Аппаратное обеспечение персонального компьютера

Почти каждый современный персональный компьютер включает в себя системный блок, монитор, клавиатуру и мышь. Кроме этого, к компьютеру могут быть подключены и другие внешние устройства: принтер, акустическая система, сканер и пр.

Системный блок
Системный блок компьютера является наиболее важной частью персонального компьютера. Внутри системного блока находится ряд устройств, необходимых для функционирования компьютера: процессор, оперативная память, видеоадаптер, материнская плата, жёсткий диск и др.

Корпус
Корпус системного блока - это не только внешняя оболочка. Внутри корпус имеет крепления для установки всех остальных компонент. Кроме того, в состав корпуса входит блок питания.
По форме корпусы делят на Desktop (горизонтальный) и Tower (вертикальный). Как правило, корп ус Desktop занимает больше места на поверхности стола, поэтому его обычно ставят под монитор. Корпус типа Tower занимает меньше места, кроме того, его можно поставить и под стол. Корпуса типа Tower делятся по размеру на MiniTower (невысокий), MidiTower (средний) и BigTower (высокий). Чем больше корпус, тем больше различных устройств можно в него поместить, и, следовательно, тем больше возможностей для совершенствования компьютера.
Существует несколько стандартов корпусов. Наиболее популярен сегодня стандарт АТХ, который вытеснил старый стандарт AT. АТХ-корпуса обладают улучшенной вентиляцией, кроме того, блоки питания АТХ-корпусов могут управляться с помощью самого компьютера. Это позволяет гораздо эффективнее управлять энергопотреблением компьютера.
Корпуса различаются по мощности блока питания. Чем мощнее блок питания, тем больше дополнительных устройств может быть подключено к компьютеру.

Материнская плата
Материнская плата служит для связи всех компонентов компьютера.
На материнской плате находится разъём для процессора и для модулей оперативной памяти (ОЗУ или RAM – Random Access Memory), контроллеры дисковых устройств, к которым подключаются дисководы, накопители жёстких дисков и другие устройства внешней памяти. На материнской плате расположены разъёмы для подключения клавиатуры, мыши и других устройств.
При включении компьютера его оперативная память совершенно пуста. Но процессору необходимы инструкции, которые он смог бы выполнять. И даже для того, чтобы загрузить программу с диска, необходимы соответствующие инструкции. Поэтому компьютеру необходимо постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM- Read-Only Memory), которое может хранить информацию даже при выключенном компьютере и, в тоже время, работать с которым так же просто как с обычной оперативной памятью. Для этого служит специальная микросхема, расположенная на материнской плате. Программы, находящиеся в ПЗУ называют «зашитыми», потому что они были внесены туда на этапе изготовления микросхемы. Комплект программ, зашитых в ПЗУ, называют базовой системой ввода-вывода (BIOS - Basic Input/Output System).
От возможностей материнской платы зависит, какие устройства Вы сможете, а какие не сможете подключить к компьютеру.
Выпускается множество интегрированных материнских плат, т.е. плат, в которые сразу встроены (интегрированы) некоторые устройства. Например, очень часто встречаются материнские платы со встроенным звуковым адаптером и графическим адаптером. Некоторые материнские платы имеют встроенный модем или сетевой адаптер.
Достоинства:
как правило, стоимость материнской платы со встроенным видеоадаптером или другим устройством обойдётся дешевле, чем приобретать те же устройства по отдельности;
интегрированные устройства хорошо отлажены и настроены, поэтому система в целом будет работать более стабильно;
освобождаются слоты расширения, которые можно использовать для других устройств.
Недостатки:
как правило, интегрированные устройства имеют среднее качество, например, вряд ли вы найдете материнскую плату с самым современным звуковым адаптером, а встроенный модем поддерживает только необходимый минимум функций;
иногда возникают проблемы при попытке подключить другой (более современный) видеоадаптер или звуковой адаптер. Приобретать или не приобретать материнскую плату с интегрированными устройствами зависит от ваших планов. Если вам необходим наиболее современный компьютер, который вы намериваетесь часто модернизировать в будущем, вам лучше приобрести «чистую» материнскую плату. Если же вы хотите сэкономить и покупаете компьютер «раз и навсегда», то интегрированная материнская штата будет хорошим решением.

Дисковые накопители информации
По принципам функционирования различают следующие виды запоминающих устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные - магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации.

Накопители на гибких магнитных дисках (флоппи-диски) служит для чтения/записи информации на носителе, называемые дискетами или флоппи-дисками. Скорость вращения диска - 360 об/мин. Стандартный объём - 1,44 Мб. Накопители на гибких магнитных дисках постепенно выходят из употребления, в силу низкой надежности и малой емкости.

Накопитель на жестких дисках («винчестер») объединяет в одном корпусе группу дисковых носителей и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска.
Характеристики современных жестких дисков:
емкость - от 20 Гб до терабайта,
среднее время поиска - от 4 до 12 мс,
скорость последовательного чтения/записи - 20-40 Мб/сек.

Оптические накопители (http://dimonxp.boom.ru)
Одним из наиболее популярных средств хранения больших объемов информации является компакт-диск (CD-ROM). Для хранения звуковой и видеоинформации требуются большие объёмы памяти.
Привод CD-ROM достаточно универсален: он может воспроизводить как обычные звуковые (предназначенные для CD-плейров) и видеодиски, так и диски с произвольными данными, например, прикладные программы.
Существуют устройства, которые позволяют осуществлять запись на лазерные диски, такие устройства называют CD-R Drive (CD Recordable, записывающее на CD устройство), а сам диск, на который производится запись называется просто CD-R. Однажды записав информацию на такой диск, ее нельзя стереть или изменить.
Помимо однократно записываемых CD-R, существуют и многократно перезаписываемые CD-RW (CD ReWritable). При нагревании до определенной температуры отражающие способности слоя восстанавливаются, таким образом запись на такой носитель можно производить многократно.
Емкость дисков CD-R и CD-RW - до 800 Мбайт.
Будущее компакт-дисков - цифровой универсальный диск, так называемый DVD (Digital Versatile Disc). Этот стандарт значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, количество используемых для компакт-дисков приложений. Диск CD-ROM может содержать максимум 800 Мбайт данных, и хотя это очень большой объем, но его оказывается недостаточно для многих новых приложений, особенно для тех, в которых используется видео.
Вначале DVD расшифровывали как цифровой видеодиск (Digital Video Disc), но позднее переименовали в цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disc).
Разновидности DVD:
односторонний/однослойный (Single Side/Single Layer – до 4.7 Гб (DVD‑5).
односторонний/двуслойный (Single Side/Dual Layer) - до 8.5 Гб (DVD‑9). Этот тип дисков имеет два слоя данных, один из которых полупрозрачный. Оба слоя считываются с одной стороны.
двусторонний/однослойный (Double Side/Single Layer) - до 9.4 Гб (DVD‑10) данных (по 4.7 Гб на каждой стороне).
двусторонний/двуслойный (Double Side/Double Layer - до 17 Гб (DVD‑17) данных (по 8.5 Гб на каждой стороне).
Устройства DVD отличаются высокой скоростью считывания данных. Стандартная скорость - 1,3 Мбайт/с, что приблизительно эквивалентно накопителю 9х СD-ROM. Время доступа составляет около 100-150 мс. Накопители DVD полностью совместимы с предыдущими стандартами, могут считывать данные с обычных CD-ROM и проигрывать аудиодиски.
Стандарты записи дисков DVD
(http://cat.dvdmoviez.ru/standarts.php)
DVD-R (DVD Recordable - записываемый DVD)
Диски DVD-R во многом сходны с CD-R. Их можно записать один раз. Стандарт DVD-R без преувеличения можно считать универсальным для всех DVD-устройств.
DVD+R
В отличие от DVD-R, диски DVD+R позволяют дозапись (мультисессия).
Для многократной перезаписи выбирать следует между DVD-R/RW (иногда называемого DVD минус) и DVD+RW (аналогично называемого DVD плюс).Преимущества и недостатки каждого из вариантов представлены в следующей таблице (http://www.composter.ru/Environ/wa/):

Рекомендации.
DVD-R/RW более всего подходят для создания собственных DVD видео дисков и архивации данных, не требующих постоянного обновления. Лучшая совместимость DVD-R даже со старыми DVD плеерами делает видеодиски, записанные на DVD-R, более подходящими для распространения. Невозможность случайного стирания также делает DVD-R диски более привлекательными для тех же целей.
DVD+RW наиболее пригодны для архивирования больших массивов данных в организациях, поскольку позволяют со значительно большей скоростью регулярно сохранять данные на одни и те же носители. Приводы этого формата также вполне подходят частным пользователям, которые имеют современные DVD плееры и не рассчитывают на широкое распространение своих дисков.
О тенденциях…
Наблюдается тенденция к увеличению рыночной доли DVD+RW. Следут ожидать, что скоро DVD±RW полностью вытеснят CD-RW, а сами будут потеснены новыми средствами хранения информации, например, набирающими популярность флэш-картами.

Флэш-память
Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти.
Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи).
Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных.
Полупроводниковая (твердотельная) - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем.
Компьютерные флэш-диски – миниатюрные брелоки с разъёмом USB.
По существу, флэш-накопители превратились в универсальное средство хранения и переноса цифровой информации. И это не случайно: по практичности им просто нет равных. Большой и постоянно растущий объём (более 4 Гб), измеряющийся уже многими гигабайтами; высокое быстродействие и надёжность хранения данных; непревзойденная компактность; неприхотливость к внешней среде и отсутствие подвижных деталей; низкое энергопотребление и, наконец, удобство подключения и использования – вот секреты оглушительного успеха «флэшек» на рынке. Отсюда и массовый выпуск и повсеместная доступность этих высокотехнологичных изделий.

Звуковой адаптер (звуковая карта) предназначен для воспроизведения и записи звука. На звуковом адаптере находятся разъёмы для подключения колонок или наушников, микрофона и синтезатора (или MIDI-клавиатуры). Некоторые звуковые адаптеры имеют разъём для подключения джойстика.
Монитор подключается к компьютеру через видеоадаптер (видеокарту). Основная задача видеоадаптера - хранить изображение, которое должно быть отображено на мониторе, и преобразовывать цифровую информацию в аналоговую. Большинство современных видеоадаптеров также позволяют ускорять обработку графической информации.
Современные видеоадаптеры являются, по сути, графическими процессорами, т.е. процессорами, предназначенными специально для работы с трёхмерной графикой. Их производительность при работе с графикой во много раз превышает производительность центрального процессора.
Некоторые видеоадаптеры имеют встроенные TV-вход и TV-выход, таким образом, дополнительные устройства не требуются.



Монитор
По принципу действия различают мониторы (видеомониторы, дисплеи) на основе электронно-лучевой трубки (англ. CRT – cathode ray tube) и жидкокристаллические мониторы (англ. LCD – liquid crystal display).
Тенденции таковы, что традиционные CRT-мониторы повсеместно вытесняются LCD-мониторами.
LCD-мониторы различаются на подклассы по размеру диагонали экрана - устоявшиеся стандарты -15, 17, 19, 20 и более дюймов.
Основные достоинства LCD-мониторов:
видимая область 15-дюймового LCD примерно на 0.8-1 дюйм меньше видимой области обычного 17-дюймового монитора.
полное отсутствие геометрических искажений
практически отсутствует вредное влияние на комфортность работы частоты регенерации изображения
габариты, дизайн и эргономика
отсутствие облучения со стороны электронно-лучевой трубки
К недостаткам следует отнести менее точную цветопередачу.

Устройства ввода
Клавиатура является основным (штатным). По-английски она называется keyboard, т.е. «доска с кнопками». Клавиатура служит как для ввода текстовых данных, так и для управления компьютером.
Клавиши на клавиатуре можно разделить на несколько групп:
Основная (алфавитно-цифровая) клавиатура. Служит для ввода букв, цифр, различных символов и знаков препинания.
Функциональные клавиши (F1…F12). Они имеют специальное назначение, определяемое конкретной программой.
Дополнительная клавиатура. Она расположена справа, включается/отключается клавишей Num Lock и предназначена как для ввода цифр (0 - 9 и разделитель десятичных знаков; горит индикатор Num Lock).
Служебные и управляющие клавиши: Esc, Enter, TabShift, Caps Lock, Ctrl, Alt, Backspace, Insert, Delete, Ноmе, End, PageUp, PageDown, ←, →, ↑, ↓ Scroll Lock, Print Screen, Pause/Break.
Специально для работы с Microsoft Windows 2000/XP на клавиатуре есть две клавиши вызова системного меню с изображение логотипа Windows, и клавиша вызова контекстного меню с изображением пункта меню.
Обычная клавиатура имеет 104 … 105 клавиш. В продаже есть и 107-клавишные клавиатуры, имеющие кнопки управления энергопитанием компьютера: «Выключить», «Уснуть» и «Разбудить».
Некоторые модели клавиатур имеют ещё больше клавиш, например, клавиши управления воспроизведением музыки.
Команды клавиатуры Windows приведены в Приложении 2 настоящего пособия.
Мышь позволяет значительно облегчить работу с компьютером. В основном все выпускаемые в настоящее время мыши – оптические. Вид разъёма - PS/2, USB. Количество кнопок - три (одна из них – ролика). Возможны дополнительные кнопки. Есть варианты беспроводных «мышей», с прозрачным корпусом и др.

Другие устройства
В среде компьютерных технологий очень часто используется термин опция, который произошёл от английского слова option и означает выбор, альтернативы или возможный вариант выбора. Когда говорят, что какая-то возможность является опциональной, это означает, что данная возможность может присутствовать, а может и отсутствовать.
Рассмотрим только самые основные из них.
Принтер - это устройство вывода, которое служит для печати текста и графики на бумаге.
Модем – устройство, обеспечивающее связь между компьютерами по телефонной сети и недорогой доступ в Интернет. Для того, чтобы подключить компьютер к телефонной сети, необходим модем. Название произошло от двух слов: модулятор и демодулятор. При передаче сигнала он модулируется (преобразуется из цифрового вида в аналоговый), а при получении демодулируется (преобразовывается из аналогового в цифровой). Чтобы соединить два компьютера по телефонной сети, каждый из них должен иметь модем.
Акустические системы (колонки, наушники, микрофоны и др.) служат для записи и воспроизведения звука.
Сканер - устройство ввода. Сканер позволяет «оцифровать» и загрузить в компьютер информацию, изображённую на бумаге. Сканер можно использовать и для ввода текста, для этого сначала необходимо ввести графическую информацию, а затем обработать её с помощью программы распознавания текста.
Цифровая видеокамера - позволяет передавать видеоизображение в компьютер в реальном масштабе времени.
Графический планшет (дигитайзер) - устройство, предназначенное для ввода художественной графической информации. Как правило, представляет собой планшет и специальное перо. Они обычно используются профессиональными художниками и дизайнерами, так как намного удобнее для рисования, чем мышь.
Игровые устройства - различные джойстики, джойпады, рули и другие устройства, которые предназначены для более удобного управления при игре в аркадные игры и симуляторы автомобилей или самолётов.
Сегодня имеются в продаже такие устройства как FM-тюнер и TV-тюнер. Первый позволяет принимать радиопередачи полосы FM или УКВ, а второй - телепередачи.