Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Устройство ПК, эффективное пользование ПК

Содержание:

Введение

В современном мире сложно представить повседневную жизнь без участия персонального компьютера - в учебе, на работе, при проведении досуга. Применение компьютерных технологий облегчает процесс образования в средних и высших учебных заведениях как самих учеников, студентов, так и рабочего персонала. Благодаря разнообразию программного и аппаратного обеспечения сегодня возможно использование всех потенциальных возможностей компьютерных технологий. Для того чтобы пользование ПК было удобным и эффективным, требуется некоторая подготовка и знание устройства персонального компьютера.

1. Теоретическая часть.

1.1 Персональный компьютер. История создания.

История персонального компьютера, казалось бы, тесно связана и даже неразделима с историей ЭВМ, но все же у каждого устройства свой путь развития, хотя одно без другого в принципе существовать не могло бы.

Изначально компьютер или электронно-вычислительная машина, был недоступен простому пользователю ввиду его больших размеров и невероятно высокой цены. К тому же первые ЭВМ были ориентированы совсем на другие цели, отличные от целей рядового пользователя. ЭВМ использовали в основном военные, конструкторские бюро и другие государственные и частные организации.

В 1968 году советский инженер Горохов Арсений Анатолиевич получил патент на «Устройство для задания программы воспроизведения контура детали» или как назвал его сам изобретатель – «Программируемый прибор интеллектор». Согласно чертежам и описанию, указанному в патенте, «интеллектор» содержал материнскую плату, память, устройство ввода и видеокарту – составляющие современного ПК. Однако в связи с тем, что ученому так и не удалось выбить деньги для создания прототипа своей машины, устройство так и осталось лишь чертежом и описанием к нему на бумаге.

Точную дату появления первого реально работающего персонального компьютера обозначить трудно, так как в 1970-х годах их стали собирать любители. Это стало возможным благодаря развитию соответствующей элементной базы, появлению первых микросхем и микропроцессоров и микропроцессоров.

Лишь в 1975 году появился первый серийный персональный компьютер – Альтаир 8800. Хотя его трудно назвать законченной вычислительной машиной (Альтаиры выпускались как конструкторы из отдельных блоков и модулей, наподобие «собери сам»), все же он позиционировался именно как персональный компьютер.

Персональный компьютер Apple I

Первой законченной вычислительной системой для широких масс, которую можно считать прообразом современного персонального компьютера, стала в 1976 году машина Apple I новообразованной одноименной фирмы. И хотя с Apple I не шел в комплекте монитор, все основные составляющие за исключением компьютерной мыши были при нем. Уже через год в 1977 году появляется другая более совершенная машина, оснащенная собственным монитором – Apple II.

Персональный компьютер Apple II

В средине 1981 года компания IBM выпускает персональный компьютер IBM 5150, закладывая тем самым фундамент для целой линии совместимых между собой компьютеров IBM PC. В том же году первый персональный компьютер появляется на просторах Советского Союза. Электроника НЦ-8010 стал первым советским компьютером, заложившим фундамент для целой серии совместимых машин под общим названием Электроника НЦ. Кстати, Электроника была создана исключительно из отечественных комплектующих, хотя последние были аналогами зарубежных микросхем. Позже стали выпускаться такие модели как «Агат», «БК-0010», «Корвет», «УКНЦ». Очень популярным у отечественных пользователей стал персональный компьютер ZX Spectrum. Семейство же компьютеров ЕС ПЭВМ было совместимо с их зарубежными аналогами – компьютерами IBM PC.

Персональный компьютер IBM

Первый персональный компьютер, использовавший компьютерную мышь, появился в 1983 году. Это была разработка также компании Apple – машина именовалась Apple Lisa. Хотя модель не стала очень популярной, а некоторые аналитики считают, что она стала абсолютно провальной из-за слишком высокой цены, Lisa заложила основы программного и аппаратного обеспечения следующего поколения персональных компьютеров.

В 1984 году Apple выпускает свой самый успешный персональный компьютер – Macintosh, слава которого не угасла и по сей день. Макинтош, по сути, стал прообразом и родоначальником всех персональных компьютеров, которые выпускаются и сегодня.

Персональный компьютер Macintosh

1.2 Устройство персонального компьютера.

Компьютер и всё, что находится в нём и к нему подключается делится на – аппаратное обеспечение и программное обеспечение.

1.2.1 Аппаратное обеспечение ПК

Аппаратное обеспечение - это устройства, образующие конфигурацию компьютера. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека. Некоторая часть задач, выполняемая аппаратным обеспечением может быть выполнена частично или полностью с помощью программной эмуляции, например, в персональных компьютерах часто используется программная реализация протоколов связи модемов, программная эмуляция функций отрисовки 3D изображений. Обычно перенос выполняемой задачи из аппаратной части в программную уменьшает стоимость оборудования, но увеличивает нагрузку на центральный процессор. В случае существенной нагрузки на процессор определёнными рода задачами, для повышения производительности производят операцию: аппаратно реализуют часть алгоритма, уменьшая участие процессора в выполнение алгоритма.

Персональный компьютер состоит из 4-ых частей - устройства ввода, вывода, обработки и хранения информации. Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств.

1.2.2 Программное обеспечение ПК

Программное обеспечение- совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.

Программное обеспечение — неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

Программа (program) – это набор команд для компьютера.

Для того чтобы программа была выполнена, она должна быть загружена в оперативную память компьютера вместе с данными, которые необходимо обработать (обычно говорят запустить программу или запустить на выполнение). Когда выполнение программы завершено, она выгружается из оперативной памяти компьютера. Все современные компьютеры позволяют загрузить на выполнение несколько программ одновременно.

Системное программное обеспечение (system software) – это набор программ, которые управляют компонентами компьютера, такими как процессор, коммуникационные и периферийные устройства. Программистов, которые создают системное программное обеспечение, называют системными программистами.

К прикладному программному обеспечению (application software) относятся программы, написанные для пользователей или самими пользователями, для задания компьютеру конкретной работы.

Самая первая программа, которую начинает выполнять компьютер после включения питания, записана в ПЗУ. Ее назначение - проверить работоспособность устройств компьютера и загрузить основную управляющую программу - операционную систему.

Функции операционной системы - можно сравнить с обязанностями главного менеджера. Операционная система решает, какие ресурсы компьютера будут использованы, какие программы будут запущены и в каком порядке будут следовать эти и другие операции для выполнения поставленной пользователем задачи.

Итак, операционная система выполняет три основные функции:

  • распределяет (allocates) и назначает (assigns) использование ресурсов компьютера,
  • планирует (schedules) использование ресурсов компьютера и время исполнения задач,
  • осуществляет текущий контроль (monitoring) работы компьютера.

Операционные системы для персональных компьютеров делятся на:

  • одно- и многозадачные (в зависимости от числа параллельно выполняемых прикладных процессов);
  • - одно- и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с операционной системой);
  • - непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров;
  • - несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети ЭВМ.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ — от игровых до научных. Программное обеспечение компьютера можно разделить на три категории:

  • прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ;
  • системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например: управление ресурсами компьютера, создание копий используемой информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др.;
  • инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

Каждая из категорий включает в себя тысячи программ, которые можно условно разбить на такие подгруппы:

  • К прикладному ПО относятся: текстовые редакторы и процессоры, электронные таблицы; системы машинной графики; системы управления базами данных (СУБД); интегрированные пакеты программ;
  • К системному ПО относятся: операционные системы и оболочки; программы тестирования и диагностики; программы для обслуживания внешних устройств, например накопителей; архиваторы; антивирусы;
  • К инструментальному ПО относятся: системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т. д.); среды программирования, облегчающие разработчику создание программы; эмуляторы, программы, создающие для приложений, работающих на компьютерах одной архитектуры, иллюзию работы на компьютерах другой архитектуры.

1.3 Базовая аппаратная конфигурация ПК.

Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.

Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:

  • Системный блок
  • Монитор
  • Клавиатура
  • Мышь

Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например - звуковые колонки, принтер, сканер и т.д.

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.

Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.

Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.

Мышь — устройство «графического» управления.

1.3.1 Внутренние устройства персонального компьютера.

Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку — они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен — для обычной работы он не требуется.

Процессор. Микропроцессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое

состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.

Оперативная память. Оперативную память можно представить, как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов — мегабайтах (Мбайт). Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.

Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер — внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов. В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой. Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.

Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки. Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.

Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные — производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM— скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х.

Основной недостаток дисководов CD-ROM — невозможность записи дисков — преодолен в современных устройствах однократной записи — CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись. Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например - принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.

Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.

Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.

Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.

1.3.2 Внешние устройства персонального компьютера

Для расширения списка возможных задач к ПК можно подключить внешние устройства – периферийные устройства, такие как:

    • Устройства ввода
    • Клавиатура
    • Мышь, трекбол или тачпад (ноутбук)
    • Джойстик
    • Сканер
    • Микрофон
    • Устройства вывода
    • Монитор
    • Колонки/наушники
    • Печатающие устройства типа принтера или плоттера
    • Для связи используются различные модемы и сетевое оборудование: маршрутизатор, сетевой коммутатор, беспроводная точка доступа.

1.3.3 Рассмотрение внешних устройств

1. Принтер – печатает какой-либо текст/изображения на бумаге.

Бывает:

  • матричный – печатает иголками через красящую ленту;
  • струйный – разбрызгивает краску по листу бумаги;
  • лазерный – наносит специальный порошок на бумагу с помощью лазерных лучей.

Принтеры всех этих видов бывают: черно-белые и цветные.

Принтер

2. Сканер – вводит изображения и текст в ПК. Может быть ручной или планшетный

Ручной сканер

Планшетный сканер

3. МФУ (Многофункциональное устройство) – устройство, сочетающее в себе функции принтера, сканера, факсимильного устройства, копировального модуля. Эти функции могут присутствовать в стандартной комплектации устройства или же некоторые из них могут добавляться к базовому устройству опционально.

МФУ

4. Звуковое колонки - воспроизводят звуки и мелодии. Компьютер оборудованный звуковыми колонками и звуковой платой называется мультимедийным. Мультимедиа – это объединение звука и видео.

Звуковые колонки

5. Компьютерная мышь - координатное устройство для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру. Управление курсором осуществляется путём перемещения мыши по поверхности стола или коврика для мыши. Может быть проводной или беспроводной.

Компьютерная мышь (беспроводная)

6. Клавиатура - устройство, позволяющее пользователю вводить информацию в компьютер (устройство ввода). Представляет собой набор клавиш (кнопок), расположенных в определённом порядке.

Компьютерная клавиатура

7. Монитор - устройство, предназначенное для воспроизведения видеосигнала и визуального отображения информации, полученной от компьютера. Принципиальное отличие от телевизора заключается в отсутствии встроенного тюнера, предназначенного для приёма высокочастотных сигналов эфирного (наземного) телевещания. Кроме того, в большинстве мониторов отсутствует звуковоспроизводящий тракт и громкоговорители.

Компьютерный монитор

8. Микрофон - электроакустический прибор, преобразующий акустические колебания в электрический сигнал.

Микрофон

2. Список используемой литературы

  1. Персональный компьютер: Глушаков С.В., Хачиров Т.С., Сурядный А.С. 2008г.
  2. Персональный компьютер. Лучший самоучитель: Гузенко Е.Н., Сурядный А.С. 2011г.
  3. Большая энциклопедия компьютера: Леонов В. 2015г.
  4. Аппаратные средства персональных компьютеров: Соломенчук В. 2002г.
  5. Персональный компьютер – учиться никогда не поздно: Спира И. 2012г.
  6. Модернизация компьютера: Кочетов А. 2006г.
  7. Самоучитель работы на компьютере: Гладкий А. 2012г.
  8. Компьютер для начинающих: Лебедев А. 2014г.
  9. Основы компьютера: Олимпов В.В. 2010г.
  10. Домашний компьютер: Кравцов Р. 2005г.
  11. Свободное программное обеспечение: Пожарина Г.Ю. 2010г.
  12. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование: Авдеев В.А. 2012г.
  13. Организация ЭВМ и периферийные устройства: Рыбальченко М. 2017г.