Файл: Устройство персонального компьютера (История возникновения компьютеров).pdf

6) Следующим очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из памяти процессор бе¬рет программы и исходные данные для обработки, а затем запи¬сывает в нее полученные результаты. Сейчас ОЗУ выполняется по технологии DRAM в форм-факторах DIMM и SO-DIMM, это динамическая память, организованная в виде интегральных схем полупроводников. Она энергозависима, то есть данные исчезают при отсутствии питания.

DIMM - оперативная память для полноразмерных компьютеров. Память форм-фактора SO-DIMM предназначена для использования в ноутбуках, компактных ITX-системах, моноблоках - словом там, где важен минимальный физический размер модулей памяти. Отличается от форм-фактора DIMM уменьшенной примерно в 2 раза длиной модуля, и меньшим количеством контактов на плате. По остальным характеристикам - частоте, таймингам, объёму, модули SO-DIMM могут быть любыми, и ничем принципиальным от DIMM не отличаются.

ОЗУ для компьютера делится на 4 типа – DDR, DDR2, DDR3 и DDR4.

Память типа DDR появилась в 2001 году, и имела 184 контакта. Напряжение питания составляло от 2.2 до 2.4 В. Частота работы – 400МГц. До сих пор встречается в продаже, но на сегодняшний день формат устарел.

Стандарт DDR2 вышел уже в 2003-ем, получил 240 контактов, которые увеличили число потоков, ускорив шину передачи данных процессору. Частота работы DDR2 могла составлять до 800 МГц (в отдельных случаях – до 1066 МГц), а напряжение питания от 1.8 до 2.1 В – чуть меньше, чем у DDR. Следовательно, понизились энергопотребление и тепловыделение памяти.

В 2007 году появился DDR3, который до сих пор массово распространён. Остались всё те же 240 контактов, но слот подключения для DDR3 стал другим – совместимости с DDR2 нет. Частота работы модулей в среднем от 1333 до 1866 МГц. Встречаются также модули с частотой вплоть до 2800 МГц.

DDR4 – новый тип ОЗУ, разработанный только в 2012 году. Является эволюционным развитием предыдущих типов. Пропускная способность памяти снова повысилась, теперь достигая 25,6 Гб/с. Частота работы также поднялась – в среднем от 2133 МГц до 3600 МГц. Если же сравнивать новый тип с DDR3, который продержался на рынке целых 8 лет и получил массовое распространение, то прирост производительности незначителен, к тому же далеко не все материнские платы и процессоры поддерживают новый тип.

7) Жёсткий диск, HDD или винчестер – запоминающее устройство для постоянного хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. HDD расшифровывается как Hard Disk Drive, отсюда и название – жёсткий: внутри корпуса устройства находятся диски из металла или стекла, на которых нанесено магнитное напыление. Именно на этот слой и записываются данные.

На рынке сейчас распространены три типа жёстких дисков:

HDD – жёсткий магнитный диск;

SSHD – гибридный жёсткий диск, с небольшим объёмом твердотельной флэш-памяти;

SSD– полностью твердотельный диск

SSD диски пока достаточно дороги, но выигрывают у HDD в скорости, SSHD – компромисс между твердотельными носителями и магнитными.

3.2. Мониторы.

Существует главное устройство вывода данных из компьютера — монитор. Главенство монитора среди устройств вывода данных вполне объяснимо: человек воспринимает и осознает свыше 90 % всей входящей информации именно визуаль¬но. Таким образом, то устройство, которое обеспечивает генерацию изображения, всегда будет наиболее важным среди устройств вывода компьютера.

Мониторы в своем развитии прошли путь от микроскопических по сегодняш-ним меркам черно-белых (а вернее, черно-зеленых) экранов, работающих исклю-чительно в текстовом режиме, до огромных плоских матриц, размеры которых заставляют отодвигаться от них подальше, иначе невозможно охватить взглядом всю их поверхность.

Для персональных компьютеров разрабатывались такие основные типы мониторов:

□ мониторы с электронно-лучевой трубкой;

□ жидкокристаллические мониторы;

□ мониторы с плазменной панелью.

Внутри мониторов с ЭЛТ находятся:

□ катод, раскаляющий проводник так, чтобы вокруг него возникло облако элек-тронов;

□ трубка с тремя магнитными ловушками, создающими из электронов катода три хорошо сфокусированных луча;

□ дисплей, покрытый светящимся под воздействием электронного луча слоем.

Каждая точка экрана состоит из трех компонентов — красного, зеленого и сине¬го, а каждый из лучей заставляет светится с заданной яркостью один или несколько этих компонентов. В результате получается картинка, в которой смешение трех основных цветов создает всевозможные оттенки всех цветов.

Среди достоинств современных мониторов с электронно-лучевой трубкой можно отметить только два: они дешевле по сравнению с жидкокристаллическими и плазменными мониторами и могут менять в определенных пределах свое раз¬решение. Все остальные параметры при сравнении много хуже. Мониторы с элек¬тронно-лучевой трубкой занимают больше места, имеют больший вес, потребляют много электроэнергии, генерируют сильные электромагнитные поля, а четкость изображения у них хуже, чем у жидкокристаллических и плазменных мониторов. Эти мониторы в настоящее время практически полностью вытеснены жидкокристаллическими и плазменными.

Жидкокристаллический монитор, или жидкокристаллический дисплей (ЖКД), представляет собой плоский экран, характеризую¬щийся хорошей четкостью, фиксированным разрешением (количеством отобра¬жаемых точек), небольшим энергопотреблением, малыми габаритами (в глубину) и весом. При более четком отображении ЖКД обладает куда меньшими показателями излучения от экрана и мощности электромагнитных полей.

Принцип действия ЖКД основан на способности физической структуры, на¬званной «жидкими кристаллами», менять свою светопроводность (вернее, цве- топроводность) в зависимости от поданного на них напряжения. Таким образом, получая на входе определенный цветовой спектр, жидкие кристалы, в зависимости от того, какое напряжение на них подается, пропускают только свет определенного цвета. Каждой точке экрана соответствует одна жидкокристаллическая ячейка, которая в результате подачи на нее электрического сигнала становится светофиль¬тром и подсвечивается светом того или иного цвета.

Поскольку матрица ЖКД сформирована из заранее установленного количества ячеек, эти дисплеи имеют фиксированные размер и разрешение экрана.

Плазменные мониторы, как и жидкокристаллические, конструктивно имеют вид плоских панелей. Они работают за счет свечения инертного газа в плазменном разряде. Каждая ячейка (точка экрана) плазменного монитора представляет собой сочетание трех миниатюрных люминесцентных ламп, каждая из которых может светиться своим цветом (красным, зеленым или синим). Для того чтобы плазменный разряд возник, необходимо подвести к электродам до¬вольно высокое напряжение, что делает плазменные дисплеи весьма энергоемкими устройствами. Кроме этого, плазменные панели имеют ограничение по размеру отображаемой точки на экране. На самом деле, если необходимо в некотором объеме разместить три люминесцентные лампы, этот объем невозможно уменьшать до бесконечности. Для современных плазменных дисплеев предел составляет около половины миллиметра. Таким образом, с точки зрения четкости изображения для плазменных панелей «чем больше размер, тем лучше». Когда плазменные панели применяются для представления изображений на большой площади, им нет равных как по четкости изображения, так и по насыщенности цвета.

Плазменные панели потребляют гораздо больше электроэнергии, чем жидко¬кристаллические, они имеют ограничение по размеру точки экрана и значительно дороже ЖКД. Их применение ограничено экранами телевизоров и мониторами особо крупного размера (скорее для коллективного, чем для индивидуального пользования).

Основной характеристикой монитора персонального компьютера является его размер, измеряемый по диагонали. Чем шире монитор по соотношению сторон, тем меньше площадь видимой области при одной и той же диагонали.

Диагональ экрана варьируется от 18 дюймов до 55 и выше. В общем, чем диагональ больше, тем лучше: больше информации помещается на мониторе, выше эффект присутствия в играх и при просмотре видео.

К сожалению, с ростом диагонали цена растет в геометрической прогрессии. Поэтому в последнее время все большую популярность приобретают рабочие станции с двумя и более мониторами: многие современные видеокарты позволяют подключать несколько мониторов, что позволяет значительно увеличить площадь рабочего стола по минимальной цене.

Разрешение экрана – это количество пикселей - точек, из которых состоит изображение в ширину и в высоту. Чем больше максимальное разрешение, тем четче изображение и тем больше воспринимаемой взглядом информации помещается на экране.

Следует иметь в виду, что максимальное разрешение для каждого монитора является оптимальным – при этом разрешении каждый пиксель соответствует одному жидкокристаллическому элементу. Не стоит работать с монитором при разрешении, меньшем максимального – при этом либо уменьшится видимая область (образуется черная рамка), либо каждый пиксель будет состоять из нескольких ЖК-элементов, причем может оказаться, что одни пиксели станут больше других (изображение начнет заметно искажаться).

Максимальное разрешение должно соответствовать размеру монитора: если оно будет недостаточно, изображения будут зернистыми, если же разрешение будет слишком велико, текст и объекты станут слишком маленькими. Для определения, соответствует ли максимальное разрешение размеру, используется величина ppi - плотность пикселей. PPI (Pixels Per Inc – «пикселей на дюйм») равно количеству пикселей на дюйм монитора. Текст и объекты современных операционных систем настроены для мониторов с 96 ppi, поэтому, для сохранения четкости текста и мелких элементов желательно, чтобы ppi монитора было не менее 90-100. Если количество точек на дюйм у монитора будет намного меньше 90 (75 и меньше), изображения станут зернистыми. Для просмотра видео и некоторых игр это не так важно, а вот для работы такой монитор уже будет некомфортен.

Максимальное разрешение монитора должно поддерживаться видеокартой. При замене монитора на больший следует также помнить, что увеличение разрешения увеличивает и нагрузку на видеокарту.

Соотношение сторон (формат) подразумевает соотношение ширины экрана к высоте. Старые мониторы имели соотношение 5:4 и 4:3, такие есть в продаже и сейчас и обычно используются для офисных задач – с документами «бумажных» форматов на них работать удобнее всего. Современные мониторы в большинстве имеют соотношение сторон 16:9 (широкий формат). Такой формат наиболее оптимально покрывает поле зрения человека. Мониторы сверхширокого формата (21:9, Ultrawide) рекомендуются для игр и просмотра видео. Хотя края экрана таких мониторов и выпадают из области внимания, они видны периферийным зрением, что увеличивает эффект присутствия. Однако на Ultrawide мониторах заметнее проявляются искажения цветов по краям экрана, особенно если монитор находится прямо перед лицом на небольшом расстоянии. Изогнутый экран позволяет уменьшить искажение цветов на краях, кроме того, такой экран еще более усиливает эффект присутствия.

Матрицей называется основа монитора – пакет прозрачных пластин, между слоями которого расположены жидкие кристаллы. На сегодняшний день существует три типа ЖК-матриц:

1. TN (TN+film) –наиболее простая технология изготовления ЖК-матриц. Преимуществами - малое время отклика (самое малое среди современных матриц) и низкая себестоимость. Но недостатков тоже хватает: малый угол обзора, плохие контрастность и цветопередача. Высочайшая скорость отклика сделала матрицы TN популярными среди киберспортсменов, но для профессиональной работы с графикой и просмотра видео такие матрицы подоходят плохо.

2. IPS (SFT)/PLS избавлены от недостатков TN: они обеспечивают полный охват цветового пространства sRGB, а следовательно, и лучшую цветопередачу. Отличаются высокой контрастностью и хорошими углами обзора: до 180º. IPS чаще всего используются в профессиональных мониторах.

Недостатками IPS являются относительно высокая цена, большое время отклика и характерный для этого типа глоу-эффект – свечение углов экрана, особенно заметное под углом и при темной картинке.

На текущий день IPS объединяет целое семейство технологий, незначительно отличающихся по характеристикам.

3. VA по характеристикам и стоимости находятся между TN и IPS типами. Имеют неплохую цветопередачу, лучшую, чем у IPS, контрастность, средние углы обзора и время отклика. Также существует несколько технологий производства матриц такого типа.

Из-за особенностей устройства ЖК-матриц, изменение цвета каждого пикселя при подаче на него управляющего сигнала происходит довольно медленно (по меркам электронных устройств) и измеряется миллисекундами. У первых ЖК-матриц время отклика доходило до сотен миллисекунд, для просмотра динамических сцен они не годились вообще, и даже за курсором мыши при движении оставался длинный след. У современных ЖК-матриц время отклика меньше, но при величине этого показателя больше 15 мс, изображение может «смазываться» при воспроизведении высокодинамичных сцен. Поэтому этот параметр важен для любителей динамичных игр и, особенно, киберспортсменов.