Файл: устройство персонального компьютера ( Общее устройство компьютера.).pdf

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну - спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей магнитной головки к центру диска.

Для работы с CD ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (CD-ROM Drive), в котором компакт-диски сменяются как в обычном проигрывателе. Накопители CD-ROM часто называют проигрывателями CD-ROM или приводами CD-ROM.

Рис. 15. Накопитель CD-ROM

Участки CD, на которых записаны символы "0" и "1", отличаются коэффициентом отражения лазерного луча, посылаемого накопителем CD-ROM. Эти отличия улавливаются фотоэлементом, и общий сигнал преобразуется в соответствующую последовательность нулей и единиц.

Многие накопители CD-ROM способны воспроизводить обычные аудио-CD. Это позволяет пользователю, работающему за компьютером, слушать музыку в фоновом режиме.

Со временем на смену CD-ROM могут прийти цифровые видеодиски DVD (читается "ди-ви-ди"). Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайт данных, т.е. по объёму заменяют семь стандартных дисков CD-ROM. В скором времени ёмкость дисков DVD возрастет до 17 Гбайт. На таких дисках будут выпускаться полноэкранные видеофильмы отличного качества, программы-тренажёры, мультимедийные игры и многое другое.

Главный недостаток накопителей CD-ROM по сравнению с винчестерскими накопителями - невозможность перезаписи информации. [2]

3.5.4 Записывающие оптические и магнитооптические накопители

Накопитель на магнитооптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk-Magneto Optical). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи, но они не читаются на традиционных дисководах CD-ROM. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

Рис.16. Накопитель CD-MO

Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски. Ёмкость 650 Мбайт.

Накопитель WARM (Write And Read Many times), позволяет производить многократную запись и считывание.

Накопитель WORM (Write Once, Read Many times), позволяет производить однократную запись и многократное считывание.

3.5.5 Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках

Стример (англ. tape streamer) - устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 - 2 Гбайта и больше.

Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков - от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт. [2]

Рис. 17. Накопитель на сменных дисках

3.5.6 Флэш-память

Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти EEPROM. Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.

Элементарной ячейка хранения данных флэш-памяти представляет из себя транзистор с плавающим затвором. Особенность такого транзистора в том, что он умеет удерживать электроны (заряд). Вот на его основе и разработаны основные типы флэш-памяти NAND и NOR. Конкуренции между ними нет, потому что каждый из типов обладает своим преимуществом и недостатком. Кстати, на их основе строят гибридные версии такие как DiNOR и superAND. Во флэш-памяти производители используют два типа ячеек памяти MLC и SLC.

• Флэш-память с MLC (Multi-level cell - многоуровневые ячейки памяти) ячейки более емкие и дешевые, но они с большим временем доступа и меньшим количеством циклов записи/стирания (около 10000).
• Флэш-память, которая содержит в себе SLC (Single-level cell - одноуровневые ячейки памяти) ячейки имеет максимальное количество циклов записи/стирания (100000) и обладают меньшим временем доступа. Изменение заряда (запись/стирание) выполняется приложением между затвором и истоком большого потенциала, чтобы напряженность электрического поля в тонком диэлектрике между каналом транзистора и карманом оказалась достаточна для возникновения туннельного эффекта. Для усиления эффекта тунеллирования электронов в карман при записи применяется небольшое ускорение электронов путем пропускания тока через канал полевого транзистора.

Принцип работы флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области ("карман") полупроводниковой структуры. Чтение выполняется полевым транзистором, для которого карман выполняет роль затвора. Потенциал плавающего затвора изменяет пороговые характеристики транзистора, что и регистрируется цепями чтения. Эта конструкция снабжается элементами, которые позволяют ей работать в большом массиве таких же ячеек. [6]

Существуют две основные технологии флеш-памяти: NOR и NAND. Каждая технология имеет свои преимущества, которые делают их идеально подходящими в различных областях применения.

Флеш-память NOR

Флеш-память NOR, получившая название от технологии структурирования данных (Not OR), является высокоскоростной технологией флеш-памяти. Флеш-память NOR обеспечивает возможность высокоскоростного произвольного доступа, позволяя считывать и записывать данные в определенных областях памяти без необходимости доступа к памяти в последовательном режиме. В отличие от флеш-памяти NAND, флеш-память NOR позволяет считывать данные минимальным объемом до одного байта. Флеш-память NOR демонстрирует отличные результаты в областях применения, которые требуют произвольного считывания или записи данных. NOR наиболее часто встраивают в сотовые телефоны (для хранения операционной системы телефона) и КПК, а также используют в компьютерах для хранения программ BIOS, выполняющих функции при запуске.

Флеш-память NAND

Флеш-память NAND изобретена после памяти NOR, и получила название от технологии структурирования данных (Not AND). Флеш-память NAND выполняет считывание и запись в высокоскоростном последовательном режиме, оперируя данными небольшого блокового размера (“страницами”). Флеш-память NAND может считывать или записывать данные отдельными страницами, но не может считывать отдельные байты, как память NOR.

Флеш-память NAND обычно используется в твердотельных накопителях, мультимедийных флеш-устройствах воспроизведения аудио и видео, ресиверах цифрового телевидения, цифровых камерах, сотовых телефонах (для хранения данных) и в других устройствах, в которых данные обычно записываются или считываются последовательно.

Например, в большинстве цифровых камер используется цифровая “пленка” на основе флеш-памяти NAND, потому что фотографии обычно снимаются и хранятся последовательно. Флеш-память NAND также обычно более эффективна при считывании фотографий, потому что очень быстро передает целые страницы данных. Флеш-память NAND является носителем последовательного хранения и идеально подходит для хранения

данных.

Флеш-память NAND дешевле, чем память NOR, и может иметь большую емкость при том же размере кристалла.

Флеш-память, хранящая один бит на ячейку (например, значение “0” или “1” на ячейку), называется памятью с одноуровневыми ячейками (SLC). [7]

3.6. Видеосистема персонального компьютера

В архитектуре каждого ПК имеется видеосистема, предназначенная

для формирования изображений на экране монитора.

Основным средством оперативного отображения информации в компьютере является монитор (дисплей).

Видеокарта — это то устройство, с помощью которого изображение

выводится на монитор, т.е. без видеокарты ни текста, ни изображений мы

на экране не увидим.

Видеокарта (известна также как графический ускоритель, графическая плата, графическая карта, видеоадаптер) —устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора.

Её основу составляет видеоадаптер (или видеоконтроллер), осуществляющий непосредственное управление монитором. Выполнен он

в виде платы расширения — внешней видеокарты (дискретной), которая устанавливается в один из разъёмов на материнской плате, или является

встроенным (онбордным от англ. «Onboard» —на плате), т.е. интегрирован в материнскую плату.

Монитор - конструктивно законченное устройство, предназначенное для

визуального отображения информации.

Современный монитор состоит из экрана (дисплея), блока питания,

плат управления и корпуса. Информация для отображения на мониторе поступает с электронного устройства, формирующего видеосигнал (в компьютере — видеокарта). В некоторых случаях в качестве монитора может применяться и телевизор.

Классификация мониторов

1. По виду выводимой информации:

• алфавитно- цифровые (система текстового (символьного) дисплея (character display system) — начиная с MDA);
• дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию;
• дисплеи, отображающие псевдографические символы;
• интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими возможностями и осуществляющие предварительную обработку данных;
• графические, для вывода текстовой и графической (в том числе видео-) информации;
• векторные (vector-scan display);
• растровые (raster-scan display)—используются практически в каждой графической подсистеме PC. IBM назвала этот тип отображения информации = (начиная с CGA) отображением с адресацией всех точек (All-Points-Addressable, APA) — дисплеи такого типа обычно называют растровыми (графическими), поскольку каждому элементу изображения на экране соответствует один или несколько бит в видеопамяти.

2. По типу экрана:

• ЭЛТ—монитор на основе электронно-лучевой трубки (англ.cathode ray tube, CRT);
• ЖК— жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD);
• плазменный—на основе плазменной панели (англ. plasma display panel, PDP, gas - plazma display panel ) ;
• проектор—видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант—через зеркало или систему зеркал); проекционный телевизор;
• LED-монитор — на технологииLED (англ. light-emitting diode светоизлучающий диод);
• OLED-монитор — на технологии OLED (англ.organic light-emitting diode— органический светоизлучающий диод);
• виртуальный ретинальный монитор —технология устройств вывода, формирующая изображение непосредственно насетчаткеглаза;
• лазерный—на основе лазерной панели (пока только внедряется в производство). [8]

3.7 Устройства ввода-вывода данных

Классификация устройств ввода информации приведена на рис.18.

 Рисунок 18. – Схема классификации устройств ввода информации

3.7.1 Клавиатура

Клавиатура (keyboard) – традиционное устройство ввода данных в компьютер. Клавиатурами оснащенные как персональные компьютеры, так и терминалы мейнфреймов. Клавиатура современного компьютера содержит обычно 101 или 102 клавиши, разделенные на 4 блока:

•  алфавитно-цифровой блок – содержит клавиши латинской и национального алфавитов, а также клавиши цифр и специальных символов;
•  блок управляющих клавиш;
•  блок расширенной цифровой клавиатуры;
•  блок навигации. [11]

Принцип действия.

Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Принцип действия клавиатуры заключается в следующем.

1. При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, генерирует и выдает так называемый скан-код.

2. Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры. (Порты — специальные аппаратно-логические устройства, отвечающие за связь процессора с другими устройствами.) Порт клавиатуры — это довольно простое устройство, интегрированное в одну из микросхем материнской платы.