Исследование персонального компьютера

Оперативная память (RAM - random access memory, ОЗУ) - устройство,

предназначенное для хранения обрабатываемой информации (данных) и программ, управляющих процессом обработки информации. Конструктивно представляет собой набор микросхем, размещённых на одной небольшой плате (модуль, планка). Модуль (модули) оперативной памяти вставляется в соответствующий разъем материнской платы, позволяя таким образом связываться с другими устройствами ПК.

Для того чтобы какая-либо программа начала своё выполнение, она должна быть загружена в оперативную память. Оперативная память является энергозависимой, т.е. хранит информацию, пока компьютер включён. В оперативную память программа и данные для её работы попадают из других устройств, загружаются из внешней памяти, энергонезависимых устройств памяти (жёсткий диск, компакт-диск и т.д.).

Оперативная память хранит загруженную, выполняющуюся сей момент программу и данные, которые с её помощью обрабатываются. Если после обработки предполагается дальнейшее использование данных то копию этого документа из оперативной памяти можно записать на одном из устройств внешней памяти (например, на жёстком диске), создав на жёстком диске файл, хранящий документ. Для того, чтобы технически осуществить процесс загрузки программы в оперативную память нужна программа-посредник между “железом” и человеком - операционная система. Операционная система (ОС) тоже должна быть загружена в оперативную память, но ОС загружается автоматически при включении компьютера. После её загрузки можно использовать инструменты, предназначенные для загрузки других программ.

Основные характеристики:

§ Объем памяти определяется максимальным количеством информации, которая может быть помещена в эту память, и выражается в килобайтах, мегабайтах, гигабайтах.

§ Время доступа к памяти (секунды) представляет собой минимальное время, достаточное для размещения в памяти единицы информации.

§ Плотность записи информации (бит/см2) представляет собой количество информации, записанной на единице поверхности носителя.

Оперативная память изготавливается в виде небольших печатных плат с рядами контактов, на которых размещаются интегральные схемы памяти (модули памяти). Модули памяти различаются по размеру и количеству контактов (SIMM или DIMM), по быстродействию, по объёму. Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является быстродействие - частота, с которой считывается или записывается информация в ячейки памяти. Современные модули памяти имеют частоту 133 МГц и выше. Оперативная память состоит из огромного количества ячеек (десятки миллионов), в каждой из которых хранится определённая информация. От объёма оперативной памяти зависит, сможет ли компьютер работать с той или иной программой. При недостаточном количестве памяти программы либо совсем не будут работать, либо будут работать медленно. Типичный современный компьютер имеет 256 или 512 Мб оперативной памяти.

Кэш-память

Кэш-память (с английского cash - запас)- устройство, имеющее очень короткое время доступа к данным. Встроенная в микросхему сверхбыстрая память. Обычно имеет размер 256 или 512 Кбайт, в мощных компьютерах до 1Гб и более.

В современных материнских платах применяется конвейерный кэш с блочным доступом (Pipelined Burst Cache). В кэш-памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения, и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы -- быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в кэш-память. В кэш-память записываются и результаты операций, выполненных в МП.

По принципу записи результатов в оперативную память различают два типа кэш-памяти:

§ в кэш-памяти «с обратной записью» результаты операций, прежде чем их записать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;

§ в кэш-памяти «со сквозной записью» результаты операций одновременно, параллельно записываются и в кэш-память, и в ОП.

Микропроцессоры начиная от МП 80486 обладают встроенной в основное ядро МП кэш-памятью (или кэш-памятью 1-го уровня -- L1), чем и обусловливается их высокая производительность. Микропроцессоры Pentium имеют кэш-память отдельно для данных и отдельно для команд: у Pentium ёмкость этой памяти небольшая -- по 8 Кбайт, у Pentium MMX -- по 16 Кбайт. У Pentium Pro и выше кроме кэш-памяти 1-го уровня есть и встроенная на микропроцессорную плату кэш-память 2-го уровня (L2) ёмкостью от 128 Кбайт до 2048 Кбайт. Эта встроенная кэш-память работает либо на полной тактовой частоте МП, либо на его половинной тактовой частоте.

Следует иметь в виду, что для всех МП может использоваться дополнительная кэш-память 2-го (L2) или 3-го (L3) уровня, размещаемая на материнской плате вне МП, ёмкость которой может достигать нескольких мегабайтов (кэш на MB относится к уровню 3, если МП, установленный на этой плате, имеет кэш 2-го уровня). Время обращения к кэш-памяти зависит от тактовой частоты, на которой кэш работает, и составляет обычно 1-2 такта. Так, для кэш-памяти L1 МП Pentium характерно время обращения 2-5 нс, для кэш-памяти L2 и L3 это время доходит до 10 нс. Пропускная способность кэш-памяти зависит и от времени обращения, и от пропускной способности интерфейса и лежит в широких пределах от 300 до 3000 Мбайт/с.

Использование кэш-памяти существенно увеличивает производительность системы. Чем больше размер кэш-памяти, тем выше быстродействие, но эта зависимость нелинейная. Имеет место постепенное уменьшение скорости роста общей производительности компьютера с ростом размера кэш-памяти. Для современных ПК рост производительности, как правило, практически прекращается после 1 Мбайт кэш-памяти L2. Создаётся кэш-память на основе микросхем статической памяти.

CMOS-память

CMOS-память(изготовленная по технологии CMOS - complementary metal - oxide semiconductor) предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в том числе и когда питание компьютера выключено. Для этого используют специальные электронные схемы со средним быстродействием, но очень малым энергопотреблением, питаемые от специального аккумулятора, установленного на материнской плате. Это полупостоянная память. Питается от батарейки, поэтому сохраняет информацию и при полном отключении питания компьютера.

BIOS

BIOS- постоянная память, т.е. память, хранящая информацию при отключённом питании теоретически сколь угодно долго, в которую данные занесены при её изготовлении. Такой вид памяти называется ROM (read only memory). BIOS (Basic Input-Output System) - базовая система ввода-вывода - содержит наборы групп команд, называемых функциями, для непосредственного управления различными устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы компьютера. В BIOS содержится также программа настройки конфигурации компьютера - SETUP. Она позволяет установить некоторые характеристики устройств ПК. BIOS как система непосредственно ориентирована на конкретную аппаратную реализацию компьютера и может быть различной даже в однотипных компьютерах.

8. Периферийные устройства компьютеров

Термин периферия (от греческого periphъreia - окружность) - устройства, связывающие компьютер с внешним миром. Список периферийных устройств, делающих компьютер "вещью для нас", практически неограничен. Сюда же часто ошибочно относят мониторы. Периферийные устройства также называют внешними. Второе определение периферии - это устройства, с помощью которых информация может или вводится в компьютер, или же может выводится из него.

Условно периферийные устройства можно разделить на:

Основные, без которых работа компьютера практически невозможна;

Прочие, которые подключаются при необходимости;

К основным устройствам относятся устройства управления курсором и отчасти модемы (для терминалов и бездисковых станций). Практически к ПК можно подключить любые устройства, которые могут вырабатывать электрические сигналы и/или ими управляться.

Периферийные устройства подключаются к компьютеру через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров или контроллеров. Средством стыковки какого-либо устройства и какой-либо шины компьютера является адаптер и контроллер.

Периферийные устройства:

· Устройства ввода-вывода

· Связь с сотовым телефоном

· Аксессуары к ПК

· Колонки & наушники

· Игровые устройства

· Цифровая техника

· CompactFlash

· Накопители

· Планшеты

· Принтеры

· Сканеры

· Модемы

· Сеть и её аппаратура

· Проекторы

· UPS-ы

Манипуляторы

Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором на экране монитора команду или место ввода данных. Манипуляторы, как правило, подключаются к последовательному порту. Используются для облегчения управления компьютером (ПК). К манипуляторам относятся мышь, трекбол, графический планшет (дигитайзер), световое перо, тачпад, сенсорный экран, Roller Mouse, pointing stick, джойстик и игровые манипуляторы.

Типы манипуляторов:

С относительным указанием позиции (перемещения);

· Мышь

· Трекбол

· Трекпоинт

· Тачпад

· Джойстик

· Roller Mouse

· Leap Motion

С возможностью указания абсолютной позиции;

· Графический планшет

· Световое перо

· Аналоговый джойстик

· Клавиатура

Игровые манипуляторы;

· Джойстики

· Геймпады

· Компьютерный руль

· Танцевальная платформа

9. Периферийные устройства ввода

Клавиатура является основным устройством ввода информации в ПК. Это первое из внешних устройств ввода, с которыми сталкивается пользователь.

История создания

Со времён появления персонального компьютера вплоть до самого последнего времени внешний вид, и устройство клавиатуры оставались, практически, неизменными.

В 1995 году после выхода ОС Windows 95 привычные 101-клавишные устройства были заменены клавиатурами со 104 клавишами.

Три новые клавиши были добавлены специально, чтобы реализовать некоторые возможности ОС.

Ещё ряд изменений был связан с эргономическими показателями, то есть с необходимостью соответствия новых клавиатур современным требованиям медицины. Было замечено, что при каждодневной интенсивной работе со старыми плоскими клавиатурами у "операторов ЭВМ" начинало развиваться профессиональное заболевание кистей рук. Поэтому сейчас на рынке появилось множество новых, "эргономичных" клавиатур самых причудливых форм: как бы "разломанных" надвое, изогнутых, снабжённых подставками для кистей рук и т. д.

Всё более популярными становятся клавиатуры на ИК-лучах, не требующие шнура для подключения к системному блоку. Передача сигналов с такой клавиатуры осуществляется по принципу аналогичному (дистанционному) управлению.

Самое главное изменение, однако, не коснулось ни устройства, ни формы клавиатуры - изменилась её роль в ПК. Сегодня круг обязанностей клавиатуры едва ли не целиком и полностью ограничивается вводом текста и цифр. А все функции по управлению, отданию команд с приходом графического интерфейса успешно выполняет мышь.

При нажатии на любую клавишу клавиатуры срабатывает миниатюрный переключатель, сигнал от которого отслеживается специальным микропроцессором, посылающим соответствующие сообщения в компьютер, где они обрабатываются операционной системой.

Клавиши на клавиатуре можно разделить на блоки. Большинство клавиш служит для ввода букв, цифр, различных символов и знаков препинания - основная группа символов. Двенадцать функциональных клавиш: от <F1> до <F12>, имеют специальное назначение, зависящее от конкретной программы.

Дополнительная клавиатура расположена справа. Она предназначена как для ввода чисел, так и для дублирования клавиш управления курсором. Если нажата клавиша <Num Lock> (горит индикатор), то вводятся цифры. При повторном нажатии на эту клавишу индикатор гасится, и дополнительная клавиатура дублирует управляющие клавиши.

Рассмотрим более подробно служебные клавиши.

Esc(Escape) - Обычно служит для отмены какого-либо действия или для выхода из программы.

Enter - Служит для завершения ввода строки и перехода на следующую строку, принятия положительного ответа на вопрос и т.д.

Tab - Предназначена для формирования отступов в тексте, переключения между различными альтернативами в диалогах.

Shift - Клавиша переключения регистра. Если нажать эту клавишу и, не отпуская её, нажать клавишу с буквой, то введётся заглавная буква. Кроме того, некоторые клавиши (например, цифровые) имеют два символа. Простое нажатие клавиши вводит символ, указанный на клавише снизу. Нажатие с клавишей <Shift> вводит символ, указанный сверху. На клавиатуре, для удобства, имеется две клавиши <Shift>. Как правило, они идентичны, хотя в некоторых программах они могут иметь различные функции.

Caps Lock - Фиксированное переключение регистра в режим ввода прописных букв, горит индикатор.

Ctrl - Управляющая клавиша, расширяет возможности клавиатуры. Используется в комбинации с другими клавишами. Какую именно клавишу необходимо нажать для той или иной команды - зависит от конкретной программы.

Alt - Альтернативная управляющая клавиша. Её назначение сходно с клавишей <Ctrl>, однако они не идентичны. Комбинации с клавишей <Alt> и с клавишей <Ctrl>, как правило, запускают разные программы.

Backspace - Стирает последний введённый символ или символ, стоящий слева от курсора.

Insert(сокращение: <Ins>) - Служит для переключения режимов вставки/замены символов при редактировании текста, для добавления нового элемента в список.

Delete(сокращение:<Del>) - Служит для удаления чего-либо, например, выделенного фрагмента текста, символа справа от курсора, элемента списка и т.д.

Home - Предназначена для перехода в начало (строки, списка и т.п.)

End - Предназначена для перехода в конец (строки, списка и т.п.)

PageUp (сокращение:<PgUp>) - Предназначена для перехода на предыдущую страницу или прокрутки изображения на экране вверх.

PageDown (сокращение:<PgDn>) - Предназначена для перемещения изображения на экране вниз.

Стрелки - При редактировании текста позволяют перемещать курсор в соответствующим направлении.

Scroll Lock - В далёком прошлом служила для включения/отключения режима прокрутки экрана, однако давно уже утратила своё первоначальное назначение. Сейчас её назначение зависит от конкретной программы, но используется она крайне редко.

Print Screen (сокращение:<PrnScr>) - Ранее использовалась для того, чтобы напечатать содержимое экрана на принтере. Иногда и в наши дни она используется таким или подобным образом.

Pause/Break - Имеет два назначения: простое нажатие этой клавиши включает режим паузы, и нажатие вместе с клавишей <Ctrl> служит для того, чтобы прервать выполняемое действие.

Специально для работы с Microsoft Windows 95/98/2000/NT4/XP на клавиатуре появились две клавиши вызова системного меню с изображением логотипа Windows и клавиша вызова контекстного меню с изображением меню.

Для полноценной работы с клавиатурой требуется определённый навык, на развитие которого потребуется время. Существуют специальные программы - клавиатурные тренажёры, позволяющие ускорить приобретение навыка.

Манипуляторы

Для управления работой современных программ используются различные манипуляторы. Манипуляторы осуществляют непосредственный ввод информации, указывая курсором-указателем на экране монитора команду или место ввода данных.

Мышь- это устройство, предназначенное для обеспечения удобства работы с современным программным обеспечением.

Мышь представляет собой электронно-механическое устройство, с помощью которого осуществляется дистанционное управление курсором на экране монитора. Внутри мыши помещён шарик, покрытый мягкой резиной. При движении мыши по гладкой поверхности шарик вращается. Его вращение передаётся двум валикам (перфорированные колёсики), оси которых перпендикулярны между собой. На валиках установлены диски с прорезями. С одной стороны от диска стоит небольшой источник света (светодиод), а с другой стороны - приёмник света (фототранзистор). При вращении дисков луч света, идущий от светодиода к фототранзистору, прерывается, в результате чего на фототранзисторе возникают импульсы (сигналы). Эти сигналы по проводам передаются в компьютер, где и обрабатываются.

Основной характеристикой мыши является разрешающая способность, которая измеряется в точках на дюйм (dpi). Эта характеристика показывает, какое минимальное перемещение мыши по плоскости фиксируется следящей системой. Некоторые модели имеют динамическое разрешение более 100 dpi. Это означает, что механика фиксирует перемещение мыши менее чем 1/40 миллиметра. На самом деле, динамическое разрешение - величина не постоянная для данной модели. Её можно регулировать при перемещении указателя по экрану. Если разрешение порядка 400 dpi, то очень трудно установить курсор в нужное место. Он будет прыгать из стороны в сторону как бы по невидимым квадратикам.

Манипулятор "мышь" - как правило, самый дешёвый из компонентов компьютера, поэтому и отношение к нему соответствующее: очень часто почти безразличное ("лишь бы была"). В то же время, очевидно, что мышь - крайне важное устройство в составе ПК, поскольку вместе с клавиатурой постоянно используется для ввода информации и управления ею внутри компьютера.

Мыши различаются по свойствам:

-способ считывания информации (механические, оптические, оптико-механические);

-количество кнопок;

-способ соединения (проводные и беспроводные).

Джойстик