Фізична структура дисків

Інформація на МД записується і зчитується магнітними головками уздовж концентричних окружностей - доріжок (треків). Кожна доріжка розбита на ділянки - сектори, в одному секторі може бути поміщений 128,256,512,1024 байт даних, звичайно - 512 байт. Під час обміну з ОП передається ціле число секторів. Для пакетів МД і двосторонніх дисків вводиться поняття циліндра - сукупності доріжок, що знаходяться на однаковій відстані від центра.

Мінімальною одиницею інформації у фізичній структурі диска є кластер - два або більше сектори.

Дані на дисках зберігаються у файлах, що звичайно ототожнюють з ділянкою пам'яті на диску.

Файл - це основний елемент логічної структури диска.

Файл - іменована ділянка зовнішньої пам'яті, виділена для збереження сукупності даних.

Логічна структура дисків

Файл записується на диск у десятки і сотні кластерів. Якщо послідовно розташованих кластерів недостатньо, знаходиться наступний вільний кластер і т.д. Файли, що зберігаються в розкиданих по диску секторах, називаються фрагментованими. Чим частіше виконуються операції видалення/запису на диск, тим більший ступінь фрагментованості. Для відстеження розташування файла по кластерах використовується FAT (file allocation table) - таблиця розміщення файлів.

Перед використанням МД форматуються: розмічаються на доріжки і сектори (тверді МД - виготовлювачем, гнучкі МД - виготовлювачем або користувачем) – виконується фізичне форматування, створюються структура запису і службові ділянки – логічне форматування.

Для підвищення швидкості обміну даними тверді диски кешуються. КЕШ може бути вбудований у дисковод, а може створюватися спеціальними програмами в оперативній пам'яті.

Сучасні тверді диски мають такі характеристики: ємність - 2 Гбайт і більше; швидкість обертання - 7200 об/хв і більше, час доступу – 6 мс, трансфер - 11 Мб/с.

Засобами операційної системи твердий диск може бути розділений на кілька логічних дисків, тобто імітується кілька твердих дисків для зручності роботи.

Поряд із дискетами і вінчестерами, широко використовуються альтернативні пристрої збереження даних.

1. ZIP-диски ємністю 100 Мбайт. Для роботи з ними потрібно пристрій читання-запису (ZIP-дисковод), що частіше підключається ззовні.

2. CD-ROM, або оптичні диски ємністю 650 Мбайт. Раніше були поширені пристрої тільки для зчитування CD-дисків, запис інформації на них здійснювався промисловим способом з використанням лазерної технології. Зараз з'явилися
CD-диски і пристрої для запису на них інформації (CD-R), а також CD-RW диски і пристрої для багаторазового запису.

· Накопичувач на магніто-оптичних компакт-дисках СD-MO (Compact Disk-Magneto Optical). Диски СD-MO можна багаторазово використовувати для запису, але вони не читаються на традиційних дисководах CD-ROM. Ємність від 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

· Записуючий накопичувач CD-R (Compact Disk Recordable) здатний, поряд із прочитанням звичайних компакт-дисків, записувати інформацію на спеціальні оптичні диски. Ємність 650 Мбайт.

· Накопичувач WARM (Write And Read Many times) дозволяє робити багаторазовий запис і зчитування.

· Накопичувач WORM (Write Once, Read Many times), дозволяє робити однократний запис і багаторазове зчитування.

3. DVD - цифрові відеодиски. Ці диски мають той же розмір, що і звичайні CD, але вміщають 4,7 Гбайт даних, тобто за обсягом заміняють сім стандартних дисків CD-ROM. Незабаром ємність дисків DVD зросте до 20Гбайт.

ЗОВНІШНІ ПРИСТРОЇ ПК

Клавіатура

Клавіатура - основний пристрій введення інформації.

Усі символи, що набираються на клавіатурі, негайно відображаються на моніторі в позиції курсору.

Курсор — світний символ на екрані монітора, що вказує позицію, на якій буде відображатися наступний знак, що вводиться з клавіатури.

Найбільш поширена сьогодні 104-клавішна клавіатура з розкладкою клавіш QWERTY (читається «кверті»), названа так через клавіші, розташовані у верхньому лівому ряді алфавітно-цифрової частини клавіатури.

Така клавіатура має 12 функціональних клавіш, розташованих уздовж верхнього краю. Натискання функціональної клавіші приводить до посилки в комп'ютер не одного символу, а цілої сукупності символів.

Функціональні клавіші можуть програмуватися користувачем. Наприклад, у багатьох програмах для одержання допомоги (підказки) задіяна клавіша F1, а для виходу з програми — клавіша F10.

Керуючі клавіші мають таке призначення:

· Enter — клавіша введення;

· Esc (Escape — вихід) — клавіша для скасування яких-небудь дій, виходу з програми, з меню і т.ін.;

· Ctrl і Alt — ці клавіші самостійного значення не мають, але під час натискання разом з іншими клавішами змінюють їх дію;

· Shift (регістр) забезпечує зміну регістра клавіш (верхнього на нижній і навпаки);

· Insert (вставляти) переключає режими вставки (нові cимволи вводяться посередині вже набраних, розсовуючи їх) і заміни (старі символи заміщаються новими);

· Delete (видаляти) видаляє символ з позиції курсора;

· Back Space або видаляє символ перед курсором;

· Home і End забезпечують переміщення курсора в першу й останню позицію рядка, відповідно;

· Page Up і Page Down забезпечують переміщення по тексту на одну сторінку (один екран) назад і вперед, відповідно;

· Tab — клавіша табуляції, забезпечує переміщення курсора вправо відразу на кілька позицій до чергової позиції табуляції;

· Caps Lock фіксує верхній регістр, забезпечує введення великих букв замість малих;

· Print Screen забезпечує друкування інформації, яку видно в цей момент на екрані.

· Довга нижня клавіша без назви призначена для введення прогалин.

· Клавіші , , , слугують для переміщення курсора в гору, униз, вліво і вправо на одну позицію або рядок.

Мала цифрова клавіатура використовується в двох режимах — введення чисел і керування курсором. Переключення цих режимів здійснюється клавішею Num Lock.

Клавіатура містить вбудований мікроконтролер (місцевий пристрій керування), що виконує такі функції:

· послідовно опитує клавіші, зчитуючи введений сигнал і виробляючи двійковий скан-код клавіші;

· керує світловими індикаторами клавіатури;

· проводить внутрішню діагностику несправностей;

· здійснює взаємодію з центральним процесором через порт введення-виведення клавіатури.

Клавіатура має вбудований буфер — проміжну пам'ять малого розміру, де містяться введені символи. У випадку переповнення буфера натискання клавіші буде супроводжуватися звуковим сигналом — це означає, що символ не введений.

Роботу клавіатури підтримують спеціальні програми, "зашиті" у BIOS, а також драйвер клавіатури, що забезпечує можливість введення російських букв, керування швидкістю роботи клавіатури й ін.

Маніпулятори

Маніпулятори (миша, джойстик і ін.) — це спеціальні пристрої, що використовуються для керування курсором.

Миша має вигляд невеликої коробки, що цілком уміщається на долоні. Миша сполучена з комп'ютером кабелем через спеціальний блок — адаптер, і її рухи перетворяться у відповідні переміщення курсора по екрану дисплея. У верхній частині пристрою розташовані керуючі кнопки (звичайно їх три або дві), що дозволяють задавати початок і кінець руху, здійснювати вибір меню і т.ін.

Джойстик — звичайно це стержень-ручка, відхилення якої від вертикального положення приводить до пересування курсора у відповідному напрямку по екрані монітора. Часто застосовується в комп'ютерних іграх. У деяких моделях у джойстик монтується датчик тиску. У цьому випадку, чим сильніше користувач натискає на ручку, тим швидше рухається курсор по екрану дисплея.

Дигитайзер — пристрій для перетворення готових зображень (креслень, карт) у цифрову форму. Являє собою плоску панель — планшет, розташовувану на столі, і спеціальний інструмент — перо, за допомогою якого вказується позиція на планшеті. Під час переміщення пера по планшету фіксуються його координати в близькорозташованих точках, що потім перетворяться в комп'ютері в необхідні одиниці вимірювання.

Відеосистема

Відеосистема комп'ютера складається з трьох компонентів:

· монітор (інша назва - дисплей);

· відеоадаптер;

· програмне забезпечення (драйвери відеосистеми).

Відеоадаптер посилає в монітор сигнали керування яскравістю променів і синхросигнали рядкового і кадрового розгорнень. Монітор перетворить ці сигнали в зорові образи. А програмні засоби обробляють відеозображення — виконують кодування і декодування сигналів, координатні перетворення, стиск зображень та ін.

Монітор — пристрій візуального відображення інформації (у вигляді тексту, таблиць, рисунків, креслень і ін.).

Переважна більшість моніторів сконструйовані на базі електронно-променевої трубки (ЕПТ), і принцип їх роботи аналогічний до принципу роботи телевізора. Монітори бувають алфавітно-цифрові і графічні, монохромні і кольорового зображення. Сучасні комп'ютери комплектуються, як правило, кольоровими графічними моніторами.

Поряд із традиційними ЕПТ-моніторами усе ширше використовуються плоскі рідкокристалеві (РК) монітори.

Рідкі кристали — це особливий стан деяких органічних речовин, у якому вони мають плинність і властивість утворювати просторові структури, подібні до кристалічних. Рідкі кристали можуть змінювати свою структуру і світлооптичні властивості під дією електричної напруги. Змінюючи за допомогою електричного поля орієнтацію груп кристалів і використовуючи введені в рідкокристалевий розчин речовини, здатні випромінювати світло під впливом електричного поля, можна створити високоякісні зображення, що передають більше 15 мільйонів колірних відтінків.

Більшість РК-моніторів використовує тонку плівку з рідких кристалів, поміщену між двома скляними пластинами. Заряди передаються через так звану пасивну матрицю — сітку невидимих ниток, горизонтальних і вертикальних, створюючи в місці перетинання ниток точку зображення (трохи розмитого, через те що заряди проникають у сусідні області рідини).

Активні матриці замість ниток використовують прозорий екран із транзисторів і забезпечують яскраве точне зображення. Панель при цьому розділена на 308160 (642х480) незалежних комірок, кожна з яких складається з чотирьох частин (для трьох основних кольорів і одна резервна). Таким чином, екран має майже 1,25 млн точок, кожна з яких керується власним транзистором.

За компактністю такі монітори не знають собі рівних. Вони займають у 2 – 3 рази менше місця, ніж монітори з ЕПТ і в стільки ж разів легші; споживають набагато менше електроенергії і не випромінюють електромагнітних хвиль, що впливають на здоров'я людей.

Принтери

Принтери – це пристрої виведення інформації на папір. Характеристики: кольоровість, тип (матричний, струминний, лазерний), швидкість друкування, ширина каретки/довжина рядка символів, що дозволяє вирішувана здатність - кількість точок на дюйм.

· Матричні принтери використовують комбінації маленьких голок, що б'ють по барвній стрічці, завдяки чому на папері залишається відбиток символу. Кожен символ, що друкується на принтері, формується з набору 9, 18 або 24 голок, сформованих у вигляді вертикального стовпчика. Недоліками цих недорогих принтерів є їх гучна робота і невисока якість друку.

· Лазерні принтери працюють приблизно так само, як ксерокси. Комп'ютер формує у своїй пам'яті "образ" сторінки тексту і передає його на принтер. Інформація про сторінку проектується за допомогою лазерного променя на обертовий барабан зі світлочутливим покриттям, що змінює електричні властивості залежно від освітленості.

Після опромінення на барабан, що знаходиться під електричною напругою, наноситься порошковий барвник — тонер, частки якого налипають на засвічені ділянки поверхні барабана. Принтер за допомогою спеціального гарячого валика протягає папір під барабаном, тонер переноситься на папір і "вплавляється" в нього, залишаючи стійке високоякісне зображення. Кольорові лазерні принтери поки що дуже дорого коштують.

· Струминні принтери генерують символи у вигляді послідовності чорнильних крапок. Друкуюча головка принтера має малесенькі сопла, через які на сторінку наносяться швидкосохнучі чорнила. Ці принтери вимогливі до якості паперу. Кольорові струминні принтери створюють різні кольори, комбінуючи чорнило чотирьох основних кольорів — яскраво-блакитного, пурпурного, жовтого і чорного.

Принтер сполучений з комп'ютером за допомогою кабеля принтера, один кінець якого вставляється своїм розніманням у гніздо принтера, а інший — у порт принтера комп'ютера. Порт — це рознімання, через нього можна з'єднати процесор комп'ютера із зовнішнім пристроєм.

Кожен принтер обов'язково має свій драйвер — програму, здатну переводити (транслювати) стандартні команди друкування комп'ютера в спеціальні команди принтера.

Плотер (графобудівник) — пристрій, що креслить графіки, рисунки або діаграми під керуванням комп'ютера.

Плотери використовуються для одержання складних конструкторських креслень, архітектурних планів, географічних і метеорологічних карт, ділових схем. Плотери виводять зображення за допомогою пера.

Роликові плотери прокручують папір під пером, а планшетні плотери переміщають перо через усю поверхню горизонтально лежачого паперу.

Плотеру, так само як і принтеру, обов'язково потрібна спеціальна програма-драйвер, що дозволяє прикладним програмам передавати йому інструкції: підняти й опустити перо, провести лінію заданої товщини і т.ін.

Сканери

Сканери - пристрої введення із системою автоматичного розпізнавання образів, для перетворення текстів, рисунків, фотографій та іншої графічної інформації з паперових носіїв в електронну (цифрову) форму.

Існують різні види сканерів, але в основу їх дії закладений той самий принцип: документ висвітлюється світлом зі спеціального джерела, а відбите світло сприймається світлочутливим елементом. Мінімальний елемент зображення інтерпретується сканером, як кольорова або сіра точка, унаслідок сканування створюється графічний файл із растровим зображенням документа.

Види сканерів

Ручні. Найпростіший тип сканера. Такий сканер не має рушійних частин і сканування створюється шляхом переміщення сканера по документу. Недоліки: вузька смуга сканування (стандартний аркуш сканується в кілька проходів), високі вимоги до самого процесу сканування - тремтіння руки або рвучкі рухи знижують якість зображення, особливо для фотографій.

Аркушні. Дозволяють за одну операцію сканувати аркуш паперу стандартного формату. Блок сканування не рухомий, а папір простягається через нього за допомогою спеціальних валиків (як у принтері). Аркушні сканери забезпечують якісне сканування, але їх не можна використовувати для сканування книг і журналів.

Планшетні. Забезпечують найкращу якість і максимальну зручність у роботі. Під кришкою сканера розташовується прозора підставка, на яку укладається документ. Блок сканування переміщається уздовж документа усередині корпуса сканера. Тривалість сканування стандартного аркуша – від 1 до декількох хвилин.

Барабанні. Забезпечують найвище розділення, але призначені для сканування не паперових, а прозорих матеріалів: слайдів, плівок, негативів.

Сканери форм. Спеціальні сканери для введення інформації із заповнених бланків: опитувальних листів, анкет і т.ін. Це різновид аркушного сканера з невисоким розділенням, але високою швидкодією й автоматичною подачею паперу (пачка).

Штрих-сканери. Різновид ручних сканерів, призначений для зчитування штрих-кодів з маркованих товарів. Дозволяють автоматизувати процес підрахунку вартості покупок. Використовується в торгових приміщеннях, обладнаних електронним зв'язком з використанням електронних платежів.

Модеми

Модем — пристрій для передачі комп'ютерних даних на великі відстані по телефонних лініях зв'язку.

Цифрові сигнали, вироблювані комп'ютером, не можна прямо передавати по телефонній мережі, тому що вона призначена для передачі людської мови — безперервних сигналів звукової частоти.

Модем забезпечує перетворення цифрових сигналів комп'ютера в змінний струм частоти звукового діапазону — цей процес називається модуляцією, а також зворотне перетворення, що називається демодуляцією. Звідси назва пристрою: модем — модулятор/демодулятор.

Для здійснення зв'язку один модем викликає інший по номеру телефону, а той відповідає на виклик. Потім модеми посилають один одному сигнали, узгоджуючи підходящий їм обом режим зв'язку. Після цього передавальний модем починає посилати модульовані дані з погодженими швидкістю (кількістю біт у секунду) і форматом. Модем на іншому кінці перетворить отриману інформацію в цифрову форму і передає її своєму комп'ютеру. Закінчивши сеанс зв'язку, модем відключається від лінії.

Керування модемом здійснюється за допомогою спеціального комутаційного програмного забезпечення.

Модеми бувають зовнішні, виконані у вигляді окремого пристрою, і внутрішні, щоявляють собою електронну плату, встановлену усередині комп'ютера. Майже всі модеми підтримують і функції факсів.

Факс — це пристрій факсимільної передачі зображення по телефонній мережі. Назва "факс" виникла від слова "факсиміле" (лат. fac simile — зроби подібне), що означає точне відтворення графічного оригіналу (підпису, документа і т.ін.) засобами друкування.

Модем, що може передавати й одержувати дані як факс, називається факс-модемом.

Аудіоадаптери

Аудіоадаптер (SoundBlaster, або звукова плата) — це спеціальна електронна плата, що дозволяє записувати звук, відтворювати його і створювати програмними засобами за допомогою мікрофона, навушників, динаміків, вбудованого синтезатора та іншого устаткування.

Аудіоадаптер містить два перетворювачі інформації:

· аналого-цифровий, який перетворює безперервні (тобто аналогові) звукові сигнали (мову, музику, шум) у цифровий двійковий код і записує його на магнітний носій;

· цифро-аналоговий, що виконує зворотне перетворення збереженого в цифровому вигляді звуку в аналоговий сигнал, що потім відтворюється за допомогою акустичної системи, синтезатора звуку або навушників.

Професійні звукові плати дозволяють виконувати складну обробку звуку, забезпечують стереозвук, мають власну пам’ять, що зберігає сотні тембрів і звучань різних музичних інструментів.

Звукові файли звичайно мають дуже великі розміри. Так, трихвилинний звуковий файл зі стереозвуком займає приблизно 30 Мбайт пам'яті. Тому плати Sound Blaster, крім своїх основних функцій, забезпечують автоматичне стискання файлів.

Галузь застосування звукових плат — комп'ютерні ігри, програмні системи, рекламні презентації, "голосова пошта" (voice mail) між комп'ютерами, озвучування різних процесів, що відбуваються в комп'ютерному устаткуванні, таких, наприклад, як відсутність паперу в принтері і т.ін.