Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Устройство перснонального компьютера

Содержание:

Введение

Слово «компьютер» (от англ. compute) означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад для счёта использовались счётные палочки, камешки и т.д. Наши родители ещё очень хорошо помнят служившие верой и правдой до конца XX века русские счёты, которые работали в десятичной позиционной системе счисления, а в учебниках по торговому вычислению ещё в 60-х - 70-х годах прошлого века можно было обнаружить главы, посвящённые методам работы на счётах.

В 30-е годы XX столетия в нашей стране был разработан механический предшественник компьютера, – арифмометр «Феликс». Это счётное устройство использовались несколько десятилетий, став основным техническим средством облегчения человеческого труда.

Первые электронные компьютеры появились в первой половине XX века. Они могли делать значительно больше механических «калькуляторов», которые лишь складывали, вычитали и умножали. Это были электронные машины, способные решать сложные задачи. Кроме того, они имели две отличительные особенности, которыми предыдущие машины не обладали:

1. Они могли выполнять определенную последовательность операций по заранее заданной программе или последовательно решать задачи разных типов.

2. Способность хранить информацию в специальной памяти.

Сегодня считается непременной составляющей компетентности любого специалиста знание аппаратной части персонального компьютера (далее – ПК), а также его основных технических характеристик.

Актуальность выбранной темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно сложно определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.

В связи с этим целью курсовой работы является изучение основных устройств современного ПК и их характеристик. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

– ознакомиться с историей создания компьютеров;

– изучить основные компоненты ПК;

– рассмотреть основные свойства и характеристики компонентов ПК.

Глава 1. История создания компьютера

1.1 История вычислительных машин

Начало развития информационных технологий принято считать с Блеза Паскаля, который в 1642 году изобрёл устройство, механически выполняющее сложение чисел. Его машина предназначалась для работы с 6-8 разрядными числами и могла только складывать и вычитать, а также имела лучший, чем все до этого, способ фиксации результата. Машина Паскаля (см. Приложение А, рис. 1) имела размеры 36х13х8 сантиметров, этот небольшой латунный ящичек было удобно носить с собой. Инженерные идеи Паскаля оказали огромное влияние на многие другие изобретения в области вычислительной техники.

Следующего этапного результата добился выдающийся немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц, высказавший в 1672 году идею механического умножения без последовательного сложения. Уже через год он представил машину, которая позволяла механически выполнять четыре арифметических действия, в Парижскую академию. Машина Лейбница требовала для установки специального стола, так как имела внушительные размеры: 100х30х20 сантиметров (см. Приложение А, рис. 2).

В 1812 году английский математик Чарльз Бэббидж начал работать над так называемой разностной машиной, которая должна была вычислять любые функции, в том числе и тригонометрические, а также составлять таблицы. Свою первую разностную машину Бэббидж построил в 1822 году и рассчитывал на ней таблицу квадратов, таблицу значений функции y=x2+x+41 и ряд других таблиц. Однако из-за нехватки средств эта машина не была закончена, и сдана в музей Королевского колледжа в Лондоне (где хранится и по сей день). Но эта неудача не остановила Бэббиджа, и в 1834 году он приступил к новому проекту – созданию аналитической машины, которая должна была выполнять вычисления без участия человека. Именно Бэббидж впервые пришёл к выводу, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Бэббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт – карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках).

С 1842 по 1848 год Бэббидж упорно работал, расходуя собственные средства. К сожалению, он не смог довести до конца работу по созданию аналитической машины – она оказалась слишком сложной для техники того времени. Но заслуга Бэббиджа в том, что он впервые предложил и частично реализовал, идею программно - управляемых вычислений. Именно аналитическая машина по своей сути явилась прототипом современного компьютера. Эта идея и её инженерная детализация опередили время на 100 лет! Воссозданная в 1991 году в Лондоне аналитическая машина Чарлза Бэббиджа отлично заработала, исправно вычисляя логарифмы и другие математические функции. (см. Приложение А, рис. 3). Однако, её создателю, потратившему 10 лет (с 1823 по 1833 год) на разработку чертежей, так и не удалось её собрать вплоть до 1842-го, когда проект был заброшен. В 1842 году в Женеве была опубликована небольшая рукопись итальянского военного инженера Л.Ф.Менабреа «Очерк об аналитической машине, изобретённой Чарльзом Бэббиджем», переведённая впоследствии ученицей и помощницей Бэббиджа дочерью Дж. Г. Байрона – леди Адой Лавлейс. При содействии Бэббиджа Ада Лавлейс составляла первые программы для решения систем двух линейных уравнений и для вычисления чисел Бернулли. Леди Лавлейс стала первой в мире женщиной-программистом.

Основатель и директор двух парижских страховых обществ Карл Томас в 1818 году сконструировал счётную машину, уделив основное внимание технологичности механизма, и назвал её арифмометром. Уже через три года в мастерских Томаса было изготовлено 16 арифмометров, а затем и ещё больше. Таким образом, Томас положил начало счётному машиностроению. Его арифмометры выпускали в течение ста лет, постоянно совершенствуя и меняя время от времени названия (см. Приложение А, рис. 4).

После Ч.Бэббиджа значительный вклад в развитие техники автоматизации счёта внёс американский изобретатель Герман Холлерит, который в 1890 году впервые построил ручной перфоратор для нанесения цифровых данных на перфокарты и ввёл механическую сортировку для раскладки этих перфокарт в зависимости от места пробива. Им была построена машина – табулятор, которая прощупывала отверстия на перфокартах, воспринимала их как соответствующие числа и подсчитывала их (см. Приложение А, рис. 5). Табуляторы Холлерита были использованы при переписи населения в США, Австрии, Канаде, Норвегии и в др. странах. Они же использовались при первой Всероссийской переписи населения в 1897 году, причём Холлерит приезжал в Россию для организации этой работы. В 1896 году Холлерит основал всемирно известную фирму Computer Tabulating Recording, специализирующуюся на выпуске счетно-перфорационных машин и перфокарт. В дальнейшем фирма была преобразована в фирму International Business Machines (IBM), ставшую впоследствии передовым разработчиком компьютеров.

1.2 История развития компьютерной техники.

Новый инструмент – электронная вычислительная машина (далее – ЭВМ) – служит человеку лишь чуть больше полувека. ЭВМ – одно из величайших изобретений середины XX столетия, изменивших человеческую жизнь во многих её проявлениях. Вычислительная техника превратилась в один из рычагов обеспечивающих развитие и достижения научно-технического прогресса. Первым создателем автоматической вычислительной машины считается немецкий учёный Конрад Цузе. Работы им начаты в 1933 году, а в 1936 году он построил модель механической вычислительной машины, в которой использовалась двоичная система счисления, форма представления чисел с «плавающей» запятой, трёхадресная система программирования и перфокарты. В качестве элементной базы Цузе выбрал реле, которые к тому времени давно применялись в различных областях техники. В 1938 году Цузе изготовил модель машины Z1 на 16 слов; в следующем году модель Z2, а еще через два года он построил первую в мире действующую вычислительную машину с программным управлением (модель Z3), которая демонстрировалась в Германском научно-исследовательском центре авиации. Это был релейный двоичный компьютер, имеющий память на 64 22-разрядных числа с плавающей запятой: 7 разрядов для порядка и 15 разрядов для мантиссы. К несчастью, все эти образцы машин были уничтожены во время бомбардировок в ходе Второй мировой войны.

После войны Цузе изготовил модели Z4 и Z5 (см. Приложение А, рис. 7). Также Конрад Цузе в 1945 году создал язык Plankalkul (от немецкого «исчисление планов»), который относится к ранним формам алгоритмических языков. Этот язык был большей степени машинно-ориентированным, но по некоторым возможностям превосходил АЛГОЛ. Независимо от Цузе построением релейных автоматических вычислительных машин занимались в США Джордж Штибитц и Говард Айкен.

Д.Штибитц, тогда работавший в фирме Bell, собрал на телефонных реле первые суммирующие схемы. В 1940 году вместе с С.Уильямсом Штибитц построил «вычислитель комплексных чисел», или релейный интерпретатор, который впоследствии стал известен как специализированный релейный компьютер «Bell-модель 1». В этом же году машина демонстрировалась на заседании Американского математического общества, где были проведены её первый промышленные испытания. В последующие годы были созданы ещё четыре модели этой машины. Последняя из них разработана Штибитцем в 1946 году (модель V) — это был компьютер общего назначения, содержащий 9000 реле и занимающий площадь почти 90 м2. Сложение выполнялось за 0,3 сек, умножение – за 1 сек. Для ввода использовалась перфолента, для вывода – стандартное телетайпное оборудование. Вес устройства составлял 10 тонн (см. Приложение А, рис. 8).

Другую идею релейного компьютера выдвинул в 1937 году аспирант Гарвардского университета Говард Айкен. Его идеей заинтересовалась фирма IBM. В помощь Айкену подключили бригаду инженеров во главе с К. Лейком. Работа по проектированию и постройке машины, названной «Марк-1», началась в 1939 году и продолжалась 5 лет (см. Приложение А, рис. 9).

В 1942 году профессор электротехнической школы Мура Пенсильванского университета Д.Маучли представил проект «Использование быстродействующих электронных устройств для вычислений», положивший начало созданию первой электронной вычислительной машины ENIAC (сокр. от Electronic Numerical Integrator and Computer). Около года проект пролежал без движения, пока им не заинтересовалась Баллистическая исследовательская лаборатория армии США. В 1943 году под руководством Джона Маучли и Джона Эккерта были начаты работы по созданию ENIAC, демонстрация состоялась 15 февраля 1946 года. Новая машина имела «впечатляющие» параметры: 18000 электронных ламп, площадь 90х15 м2, весила 30 т и потребляла 150 кВт. ENIAC работала с тактовой частотой 100 кГц и выполняла сложение за 0,2 мс, а умножение – за 2,8 мс, что было на три порядка быстрее, чем это могли делать релейные машины. По своей структуре ЭВМ ENIAC напоминала механические вычислительные машины (см. Приложение А, рис. 10).

Долгое время считалось, что ENIAC единственный электронный компьютер, но в 1975 году Великобритания сообщила о том, что уже с декабря 1945 года в государственном институте Блетчли-Парк работал первый программируемый ЭВМ «Колосс», но для правильной оценки компьютера Англия не предоставила много данных (см. Приложение А, рис. 11). Считается, что именно «Колосс» справился со взломом немецких шифров- аналогов «Энигмы» (зашифрованных с помощью системы Lorenz SZ), использовавшихся во время Второй мировой войны.

С точки зрения архитектуры ЭВМ с хранимой в памяти программой революционными были идеи американского математика, Члена Национальной АН США и американской академии искусств и наук Джона фон Неймана (1903 – 1957). Эти идеи были изложены в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства», написанной вместе с А. Берксом и Г. Голдстайном и опубликованной в 1946 году.

Вот как представлял фон Нейман свою ЭВМ:

- машина должна состоять из основных органов: орган арифметики, памяти, управления и связи с оператором, чтобы машина не зависела от оператора.

- она должна запоминать не только цифровую информацию, но и команды, управляющие программой, которая должна проводить операции над числами.

- ЭВМ должна различать числовой код команды от числового кода числа.

- у машины должен быть управляющий орган для выполнения команд, хранящихся в памяти.

- в ней также должен быть арифметический орган для выполнения арифметических действий;

- и, наконец, в её состав должен входить орган ввода-вывода.

На данном историческом этапе завершим рассмотрение создание компьютера, так как дальнейшие поколения ЭВМ имели «неймановскую» структуру, схожую с современными вычислительными машинами.

Глава 2. Основные компоненты современного ПК, их виды и характеристики.

2.1 Монитор

Монитор (реже используется дисплей) – это основное устройство вывода. Монитор предназначен для отображения информации, выводимой во время работы программы на компьютере. Размер экрана монитора определяется по диагонали в дюймах. Современные мониторы имеют размеры от 15 дюймов и более. Наиболее распространенными сегодня являются т.н. «светодиодные» LED-дисплеи. Однако ещё 20 лет назад по конструкции монитор был аналогичен электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) цветного телевизора. Но в отличие от телевизионного, экран монитора строил изображение из более мелких точек (пикселей) и сменял их со значительно большей частотой (около 100 раз в секунду, в то время как телевизионное изображение имело частоту смены 25 раз в секунду). Благодаря этому изображение на экране монитора не мерцало и выглядело более чётким и красочным (на сегодняшний день понятие монитора и телевизора всё более сливается).

После ЭЛТ-технологий появились LCD-мониторы (Liquid Сrystal Display) –жидкокристаллические дисплеи, в которых использовалась активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами.

Следующим этапом в развитии технологий мониторов было использование т.н. «плазменных» дисплеев. Плазменная панель представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными пластинами, внутри которых расположены прозрачные электроды, образующие соответственно шины сканирования, подсветки и адресации. Разряд в газе протекал между разрядными электродами на лицевой стороне экрана и электродом адресации на задней стороне.

Современная LED-технология (Light Emitting Diode ) – это монитор с жидкокристаллическим экраном, подсветка которого осуществляется светодиодной матрицей (LED). С потребительской точки зрения ЖК- телевизоры со светодиодной подсветкой отличают четыре улучшения относительно остальных: улучшенная контрастность, улучшенная цветопередача (особенно с RGB-матрицей), пониженное энергопотребление и малая толщина (см. Приложение Б, рис. 1).

2.2 Системный блок

Системный блок – функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и являющийся основой для дальнейшего расширения системы.

Системные блоки массово изготавливают заводским способом из деталей на основе стали, алюминия и пластика. Для креативного творчества используются такие материалы, как древесина или органическое стекло (в качестве привлечения внимания к проблемам защиты окружающей среды, даже «выпущен» корпус из гофрокартона). Основными компонентами, который входят в системный блок, являются микропроцессор, материнская плата, оперативная память, жесткий диск, DVD-BlueRay-привод (отметим, что всё чаще от такового производители ноутбуков отказываются, поэтому в настоящей работе привод для лазерных дисков не будем рассматривать), видеокарта, блок питания (см. Приложение Б, рис. 2).

2.2.1 Микропроцессор

Микропроцессор – устройство, выполняющее алгоритмическую обработку информации, и, как правило, управление другими узлами компьютера или иной электронной системы. По функциональной направленности микропроцессоры разделяются на:

– процессоры общего назначения. Такие процессоры могут достаточно эффективно решать широкий класс задач управления, вычислительных и пр. Именно процессоры этого класса используются в качестве центрального процессора в настольных рабочих станциях.

– процессоры цифровой обработки сигналов (ПЦОС). Эти процессоры специализированы под вычислительные задачи, связанные с цифровой обработкой сигналов. Функциональные устройства этих процессоров особенно эффективно выполняют характерные для этого класса задач операции: свёртки, фильтрации, перемножение векторов и матриц. В процессорах этого типа наиболее широко используется архитектура явного параллелизма. Также важной особенностью ПЦОС является малая энергозатратность на единицу вычислительной мощности, что обеспечило их применение в таких устройствах, как плееры, мобильные телефоны, фото-, видеокамеры и пр.

– микроконтроллеры. Задачи микроконтроллеров связаны в первую очередь с управлением устройствами в реальном времени, что определило и основные свойства микропроцессорных ядер в них: широкий набор операций ввода-вывода, лёгкая предсказуемость поведения во времени, большая скорость реакции на прерывания. Это очень простые процессоры, большинство из них 8-битные, и интегрированы со специфической периферией: таймерами, контроллерами последовательных каналов связи, двунаправленными портами ввода-вывода. Они широко используются в разнообразных портативных устройствах.

Наиболее распространенными видами процессоров для ПК являются микропроцессоры Intel и AMD (см. Приложение Б, рис. 3), хотя на рынке мобильных устройств вперёд вырываются такие марки как ARM, Qualcomm, Samsung, Huawei, Apple.

Основные характеристики процессоров это количество вычислительных ядер, тип разъёма (гнездо, сокет), тактовая частота, технологический процесс (технология производства), энергопотребление и тепловыделение, архитектура процессора.

2.2.2 Материнская плата

Один из важнейших модулей компьютера входящих в состав системного блока – это материнская плата. Материнская плата – плата, на которой располагаются основные элементы компьютера.

Форм-фактор системной платы – стандарт, определяющий размеры материнской (реже используется слово системной) платы для персонального компьютера, места её крепления к корпусу (системному блоку). Основные характеристики материнской платы: название и расположение интерфейсов шин, наименование портов ввода/вывода, наименование разъёма центрального процессора, наименование слотов для оперативной памяти, а также наименование типа разъёма для подключения блока питания (см. Приложение Б, рис. 4).

Форм-фактор материнской платы носит скорее рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость системной платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.

Классификация системных плат:

– современные: АТХ, microATX, Flex АТХ, NLX, WTX, CEB;

– внедряемые: Mini-ITXи Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX и PicoBTX. Существуют системные платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов. Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя системной платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд»).

2.2.3 Оперативная память

Оперативная память (реже используется наименование оперативное запоминающее устройство, чаще просто ОЗУ, RAM Random Access Memory, память с произвольным доступом) – это один из главных элементов компьютера, который представляет собой его временную память. А она, в свою очередь, нужна для нормального функционирования всех процессов, программ и приложений. Своё название она получила благодаря быстрой работе и способности создавать условия для мгновенного считывания процессором информации.

От постоянной (к примеру, дисковой) оперативная память отличается тем, что доступ к ней осуществляется значительно быстрее, и разница может достигать сотни тысяч раз. Данные, которые в неё записаны, доступны только при включенном компьютере. Рассмотрим наиболее распространённые типы оперативной памяти и их характеристики (см. Приложение Б, рис. 5).

SDRAM (PC-133) – сегодня является устаревшим видом, крайне редко встречается, но стоит довольно дорого. Компьютеры с этим типом оперативной памяти модернизировать уже не получится (на рисунке 5 отсутствует).

DDR SDRAM или DDR1 (с частотой 200-400 МГц) — также является устаревшим видом ОЗУ, который на сегодняшний момент крайне редко используется. Этот модуль представляет собой 184-контактную плату. Стандартным напряжением для него является напряжение в 2,5 В.

Далее следует DDR2 – более распространенный сегодня тип, но, тем не менее, уже не являющийся современным. DDR2 (с частотой 533-1200 МГц) делает выборку 4 бита данных за один такт работы процессора, в то время как DDR только 2 бита. Это означает способность передавать при каждом такте в два раза больше информации через ячейки микросхемы. Данный модуль имеет по 120 контактов с двух сторон, а стандартным напряжением для него есть 1,8 В.

Следующий вид оперативной памяти – DDR3 (частота 800-2400 МГц) – новый тип, который дает возможность делать выборку 8 бит данных за один такт работы процессора. Он также представляет собой 240- контактную плату, но имеет на 40% меньше энергопотребления, чем у DDR2, а рабочее напряжение всего 1,5 В. Такое сравнительно невысокое энергопотребление имеет большое значение для ноутбуков и мобильных устройств. Логично отметить, что чем выше показатели частоты, тем выше скорость работы оперативки.

DDR4 — самый новый тип, который является следующей ступенькой эволюционного развития. Как все предыдущие ступеньки, данный тип имеет еще большую частоту (от 2133 до 4266 МГц) и меньшее энергопотребление. Также значительно повысилась надежность работы благодаря механизму контроля чётности на шинах адреса и команд. Массовое производство началось лишь во втором квартале 2014 года. Массовое распространение получила в 2016 году после выхода нового поколения процессоров Intel Skylake (см. Приложение Б, рис. 6).

Далее остановимся подробнее на следующей важной характеристике оперативной памяти – её объёме. Вначале следует отметить, что он самым непосредственным образом влияет на количество единовременно запущенных программ, процессов и приложений и на их бесперебойную работу. На сегодняшний день наиболее популярными модулями являются планки с объёмом: 4 ГБ, 8 ГБ и 16 ГБ (речь идет про стандарты DDR3 и 4). Исходя из того, какая операционная система установлена, а также, для каких целей используется компьютер, следует правильно выбирать и подбирать объем ОЗУ. В большинстве своем, если компьютер используется для доступа к всемирной паутине и для работы с различными приложениями, при этом установлена ОС Windows, то 4 - 8 Гб вполне достаточно.

2.2.4 Жесткий диск

Накопитель на жестких магнитных дисках или НЖМД (Hard (Magnetic) DiskDrive, HDD, HMDD, жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер», «винт», «хард», «харддиск») – устройство долговременного хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным энергонезависимым накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация на жестком диске записывается на алюминиевые или стеклянные пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокисихрома. На жестких дисках используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Твердотельный накопитель (англ. solid-state drive, SSD) — компьютерное энергонезависимое немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти, альтернатива HDD. Кроме микросхем памяти, SSD содержит управляющий контроллер. Наиболее распространённый вид твердотельных накопителей использует для хранения информации флеш-память типа NAND, однако существуют варианты, в которых накопитель создаётся на базе DRAM-памяти, снабжённой дополнительным источником питания – аккумулятором.

В настоящее время твердотельные накопители используются как в носимых (ноутбуках, нетбуках), так и в стационарных компьютерах для повышения производительности. Наиболее производительными сейчас выступают SSD формата M.2, у них при подходящем подключении скорость записи/чтения данных может достигать 3800 мегабайт в секунду.

По сравнению с традиционными жёсткими дисками (HDD) твердотельные накопители имеют меньший размер и вес, являются беззвучными, а также многократно более устойчивы к повреждениям (например, к падению) и имеют гораздо бóльшую скорость записи. В то же время, они имеют в несколько раз бóльшую стоимость в расчете на гигабайт и меньшую износостойкость (ресурс записи).

Основные характеристики жестких дисков такие:

Интерфейс – совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Ёмкость – количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Средняя ёмкость современных жёстких дисков для рабочих станций достигает нескольких ТераБайт (для файловых серверов – несколько сотен терабайт). В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 Гб.

Не всегда целесообразно выбирать накопители максимального объема для сервера, чтобы получить определенную ёмкость. Жёсткий диск не должен быть установлен в сервере в единственном числе, а должен всегда быть объединен в группы из двух (как минимум), чтобы обеспечить надежную работу. Если, например, планируется оснастить сервер дисковым пространством общей сложности 2 ТБ, то намного лучше купить четыре диска объёмом 1 ТБ, а затем сконфигурировать их в RAID-массив. Так, чтобы любой сбой в одном из дисков не приводил к потере данных. Это одна из причин, почему ёмкость серверных жестких дисков, как правило, ниже, чем у их настольных собратьев.

Физический размер (форм-фактор) – почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма – под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках.

Время произвольного доступа – время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик – от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски, самым большим из актуальных – диски для портативных устройств.

Скорость вращения шпинделя – количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.

Надёжность – определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду – у современных дисков это около 50 оп/с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Уровень шума – шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам – сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Объём буфера – буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

На сегодняшний день большая часть всех винчестеров производится всего несколькими компаниями: Seagate, WesternDigital, Samsung, а также ранее принадлежавшим IBM подразделением по производству дисков фирмы Hitachi. Fujitsu (см. Приложение Б, рис. 7).

2.2.5 Видеокарта

Видеокарта – устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора. В настоящее время эта функция утратила основное значение и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором – графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Обычно видеокарта является платой расширения (кроме случаев со встроенной, интегрированной в материнскую плату видеокартой) и вставляется в разъём расширения, универсальный (чаще это PCI-Express версий1.0, 2.0 и 3.0) специализированный, но устаревший AGP. Интегрированная видеокарта может быть как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера.

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

– графический процессор (GraphicsProcessingUnit, GPU – графическое процессорное устройство) – занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства;

– видеоконтроллер – отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора;

– видеопамять – выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования интегрированной карты в качестве памяти (точнее, видеопамяти) используется часть системной памяти компьютера (т.е. часть оперативной памяти);

– ширина шины памяти. Ширина шины памяти является важнейшей характеристикой, влияющей на пропускную способность памяти (ПСП). Большая ширина позволяет передавать большее количество информации из видеопамяти в GPU и обратно в единицу времени, что положительно влияет на производительность в большинстве случаев. Теоретически, по 256-битной шине можно передать в два раза больше данных за такт, чем по 128-битной. На практике разница в скорости рендеринга хоть и не достигает двух раз, но весьма близка к этому во многих случаях с упором в пропускную способность видеопамяти.

Современные игровые видеокарты используют разную ширину шины: от 64 до 384 бит (есть видеокарты с шириной шины в 4096 битами), в зависимости от ценового диапазона и времени выпуска конкретной модели GPU. Для самых дешёвых видеокарт уровня low-end чаще всего используется 64 и реже 128 бит, для среднего уровня от

128 до 256 бит, ну а видеокарты из верхнего ценового диапазона используют шины от 256 до 384 бит шириной. Ширина шины уже не может расти чисто из-за физических ограничений — размер кристалла GPU недостаточен для разводки более чем 512-битной шины, и это обходится слишком дорого. Поэтому наращивание ПСП сейчас осуществляется при помощи использования новых типов памяти (см. далее).

– частота видеопамяти. Ещё одним параметром, влияющим на пропускную способность памяти (далее – ПСП), является её тактовая частота. А повышение ПСП часто напрямую влияет на производительность видеокарты в 3D-приложениях. Частота шины памяти на современных видеокартах бывает от 533(1066, с учётом удвоения) МГц до 1375(5500, с учётом учетверения) МГц, то есть, может отличаться более чем в пять раз! И так как ПСП зависит и от частоты памяти, и от ширины ее шины, то память с 256-битной шиной, работающая на частоте 800(3200) МГц, будет иметь большую пропускную способность по сравнению с памятью, работающей на 1000(4000) МГц со 128-битной шиной. Особенное внимание на параметры ширины шины памяти, её типа и частоты работы следует уделять при покупке сравнительно недорогих видеокарт, на многие из которых ставят лишь 128-битные или даже 64-битные интерфейсы, что крайне негативно сказывается на их производительности. Вообще, покупка видеокарты с использованием 64-битной шины видеопамяти для игрового ПК не рекомендуется. Желательно отдать предпочтение хотя бы среднему уровню минимум со 128- или 192-битной шиной.

– система охлаждения – предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах;

– выводы карты – видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D- Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъем CompositeVideo, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом. Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA- адаптеров имели также разъем предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPortв количестве от одного до трех. Некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью видеовыходами.

Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей. DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разъём D-SUB. DVI-D не позволяет этого сделать. DisplayPort позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Videoвидеовыходов и видеовходов (см. Приложение Б, рис. 8).

2.2.6 Блок питания

Компьютерный блок питания – вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока. В его задачу входит преобразование сетевого напряжения до заданных значений, их стабилизация и защита от незначительных помех питающего напряжения. Также, будучи снабжён вентилятором, он участвует в охлаждении системного блока.

Основным параметром компьютерного блока питания является максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку. В настоящее время существуют блоки питания с заявленной производителем мощностью от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1800 Вт. Компьютерный блок питания для сегодняшней платформы PC обеспечивает выходные напряжения ±5, ±12, +3,3 Вольт. Большинство микросхем компьютера имеют напряжение питания 5 Вольт (и ниже). 12 Вольт используется для питания более мощных потребителей – процессора, видеокарты, жёстких дисков, оптических приводов, вентиляторов – с целью достижения меньшего падения напряжения на подводящих проводах, а также звуковых карт (см. Приложение Б, рис. 9).

2.3 Клавиатура

Компьютерная клавиатура – одно из основных устройств ввода информации от пользователя в компьютер. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатуры, которые поставлялись вместе с предыдущими сериями – IBM PC и IBM PC/XT, – имели 86 клавиш. Расположение клавиш на AT-клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.

По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на шесть групп:

1) функциональные;

2) алфавитно-цифровые;

3) управления курсором;

4) цифровая панель;

5) специализированные;

6) модификаторы.

Двенадцать функциональных клавиш расположены в самом верхнем ряду клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а с самого правого края клавиатуры – цифровая панель.

По типу соединения клавиатуры бывают:

1. Беспроводные клавиатуры. В них используются три основных вида соединения, а именно соединение Bluetooth, инфракрасное соединение и радиочастотное соединение. Клавиатуры, имеющие радиочастотное соединение, получают питание от аккумулятора или через кабель USB, который используется для подзарядки клавиатуры. Клавиатуры с инфракрасным соединением должны находиться в радиусе действия устройства принимающего сигнал. Клавиатуры с радиочастотным соединением имеют больший радиус действия, чем клавиатуры с инфракрасным соединением. В клавиатурах с соединением Bluetooth используется технология Bluetooth, обеспечивающая больший радиус действия, чем у клавиатур с радиочастотным и инфракрасным соединением. Клавиатуры с радиочастотным соединением обеспечивают большую мобильность, чем клавиатуры с соединением Bluetooth и с инфракрасным соединением.

2. Проводные клавиатуры: PS/2 и USB – две разновидности проводного соединения, соединяющие клавиатуры с компьютерами. Клавиатуры с соединением PS/2 получили наибольшее распространение. Это – самые дешевые клавиатуры, представленные на рынке в настоящее время. Клавиатуры с соединением USB подсоединяются к процессору с помощью универсальной последовательно проводной шины.

По расположению клавиш клавиатуры бывают:

1. Эргономичные клавиатуры. При разработке эргономичных клавиатур учитывался эргономичный аспект. При работе на эргономичных клавиатурах обеспечивается комфортное положение кистей и запястий. Дизайн эргономичных клавиатур позволяет предотвратить развитие кистевого туннельного синдрома, который выражается в потере чувствительности и покалывании в кистях рук и в пальцах после продолжительной работы на клавиатуре. Эргономичные клавиатуры способствуют также подержанию удобной позы и сохранению правильной осанки.

2. Компактные клавиатуры. Размер клавиатур постоянно увеличивается особенно размер эргономичных клавиатур. Большой размер эргономичных клавиатур объясняется наличием клавиш предназначенных для выполнения специальных функций. Компактные клавиатуры – плоские и на них обычно отсутствуют клавиши с цифрами присутствующие в правой части остальных клавиатур. У некоторых компактных клавиатур есть резиновая подушечка, которую можно использовать вместо мышки. Компактные клавиатуры удобно брать с собой в поездки, так как они занимают мало места.

По функциональным признакам клавиатуры бывают:

1.Интернет-клавиатура, которая предназначена для повышения комфорта интернет-пользователя. Интернет-клавиатура оснащена функциональными клавишами для домашней страницы веб-браузера, почтового ящика и любимых пунктов меню.

2. Мультимедийные клавиатуры, предназначенные для проигрывания аудио файлов, и они оснащены функциональными клавишами для регулировки громкости, игры, остановки и отключения звука. Игровые клавиатуры предназначены для удобства любителей компьютерных игр.

3. Виртуальные клавиатуры, которые не являются физически осязаемыми. Это – клавиатуры, эмитированные (отображаемые на мониторе) специальными программами (см. Приложение Б, рис. 10 и 11).

2.4 Мышь

Манипулятор «мышь» (просто «мышь» или «мышка») – механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране. Название «мышь» (англ. Mouse) манипулятор получил от аббревиатуры M-manually O-operated U-user S-signal E-encoder.

Хотя без мыши работать на компьютере возможно, от мыши вряд ли кто откажется, так как она значительно упрощает общение с компьютером. Тем более что мышь для компьютера стоит небольших денег и вряд ли уже встретишь, человека не пользующегося ею.

Мышки бывают самых разных видов, форм, размеров, могут отличаться друг от друга количеством клавиш, наличием колеса прокрутки и так далее.

Остановимся более подробно на видах компьютерного «грызуна». Итак, мышки в первую очередь можно разделить на три основных вида – это мышки лазерные, оптические и шариковые:

1. Шариковые мышки уже давно уходят в прошлое, так как менее удобны. Сейчас же наибольшую популярность имеют лазерные и оптические. Но все же немного поговорим о шариковых. Отличаются эти мыши тем, что управление курсором осуществляется с помощью металлического шарика, покрытого резиновой поверхностью, который слегка выступает из основания мышки. Внутри мыши находятся два ролика: вертикальный и горизонтальный. Шарик, вращаясь при перемещении мыши, передает определенное направление движения этим роликам. Такой вид мыши имеет ряд довольно значительных недостатков, заключающихся в загрязнении такого рода механизма, также сама по себе мышь приобретает дополнительный вес, да и просто шарик может доставлять некоторые неудобства. Именно поэтому на смену шариковым мышкам пришли усовершенствованные модели.

2. Оптическая мышь выделяется тем, что конструкция ее представляет маленькую камеру, которая при перемещении мыши по поверхности, фотографирует эту поверхность, освещая ее при этом светодиодом. Частота фотографирования поверхности довольно велика, около тысячи раз в секунду и более. Данные, полученные с помощью такой камеры, обрабатывает процессор и направляет сигнал прямо в компьютер. Оптическая мышь имеет большие преимущества над шариковыми, так как она легкодоступна, имеет малый вес и к тому же отлично функционирует практически на любой поверхности.

3. Лазерная мышь подобна оптической, она отличается тем, что вместо фотокамеры со светодиодом применяется для подсветки поверхности полупроводниковый лазер. Это более усовершенствованная модель оптической мыши, включающая в себя следующие преимущества: лазерная мышь менее энергопотребляющая, имеет более высокую точность считывания данных с рабочей поверхности, а также, в отличие от оптических мышей, имеет возможность работать как на стеклянных, так и на зеркальных поверхностях. Единственный недостаток лазерной мыши лишь в том, что стоит она немного дороже своего оптического аналога, но данный недостаток на фоне всех ее преимуществ выглядит довольно незначительным.

По типу соединения мыши бывают:

1. Беспроводные мыши используют специальный беспроводной ресивер, имеющий связь с компьютером. Они идеальны для ноутбуков. Есть два вида технологий: использующие Bluetooth (с рабочей дистанцией от 10 до

20 метров) и RF (использующие радиочастоту и работающие на дистанции от 6 до 10 метров). Bluetooth мышь похожа с большинством своих аналогов, но, в отличие от них, она использует Bluetooth технологию, и, следовательно, не занимает ценные USB-порты.

2. Проводные мышки соединены посредством электронного кабеля с USB или PS/2 контактом, в то время как беспроводные требуют использования AA или AAA батарей (см. Приложение Б, рис. 12).

Заключение

В ходе написания курсовой работы была достигнута её цель, а также полностью выполнены поставленные перед автором задачи. В заключение проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. История создания компьютеров началась в 1642 году, когда французский ученый, физик и философ Блез Паскаль изобрел счетную машину – механическое устройство для сложения чисел.

2. К основным компонентам ПК относят: монитор, системный блок, клавиатуру и мышь.

3. Монитор – это основное устройство для отображения информации, выводимой во время работы программы на компьютере. Наиболее распространенными видами мониторов для ПК являются LED-дисплеи.

4. Системный блок – функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений. Его основными составляющими являются: микропроцессор - устройство, выполняющее алгоритмическую обработку информации и управление другими узлами компьютера, материнская плата – это плата, на которой располагаются основные элементы компьютера, оперативная память – энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции, жесткий диск - – устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи, видеокарта - устройство, преобразующее графический образ в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора, блок питания - вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока.

5. Компьютерная клавиатура – одно из основных устройств ввода информации от пользователя в компьютер. Они бывают беспроводные и проводные, эргономичные и компактные, интернет-клавиатуры, мультимедийные и виртуальные.

6. Манипулятор «мышь» – механический манипулятор, преобразующий механические движения в движение курсора на экране.