Содержание

     1 Структура персонального компьютера 2

     2 Общие сведения о периферийных  устройствах ПК 7

     2.1 Системные периферийные устройства 9

     2.2 Дополнительные периферийные устройства 23

     Литература 30

1. Структура персонального компьютера

Обычно персональный компьютер состоит из трех частей:

• системного блока;
• клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;
• монитора (или дисплея) – для изображения текстовой или графической информации.

Компьютеры выпускаются  и в портативном варианте (как  дипломат) или блокнотном (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены  в один корпус: системный блок "спрятан" под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере "главным". В нем  располагаются все основные узлы компьютера:

• электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессоры, оперативная память, контроллеры устройств);
• блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;
• накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);
• накопитель на жестких магнитных дисках, предназначенные для чтения и записи на несъемные жесткие магнитные диски (винчестер).

Микропроцессор  – важнейший элемент компьютера, так как им определяется скорость выполнения машиной программ пользователя. Со времени появления персональных компьютеров (ПК) сменилось несколько  поколений процессоров, что составляет следующий ряд в порядке увеличения скорости: 8088, 286, 386SX, 386DX, 486SX, 486DX, 486DX2, Pentium, Pentium Pro и другие.

Параметры процессора:

• разрядность – ширина "такта", по которому передается компьютерная информация: 8, 16, 32 или 64 бита;
• тактовая частота, характеризующая число команд, выполняемых процессором за одну секунду (измеряется в мегагерцах (МГц)). Обычно тактовая частота соответствует 160…200МГц.

Микропроцессор  включает в себя:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое выполняет операции (микрооперации), необходимые для выполнения команд микропроцессора;
• устройство управления (УУ) – управляет всеми частями компьютера посредством принципов программного управления;
• микропроцессорная память (МПП). В микропроцессоре есть несколько ячеек собственной памяти, они называются регистрами. Некоторые из них предназначены для хранения операндов – величин, участвующих в текущей операции. Такие регистры называются регистрами общего назначения (RON).

      Регистр команд (RK) предназначен для хранения текущей команды. В регистре –  счетчике команд (СК) хранится текущий  адрес. Перед выполнением программы  необходимо задать ее начальный адрес  – записать его в счетчик команд.

Через интерфейсную систему, основу которой составляет системная шина персонального компьютера, микропроцессор соединяется с:

а) Основной памятью компьютера:

• оперативное запоминающее устройство (RAM) хранит работающую программу и данные;
• постоянное запоминающее устройство (ROM)  - хранит информацию, которая необходима для постоянной работы.

RAM и ROM разбиты на ячейки, каждой из которых присвоен порядковый номер (адрес).

б) Внешней памятью:

• накопители на жестких магнитных дисках – устройства с несъемными носителями (винчестеры). Жесткие диски служат для постоянного хранения в компьютере программ и данных.

      Выполнение  многих современных прикладных программ без них невозможно. Большинство  жестких дисков, в отличие от имеющих  меньшую емкость дискет, нельзя снять, поэтому их иногда называют несъемными дисками. Можно, однако приобрести и  съемные жесткие диски. Они ценны, когда нужно сохранять конфиденциальность информации и как средство переноса больших объемов данных между  компьютерами. Емкость современных  накопителей на жестких магнитных  дисках может достигать нескольких Гбайт.

      Более популярны становятся накопители на оптических дисках благодаря большой  емкости и надежности.

      Неперезаписываемые  лазерно-оптические диски обычно называют компакт-дисками ПЗУ – Compact disc (CD) ROM. Они имеют емкость до 1,5Гбайт, время доступа – от 30 до 300мс.

• накопители на гибких магнитных дисках. Для данных накопителей носителями являются дискеты (флоппи-диски).

в) С монитором через видеоадаптер.

г) С принтером через адаптер принтера.

д) С источником питания.

ж) С каналом связи через сетевой адаптер.

      Сетевой адаптер дает возможность подключить компьютер в локальную сеть. При  этом пользователь может получать доступ к данным, находящимся на других компьютерах.

з) С таймером (таймер – внутренние электронные часы, которые подключены к автономному источнику питания (аккумулятору), продолжающий работать даже после отключения машины от питающей сети).

и) Микропроцессор через интерфейс связан с клавиатурой, а также имеет генератор тактовых импульсов, который генерирует последовательность электрических импульсов, а частота этих импульсов определяет тактовую частоту машины (ее быстродействие).

к) С математическим сопроцессором.

      Обычно  универсальные микропроцессоры  относительно медленно выполняют арифметические операции над числами с плавающей  запятой. Это объясняется тем, что  они работают с целыми числами, и  при использовании чисел, представленных в другой форме, им требуются дополнительные команды преобразования.

      Для ускорения выполнения арифметических операций часто используется отдельный  процессор, называемый математическим сопроцессором. Он выполняет арифметические операции над числами с плавающей  запятой самостоятельно, без дополнительных программных средств. Благодаря  этому в несколько раз возрастает скорость вычислительного процесса.

2. Общие сведения о периферийных устройствах ПК

Различные типы периферийных устройств, подключаемых к компьютерной системе, играют важную роль в ее работе. Они в значительной степени определяют возможности  использования компьютеров и  их технические характеристики. Широкий  ассортимент выпускаемых периферийных устройств позволяет выбирать те из них, с которыми профессиональные компьютеры используются наиболее эффективно в различных областях деятельности.

В зависимости  от функций, выполняемых компьютерной системой, периферийные устройства могут  подразделяться на две основные группы. К первой относятся те периферийные устройства, наличие которых абсолютно  необходимо для функционирования компьютерной системы. Их обычно называют системными периферийными устройствами. К этой группе относятся видеомонитор, клавиатура, накопитель на гибком магнитном диске (НГМД), накопитель на жестком магнитном  диске (НЖМД) и печатающее устройство (принтер).

Ко второй группе периферийных устройств относятся  накопители на магнитной ленте, устройства для ввода графической информации, устройства для вывода графической  информации (плоттеры), модем, сканер, аудиоплата, мышь или трекбол, коммуникационные адаптеры и другие. Они предоставляют  профессиональному компьютеру дополнительные возможности. Однако наличие их в  его конфигурации определяется конкретной областью деятельности. В связи с  этим данная группа носит название дополнительных периферийных устройств.

Многие периферийные устройства подсоединяются к компьютеру через специальные гнезда (разъемы),находящиеся  обычно на задней стенке системного блока  компьютера. Кроме монитора и клавиатуры такими устройствами являются:

• принтер – устройство для вывода на печать текстовой и графической информации;
• мышь – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;
• джойстик – манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

а также другие устройства.

Некоторые устройства, например, многие разновидности сканеров (приборов для ввода рисунков и  текста в компьютер), используют смешанный  способ подключения: в системный  блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая  работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

В настоящее  время разрабатываются все более  новые и совершенные периферийные устройства.

1. Системные периферийные устройства

     Видеомонитор

Видеомонитор (дисплей  или просто монитор) – устройство отображения текстовой и графической  информации в стационарных ПК –  на экране электронно-лучевой трубки, а в портативных ПК – на жидкокристаллическом плоском экране.

Мониторы бывают цветными и монохромными, могут работать в одном из двух режимов: текстовом  или графическом. В текстовом  режиме экран монитора условно разбивается  на отдельные участки – знакоместа, чаше всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может  быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские  буквы, цифры, символы: ! @ # $ % ^ & * ( ) - + = ? { } [ ] : ; " ' < > / | \ . , ~ `,  а также  псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана.

В число символов изображаемых на экране в текстовом  режиме могут входить и символы  кириллицы (буквы русского алфавита).

На цветных  мониторах каждому знакоместу может  соответствовать свой цвет символа  и свой цвет фона, что позволяет  выводить красивые цветные надписи  на экран. На монохромных мониторах  для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчеркивание  и инверсия изображения (темные символы  на светлом фоне).

Графический режим  монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков. Разумеется, в этом режиме можно также выводить и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи  могут иметь произвольный шрифт, размер букв.

В графическом  режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных  мониторах или одного из нескольких цветов – на цветном. Количество точек  по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение "разрешающая способность 640´200" означает, что монитор в данном режиме выводит на экран 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому как и большой, и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения. Современные мониторы обладают разрешающей способностью до 1024´768 или 1248´1024 точек.

Важной характеристикой  монитора, определяющей четкость изображения  на экране, является размер точки на экране. Чем меньше она, тем выше четкость. Обычно величина точки колеблется от 0,41 до 0,18 мм.

К прочим характеристикам  монитора можно отнести: наличие  плоского или выпуклого экрана, уровень  высокочастотного радиоизлучения, частоту  обновления изображения на экране, наличие системы энергосбережения. 
 

Клавиатура

Клавиатура –  один из важнейших элементов связи  человека с компьютером. Клавиатура является основным устройством ввода  информации в персональный компьютер. Данные, которые требуется обработать, и команды, подлежащие выполнению, сообщаются компьютеру посредством клавиатуры. Кроме того, через нее производится управление работой компьютера во время  выполнения программы.

Расположение  букв на наборном поле клавиатуры аналогично обычной пишущей машинке, что  дает возможность использовать в  работе с компьютером навыки, приобретенные  при работе с пишущей машинкой, достигая высокой скорости ввода  как текста, так и цифровых данных.

При работе с  компьютером возникает необходимость  ввода определенных команд или частого  выполнения определенных функций. Занесение  их всякий раз в печатном виде занимало бы много времени. Поэтому для  ввода этих наиболее часто используемых команд и функций в клавиатурах  компьютеров предусматриваются  отдельный, так называемые функциональные клавиши. При нажатии каждой из них  в компьютер вводится не отдельная  буква или цифра, а целое предложение  или команда. Так, например, при вводе  текста в одной программе нажатие  данной функциональной клавиши может  означать "установить курсор в конце  строки", а в другой программе  ее нажатие означает "стереть  текст до конца строки".

Клавиатура компьютеров  имеет также клавиши, облегчающие  управление ими, - так называемые управляющие  клавиши. Так, например, существуют отдельные  клавиши для перемещения светового  курсора по экрану, для вставки  символов, для удаления символов.

К управляющим  относятся также клавиши, которыми задается работа со строчными или  заглавными буквами, с русским или  латинским алфавитом.

Для клавиатур  компьютеров используются кнопки различных  типов, из которых наиболее широкое  распространение получили два: емкостные  и контактные.

Емкостные кнопки имеют достаточно простое устройство. Они состоят из подвижной металлической  пластинки, прикрепленной к кнопке, и двух металлических выступов на печатной плате, образующих практически  неподвижные электроды одного конденсатора переменной емкости. При каждом нажатии  на клавишу подвижная пластина приближается к выступам, что приводит к изменению  емкости конденсатора. Это изменение  является указанием на нажатие (или  отпускание) клавиши. В электронной  схеме такой клавиатуры имеются  компоненты, различающие состояние  кнопки в зависимости от ее емкости. Помимо простоты устройства емкостные  кнопки имеют достаточно высокую  надежность. Они выдерживают до 100 и более миллионов циклов нажатий  и отпусканий.

Контактные кнопки могут изготавливаться в различных  вариантах, но всегда в основе лежит  принцип непосредственного механического  контакта между двумя гибкими  металлическими пластинками. В месте  соприкосновения пластинки обычно имеют специальное покрытие, обеспечивающее малое сопротивление контакта. В  клавиатуре компьютеров используются контактные кнопки, сконструированные  так, что нажатии кнопки приводит к высвобождению одной из предварительно нагруженных пластинок, которая  вследствие этого резко соприкасается  с другой пластинкой, создавая контакт. В этом случае сила соприкосновения  двух пластинок не зависит от силы нажатия клавиши, что в значительной степени уменьшает механические колебания, возникающие в момент осуществления контакта. Срок службы контактных кнопок характеризуется числом срабатываний, составляющим порядка нескольких десятков миллионов циклов. Они более помехоустойчивы, чем емкостные. 

Принтер

Принтер (или  печатающее устройство) предназначен для вывода информации на бумагу.  Все принтеры могут выводить текстовую  информацию, многие из них могут  выводить также рисунки и графики, а некоторые принтеры могут выводить и цветные изображения.

Существует несколько  тысяч моделей принтеров, которые  могут использоваться с ПК.  Как  правило, применяются принтеры следующих  типов: матричные, струйные и лазерные, однако встречаются и другие (светодиодные, термопринтеры и так далее). 

Матричные (или  точечно-матричные) принтеры – наиболее распространенный до недавнего времени  тип принтеров для IBM PC. Принцип печати этих принтеров таков: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений.

В дешевых моделях  принтеров используется печатающая головка с девятью стержнями. Качество печати у таких принтеров  посредственное, но его можно несколько  улучшить с помощью печати в несколько  проходов (от двух до четырех).

Более качественная и быстрая печать обеспечивается принтерами с 24 печатающими иголками (24-точечными принтерами). Бывают принтеры и 48 иголками, они обеспечивают еще  более качественную печать.

Скорость печати точечно-матричных принтеров от 60 до 10 секунд на страницу, печать рисунков может выполнятся медленнее –  до 5 минут на страницу. Производятся и специальные высокопроизводительные матричные принтеры -  они используются банках, телефонных компаниях и так  далее. 

Струйные принтеры. В этих принтерах изображение  формируется микрокаплями специальных  чернил, выдуваемых на бумагу с помощью  сопел. Это способ печати обеспечивает более высокое качество и скорость печати и по сравнению с матричными принтерами, он очень удобен для  цветной печати. Современные струйные принтеры могут обеспечивать высокую  разрешающую способность – до 600 точек на дюйм, приблизились по качеству к лазерным принтерам, а стоят  не намного дороже, чет матричные  принтеры (в 2-3 раза дешевле лазерных принтеров).

Следует заметить, что струйные принтеры требуют тщательного  ухода и обслуживания. Скорость печати струйных принтеров – от 15 до 100 секунд на страницу, а время печати цветных  страниц может достигать десяти минут (обычно 3-5 минут). 

Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время  наилучшее (близкое к типографскому) качество печати. В этих принтерах  для печати используется принцип  ксерографии: изображение переносится  на бумагу со специального барабана, к  которому электрически притягиваются  частички краски. Отличие от обычно ксерокопировального аппарата состоит  в том, что печатающий барабан  электризуется с помощью лазера по командам компьютера.

Лазерные принтеры хотя и достаточно дороги (обычно от 800 до 4000$) являются наиболее удобными устройствами для получения качественных черно-белых  качественных печатных документов. Существуют и цветные лазерные принтеры, но они стоят значительно дороже  - от 5000$) при разрешающей способности 300 точек на дюйм, от 10000$ при разрешающей  способности 600 точек на дюйм.

Разрешающая способность  лазерных принтеров как правило  не менее 300 точек на дюйм, а современные  лазерные принтеры (HP Laser Jet серии 4) обычно имеют разрешающую способность 600 точек на дюйм и более. Некоторые принтеры, например HP Laser Jet III и 4 используют специальную технологию повышения качества изображения. Применение этих технологий эквивалентно повышению разрешающей способности принтера в 1,5 раза. Скорость печати лазерных принтеров - от 15 до 5 секунд на страницу при выводе текстов. Страницы с рисунками могут выводится значительно дольше, на вывод больших рисунков может потребоваться несколько минут.

Выпускаются специальные  высокопроизводительные (так называемые "сетевые") принтеры, например HP Laser Jet 4Si, 4V и другие, их скорость работы от 15 до 40 страниц в минуту. Обычно такие принтеры подключаются к локальной сети и совместно используются пользователями этой сети. 

Накопители

     В качестве внешней памяти персональных компьютеров могут использоваться накопители на магнитном диске и  на магнитной ленте. Накопители на магнитном  диске бывают с двумя типами носителей  информации – с гибким магнитным  диском (дискетой) и с жестким (несъемным) магнитным диском (НЖМД). Наличие  накопителя на гибком магнитном диске (НГМД) является обязательным. Накопители на магнитной ленте бывают обычно кассетного типа и используются редко. Они служат для перезаписи большого объема информации из НЖМД на магнитную  ленту, после чего эта информация может быть записана в НЖМД другого  персонального компьютера или сохранена  в архиве.

     Накопители  связываются с центральным процессором  компьютера при помощи соответствующих  управляющих устройств (контроллеров). Управляющие устройства (УУ) предназначены  для осуществления, с одной стороны, обмена информацией между центральным  процессором и накопителями, а  с другой – для управления работой  этих накопителей. Связь накопителей  с УУ осуществляется обычно через  стандартный интерфейс, представляющий собой группу линий для передачи электрических сигналов, каждая из которых имеет строго определенное назначение.

     Накопители  на магнитных дисках представляют собой  устройства с так называемым циклическим  доступом к информации. Магнитные  ленты являются носителями с последовательным доступом. У них считывание или запись производится в ячейки поочередно от начала к концу ленты. Принципиально иначе функционирующие накопители на магнитных дисках осуществляют операции считывания или записи за время, значительно меньшее, чем требуется для устройств с магнитной лентой.

Время доступа  к информации на носителе накопителя во много раз превосходит время  обращения к оперативной памяти компьютера. При создании современных  накопителей стремятся свести эту  разницу к минимуму. Время доступа  к информации в НЖМД на один порядок  меньше времени доступа в НГМД. 

а) Накопители на гибких магнитных дисках

широкое распространение  НГМД в персональных компьютерах  обусловлено их сравнительно низкой стоимостью, малыми размерами, а также  сравнительно быстрым –доступом  к хранящейся на дискете информации. Другая причина большого распространения  НГМД – это удобство работы с  ними и простота хранения дискет.

Существуют разные виды НГМД. Наиболее широко распространены устройства с диаметром носителя 133мм (5,25 дюйма) и 89мм (3,5 дюйма). В профессиональных компьютерах чаще всего используются НГМД с диаметром дискеты 3,5 дюйма.

При работе с  дисковыми накопителями для хранения информации используется одна или две  круговые поверхности диска. Согласно числу используемых информационных поверхностей магнитные диски могут  быть односторонними и двусторонними, а накопители соответственно – с  одной и двумя магнитными головками  считывания-записи. В профессиональных компьютерах используются как односторонние, так и двусторонние дискеты. Возможность  хранения информации на одной или  двух поверхностях дискеты гарантируется  заводом-изготовителем и указывается  на ее этикетке. Односторонние НГМД имеют только одну головку считывания-записи, то есть рассчитаны на использование  только одной поверхности дискеты. Двусторонние НГМД располагают двумя  головками считывания-записи и работают одновременно с двумя поверхностями  дискеты. В случаях, когда это  предусматривается конструкцией НГМД и дискеты, односторонние НГМД могут  работать поочередно с двумя поверхностями  дискеты. Для этого первоначально  дискету устанавливают в основное положение, при котором происходит запись или считывание с первой поверхности. После установки дискеты в  обратное положение, при котором  две поверхности меняются местами, возможна запись или считывание и  на второй ее поверхности.

Объем хранимой на дискете информации зависит как  от типа дискеты, так и от самого НГМД.

НГМД как самостоятельное  устройство объединяет три основных блока: систему привода, систему  позиционирования и систему считывания-записи. Система привода предназначена  для обеспечения вращения гибкого  диска в дискете со строго заданной скоростью. Двигатель системы привода  включается и выключается сигналами, поступающими от УУ через интерфейс. Система позиционирования служит для  установки считывающе-записывающей головки на точно определенный дорожке  поверхности носителя. Дорожки представляют собой концентрические окружности на поверхности диска, на которые  записывается информация. Шаговый электродвигатель переводит считывающе-записывающую головку с одной дорожки на другую в двух направлениях по радиусу  диска. Головка находится в постоянном соприкосновении с поверхностью дискеты. Система считывания-записи преобразует поступающую от УУ информацию в электрические импульсы, которые  проходят через магнитную головку  и осуществляют запись на дискете. При  считывании с дискеты эта система  выполняет обратное преобразование – электрические импульсы с магнитной головки преобразуются в двоичную информацию, представляемую в виде, подходящем для передачи по интерфейсу в УУ.