

Выполнил:

Золотухин К.В.

г. Тула - 2016 г

Содержание

Введение

1. История развития Персональных Компьютеров

2. События компьютерного мира 1990--2000-х годов

3. Классификация персональных компьютеров

4. Стандартная конфигурация ПК. Краткая характеристика основного устройства ПК

5. Устройства ввода/вывода и долговременного хранения информации

6. Устройства хранения информации

7. Оптические CD,DVD,BD - Лазерные компакт-диски

8. Периферийные устройства компьютеров

9. Периферийные устройства ввода

Введение

«Человек в XXI века, который не будет уметь пользоваться ЭВМ, будет подобен человеку XX века, не умевшему ни читать, ни писать»

Академик Глушков.

Прогресс в вычислительной технике не может не восхищать. Всего за 50 лет быстродействие серийно выпускаемых ЭВМ увеличилось в миллион раз при существенном уменьшении размеров и энергопотребления этих умных монстров. Сегодня производство компьютеров - крупнейшая отрасль промышленности, и объемы здесь таковы, что только персональных машин продано уже более миллиарда. Столь бурное развитие имеет свою причину и замечательную историю.

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т.д. Все еще очень хорошо помнят служившие верой и правдой до конца XX века русские счеты которые работали в десятичной позиционной системе, и в учебниках по торговому вычислению еще в 80-е годы прошлого века присутствовали главы, посвященные методам работы на них.

В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало известным широкой публике. Однако в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, вне всякого сомнения знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем - персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до учёных и инженеров.

Компьютер уже занимает очень много место в жизни человека. Кто-то использует компьютер для игр, кто-то для обучения, некоторые любят посидеть в Internet. Но все эти компьютеры имеют общую структуры и принципы функционирования, а соответственно, и историю развития. Эволюционный процесс, который привел к современным компьютерам, был и продолжает оставаться чрезвычайно быстрым и динамичным. Ученые вывели даже закономерность, что частота процессоров увеличивается вдвое каждые 18 месяцев!

В конце XX века невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.

При создании машины, известной как "персональный компьютер", было использовано большое число открытий и изобретений, каждое из которых внесло свою лепту в развитие компьютерной техники. И в данном реферате мы рассмотрим историю развития и историю изобретений вычислительной техники, а также сделаем краткий обзор о возможностях применения современных вычислительных систем и дальнейшие тенденции развития персональных компьютеров.

1. История развития Персональных Компьютеров

Аналитическая машина Бэббиджа.

Ещё в первой половине XIX в. Английский математик Чарльз Бэббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер (Бэббидж называл его Аналитической машиной). Именно Бэббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт -- карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).

Однако довести до конца эту работу Бэббидж не смог -- она оказалась слишком сложной для техники того времени.

Первые компьютеры.

В 40-ходах XX в. сразу несколько групп исследователей повторили попытку Бэббиджа на основе техники XX в. -- электромеханических реле. Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Бэббиджа и переоткрыли его идеи заново. Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941 г. построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы.

А в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM американец Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1». Он уже позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра), и реально использовался для военных расчётов.

Компьютеры с хранимой в памяти программой.

Начиная с 1943 г. в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAC на основе на основе электронных ламп. Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем Марк-1.Чтобы упростить и убыстрить процесс задания программ, Экерт и Мочли стали конструировать новый компьютер, который мог бы хранить программу в своей памяти.

В 1945 г. К работе был привлечён знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. Доклад был разослан многим учёным и получил широкую известность, поскольку в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т.е. универсальных вычислительных устройств. И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своём докладе в 1945 г. Джон фон Нейман. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.

Развитие элементной базы компьютеров.

В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп. Поэтому компьютеры были очень большими (они занимали огромные залы), дорогими и ненадёжными -- ведь электронные лампы, как и обычные лампочки, часто перегорают.

Но в 1948 г. были изобретены транзисторы -- миниатюрные и недорогие электронные приборы, которые смогли заменить электронные лампы. Это привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и повышению их надёжности.

Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов был созданы и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. дол. (компьютеры 40-х и 50-х годов обычно стоили миллионы дол.).

После появления транзисторов наиболее трудоёмкой операцией при производстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем. Но в 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрёл способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами.

В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое каждый год, что и обеспечивает постоянное уменьшение стоимости компьютеров и повышение быстродействия.

Появление персональных компьютеров.

Вначале микропроцессоры использовались в различных специализированных устройствах, например, в калькуляторах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, выполняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800 на основе микропроцессора Intel-8080. И хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встречено с большим энтузиазмом: в первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины.

Покупатели снабжали этот компьютер дополнительными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами.

В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаиро интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности персональных компьютеров. Персональные компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год.

В 1976 году новая компания Apple Computer вышла на рынок с компьютером Apple I стоимостью 666 долларов. Его системная плата была привинчена к куску фанеры, а корпуса и блока питания не было вообще.

Но появившийся в 1977 году компьютер Apple II стал прообразом большинства последующих моделей, включая и IBM PC.

Apple I, 1976 г.

Появление IBM PC.

В конце 70-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие компьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьёзного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) -- ведущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами.

Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен различных производителей.

Все это привело к удешевлению IBM PC-совместимых компьютеров и стремительному улучшению их характеристик, а значит, к росту их популярности.

Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъёмным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Напротив, принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим. Этот подход, называемый принципом открытой архитектуры, обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, хотя и лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха. Вот как открытость архитектуры IBM PC повлияла на развитие персональных компьютеров:

1. Перспективность и популярность IBM PC сделала весьма привлекательным производство различных комплектующих и дополнительных устройств для IBM PC. Конкуренция между производителями привела к удешевлению комплектующих и устройств.

2. Очень скоро многие фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать компьютеры, совместимые с IBM PC. Поскольку этим фирмам не требовалось нести огромные издержки фирмы IBM на исследования и поддержание структуры громадной фирмы, они смогли продавать свои компьютеры значительно дешевле (иногда в 2-3 раза) аналогичных компьютеров фирмы IBM.

3. Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен различных производителей.

Все это привело к удешевлению IBM PC-совместимых компьютеров и стремительному улучшению их характеристик, а значит, к росту их популярности.

2. События компьютерного мира 1990--2000-х годов

1990 год

Фирма Microsoft выпустила Windows 3.0.

Тим Бернерс-Ли разработал язык HTML (Hypertext Markup Language -- язык разметки гипертекста; основной формат Web-документов) и прототип Всемирной паутины, а также первый веб-браузер WorldWideWeb и первый веб-сайт info.cern.ch.

1991 год

Фирма Microsoft выпустила ОС Windows 3.1.

Разработан графический формат JPEG

Филипп Циммерман придумал PGP, систему шифрования сообщений с открытым ключом.

Создан стандарт связи по технологии Wi-Fi.

Была запущена первая веб-камера.

1992 год

Появилась первая бесплатная операционная система с большими возможностями -- Linux. Автор этой системы, финский студент Линус Торвальдс решил поэкспериментировать с командами процессора Intel 80386 и то, что получилось, выложил в Internet. Сотни программистов из разных стран мира стали дописывать и переделывать программу. Она превратилась в полнофункциональную работающую операционную систему. История умалчивает о том, кто решил назвать её Linux, но как появилось это название -- вполне понятно. «Linu» или «Lin» от имени создателя и «х» или «ux» -- от UNIX, так как новая ОС была очень на неё похожа, только работала теперь и на компьютерах с архитектурой х86.

DEC представил первый 64-битный процессор RISC Alpha.

Появился протокол передачи данных HTTP.

1993 год

Фирма Intel выпустила 32-разрядный микропроцессор Pentium, который состоял из 3,1 млн транзисторов и мог выполнять 112 млн операций в секунду.

Появился формат сжатия видео MPEG.

Появился язык разметки гипертекстовых документов во Всемирной паутине HTML.

Появился W3Catalog, первая поисковая система для поиска веб-сайтов в сети Интернет.

1994 год

Начало выпуска фирмой Power Mac серии фирмы Apple Computers -- Power PC.

Выпущена спецификация Bluetooth.

1995 год

Фирма DEC объявила о выпуске пяти новых моделей персональных компьютеров Celebris XL.

Компания NEC объявила о завершении разработок первого в мире кристалла с объёмом памяти 1 Гбайт.

Появилась операционная система Windows 95, в которой впервые появились поддержка USB и Plug and Play.

SUN представила язык программирования Java.

Появился формат RealAudio -- альтернатива MPEG.

1996 год

Фирма Microsoft выпустила Internet Explorer 3.0 -- достаточно серьёзный конкурент для Netscape Navigator.

Начат выпуск первых носителей формата DVD.

Выпущена первая общедоступная версия веб-браузера Opera.

1997 год

Фирма Apple выпустила операционную систему Macintosh OS 8.

1998 год

Фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows 98.

Фирма Apple выпустила первое поколение настольного компьютера iMac.

Появилась поисковая система Google.

2000 год

Фирма Microsoft выпустила операционные системы Windows ME и Windows 2000.

Выпущена спецификация стандарта USB 2.0.

В израильской фирме M-Systems был создан первый USB-флэш-накопитель.

2001 год

Фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows XP, которая в 2000-е годы была самой популярной ОС в мире (76,1 % в январе 2007 года).

Фирма Apple выпустила операционную систему OS X (Mac OS X, macOS).

2002 год

Был выпущен веб-браузер Mozilla Firefox с открытым исходным кодом.

2003 год

Фирма Apple выпустила веб-браузер Safari.

2004 год

Выпущена первая версия самого популярного дистрибутива Linux, Ubuntu.

2005 год

Фирма Apple выпустила компьютер Mac mini.

2006 год

Фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows Vista.

Фирма Apple выпустила ноутбук MacBook Pro.

Начат выпуск носителей формата Blu-ray Disc.

2008 год

Компания Google выпустила веб-браузер Google Chrome.

Выпущена спецификация стандарта USB 3.0.

Фирма Apple выпустила ноутбуки MacBook и MacBook Air.

2009 год

Фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows 7, которая по состоянию на 2016 год является самой популярной ОС в мире.

2012 год

Фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows 8.

2015 год

Фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows 10.

3. Классификация персональных компьютеров

Причин использования персональных компьютеров (ПК) в профессиональной деятельности может быть множество, и в зависимости от целей и решаемых задач для автоматизации рабочего места специалиста выбирается определённый тип компьютера.

Если вы бухгалтер, то желание автоматизировать трудоёмкий бухгалтерский учёт может быть причиной приобретения настольного ПК. Менеджеру, работа которого связана с разъездами, подойдёт ноутбук для качественного оформления договоров и облегчения работы с клиентской базой данных. Желание автоматизировать учёт товаропотоков приведёт коммерсанта к мысли о приобретении мобильного карманного компьютера.

Все компьютеры можно разделить на несколько категорий:

* базовые настольные ПК -- универсальные настольные ПК;

* мобильные компьютеры -- карманные (ручные) и блокнотные, или планшетные, ПК (ноутбуки) и телефоны-компьютеры (смартфоны);

* специализированные ПК -- сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня;

* суперкомпьютерные системы.

Каждой категории компьютеров соответствует своя специфичная программно-аппаратная инфраструктура.

Универсальные настольные ПК

Что такое настольный компьютер, объяснять никому не надо -- это любимое молодёжью устройство, чтобы красиво набирать тексты рефератов, а также любые другие тексты, бланки и договоры; вести бухгалтерский учёт; управлять финансами организации и работать с клиентской базой данных, а также делать различные расчёты, рисовать, слушать музыку и смотреть супер DVD-фильмы, обмениваться посланиями по электронной почте или прогуливаться по всемирной сети Интернет.

Обычный настольный персональный компьютер, или, как его называют на американско-компьютерном сленге, десктоп, состоит из системного блока, монитора, клавиатуры и мыши. Самая важная часть компьютера -- системный блок, содержащий процессор и оперативную память (memory), -- сердце и мозг ПК, жёсткий диск, или винчестер (HDD -- hard disk drive), дисковод CD/DVD-ROM и несколько так называемых портов (COM, LPT, USB -- port) -- плат, снабжённых разъёмами для присоединения к компьютеру дополнительных устройств: для печати -- принтера, для связи с другими компьютерами -- модема, для ввода изображений в компьютер -- сканера и некоторых других устройств.



Оговоримся, что в целом мы будем говорить об IBM-совместимых компьютерах, которые в мировом масштабе используют большинство людей в практической деятельности. Их производят не только в США, но и в Европе, Азии фирмы-производители ПК, принявшие стандарт фирмы IBM. Именно для этих компьютеров используется операционная система Windows знаменитой фирмы Microsoft.

Однако существует и другой стандарт «Эппл» (Apple) -- яблоко, на базе которого выпускаются компьютеры серии «Макинтош» (Macintosh). Для компьютеров этой группы существует своё «яблочное» программное обеспечение, в частности своя операционная система Mac OS X.

В чем принципиальная разница между IBM и Apple? Первая из них выбрала тактику открытой архитектуры (с продажей патентов). Любая фирма, приобретя патент, может наладить производство компьютеров по технологии IBM. Именно это и обеспечило широкое распространение компьютеров IBM. Фирма Apple не продаёт свои патенты, поэтому компьютеры этой фирмы дороже и менее распространены, хотя наиболее известные компьютеры серии Macintosh гораздо удобнее, мощнее и надёжнее, чем их аналоги IBM.

Но мы везде, где встретится слово «компьютер», будем подразумевать IBM-совместимый ПК, работающий с операционной системой Windows.

Мобильные компьютеры.

Сюда мы будем относить достаточно большой сегмент мобильных цифровых устройств, предназначенных для обработки, хранения и передачи информации.

Главное их отличие -- автономность и обязательный доступ к сетям и внешним устройствам посредством радиосигнала.

Самые большие из них -- ноутбуки. Это полноценные компьютеры с клавиатурой, винчестером и Windows.

Планшетные компьютеры имеют как правило ограниченные возможности, виртуальную клавиатуру и упрощённую операционную систему (Например Android).

Смартфоны -- это прежде всего телефоны с некоторыми, весьма ограниченными, компьютерными возможностями.

Специализированные ПК

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

Сетевые компьютеры, предлагаемые компаниями Sun, Oracle и IBM, не располагают локальной дисковой памятью и поэтому зависят от сети и серверов. Сетевые компьютеры и сервер приложений управляются собственной фирменной ОС, которая отличается от Windows, но в которой можно запускать Windows-приложения.

Спецификация NetPC, на которую ориентируются Microsoft, Intel, Compaq и другие поставщики персональных компьютеров, предполагает, что это полностью запечатанный компьютер с предназначенной для кэширования локальной памятью, но без возможности подключения плат расширения.

Подобно сетевым ПК, компьютеры NetPC не могут работать без сети.

Сервер начального уровня предназначен для поддержания локальной сети до 40 пользователей. От базового настольного ПК он отличается корпусом типа миди-тауэр и большим числом разъёмов. Такие серверы выпускаются фирмами Dell, HP, Compaq.

Многопроцессорные рабочие станции и серверы высокого уровня имеют обычно не менее двух источников питания, содержат большие объёмы оперативной и дисковой памяти. Наиболее известные серверы такого класса выпускают компании Dell и Sun Microsystems.

Суперкомпьютеры

Определённый круг задач оказывается не под силу персональным компьютерам и высокопроизводительным серверам. Среди областей применения суперкомпьютеров можно отметить атомную и ядерную физику, метеорологию, сейсмологию, математическое моделирование.

Основным ядром суперкомпьютера является мощный компьютерный комплекс, в котором объединены до 12 многопроцессорных серверов на базе последних моделей Intel Pentium. Два дополнительных комплекса имеют по восемь рабочих станций каждый. Они могут работать автономно или в составе объединённой системы.

4. Стандартная конфигурация ПК. Краткая характеристика основного устройства ПК

Конфигурация ПК.

В области информационных и компьютерных систем под конфигурацией понимают определённый набор комплектующих, исходя из их предназначения, номера и основных характеристик. Зачастую конфигурация означает выбор аппаратного и программного обеспечения, прошивок и сопроводительной документации. Конфигурация влияет на функционирование и производительность компьютера. Так же в операционной системе можно вручную выставлять настройки драйверов.

Аппаратное обеспечение.

Содержимое системного блока в значительной степени зависит от вычислительной системы в целом, её задач, целей и форм-фактора. В случае рационального использования, системный блок в большей степени соответствует потребностям вычислительной системы. В зависимости от вычислительной системы, в системном блоке могут находиться различные компоненты аппаратного обеспечения:

- вычислительный блок в виде главной/системной/материнской платы с установленным на ней процессором, ОЗУ;

- в материнскую плату могут быть установлены карты расширения (видеокарта, звуковая карта, сетевая плата) в случае крупного размера имеющие специальные средства крепления внутри шасси;

- также в шасси могут быть установлены блок(и) питания.

В случае использования в составе ЦОД или вычислительного кластера монтируемого в стойку, устанавливаются средства телеметрического управления и контроля (например на основе коммутаторов или управляющего ПО, ориентированного на веб-интерфейс).

Основные составные части типичного персонального компьютера:

Системный блок в составе: 2 -- материнская плата, 3 -- центральный процессор, 4 -- оперативная память, 5 -- карты расширений, 6 -- блок питания, 7 -- оптический привод, 8 -- жёсткий диск; периферийные устройства: 1 -- монитор, 9 -- компьютерная мышь, 10 -- клавиатура.

Основные устройства ПК.

Наrdwаrе - аппаратные средства т.е. механические, электрические и электронные узлы и компоненты компьютера.

Основные устройства компьютера:

- микропроцессор

- память компьютера (внутренняя и внешняя)

- устройства ввода информации

- устройства вывода информации

- устройства передачи и приёма информации

Системный блок содержит такие основный устройства ПК как системная плата с процессором и ОП, накопители на магнитных дисках, CD-ROM, блок питания.

Материнская (системная) плата - основной аппаратный компонент где находятся разъёмы для установки микропроцессора, оперативной памяти, кварцевый резонатор, базовая система ввода-вывода BIOS, вспомогательные микросхемы, интерфейс ввода-вывода (последовательный порт, параллельный порт, интерфейс клавиатуры, дисковый интерфейс и тд.) и шина.

Часть технического обеспечения, конструктивно отделённых от основного блока компьютера называют периферийными (устройства ввода-вывода)

Для подключения устройств ввода-вывода на системном блоке имеются разъёмы различных портов:

СОМ - Последовательные порты. Передают последовательно электрические импульсы, несущие информации. К ним обычно подключают мышь и модем.

LPT - Параллельный порт. Передаёт одновременно 8 электрических импульсов. Реализует более высокую скорость информации, используют для подключения принтера.

USB - Последовательная универсальная шина (Universal Serial Bus) - обеспечивает высокоскоростное подключение нескольких периферийных устройств (сканер, цифровая камера и тд.).

5. Устройства ввода/вывода и долговременного хранения информации

Устройство ввода-вывода -- компонент типовой архитектуры ЭВМ, предоставляющий компьютеру возможность взаимодействия с внешним миром и, в частности, с пользователями.

Подразделяются на:

· Устройство ввода

· Устройство вывода

· Устройства ввода-вывода -- компоненты ЭВМ с переносными носителями (дисководы), двунаправленные интерфейсы (различные порты компьютера, а также сетевые интерфейсы)

Устройства ввода

Устройства ввода -- это, в основном, датчики преобразования неэлектрических величин (расположение в пространстве, давление, вязкость, скорость, ускорение, освещённость, температура, влажность, перемещение, количественные величины и т. п.) и электрических величин в электрические сигналы воспринимаемые процессором для дальнейшей их обработки в основном в цифровом виде.

· Клавиатура

· Мышь и тачпад

· Планшет

· Джойстик

· Сканер

· Цифровые фото, видеокамеры, веб-камеры

· Микрофон

Устройства вывода.

Устройства вывода -- это преобразователи электрической цифровой информации в вид необходимый для получения требуемого результата, могущего быть как неэлектрической природы (механические, тепловые, оптические, звуковые), так и электрической природы (трансформаторы, нагреватели, электродвигатели, реле).

· Монитор

· Графопостроитель

· Принтер

· Акустическая система

Устройства ввода-вывода

· Интерактивная доска

· Стример

· Дисковод

· Сетевая плата

· Модем

· Гаптоклон

6. Устройства хранения информации

Запоминающее устройство -- носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Устройства хранения информации делятся на 2 вида:

§ внешние (периферийные) устройства

§ внутренние устройства

К внешним устройствам относятся магнитные диски, CD,DVD,BD,cтримеры, жесткий диск(винчестер),а также флэш-карта. Внешняя память дешевле внутренней, создаваемой обычно на основе полупроводников. Кроме того, большинство устройств внешней памяти может переноситься с одного компьютера на другой. Главный их недостаток в том, что они работают медленнее устройств внутренней памяти.

К внутренним устройствам относятся оперативная память, кэш-память, CMOS-память, BIOS. Главным достоинством является скорость обработки информации. Но в то же время устройства внутренней памяти довольно дорогостоящи.

Внешние:

НГМД(накопитель на гибких магнитных дисках)

Использование гибких дисков уходит в прошлое. Бывают двух типов и обеспечивают хранение информации на дискетах одного из двух форматов: 5,25' или 3,5'. Дискеты формата 5,25' в настоящее время практически не встречаются (максимальная ёмкость 1,2 Мб). Для дискет формата 3,5' максимальная ёмкость составляет 2,88 Мб, самый распространённый формат ёмкости для них - 1,44 Мб. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращается с постоянной угловой скоростью. Все дискеты перед употреблением форматируются - на них наносится служебная информация, обе поверхности дискеты разбиваются на концентрические окружности - дорожки, которые в свою очередь делятся на сектора. Одноименные сектора обеих поверхностей образуют кластеры. Магнитные головки примыкают к обеим поверхностям и при вращении диска проходят мимо всех кластеров дорожки. Перемещение головок по радиусу с помощью шагового двигателя обеспечивает доступ к каждой дорожке. Запись/чтение осуществляется целым числом кластеров, обычно под управлением операционной системы. Однако в особых случаях можно организовать запись/чтение и в обход операционной системы, используя напрямую функции BIOS. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

НЖМД(накопитель на жёстких магнитных дисках)

Накопитель на жёстком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного ПК. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. Основные принципы работы жёсткого диска мало изменились со дня его создания. Взглянув на накопитель на жёстком диске, вы увидите только прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех.

Диск представляет собой круглую пластину с очень ровной поверхностью чаще из алюминия, реже - из керамики или стекла, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передаётся на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и "запомнить". Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Появление в 1999 г. изобретённых фирмой IBM головок с магниторезистивным эффектом (GMR - Giant Magnetic Resistance) привело к повышению плотности записи до 6,4 Гбайт на одну пластину в уже представленных на рынке изделиях.

Основные параметры жёсткого диска:

§ Ёмкость - винчестер имеет объем от 40 Гб до 200 Гб.

§ Скорость чтения данных. Средний сегодняшний показатель - около 8 Мбайт/с.

§ Среднее время доступа. Измеряется в миллисекундах и обозначает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному вами участку. Средний показатель - 9 мс.

§ Скорость вращения диска. Показатель, напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость вращения жёсткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа (поиска). Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов.

§ Размер кэш-памяти - быстрой буферной памяти небольшого объёма, в которую компьютер помещает наиболее часто используемые данные. У винчестера есть своя кэш-память размером до 8 Мбайт.

§ Фирма-производитель. Освоить современные технологии могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления сложнейших головок, пластин, контроллеров требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. В настоящее время жёсткие диски производят семь компаний: Fujitsu, IBM-Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. При этом каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие особенности.

Стримеры

Классическим способом резервного копирования является применение стримеров - устройств записи на магнитную ленту.

Однако возможности этой технологии, как по ёмкости, так и по скорости, сильно ограничены физическими свойствами носителя. Стример по принципу действия очень похож на кассетный магнитофон. Данные записываются на магнитную ленту, протягиваемую мимо головок. Недостатком стримера является слишком большое время последовательного доступа к данным при чтении. Ёмкость стримера достигает нескольких Гбайт, что меньше ёмкости современных винчестеров, а время доступа во много раз больше. компьютер лазерный диск электронный

Flash-карта

Устройства, выполненные на одной микросхеме (кристалле) и не имеющие подвижных частей, основаны на кристаллах электрически перепрограммируемой флэш-памяти. Физический принцип организации ячеек флэш-памяти можно считать одинаковым для всех выпускаемых устройств, как бы они ни назывались. Различаются такие устройства по интерфейсу и применяемому контроллеру, что обусловливает разницу в ёмкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.

Multimedia Card (MMC) и Secure Digital (SD) - сходит со сцены из-за ограниченной ёмкости (64 Мб и 256 Мб соответственно) и низкой скорости работы.

SmartMedia - основной формат для карт широкого применения (от банковских и проездных в метро до удостоверений личности). Тонкие пластинки весом 2 грамма имеют открыто расположенные контакты, но значительная для таких габаритов ёмкость (до 128 Мбайт) и скорость передачи данных (до 600 Кбайт/с) обусловили их проникновение в сферу цифровой фотографии и носимых МРЗ-устройств.

Memory Stick - “эксклюзивный” формат фирмы Sony, практически не используется другими компаниями. Максимальная ёмкость - 256 Мбайт, скорость передачи данных доходит до 410 Кбайт/с, цены сравнительно высокие.

CompactFlash (CF) - самый распространённый, универсальный и перспективный формат. Легко подключается к любому ноутбуку. Основная область применения - цифровая фотография. По ёмкости (до 3 Гбайт) сегодняшние CF-карты не уступают IBM Microdrive, однако отстают по скорости обмена данными (около 2 Мбайт/с).

USB Flash Drive - последовательный интерфейс USB с пропускной способностью 12 Мбит/с или его современный вариант USB 2.0 с пропускной способностью до 480 Мбит/с. Сам носитель заключён в обтекаемый компактный корпус, напоминающий автомобильный брелок. Основные параметры (ёмкость и скорость работы) полностью совпадают с CompactFlash, поскольку чипы самой памяти остались прежними. Может служить не только “переносчиком” файлов, но и работать как обычный накопитель - с него можно запускать приложения, воспроизводить музыку и сжатое видео, редактировать и создавать файлы. Низкое среднее время доступа к данным на Flash-диске - менее 2,5 мс. Вероятно, накопители класса USB Flash Drive, особенно с интерфейсом USB 2.0, в перспективе смогут полностью заменить собой обычные дискеты и частично - перезаписываемые компакт-диски, носители Iomega ZIP и им подобные.

PC Card (PCMCIA ATA) - основной тип флэш-памяти для компактных компьютеров. В настоящее время существует четыре формата карточек PC Card: Type I, Type II, Type III и CardBus, различающиеся размерами, разъёмами и рабочим напряжением. Для PC Card возможна обратная совместимость по разъёмам “сверху вниз”. Ёмкость PC Card достигает 4 Гб, скорость - 20 Мб/с при обмене данными с жёстким диском.

Miniature Card (MC) - карточка флэш-памяти, предназначена в основном для карманных компьютеров, мобильных телефонов и цифровых фотокамер. Стандартная ёмкость составляет 64 Мбайт и больше.

xD Picture Card (extreme Digital) является новым типом флэш-памяти, разработанным компанией Toshiba специально для цифровых фотоаппаратов. На сегодняшний день это самое миниатюрное устройство флэш-памяти. Благодаря использованию технологии NAND не имеет ограничений на максимальный объем. Сейчас известны карточки xD Picture Card ёмкостью до 1 Гбайт, ожидается появление изделий ёмкостью до 8 Гбайт.

MirrorBit Flash, разработанная компанией AMD, основана на технологии хранения в ячейке двух бит. Каждая ячейка разделена на симметричные (зеркальные) половинки изолирующим слоем из нитрида кремния и, таким образом, имеет удвоенную ёмкость. За счёт “зеркальности” более быстро формируется стандартная 16-битная страница данных, что увеличивает скорость обмена. Чипы семейства MirrorBit имеют ёмкость 64 Мбит и могут быть установлены на большинство современных типов твердотельных устройств памяти.

7. Оптические CD,DVD,BD - Лазерные компакт-диски

CD(Compact Disc)-оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера.CD становятся все более быстродействующими и дешёвыми. На диске CD промышленным способом записывается информация. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD ёмкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали (в отличие от винчестера, данные на котором располагаются в виде концентрических окружностей). С точки зрения физики лазерный луч определяет цифровую последовательность единиц и нулей, записанных на CD, no форме микроскопических ямок (пит, pit) на его спирали. Сегодня, имея компьютер с записывающим дисководом CD, можно сделать диск менее чем за час.

DVD(Digital Versatile Disk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск - тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации, что вполне достаточно для полнометражного фильма. Такой объем способен удовлетворить любого производителя компьютерных игр и энциклопедий, для выпуска которых обычно требовалось несколько CD-ROM, вызывая неудобства у пользователя. Спецификаций DVD-ROM рассматривает диски и технологию DVD в качестве средства хранения компьютерных данных, обладающего громадной ёмкостью. Спецификация DVD-Video, вокруг которой ломалось столько копий, предусматривает лишь запись полнометражных кинопрограмм с высоким качеством изображения, многоканальным звуком и интернациональными настройками. Спецификация DVD-Audio рассматривает стандарт записи лишь звука, предполагая, правда, значительно более высокое качество, многоканальность и возможность поместить на том же диске не только 74 мин. музыки, но и разнообразную сопутствующую информацию. Становится ясным, что стремительное понижение цен на DVD-устройства может привести к вытеснению CD-приводов уже в ближайшее время даже при условии использования старых носителей. DVD по структуре данных бывают четырёх типов:

§ DVD-видео -- содержат фильмы (видео и звук);

§ DVD-Audio -- содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);

§ DVD-Data -- содержат любые данные;

§ смешанное содержимое.

BD(Blu-ray - англ. blue ray -- синий луч и disc -- диск) -- формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA.В новой технологии появились кардинальные изменения в логической структуре диска, стоимости и других параметрах. Длина волны синего лазера укоротилась до 405 нм, что позволило позиционировать луч намного точнее, а следовательно, и размещать данные на диске с большей плотностью. Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD.BD является продуктом нового поколения, наиболее прогрессивным, отвечающим "требованиям нашего времени", чем CD и DVD.

Магнитно-оптические диски

Магнитно-оптический диск -- носитель информации, сочетающий свойства оптических и магнитных накопителей. В последнее время все более широкое признание получает магнитооптическая технология, которая использует магнитные и оптические механизмы записи и чтения; все чаще магнитооптические накопители используются для хранения больших объёмов информации. На сегодняшний день благодаря применению новых технических решений и последних технологий в магнитооптических системах ситуация с магнитооптическими накопителями полностью изменилась. Постоянное снижение цен на магнитооптические дисководы и улучшение технических характеристик позволит им в недалёком будущем полностью вытеснить с рынка стримеры, а постоянное увеличение ёмкости носителей и надёжности хранения информации делает их работу в сетевых системах более эффективной по сравнению с накопителями типа CD-ROM. Запись на диск выполняется посредством последовательного нагревания ячейки диска лазером большой интенсивности до t=200 Со, в результате чего ячейка теряет заряд и последующего нанесения нового заряда при этой же температуре магнитной головкой. Считывание производится лазерным лучом меньшей интенсивности. Он направляется на ячейку и поляризуется имеющимся там зарядом (если таковой имеется), а считывающее устройство определяет является ли отражённый луч поляризованным. Не все магнитооптические диски могут быть перезаписываемыми; существуют также диски с однократной записью CC WORM (Continuous Composite Write Once Read Many) и частичной записью P-ROM (Partial read-only memory).Несмотря на большую ёмкость магнитооптических дисков , они не могут заменить жёсткие диски. Прежде всего это связано с низким быстродействием магнитооптических дисководов, а ведь этот параметр является одним из основных показателей для жёстких дисков. Быстродействие магнитооптических дисководов существенно снижается при записи диска; не спасает положение и технология кэширования записи. Как известно, запись на магнитооптический диск осуществляется за два прохода: при первом проходе данные стираются с диска, при втором - записываются. А если к тому же установить проверку данных при записи, то быстродействие снизится ещё на 20-30%.

Если вам требуется средство для долговременного хранения данных, использование магнитных носителей, чувствительных к сотрясениям, магнитным и электрическим полям, - не слишком надёжное решение. В этом случае стоит присмотреться к оптическим накопителям. Дисководы CD-R, к примеру, предполагают использование наиболее универсальных носителей, а также самую низкую цену хранения одного мегабайта информации.

Однако использование технологии однократной записи не позволяет стирать ненужные данные и записывать новые. Кроме того, для записи на диски CD-ROM требуются значительные системные ресурсы, что делает такой подход не всегда приемлемым. Кроме дисководов CD-R есть ещё один тип надёжных устройств хранения информации - это магнитооптические устройства. Хотя случайный магнитный импульс может мгновенно уничтожить данные, записанные на гибких или жёстких дисках, это не составит проблемы при использовании оптических накопителей, в которых вместо намагничивания при записи и считывании применяются лазерные лучи. Как следствие, они более эффективны для долговременного хранения данных или безопасной пересылки больших файлов по почте. Большая часть перезаписываемых оптических дисков может храниться 30 лет или даже больше, в то время как магнитные носители рассчитаны не более чем на 5 лет службы. Дополнительным преимуществом при архивации служит более низкая по сравнению с накопителями Zip или съёмными жёсткими дисками стоимость одного мегабайта записи, которая составляет всего около 11 центов для дисков на 230 Мбайт

Такие диски лучше переносят удары. Падение с метровой высоты на бетонный пол в большинстве случаев безопасно для 3,5-дюймовых оптических дисков. Кроме того, если для съёмных жёстких дисков или дисков, подобных Zip, существует несколько промышленных стандартов, то для оптических накопителей определена спецификация ISO. Вам, к примеру, не удастся прочитать содержимое картриджа SyJet с помощью дисковода Jaz, зато не составит труда считывать практически любой 3,5-дюймовый оптический диск на своём 3,5-дюймовом оптическом дисководе, независимо от производителя.

Несколько компаний недавно представили 3,5-дюймовые оптические дисководы, рассчитанные на 640 Мбайт записи, которые воспринимают старые диски объёмом 230 Мбайт. Более ранние магнитооптические накопители тратили вдвое больше времени на запись данных, чем на чтение, так как во время первого прохода происходило уничтожение прежней информации, а собственно запись осуществлялась уже на втором проходе. В 640-мегабайтных дисководах, таких как Fujitsu DynaMO 640, максимальная скорость передачи данных составляет почти 4 Мбайт/с, что более чем вдвое превосходит аналогичный показатель для дисководов, рассчитанных на 230 Мбайт. Этого вполне достаточно для запуска приложений прямо с магнитооптического диска. До этого момента людям, занимающимся издательской деятельностью, приходилось выбирать между скоростью съёмных жёстких дисков и надёжностью магнитооптики. Если вам требуется надёжное средство для долговременного хранения данных и одновременно вы хотите иметь возможность запускать приложения со съёмного носителя, магнитооптика будет для вас оптимальным решением.

5 ноября 1998 года Fujitsu Limited и Sony Corporation объявили о создании и развитии первого устройства магнитооптических дисков ёмкостью 1,3Гб, установив новый гигабайтный стандарт "GIGAMO". В новом магнитооптическом устройстве также впервые реализована новая технология Magnetical Induced Resolution (MSR), позволяющая читать исключительно малые области с магнитной записью, находящимися за пределами оптического разрешения. Фирма Fujitsu направила свои усилия на создание магнитооптических устройств, а Sony Corporation сконцентрировалась на создании дисков к этим устройствам. О поддержке нового стандарта заявили производители устройств Olympus и Konica, а также производители дисков Kyocera, Teijin, Toso, Hitachi-Maxell, Mitsubishi Chemical и Philips/PDO.

Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk -- Magneto Optical).Диски СD-MO можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

МО-библиотеки. Plasmon серии G МО-библиотеки Plasmon серии G представляют собой новое поколение в ряду магнитно-оптических накопителей, наиболее надежных в работе с архивированием и хранением данных. По сравнению с аналогичными МО-устройствами, доступными сегодня на рынке архивирования информации на МО/WORM-носителях, библиотеки Plasmon серии G предоставляют заказчику расширенные возможности, как по ёмкости, так и по срокам хранения информации.

UDO2 - разработка компании Plasmon, основанная на технологии ультраплотной записи голубым лазером. Быстрорастущие объёмы архивных данных требуют решений с высокой стартовой ёмкостью и возможностью её увеличения по мере развития технологии с минимальными затратами. UDO2-технология позволяет записывать диски размером 60 Гб, что в шесть раз превышает возможности предыдущего поколения записи оптических дисков, таких как МО и DVD. Мобильность UDO2-картриджей в сочетании с возможностью управления извлечёнными из библиотеки носителями (offline хранение) позволяют практически неограниченно увеличивать ёмкость хранилища.

Существующий метод однократной записи в рамках UDO2-технологии - качественно новый подход к созданию электронного архива, то есть массива информации, который нужно хранить десятилетиями в неизменном виде и время от времени пополнять новыми данными. Возможность случайного или умышленного удаления информации в этом случае исключена на физическом уровне.

Помимо дисков однократной записи (WORM), поддерживаются также перезаписываемые носители (RW).

Важная информация должна храниться самым надёжным способом. Однако ценность информации многократно увеличивается, если к ней может быть получен оперативный доступ. Библиотеки G-серии обеспечивают и то, и другое одновременно. Высоконадёжный способ записи позволяет хранить информацию на UDO-носителе не менее 50 лет. Доступ к данным осуществляется непрерывно, причём показатель времени доступа, которое обеспечивает UDO-привод, в 4 раза лучше, чем у предшественников.

Развитие рынка информационных технологий в последние годы идёт нарастающими темпами. Оптические диски UDO2 ёмкостью 60 ГБ - это только второе поколение носителей на основе технологии записи голубым лазером, в течение ближайших 3-х лет появится третье поколение этих дисков в течение с заявленной ёмкостью до 240 ГБ. При этом все последующие поколения UDO-дисков будут обратно совместимы.

...