Файл: Устройство персонального компьютера (Общие сведения о персональном компьютере).pdf

Дальнейшее увеличение объема информации обеспечивается применением двусторонних DVD, а также Blue-ray.

Флэш-память

К недостаткам дисковой памяти можно отнести наличие механических движущихся компонентов, имеющих малую надежность, и большую потребляемую мощность при записи и считывании. Появление большого числа цифровых устройств, таких как МРЗ-плееры, цифровые фото- и видеокамеры, карманные компьютеры, потребовало разработки миниатюрных устройств внешней памяти, которые обладали бы малой энергоемкостью, небольшими размерами, значительной емкостью и обеспечивали бы совместимость с персональными компьютерами. Первые промышленные образцы такой памяти появились в 1994 г.

Новый тип памяти получил название флэш-память (Flash-memory). Флэш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи. В ППЗУ флэш-памяти использован новый принцип записи и считывания, отличный от того, который используется в известных схемах ППЗУ. Кристалл схемы флэш-памяти состоит из трех слоев. Средний слой, имеющий толщину порядка 1,5 нм, изготовлен из ферроэлектрического материала. Две крайние пластины представляют собой матрицу проводников для подачи напряжения на средний слой. При подаче напряжения, на пересечении проводников, возникает напряжение, достаточное для изменения направления магнитного момента атомов его кристаллической решетки, расположенной под местом пересечения проводников. Направление магнитного поля сохраняется и после снятия внешнего электрического поля. Изменение направления магнитного поля ферроэлектрика изменяет сопротивления этого участка слоя. При считывании, на один крайний слой подается напряжение, а на втором слое замеряется напряжение, прошедшее через ферроэлектрик, которое будет иметь разное значение для участков с разным направлением магнитного момента. Такой тип флэш-памяти получил название FRAM (ферроэлектрическая память с произвольным доступом).

Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контроллер, для подключения к одному из стандартных входов компьютера. Размеры этого блока 40 х 16x7 мм. Флэш-память, используемая в других цифровых устройствах, имеет иные размеры и конструктивное оформление. В настоящее время объем флэш-памяти достигает нескольких Гбайт, скорость записи и считывания составляют десятки Мбайт/с.

В настоящее время производители выпускают флэш-память нескольких типов:

• флеш-карты Compact Flash, SmartMedia, MultiMedia Card, SecureDigital, Memory Stick PRO, Memory Stick и т д., для работы с которыми требуется устройство чтения флэш-карт;

USB-флеш-память («флешки»), которая не требует использования дополнительных устройств для записи / чтения информации, т.к. имеет разъем для подключения к USB-порту компьютера. [5–11, 13]

Дополнительные устройства персонального компьютера

Основное назначение дополнительных устройств заключается в обеспечении ввода в ПК программ и данных из окружающей среды с целью их дальнейшей обработки, а также вывод результатов работы в форме, пригодной для восприятия пользователем или для дальнейшей передачи на другой ПК. Именно дополнительные устройства в значительной степени определяют возможности применения ПК на практике.

По функциональному назначению дополнительные устройства делятся на несколько групп (см. рис. 3).

Рис. 3. Виды устройств ввода-вывода информации

1. Устройства ввода, предназначенные для ввода информации в ПК, с целью оказания на него воздействия. Такими устройствами помимо клавиатуры являются: микрофон, сканер, графический планшет и т.д.

2. Устройства вывода, предназначенные для вывода информации в форме, необходимой пользователю. Такими устройствами помимо монитора являются: принтер, аудиосистема.

3. Устройства ввода-вывода, предназначенные для ввода информации в ПК; вывода информации в форме, необходимой пользователю или обмена данными с другими ПК. Такими устройствами являются внешние накопители и модемы.

4. Дополнительные периферийные устройства, обеспечивающие более удобную и комфортную работу пользователя с ПК. Такими устройствами являются: манипулятор «мышь», WEB-камеры и т.д.

Каждые из указанных четырех групп дополнительных устройств выполняют определенные функции, которые ограничены их возможностями и назначением. [ 9–10]

2.2.2. Устройства ввода

Основное назначение периферийных устройств ввода информации – это ввод информации в ПК с целью оказания на него воздействия.

Основным устройством ввода данных в ПК является клавиатура, имеющая, как правило, имеет от 101 до 105 клавиш, на которых расположены буквы латинского и национального алфавита, цифры и другие специальные символы, в том числе системные команды. Существуют специальные мультимедийные клавиатуры, оснащенные гораздо большим количеством кнопок. Среди дополнительных клавиш мультимедийных клавиатур выделяют: клавиши управления мультимедиа-приложениями (например, вызов и управление программами прослушивания музыки, просмотра видео, работы в Интернете, с электронной почтой и прочее), клавиши управления громкостью звука, клавиши быстрого вызова офисных приложений (Word, Excel), калькулятора, браузеров, почтовых клиентов и т.д.

Манипулятор «мышь» представляет собой средство для работы с объектами операционной системы. Манипулятор «мышь» обеспечивает пользователю удобное и простое управление основными функциями операционной системы и другими программами, установленными на персональном компьютере. Основной технической характеристикой мыши является чувствительность мыши – это разрешение оптического сенсора, измеряемое в точках на дюйм (dpi или cpi – count per inch.), как правило, изменяется в диапазоне от 600 до 3200 dpi. Высокое разрешение оптического сенсора важно тем, пользователям, которые работают с компьютерной графикой высокого разрешения, компьютерным дизайнерам, конструкторам и другим специалистам, которые занимаются рисованием или черчением с использованием ПК. В остальных случаях пользователям ПК будет достаточно мыши с относительно невысокой точностью.

Сканер представляет собой устройство, которое применяется для автоматизированного считывания графической информации с бумажного или иного носителя в персональный компьютер. Принцип работы сканера: источник света, установленный в сканере, облучает сканируемый объект, а оптическая система сканера воспринимает отраженный от объекта световой поток, преобразуемый в цифровую форму с помощью программы сканирования.

Основные характеристики сканеров:

1) Цветность. Различают чёрно-белые сканеры, которые считывают штриховые и полутоновые (до 256 градаций серого цвета) изображения, а также цветные сканеры, в которых оригинал освещается вращающимся светофильтром, последовательно воспринимающим 3 основных цвета.

2) Разрешающая способность – количество различаемых точек на дюйм изображения, измеряется в dpi и, как правило, изменяется в диапазоне от 75 до 1600 dpi. Повышение разрешения при сканировании оригинала существенно увеличивает размер получаемого файла.

3) Скорость сканирования документа – это количество секунд, которое затрачивается на сканирование одной страницы оригинала.

Существует большое множество разнообразных видов и моделей сканеров. Выделяют два больших типа сканеров:

1. Ручные (handheld) сканеры. Для того чтобы отсканировать текст или изображение необходимо без резких движений провести его сканирующей головкой по изображению. За один проход сканируется только часть изображения, т.к. ширина сканирования не превышает 10,5 см, следовательно, все изображение сканируется за несколько проходов. Совместить в единое целое полученные части отсканированного изображения позволяют специальные программы, которые поставляются вместе со сканерами.
2. Самым обширным видом сканеров являются настольные сканеры, которые бывают разных видов:

• В планшетных сканерах есть сканирующая каретка (ширина ее, как правило, 210-220 мм), представляющая собой блок, который объединяет в себе источник света и оптическую систему, перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Оптическая система состоит из одного или нескольких зеркал, линзы и светочувствительной матрицы. За один такт работы матрица сканера считывает отдельную горизонтальную линию, строку оригинала.
• В рулонных сканерах необходимо отдельные листы документов протягивать с помощью вращающегося валика мимо закрепленной неподвижно сканирующей головки.
• В проекционных сканерах сканируемый документ кладут на поверхность сканирования изображением вверх, сверху же находится блок сканирования. В процессе сканирования перемещается только сканирующее устройство.
• В профессиональной типографической деятельности используются барабанные сканеры, в которых объект сканирования, помещенный на барабан, освещают источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в цифровое значение.

Графический планшет (дигитайзер) и интерактивный перьевой дисплей представляют собой устройства, используемые в компьютерной графике и анимации. Дигитайзер представляют собой устройство, используемое для оцифровки конструкторской документации (чертежей). Графический планшет значительно упрощает ввод в персональный компьютер чертежей, схем и рисунков.

Рабочая область дигитайзера выглядит, как чертежная доска и может иметь размер рабочей области до формата А1. Дигитайзер используется для ввода графических изображений в системах автоматизированного проектирования в виде точек по координатам. Графический планшет и дигитайзер, как правило, содержит рабочую плоскость, рядом с которой находятся кнопки управления, с помощью специального пера (координатного устройства) вводится информация.

Графический планшет и дигитайзер применяются для решения следующих задач: рисование, редактирование изображений, создание коллажей, монтаж аудио и монтаж видео, 3D-моделирование и компьютерная анимация, работа в мультимедийных приложениях, распознавание рукописного текста и др. [3–8, 12–14]

2.2.3. Устройства вывода

Периферийные устройства вывода информации предназначены для представления различных видов компьютерной информации в привычном для пользователя виде (текст, изображения, звук и т.д.).

Монитор представляет собой устройство отображения графической информации, которая формируется видеоадаптером. Видеоадаптер – это устройство сопряжения монитора с компьютером. В настоящее время в основном используются жидкокристаллические мониторы. Устройство матрицы жидкокристаллического монитора представлено на рис. 4

Рис. 4. Устройство матрицы жидкокристаллического монитора

Современные мониторы характеризуются следующими основными параметрами:

• размер экрана по диагонали в дюймах (от 17 до 46);
• разрешающая способность отображать на экране определенное количество горизонтальных и вертикальных точек (например, 1024х768);
• частота кадровой развертки характеризует, сколько в секунду изображение обновляется, измеряется герцах (Гц) (например, 60 Гц);
• угол обзора, измеряемый в градусах;
• яркость, контрастность;
• время отклика пикселя, измеряемое в мс.

Принтер представляет собой устройство вывода текстовой и графической информации на бумагу. В настоящее время в основном используются 3 вида принтеров:

1. Матричные принтеры представляют собой самые дешевые аппараты, которые обеспечивают удовлетворительное качество печати для рутинных операций (в основном для подготовки текстовых документов). Такие принтеры используются в банках, в промышленных условиях там, где нужна рулонная печать, печать на носителях из плотного материала.
2. Лазерные принтеры обладают высоким качеством печати, которое приближено к фотографическому. Основаны на фотоэлектронном способе печати: лазер формирует изображение на заряженной светочувствительной поверхности промежуточного носителя (фотобарабана) в виде электростатического рельефа, который притягивает частицы красителя, переносимые далее на бумагу. Такие принтеры применяют для изготовления оригинал-макетов книг и брошюр, деловых писем, графиков, рисунков и других материалов, для которых требуется высокое качество печати.
3. Струйные принтеры целесообразно использовать для вывода цветных графических изображений, поскольку применение чернил разного цвета дает сравнительно недорогое изображение приемлемого качества. Применяются для создания рекламных проспектов, календарей, поздравительных открыток. Принцип работы струйного принтера: печатающая головка, содержащая набор тонких сопел, через которые выбрасываются чернила, перемещается поперек листа бумаги. В струйных принтерах в основном применяют следующие методы нанесения чернил: термическая струйная (пузырьковая) технология (оттиск на бумаге получаются при попадании на нее капелек чернил, вылетающих из очень тонких сопел) и пьезоэлектрический метод (чернила выбрызгиваются под обратным пьезоэффектом – деформации пьезокристалла под воздействием электрического поля).