Понятие персонального компьютера

Содержание

1. Понятие персонального компьютера. Признаки ПК…………………….3
2. Устройства ввода и вывода информации………………………………..10
3. Внешние запоминающие устройства……………………………………15

Список использованной литературы…………………………………….21 

1. Понятие персонального  компьютера. Признаки ПК.

     Процесс взаимодействия человека с ЭВМ насчитывает  уже более 40лет. До недавнего времени  в этом процессе могли участвовать  только специалисты -инженеры, математики  - программисты, операторы. В последние годы произошли кардинальные изменения в области вычислительной техники. Благодаря разработке и внедрению микропроцессоров в структуру ЭВМ появились малогабаритные, удобные для пользователя персональные компьютеры. Ситуация изменилась, в роли пользователя может быть не только специалист по вычислительной технике, но и любой человек, будь то школьник или домохозяйка, врач или учитель, рабочий или инженер. Часто это явление называют феноменом персонального компьютера. В настоящее время мировой парк персональных компьютеров превышает 20 млн.

     Почему  возник этот феномен? Ответ на этот вопрос можно найти, если четко сформулировать, что такое персональный компьютер  и каковы его основные признаки. Надо правильно воспринимать само определение " персональный", оно не означает принадлежность компьютера человеку на правах личной собственности. Определение "персональный" возникло потому, что человек получил возможность общаться с ЭВМ без посредничества профессионала-программиста, самостоятельно, персонально. При этом не обязательно знать специальный язык ЭВМ. Существующие в компьютере программные средства обеспечат благоприятную " дружественную" форму диалога пользователя и ЭВМ. Можно выделить пять формальных признаков, которые помогут нам определить, является ли данный компьютер персональным или нет.

     1. Способ управления простой, наглядный,  удобный, не требующий глубоких  знаний в области вычислительной  техники. Все технические средства (дисплей. клавиатура, манипулятор, печатающее устройство и т.д.), обеспечивающие взаимодействие человека и ЭВМ, сделаны так, чтобы на них безбоязненно мог работать даже ребенок. Общение человека и компьютера организованно в диалоговом режиме.

     2. Разработано большое количество  программных средств для различных  областей применения. Это избавит  пользователя от необходимости  самому составлять программу на языке компьютера.

     3. Малогабаритные устройства внешней  памяти большой емкости допускают  замену одного накопителя другим. К таким устройствам можно  отнести: накопители на гибких  магнитных дисках и винчестерских  дисках, кассетные магнитофон.

     4. Благодаря малым габариту и  массе, сравнимым с телевизором,  для установки не требуется  специальных приспособлений, достаточно  место на рабочем столе.

     5. Конструкция персонального компьютера, его внешнее оформление привлекательны  по цвету и форме, удовлетворяют  эргономическим показателям. Впервые за время развития вычислительной техники этот признак включен в качестве основного при определении целого класса ЭВМ.

     При более тщательном анализе всех признаков  видно, что конечно, самыми главными являются первые два признака, определяющие характер общения человека и ЭВМ, хотя отсутствие одного из пяти перечисленных выше признаков позволяет классифицировать компьютер как не персональный.

     Понимая теперь, что такое персональный компьютер, рассмотрим историю возникновения и развития этого феномена.

     Перечисленные признаки персонального компьютера стало возможным обеспечить благодаря  созданию микропроцессоров, которые  позволили резко изменить внешний  облик ЭВМ - уменьшить размеры  и массу. Однако только одно это обстоятельство привело к появлению класса микро  ЭВМ. Совершенствование программного обеспечения, изучение математиками и  программистами задач предметной области и разработка на их основе нужных в этой области программных средств позволили превратить микроЭВМ в персональное средство человека по обработки информации.

     Первая  персональная ЭВМ была разработана  в 1973 г. во Франции. Ее автор Труонг Тронг  Ти. Первые экземпляры были восприняты как дорогостоящая экзотическая игрушка. Массовое производство и внедрение  в практику персональных компьютеров  связывают с именем Стива Джобса, руководителя и основателя фирмы "Эпл компьютер", 1977 г. наладившая выпуск персональных компьютеров "Apple".

     Персональные  компьютеры можно классифицировать в соответствии с теми возможностями, которые они предоставляют пользователю. как бытовые и профессиональные.

     Бытовые персональные компьютеры используют в  домашних условиях. Их основное назначение : обеспечение несложных расчетов, выполнение функции записной книжки, ведение личной картотеки, средство обучения различным дисциплинам, инструмент доступа по телефонным каналам к  общественным информационным фондам и  т.д. Широкое распространение получил  он как средство развлечения - организатор  и партнер в различных играх.

     Профессиональные  персональные ЭВМ используют в конкретной профессиональной сфере, все программные  и технические средства ориентированы на конкретную профессию. Однако независимо от профессиональной направленности ЭВМ их основное назначение-выполнение рутинной работы : они осуществляют поиск информации в различных справочно-нормативной документации и архивах, составляют типовые формы документации, ведут дневник или лабораторный журнал, фиксируют результаты исследований, запоминают и выдают по запросу пользователя информацию по данной профессиональной деятельности и т.д.

     В настоящее время одними из самых  популярных компьютеров стали модель IBM PC и ее модернизированный вариант IBM PC XT, который по архитектуре, программному обеспечению, внешнему оформлению считается  базовой моделью персонального компьютера. Рассмотрим основную структуру и характеристики персонального компьютера IBM PC XT. В состав базового комплекта входят; системный блок2, дисплей1 с цветным изображением, клавиатура6, печатающее устройство (принтер), накопитель на гибком магнитном диске и накопитель на винчестерском диске.

     Основой персонального компьютера является системный блок. Он организует работу, обрабатывает информацию, производит расчеты, обеспечивает связь человека и ЭВМ. Пользователь не обязан досконально разбираться в том, как работает системный блок. Это удел специалистов. Но он должен знать, из каких функциональных блоков состоит компьютер. Мы не имеем четкого представления о принципе действия внутренних функциональных блоков окружающих нас предметов - холодильника, газовой плиты, стиральной машины, автомобиля, но должны знать, что заложено в основу работы этих устройств, каковы возможности составляющих их блоков.

     Системный блок персонального компьютера состоит из системной платы, имеющей размеры 212/300 мм и расположенной в самом низу, динамика, вентилятора, источника питания, двух дисководов. Один дисковод обеспечивает ввод-вывод информации с винчестерского диска, другой- с гибких магнитных дисков.

     Системная плата  является центральной частью ЭВМ и составлена из нескольких десятков интегральных схем разного назначения. Микропроцессор выполнен в виде одной большой интегральной схемы. Предусмотрено гнездо для дополнительного микропроцессора Intel 8087-выполнения операции с плавающей запятой. При необходимости повысить производительность компьютера можно поместить его в это гнездо. Имеется несколько модулей постоянной и оперативной памяти. В зависимости от модели предусмотрены от 5 до 8 разъемов, куда вставляются платы различных адаптеров.

     Адаптер - это устройство, которое обеспечивает связь между центральной частью ЭВМ и конкретным внешним устройством, например между оперативной памятью и принтером или винчестерским диском. На плате также устанавливают несколько модулей, выполняющих вспомогательные функции при работе с компьютером. Имеются переключатели, которые необходимы для обеспечения работы компьютера при выбранном составе внешних устройств ( конфигурация компьютера). 

     Монитор 

     При работе с компьютером больше всего  информации мы получаем, глядя на экран  монитора. Монитор чем-то похож на телевизор. Но телевизор нельзя смотреть вблизи, потому что он очень вредно действует на глаза. Монитор тоже действует на глаза, но не так сильно, как телевизор. Изображение у мониторов более четкое.

     Мониторы  бывают разные. Они различаются размерами  экранов и качеством изображения. Размер экрана измеряют дюймами. Если вы не знаете, что такое дюйм. то возьмите спичку и сломайте ее пополам. Длина такой половинки и есть дюйм. 

     Процессор 

     Процессор - это устройство, управляющее ходом вычислительного процесса и выполняющее арифметическое и логическое действия.

     Внутренняя  память - это память высокого быстродействия и ограниченной емкости. При изготовлении блока памяти используют либо электронные  схемы на полупроводниковых элементах, либо ферромагнитные материалы. Конструктивно он выполнен в одном корпусе с процессором и является центральной частью ЭВМ. Внутренняя память может состоять из оперативной и постоянной памяти. Принцип ее разделения такой же, как у человека. Мы обладаем некоторой информацией, которая хранится в памяти постоянно, а есть информация, которую мы помним некоторое время, либо она нужна только на тот момент, пока мы думаем над решением какой-то проблемы.

     Оперативная память служит для хранения оперативной, часто изменяющейся в процессе решения  задачи. При решении другой задачи в оперативной памяти будет храниться  информация только для этой задачи. При отключении ЭВМ вся информация, находящаяся в оперативной памяти, в большинстве случаев стирается.

     Постоянная  память предназначена для хранения постоянной информации, которая не зависит от того, какая задача решается в ЭВМ. В большинстве случаев постоянной информацией являются программы решения часто используемых задач, например вычисление функций sin X, cos X, lg X, а также некоторые управляющие программы, микропрограммы и т.д. Отключение ЭВМ и включение ее в работу не влияют на качество хранения информации.

     Внешняя память предназначена для долговременного  хранения информации независимо от того, работает ЭВМ или нет. Характеризуется она более низким быстродействием, но позволяет хранить существенно большой объем информации по сравнению с оперативной памятью. Во внешнюю память записывают информацию. которая не меняется в процессе решения задачи, программы, результаты решения и т.д. В качестве внешней памяти используют магнитные диски. магнитные ленты, магнитные карты, перфокарты, перфоленты. Устройства ввода - вывода предназначены для организации ввода информации в оперативную память компьютера или вывода информации из оперативной памяти компьютера во внешнюю память либо непосредственно пользователю. (НМЛ - накопитель на магнитной ленте НГМД - накопитель на гибких магнитных дисках, НМД - накопитель на жестких магнитных дисках, УПК-устройство ввода-вывода с перфокарт, УПЛ - устройство ввода-вывода с перфолент.

     И последнее. Не следует надеяться, что  развитие вычислительной техники как-то кардинально изменит наше существование. Компьютер не более (но и не менее) чем один из мощных двигателей прогресса (как энергетика, металлургия, химия, машиностроение), который берет на свои "железные плечи" такую важную функцию, как рутину обработки информации. Эта рутина всегда и везде сопровождает самые высокие полеты человеческой мысли. Именно в этой рутине очень часто тонут дерзкие решения, недоступные компьютеру. Поэтому так важно " свалить" на компьютер рутинные операции, чтобы освободить человека для его истинного предназначения-творчества.

     Вспомним  знаменитые слова М. Горького "Все - в человеке, все для человека! Существует только человек, все же остальное-дело его рук и его мозга". Компьютер - тоже дело рук и мозга человека. 

     2. Устройства ввода и вывода  информации 

     Клавиатура 

     Клавиатура  есть у каждого компьютера. С его  помощью в компьютер вводят информацию или отдают компьютеру команды. Прабабушкой  клавиатуры компьютера была пишущая  машинка. От нее клавиатура получила в наследство клавиши с буквами и цифрами.

     Но  компьютер умеет делать больше дел, чем пишущая машинка, и потому у его клавиатуры намного больше клавиш. Разные клавиши служат для разных дел. Например, у обычной пишущей машинки нет клавиш для стирания того, что написано, а у клавиатуры - есть. Такая пишущая машинка не может вставить новое слово между двумя другими, а компьютер - может, и для этого тоже есть специальная клавиша.

     Когда мы играем в компьютерные игры, то чаще всего используем клавиши со стрелками. Их еще называют "курсорными клавишами". С помощью этих клавиш можно управлять тем, как бегает по экрану герой игры. Очень часто в играх используются клавиши СTRI и ALT. Одной клавишей герой стреляет, а другой - прыгает. Это довольно большие клавиши, к тому же они находятся в самом низу клавиатуры, и потому ими пользоваться удобно.

     Самая длинная клавиша - ПРОБЕЛ. Ее можно  нажать даже с завязанными глазами. И потому ее тоже очень часто используют в играх. 

     Мышь (мышка) 

     Мышь - очень удобная пластмассовая  машинка для употребления компьютером. Это небольшая коробочка, внутри которой крутится резиновый шарик. Когда мышка двигается по столу или по специальному коврику, шарик крутится, а на экране двигается указатель мышки(курсор).

     Как и клавиатура и джойстик, мышь служит для управления компьютером. Это как бы "клавиатура наоборот". У клавиатуры более 100 клавиш, а у мыши-всего 2, но зато мышь можно катать по столу, а клавиатура стоит на одном месте.

     У мыши есть кнопки. Обычно их две - правая кнопка и левая. На левую кнопку удобно нажимать указательным пальцем. Поэтому  эта кнопка используется очень часто. (У тех, кто не моет руки перед игрой с компьютером, эта кнопка особенно быстро пачкается). Правая кнопка используется реже - когда надо сделать что-то очень хитрое или умное.

     Бывают  мыши с тремя кнопками. У них  между правой и левой кнопками есть еще средняя кнопка. Эта кнопка замечательна тем, что она одна из самых бесполезных вещей на свете. Много лет назад были очень умные люди, которые ее придумали, но программ для таких мышей не делают, а трехкнопочные мыши еще встречаются. 

     Принтер 

     Если  вам удастся создать что-нибудь на компьютере, например, нарисовать свой портрет при помощи графического редактора, то, конечно же, захочется  показать его друзьям. А если у  друзей нет компьютера? Тогда хотелось бы напечатать этот рисунок на бумаге.

     Чтобы вывести на бумагу информацию, имеющуюся  в компьютере, служит принтер. Принтер - это отдельное устройство. Он подключается к компьютеру с помощью разъема. Самые первые принтеры для компьютеров  печатали очень медленно и могли  напечатать только текст, похожий на тот, что получается на пишущей машинке. Потом появились принтеры, способные по точкам печатать картинки.

     Сегодня самые популярные принтеры – лазерные. На них получаются странички, не уступающие по качеству книжным. 

     Сканер 

     Сканер - это как бы принтер "наоборот". С помощью принтера компьютер  печатает на бумаге тексты или картинки. А с помощью сканера - наоборот. Напечатанные на бумаге тексты или картинки вводят в компьютер.

     Сканерами пользуются художники, когда рисуют картинки для компьютерных игр. Но художники  ими пользоваться не очень любят. Они привыкли рисовать карандашом на бумаге - так получается лучше и  быстрее. Поэтому картинки для игр сначала рисуют карандашом. Потом картинку вводят в компьютер при помощи сканера. Так нарисованная картинка превращается в данные, которые поступают в компьютер. На компьютере картинку раскрашивают. Для раскрашивания используют графический редактор.

     Хоть  графический редактор и не очень  удобен для рисования, для раскрашивания он подходит очень хорошо.

     Сканер  так же необходим художнику, как  писателю - принтер.

     Анализ  новых решений построения структуры  компьютера показывает, что процессор, память, устройства ввода - вывода составляют основу любого компьютера. Рассмотрим наиболее распространенную структурную  схему, которая лежит в основе наиболее часто встречающихся моделей  компьютеров, в частности персональных. Модульность, магистральность, микропрограммируемость, используется при разработке практически любой модели компьютера.

     Модульность - это построение компьютера на основе набора модулей. Модуль представляет собой  конструктивно и функционально  законченный электронный блок в  стандартном исполнении. Это означает, что с помощью модуля может  быть реализована какая-то функция  либо самостоятельно, либо совместно  с другими модулями. Организация  структуры ЭВМ на модульной основе аналогична строительству блочного дома, где имеются готовые функциональные блоки, например санузел, кухня, которые устанавливаются в нужном месте.

     Магистральность - это способ связи между различными модулями компьютеров, т.е. все входные и выходные устройства подсоединены одними и теми же проводами, называемыми шинами. Как в городе главной артерией является центральная улица, связывающая центр города с помощью различных улиц и переулков с домами, кварталами, районами, так и в компьютере главной артерией является магистраль, по которой происходит основное движение информации.

     Магистраль  компьютера состоит из нескольких групп  шин, объединенных по функциональному признаку. Шинами данных служат провода, по которым передается только информация, шинами адреса-провода, по которым передаются адреса ячеек и участков памяти, шинами управления-провода, по которым передаются управляющие сигналы. Магистральный принцип лег в основу организации интерфейса. Интерфейс - это совокупность аппаратуры сопряжения и программных средств для организации связи устройств компьютера и самих компьютеров. Аппаратуру сопряжения составляют электронные модули и шины предназначенные для выполнения различных функций. Организует работу аппаратуры сопряжения по передаче информации комплекс специальных программ.

     Для реализации принципа микропрограммируемости необходимо наличие в компьютере так называемой постоянной памяти, в ячейках которой будут постоянно храниться коды, соответствующие различным комбинациям управляющих сигналов. Каждая такая комбинация позволяет выполнить элементарную операцию, т.е. подключить определенные электрические цепи и схемы.

     Для того чтобы выполнить элементарную операцию, необходимо задать управляющий  сигнал. Как уже было сказано, он хранится в ячейке постоянной памяти, имеющей совершенно определенный, конкретный адрес. Значит, достаточно задать определенную последовательность адресов, чтобы был сформирован набор управляющих сигналов для выполнения элементарных операций. Задает эту последовательность адресов микропрограмма, также хранящаяся в постоянной памяти.

     Современный компьютер можно представить  в большинстве случаев упрощенной структурной схемой, где выделены центральная и периферийная части. К центральной части относятся  процессор и внутренняя память, к  периферийной части - устройства ввода-вывода и внешняя память. В основу упрощенной структурной схемы заложены принципы магистральности, модульности, микропрограммирумостью. 
 

3. Внешние запоминающие устройства

     Накопители  на гибких дисках. 

     Одни  из старейших периферийных устройств  ПК - накопители на гибких дисках (Floppy Disk Drive), так называемые флоппи-диски. Носителем  информации служат дискеты диаметрами 3,5”, 5,25”и 8”. В наши дни дискеты 5,25” используются крайне редко, 8” не используются совсем. Для всех форматов конструкция дискет одинакова. На пластмассовый диск, расположенный в пластиковом футляре наносится магнитный слой для записи информации.

     Существует  понятие “плотность записи”. От нее  зависит объем записываемой информации. Существуют стандарты SS/SD, DS/DD, DS/HD для 5/25”  объем записываемой информации от 180 Кб до 1.2 Мб. DD, HD и ED для 3,5” дискет, объем записываемой информации от 720 Кб до 2,88 Мб.

     Чаще  всего встречаются дискеты 3,5” HD. Как носители информации дискеты  почти изжили себя. Малый объем, небольшая  скорость чтения/записи, ненадежность делают их применение невыгодным. Однако, они обладают большой мобильностью.

     Накопители  на жестких дисках.

     Следующий тип носителей – так называемые “винчестеры” или накопители на жестких  дисках (Hard Disk Drive). По сравнению с  дискетами они имеют некоторые  преимущества: объем записываемой информации многократно превосходит возможности  гибких дисков, скорость чтения/записи также намного больше, надежность гораздо более высока. “Винчестеры” выполняются как в виде внутренних и внешних (переносных) устройств. Физические размеры дисков определяются так  называемым форм-фактором. HDD с форм-фактором 3,5” имеют стандартные размеры  корпуса 41.6х101х146 мм. Также они имеют  несколько стандартных значений высоты 2,6”, 1”,3/4”, 0,5”. Чаще всего в  компьютерах используются винчестеры 3,5”, 1” в высоту, так называемые Slimline. Винчестеры бывают нескольких типов: MFM, RLL, ESDI, IDE и SCSI. Диски типов MFM, RLL и ESDI уже не устанавливаются в современные машины. Их использовали на ПК типа ХТ и 286АТ.

     Одними  из первых винчестеров, достигшими емкости 100 Мб были диски типа ESDI. Они использовались на сетевых серверах и высокоскоростных устройствах.

     Сегодня используются винчестеры типа IDE (Integrated Drive Electronics). Их главное отличие от предыдущих типов заключается в  том, что управляющая электроника  расположена не в контроллере, а  на винчестере. Данное преимущество проявляется  при приеме и передаче информации, так как в таких устройствах  оптимально согласованы прием и  передача сигналов. IDE HDD обрабатывают данные совместно с шиной ввода/вывода, поэтому частота тактового сигнала  шины должна соответствовать быстродействию HDD.

     Винчестеры  типа SCSI имеют самую высокую скорость обмена данными. Хотя их основные характеристики сопоставимы с IDE-винчестерами, они  различаются тем, что SCSI-винчестеры могут хранить большие объемы информации за счет высокой скорости обмена данными, в то время как  объем IDE-винчестеров ограничен их производительностью.

     Основной  характеристикой винчестера является его емкость. Сегодня объем данных, которые можно записать должен быть не менее 4-5 Гб. Однако требования постоянно  растут, поэтому жесткий диск приходится менять раз в 1-2 года. Частота смены  зависит от то того насколько интенсивно и с какими целями используется компьютер.

     Следующая важная характеристика - время доступа  необходимое HDD для поиска информации на диске. Сегодня среднее время  доступа для лучших IDE и SCSI дисков - это значение меньше 10 мс.

     Среднее время поиска – время в течение  которого магнитные головки перемещаются от одного цилиндра к другому. Эта  характеристика зависит, в основном, от механизма привода головок, а  не от интерфейса диска.

     Скорость  передачи данных, зависит от числа  байт в секторе, количестве секторов на дорожке и от скорости вращения дисков (3000-3600 об./мин).У самых современных HDD скорость достигает 7200 об/мин.

     Гарантированное производителями время безотказной  работы обычно составляет 20000-500000 часов. Однако, наработка винчестера за год  составит 8760 часов, что делает этот параметр не столь важным, так как  винчестер устареет раньше чем испортится.

     На  скорость работы винчестера существенно  влияет кэш-память – ячейки памяти, размещенные на контроллере винчестера. Она работает по принципу кэш памяти 2-го уровня. Типичная величина может  варьироваться от 64 Кб. до 1024 Кб.

     Съемные/внешние/переносные жесткие диски по своим характеристикам  не отличаются от обычных. Альтернативой  являются накопители со сменными дисками, в отличии от съемных винчестеров  подвижным является лишь непосредственно  носитель информации, функционально  напоминают накопители на жестких дисках, но существенно превосходят их по характеристикам. Объем записываемой информации варьируется от 100 Мб, до 1 Гб, среднее время доступа 10-30 мс, средняя скорость обмена 4-6 Мб/сек. Производственных стандартов на данный вид ВЗУ не существует, однако наиболее распространены накопители серии Zip и Jaz фирмы iOmega.

     Приводы CD-ROM.

     Ранее использовавшиеся для аудиоаппаратуры  компакт-диски были модифицированы для применения в РС и теперь стали  неотъемлемой частью современных компьютеров. СD являются отличным носителем информации. Они более компактны, удобны и  дешевы чем винчестер, однако, не могут  использоваться как HDD, так как стоимость  записи и ее скорость намного выше. Привод выполняется как внутренне устройство, и имеет размер дисковода 5,25”. Может управляются через IDE-, SCSI-интерфейс или звуковую карту. Диск изготавливается из поликарбоната, с одной стороны его покрывают отражающим слоем (из алюминия или золота). Запись осуществляется путем выжигания чередований углублений в металлическом слое лазерным лучом.