Пам’ять ЕОМ. Характеристики мікропроцесорів

Характеристики мікропроцесорів

Мікропроцесори відрізняються, в основному, типом (моделлю), розрядністю, об’ємом оперативної пам’яті і тактовою частотою. Однакові моделі мікропроцесорів можуть мати різну тактову частоту − чим вище тактова частота, тим вище продуктивність.

Тактова частота вказує, скільки елементарних операцій (тактів) мікропроцесор виконує за одну секунду. Тактова частота вимірюється в мегагерцах (Мг). Слід зазначити, що різні моделі мікропроцесорів виконують однакові операції (наприклад, додавання або множення) за різне число тактів. Чим вище модель мікропроцесора, тим менше тактів треба для виконання тих самих операцій.

Розрядність визначає довжину машинного слова (порції інформації, що обробляється за один такт) в бітах.

Об’єм оперативної пам’яті − це об’єм пам’яті, яким може керувати мікропроцесор в процесі роботи.

Саме від цих характеристик і характеристик елементів, які входять до його складу, залежить швидкодія та продуктивність комп’ютера в цілому.

Існує декілька видів пам'яті, кожна з яких відіграє свою роль в обчислювальній системі. Зовнішня (повільна) пам'ять забезпечує збереження інформації на різних носіях, таких, як гнучкий магнітний диск, жорсткий магнітний диск, оптичний лазерний диск, магнітна стрічка. Робота з носіями відбувається в пристроях, які називаються дисководами або накопичувачами. Час запису та відтворення на них порівняно великий. Найголовніша властивість зовнішніх пристроїв пам'яті, − це їх енергонезалежність, тобто здатність зберігати інформацію, не споживаючи електроенергії.

Пам'ять, яка розташована всередині електронної схеми комп'ютера, дістала назву внутрішня або основна. Це пам'ять, що реалізується на електронних мікросхемах, як показано на рис. 1.4, її обсяг невеличкий порівняно з пристроями зовнішньої пам'яті, але швидкість запису та читання інформації надзвичайно велика, тому вона інколи називається швидкою. Серед основної пам'яті розрізняють оперативну та постійну пам'ять.

Рис. 1.4. Пам'ять

Оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) − це матриця активних елементів, що дозволяє звертатися до будь-якої комірки пам'яті в довільний момент часу, швидко змінювати її вміст, через що вона має назву Random Acces Memory(RАМ). Цю пам'ять ще називають короткочасною, коли комп'ютер ввімкнений, в ній зберігаються частини операційної системи, запущені програми з якими працює користувач. Чим більший розмір ОЗП, тим швидше працює комп'ютер. Усі дані з ОЗП зникають після вимкнення ПК.

Всередині електронної схеми комп'ютера існує ще один різновид пам'яті − постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), в мікросхеми якого інформація "вшивається" на заводі та зберігається протягом всього часу існування комп'ютера. Тут зберігаються різні тестуючі, системні програми та мови програмування.

В останніх моделях комп'ютерів для узгодження роботи дуже швидких процесорів з відносно повільними пристроями динамічної пам'яті застосовується спеціальний пристрій кеш-пам'ять − проміжний запам'ятовуючий пристрій, що зберігає вміст часто використовуваних комірок пам'яті, робота кеш-пам'яті непомітна для користувача.

Відеокарта (відеоадаптер)

Разом з монітором відеокарта (рис. 1.5) утворює відеопідсистему персонального комп'ютера.

Рис. 1.5. Відеокарта

Фізично відеоадаптер (відеокарта) виконаний у вигляді окремої дочірньої плати, що вставляється в один зі слотів материнської плати і називається відеокартою. Відеоадаптер узяв на себе функції відеоконтролера, відеопроцесора і відеопам'яті.

Звукова карта

Звукова карта (рис. 1.6) стала одним з найбільш пізніх удосконалень ПК. Вона підключається до одного зі слотів материнської плати у вигляді дочірньої карти і виконує обчислювальні операції, пов'язані з обробкою звуку, мови, музики. Звук відтворюється через зовнішні звукові стовпчики, що підключаються до виходу звукової карти. Спеціальний розйом дозволяє відправити звуковий сигнал на зовнішній підсилювач. Існує також розйом для підключення мікрофона, що дозволяє записувати мову або музику і зберігати їх на жорсткому диску для наступної обробки і використання.

Основним параметром звукової карти є розрядність, що визначає кількість бітів, які використовуються при перетворенні сигналів з аналогової в цифрову форму і навпаки. Чим вище розрядність, тим менше похибка, пов'язана з оцифровкою, тим вище якість звучання. Мінімальною вимогою сьогоднішнього дня є 16 розрядів, а найбільше поширення мають 32-розрядні і 64-розрядні пристрої.

Накопичувачі на гнучких магнітних дисках

Гнучкі магнітні диски (дискети) використовують для оперативного переносу невеликих обсягів інформації, яка не використовується постійно на комп’ютері, створення архівних копій інформації, що міститься на жорсткому диску.

З фізичної точки зору, інформація записується на концентрично розташовані доріжки (треки), які для зручності та прискорення знаходження поділяються на сектори. Сектором вважається мінімальна ділянка диска, на яку можна записати інформацію, або зчитати з неї.

Інформацію, що міститься на дискеті, можна захистити від випадкового стирання: для цього необхідно встановити у положення „відкрито” перемикач захисту запису. Основними параметрами гнучких дисків є: технологічний розмір (вимірюється в дюймах), щільність запису (вимірюється в кратних одиницях) і ємність. Дискета 3,5 має ємність 1,44 Мбайт. Для того, щоб розпочати роботу з дискетою, її необхідно вставити у спеціальний пристрій — дисковод. Прийомний отвір дисковода знаходиться на лицьовій панелі системного блоку. Правильний напрямок подачі гнучкого диска відзначено стрілкою на його пластиковому корпусі.

Накопичувачі на жорсткому диску

Накопичувачі на жорсткому диску призначені для постійного збереження інформації, яка використовується під час роботи з комп’ютером: програми операційної системи, пакети прикладних програм, документи і т.д.

Накопичувач на жорсткому диску має схожі фізичні принципи запису інформації з тими, що використовуються в гнучких дисках. Конструктивно він є захищеним від зовнішніх впливів корпусом, в якому розміщена група співвісних дисків, що мають магнітне покриття й обертаються з високою швидкістю. Зовнішній вигляд жорсткого диску показано на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Жорсткий диск

Таким чином, цей «диск» має не дві поверхні, як повинно бути у звичайному плоскому диску, а 2*n поверхонь, де n – число окремих дисків. Диски обертаються навколо спільної вісі та обслуговуються власною магнітною голівкою. Магнітна голівка, що ковзає по поверхні диска, зовсім не доторкається до нього, а зчитує інформацію, знаходячись на відстані близько 1 мм. Це значно підвищує термін працездатності та надійність приладу. Керування роботою жорсткого диска виконує спеціальний апаратно-логічний пристрій — контролер жорсткого диска.

За допомогою спеціальних програмних засобів диски великої ємності можуть розділятися на логічні диски, тобто ніби-то на декілька дисків. Це дозволяє працювати з даними дисками як з декількома пристроями.

Накопичувачі на лазерних дисках

У період 1994-1995 роках у базову конфігурацію персональних комп'ютерів стандартною стала вважатися установка дисководу CD-ROM

Абревіатура CD-ROM(Compact Disk Read-Only Memory) переводиться на російську мову як постійний запам'ятовуючий пристрій на основі компакт-диску. Принцип дії цього пристрою полягає в зчитуванні числових даних за допомогою лазерного променя, що відбивається від поверхні диска. Поверхня диска вкрита дзеркальною металевою плівкою (із золота або алюмінію), для захисту якої зверху накладають прозорий пластик. Дані на таких накопичувачах розташовані по спіралі у вигляді маленьких лунок.

Цифровий запис на компакт-диску відрізняється від запису на магнітних дисках дуже високою щільністю, і стандартний компакт-диск може зберігати приблизно 650 − 900 Мбайт інформації.

Великі обсяги даних характерні для мультимедійної інформації (графіка, музика, відео), тому дисководи CD-ROM відносять до апаратних засобів мультимедіа. Основним недоліком стандартних дисководів CD-RОМ є неможливість запису даних, але паралельно з ними існують і диски одноразового запису CD-R (Compact Disk Recorder) і диски багаторазового запису CD-RW.

DVD − це універсальний носій інформації, як відео і аудіо, так і комп’ютерних даних. За зовнішнім виглядом DVD не дуже відрізняється від CD-RОМ. Відмінність DVD в його великій ємності. Навіть у найпростішому варіанті його ємність складає від 2 до 4,7 Гбайт, що в 8 раз більше ємності CD-RОМ.

Пристрої вводу даних

Пристрої вводу даних − це пристрої за допомогою яких інформація потрапляє в комп'ютер. До них відносяться такі пристрої:

· клавіатура;

· миша;

· джойстик;

· сканер;

· графічний планшет;

· цифрові камери;

· та ін.

Клавіатура

Найбільшу кількість інформації користувач вводить з клавіатури. З точки зору електрики сама клавіатура − це набір перемикачів, що зручно розташовані на одній панелі.

У наш час розповсюджені два типи клавіатур: з механічними та з мембранними перемикачами. В першому випадку датчик є традиційним механізмом з контактами, що виготовлені з цінного металу, в другому − тонкі посріблені смужки пластику, між якими з невеличким повітряним проміжком знаходиться, рідина, що проводить електричний струм.

За методом підключення до системного блоку розрізняють провідні і безпровідні клавіатури. Передача інформації в безпровідних системах здійснюється інфрачервоним променем. Звичайний радіус дії таких клавіатур складає кілька метрів. Джерелом сигналу є клавіатура.

Клавіатура складається з кількох частин:

· символьні клавіші – служать для введення літер, цифр, спеціальних символів;

· функціональні клавіші − розміщені зверху над символьними і позначаються латинською літерою F1…F12. Вони програмуються і для кожного програмного продукту мають своє призначення;

· клавіші керування курсором − знаходяться справа від символьних клавіш. Служать для переміщення курсору по екрану;

· цифрові клавіші − знаходяться у правій частині клавіатури над клавішами керування курсором. Можуть працювати в двох режимах: режимі введення чисел, режимі керування курсором;

· службові клавіші − знаходяться в різних місцях клавіатури і забезпечують виконання різних керуючих дій.

Миша

Миша керує рухом курсора, що знаходиться на екрані монітора. Використовуючи мишу, можна обрати необхідне меню, активізувати потрібну команду, малювати в графічному редакторі. Більшість мишок оснащені двома кнопками, але деякі миші мають додаткову кнопку або колесо посередині. Колесо використовують для швидкого перегляду (прокрутки) документів вперед та назад.

Крім звичайної миші існують і інші типи маніпуляторів (спеціальні маніпулятори), наприклад: трекболи, пенмауси, інфрачервоні миші. Трекбол, на відміну від миші, встановлюється стаціонарно, і його кулька приводиться в рух долонею руки. Перевага трекбола полягає в тому, що він не має потреби в гладкій робочій поверхні, тому трекболи знайшли широке застосування у портативних персональних комп'ютерах. Пенмаус є аналогом кулькової авторучки, на кінці якої замість пишучого вузла установлений вузол, що реєструє величину переміщення.

Інфрачервона миша відрізняється від звичайної наявністю пристрою безпровідного зв'язку із системним блоком.

Пристрої введення графічних даних

Для введення графічної інформації використовують сканери, графічні планшети (дигитайзери) і цифрові фотокамери. Зовнішній вигляд сканеру показано на рис. 1.8.

Сканер − це різновид фотокопіювального пристрою. Використовувати сканери нескладно: необхідно покласти оригінал на плоску скляну поверхню, під якою встановлена лінійка фотоприймальних елементів з освітлювачем. Вона сканує по зображенню, а далі світлові сигнали перетворюються в електричні. Таким чином в комп'ютері створюється деяка електронна копія, яка пересилається на ПК і з'являється на екрані монітора. Цю копію можна підкорегувати, зберегти для наступного використання або роздрукувати на принтері. Використовуються і сканери, що стоять вертикально. В них документи подаються через спеціальну щилину.

Рис. 1.8. Сканер

Види сканерів:

1) Планшетні сканери − пристрої призначені для введення графічної інформації з прозорого або непрозорого листового матеріалу.

2) Ручні сканери − принцип дії в основному відповідає планшетним, різниця полягає в тому, що протягання лінійки ПЗЗ у даному випадку виконується вручну. Рівномірність і точність сканування при цьому забезпечуються незадовільно.

3) Барабанні сканери − У сканерах цього типу вихідний матеріал закріплюється на циліндричній поверхні барабана, що обертається з високою швидкістю. Пристрої цього типу забезпечують найвищу роздільну здатність.

4) Сканери форм − Призначені для введення даних зі стандартних форм, заповнених механічно або «від руки». Необхідність у цьому виникає під час проведення переписів населення, обробки результатів виборів і аналізі анкетних даних.

5) Штрихи-сканери − Цей різновид ручних сканерів, призначений для введення даних, закодованих у вигляді штриха-коду. Такі пристрої мають застосування в роздрібній торговельній мережі.

6) Графічні планшети (дигитайзери) − Ці пристрої призначені для введення художньої графічної інформації, такі пристрої зручні для художників і ілюстраторів, оскільки дозволяють їм створювати екранні зображення звичними прийомами, напрацьованими для традиційних інструментів (олівець, перо).

Пристрої виводу даних

Пристроями виводу даних є пристрої, за допомогою яких користувач може отримати, побачити інформацію.

До них відносяться:

· монітор;

· принтери, які бувають: матричні, лазерні, світлодіодні і струминні;

· колонки;

· інші пристрої.

Монітор

Монітор комп'ютера призначений для виведення на екран текстової та графічної інформації. Монітори бувають кольорові та монохромні. Розмір екрана монітора може складати від 15 до 21 дюйма (1 дюйм дорівнює приблизно 2,5 см). Вони можуть працювати в одному з двох режимів: текстовому або графічному.

У текстовому режимі екран монітора умовно поділяється, на окремі ділянки − місця для виведення символів, найчастіше на 25 рядків по 80 символів. У кожне з цих місць може бути виведений один з 256 заданих символів. Графічний режим монітора призначений для виведення на екран графіків, малюнків і т.д. Звичайно, що в цьому режимі можна також виводити й текстову інформацію у вигляді різних написів, причому вони можуть мати будь-який шрифт та розмір.

Будь-яке текстове або графічне зображення на екрані монітора комп'ютера складається з великої кількості дискретних точок, що світяться. Ці точки називають пікселями. Роздільна здатність монітора визначається числом елементів зображення, які відтворюються по горизонталі та вертикалі, наприклад, 640x480 або 1024x768 пікселів. За різних умов чіткість зображення на моніторі тим краще, чим менший розмір точки люмінофору на внутрішній поверхні екрана. Розміри цих точок для різних моделей знаходяться в діапазоні від 0,41 до 0,25 мм, але для дуже якісних моделей діапазон суттєво зменшується.

Існують монітори на електронно-променевих трубках плазмові, газорозрядні та рідкокристалічні монітори (ці монітори можна зробити дуже тонкими), а також деякі монітори мають вмонтовані колонки, мікрофон, зрідка − камеру для відеоконференцій.

Принтери

1) Матричні принтери − це найпростіші друкувальні пристрої. Вони можуть працювати в текстовому або графічному режимі. Дані виводяться на папір у вигляді відбитка, що утворився під час удару циліндричних голок через барвну стрічку. Якість друку матричних принтерів прямо залежить від кількості голок у друкуючій голівці. Найбільше поширення мають 9-голчасті і 24- голчасті матричні принтери. Останні дозволяють одержувати відбитки документів, що не поступаються якістю документам, виконаним на друкарській машинці.

2) Світлодіодні принтери − принцип дії светлодіодних принтерів схожий на принцип дії лазерних принтерів. Різниця полягає в тому, що джерелом світла є не лазерна голівка, а лінійка світлодіодів. Оскільки ця лінійка розташована по всій ширині сторінки, що друкується, відпадає необхідність у механізмі формування горизонтального розгорнення, і вся конструкція виходить простішою, надійнішою і дешевшою.

3) Струминні принтери − зображення на папері формується з плям, що утворяться під час влучення крапель барвника (тонера) на папір. Викид мікрокрапель барвника відбувається під тиском, що розвивається в друкуючій голівці за рахунок пароутворення. У деяких моделях крапля викидається в результаті п'єзоелектричного ефекту − цей метод дозволяє забезпечити більш стабільну форму краплі, близьку до сферичної. Ці принтери у порівнянні з матричними дорожчі і вимагають систематичного і якісного обслуговування.

4) Плотери − раніше називали графопобудувачами. Вони використовуються в основному в інженерній практиці. Плотери забезпечують друкування креслень високої якості, в тому числі і багатокольорове друкування.

5) Лазерні принтери − забезпечують високу якість друку, що непоступається, а в багатьох випадках і має переваги над поліграфічним друком. Вони відрізняються також високою швидкістю друку, що виміряється в сторінках у хвилину. Як і в матричних принтерах, підсумкове зображення формується з окремих крапок. Друкування цих принтерів може бути чорно-білим і кольоровим. Їхній принцип дії такий: лазерний промінь електризує поверхню друкуючого барабана, при цьому ступінь електризації залежить від виду зображення, яке потрібно надрукувати. Ділянки барабана зі зміненою полярністю притягують порошок тонера, який потім наноситься на папір.

Пристрої обміну даними. Модем

Пристрій, призначений для обміну інформацією між віддаленими комп'ютерами за каналами зв'язку, прийнято називати модемом (Модулятор + Демодулятор). При цьому під каналом зв'язку розуміють фізичні лінії (провідні, оптоволоконні, кабельні, радіочастотні), спосіб їхнього використання і спосіб передачі даних (цифрові або аналогові сигнали). У залежності від типу каналу зв'язку пристрої прийому-передачі підрозділяють на радіомодеми, кабельні модеми та інші. Найширше застосування знайшли модеми, орієнтовані на підключення до телефонних каналів зв'язку.

Цифрові дані, що надходять у модем з комп'ютера, перетворюються в ньому шляхом модуляції відповідно до обраного стандарту (протоколом) і направляються в телефонну лінію. Модем-приймач, що розуміє даний протокол, здійснює зворотне перетворення (демодуляцію) і пересилає відновлені цифрові дані у свій комп'ютер. У такий спосіб забезпечується зв'язок між комп'ютерами й обмін даними між ними. Зв'язок між ПК з використанням телефонної мережі, показано на рис. 1.10.

Рис. 1.9. Зв'язок між ПК з використанням телефонної мережі

Останні кілька років домінують серед виробників зовнішній модем, який є окремим пристроєм, що підключається до вільного порту ПК. Але поряд із зовнішніми модемами існують внутрішні модеми. Цей пристрій виконаний у вигляді плати, яка встановлюються в ПК так само, як звукова або відео карта

При виборі зовнішнього чи внутрішнього модему треба враховувати:

1. якість зв'язку, що надає телефонна мережа;

2. потужність ПК.

Якщо якість зв'язку не дуже добра, то краще обрати зовнішній модем. При виборі внутрішнього модему треба врахувати потужність ПК користувача, вона повинна бути досить високою.

Питання для самоперевірки:

1) Структура та вміст системного блоку.

2) Накопичувачі на гнучких магнітних дисках.

3) Накопичувачі на жорсткому диску.

4) Накопичувачі на лазерних дисках.

5) Клавіатура, види клавіатури, складові частини клавіатури.

6) Види та принцип дії маніпуляторів.

7) Види та принцип дії сканерів.

8) Види та принцип принтерів.

9) Монітор, види моніторів.

10) Пристрої обміну даними.

Література: