Южный федеральный университет Ассистент кафедры математического моделирования Шевцова Мария Сергеевна Преподаватель: Лекция 1. Аппаратное обеспечение ПК (Hardware)
материнская плата ( Motherboard ), называемая ещё главной ( Mainboard ) или системной платой; CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор ; FPU (Floating Point Processing Unit) — сопроцессор ; винчестер или накопитель на жёстком магнитном диске, HDD ( Hard Disk Drive ); RAM ( Random Access Memory ) — оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); 2
ROM (Read Only Memory) — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); графический контроллер — устройство, выполняющее графические операции и обработку видеоданных; акселератор —процессор, ускоряющий обработку видео изображений ; 3
устройства ввода — клавиатура, мышь, сканер; устройства вывода — монитор, принтер, плоттер; мультимедиа компоненты — звуковая карта, CD-ROM, DVD-ROM, карты видео ввода-вывода; устройства коммуникаций — модем, сетевая карта 4
— модуль компьютера, состоящий из материнской платы, центрального процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), накопителей и других устройств
Системный блок Накопители ОЗУ Центральный процессор Материнская плата другие устройства …………………………..
Материнская плата – основной аппаратный компонент компьютера, где реализованы, в частности магистраль обмена, разъемы для центрального процессора, оперативной памяти, слоты расширения для установки контроллеров внешних устройств
– п роцессор, устанавливаемый в разъем материнской платы и управляющий работой всех компонентов компьютера Тактовая частота = количество элементарных операций (тактов) за 1 секунду [Hz, MHz, GHz] Основные производители : Intel, Cyrix, AMD Cooler – вентилятор для охлаждения процессора
10 Память Внутренняя Внешняя Оперативная (ОЗУ ) 256, 512 Mb 2100 Mb/c Постоянная (ПЗУ) ROM-BIOS Винчестер (НЖМД) 8 0, 12 0 Gb 33 Mb/ с DVD-ROM до 17 Gb 7800 Kb/c CD-ROM 650 Mb 7800 Kb/c Расположена на материнской плате
ОЗУ – быстродействующая часть памяти компьютера в виде набора чипов, с помощью которой можно записывать данные и считывать их. При выключении компьютера все данные, внесенные в ОЗУ, пропадают
Информация Внутренняя память компьютера Оптические диски Внешний жесткий диск Флеш —носители Облачные хранилища
Накопитель – устройство для записи информации на магнитные или лазерные диски и считывания информации с них. Дисковод Жесткий диск (винчестер) CD-ROM, DVD-ROM НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках HDD – Hard Disc Drive
В 1973 году фирмой IBM по новой технологии был разработан жесткий диск, который мог хранить до 16 Кбайт информации Поскольку этот диск имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то ему присвоили название — 30/30 По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски стали называться «винчестерами» 14
650 Mb 15 Скорость воспроизведения Audio CD - 150 Kb/c CDx2 - 300 Kb/c CDx 5 2 - 78 00 Kb/c CD-R (Record) – диск для однократной записи (золотой) – высокая надежность CD-RW – диск для перезаписи (до 1000 раз) могут считываться только на новых (как правило, не хуже 16-скоростных) устройствах CD-ROM
16 DVD ( Digital Versatile Disk ) цифровой многофункциональный диск ( видео фильмы, игры, энциклопедии… ) Стандарты DVD-5 – 1 сторона, 1 слой ;. 4,7 Gb DVD-9 – 1 сторона, 2 слоя ; 8,5 Gb DVD-10 – 2 стороны, 1 слой ; 9,4 Gb DVD-18 - 2 стороны, 2 слоя ; 17,0 Gb 4,7 Gb = 133 мин. видео в формате MPEG-4 со звуком Dolby Digital на 8 языках и субтитрами на 32 языках. VHS – 320 линий на кадр MPEG4 – 500 линий на кадр
Флэш-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (только для записи) Перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) данных Полупроводниковая - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем Флэш-память исторически происходит от ROM памяти, и функционирует подобно RAM. В отличие от RAM, при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают Ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов, а состоит из одного транзистора особой архитектуры, который может хранить несколько бит информации 17
Преимущества flash- памяти : Способна выдерживать механические нагрузки в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков. Потребляет примерно в 10-20 раз меньше энергии во время работы, чем жёсткие дискам и носители CD-ROM. Компактнее большинства других механических носителей. Информация, записанная на флэш-память, может храниться от 20 до 100 лет. 18 Замены памяти RAM флэш-памятью не происходит потому что флэш-память : работает существенно медленнее ; имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10000 до 1000000 для разных типов).
Flash - короткий кадр, вспышка, мелькание Впервые Flash- память была разработана компанией Toshiba в 1984 году. В 1988 году Intel разработала собственный вариант флэш-памяти. Название было дано компанией Toshiba во время разработки первых микросхем флэш-памяти как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти "in a flash" - в мгновение ока. 19
Периферийные устройства
Мышь – устройство для работы с графическим интерфейсом Windows. Оптические(лазерные) Механические
Щелчок левой кнопкой мыши Щелчок правой кнопкой мыши Двойной щелчок левой кнопкой мыши Перетаскивание объекта благодаря перемещению мыши при нажатой левой или правой кнопке
Клавиатура – модуль компьютера, используемый для ввода различных данных и команд в компьютер
Алфавитно-цифровое поле Поле управляющих клавиш Поле клавиш управления курсором Поле малой цифровой клавиатуры Поле функциональных клавиш
устройство для ввода изображений 25 фото / рисунок текст растровый рисунок программа распознавания ( Fine Reader) двоичный текст бумага или пленка цифровая (двоичная) среда ПК СКАНЕР планшетный Разрешение [dpi (dot per inch) ] 300-1200 Формат A4, A3 HP, Mustek, Epson
В основном устройство цифровой камеры повторяет конструкцию аналоговой Главное различие в светочувствительном элементе, на котором формируется изображение: в аналоговых фотоаппаратах это пленка, в цифровых – матрица. Свет через объектив попадает на матрицу, где формируется картинка, которая затем записывается в память 26
Матрица состоит из множества светочувствительных ячеек – пикселей. Ячейка при попадании на нее света вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный интенсивности светового потока. Т.к. используется информация только о яркости света, картинка получается в оттенках серого Чтобы картинка была цветной, ячейки покрывают цветными фильтрами – в большинстве матриц каждый пиксель покрыт красным, синим или зеленым фильтром На матрице фильтры располагаются группами по четыре : G R B G (человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету) Фильтр пропускает в ячейку лучи только своего цвета. Полученная картинка состоит только из пикселей красного, синего и зеленого цвета – именно в таком виде записываются файлы формата RAW (сырой формат) Для записи файлов JPEG и TIFF процессор камеры анализирует цветовые значения соседних ячеек и рассчитывает цвет пикселей (цветовая интерполяция) Шаблон Байера Трехслойная матрица
Периферийные устройства
29 Свечение люминофора экрана под воздействием электронного луча, формируемого электронной пушкой. Люминофор - вещество, которое испускает свет при бомбардировке заряженными частицами Люминофорный слой состоит из маленьких элементов, которые воспроизводят основные цвета RGB (триады) Свечение образуется под воздействием ускоренных электронов от трех электронных пушек (каждая для своего элемента триады) ЭЛТ - электронно-лучевая трубка CRT - Cathode Ray Tube
30 ЖК – жидко-кристаллические LCD – Liquid Crystal Display Управление светом лампы подсветки, проходящим через слой жидких кристаллов за счёт изменения ими плоскости поляризации.
31 TFT LCD – с активной матрицей
32 ЖК – жидко-кристаллические LCD – Liquid Crystal Display При сравнимом размере диагонали видимой области 14 ’’ LCD 1 5 ’’ ЭЛТ Бликов на экране в 3 и более раз меньше (меньше коэффициент отражения) Не создает вредного для здоровья постоянного электростатического потенциала Напряжение каждого пикселя запоминается транзистором до следующего обновления, мерцание практически отсутствует и частоты регенерации 60 Гц достаточно. Малый вес и габариты Потребляет в 3-4 раза меньше электроэнергии Преимущества
33 Недостатки цветопередачи и невозможность калибровки (не подходит дизайнерам и художникам) Только “ родное ” разрешение Недостаточные контрастность, быстродействие и с тойкость к механическим повреждениям Ограниченный угол обзора Наличие “ битых ” пикселей Более высокая цена Недостатки
Как и в CRT-мониторе, в плазменном светится люминофор, но не под воздействием потока электронов, а под воздействием плазменного разряда Каждая ячейка плазменного дисплея - флуоресцентная мини-лампа, которая способна излучать только один цвет из схемы RGB К подложкам каждого пикселя плазменного дисплея, между которыми находится инертный газ (ксенон или неон), прикладывается высокое напряжение, в результате чего испускается поток ультрафиолета, который вызывает свечение люминофора 97 % ультрафиолетовой составляющей излучения, вредного для глаз, поглощается наружным стеклом 34
Преимущества Более сочные цвета в более широком диапазоне Широкий угол обзора Больше контрастность, чем у LCD, больше яркость, чем у CRT Могут достигать больших размеров с минимальной толщиной 35
Недостатки Достичь размера пикселя меньше 0,5 мм практически невозможно. Поэтому плазменные телевизоры с диагональю меньше 32" (82 см) не существуют. Тёмные оттенки страдают от недостатка света - их трудно отличить друг от друга. Так как пиксель плазмы требует электрического разряда для излучения света, то он может либо гореть, либо не гореть, но промежуточного состояния нет. Чтобы пиксель горел ярко, его нужно часто зажигать. Для получения более тёмного оттенка пиксель зажигают реже. Общепринято, что человеческий глаз не замечает мерцания с частотой выше 85 Гц. На самом деле, глаз способен воспринимать и более высокие частоты, но мозг не успевает их обрабатывать. Поэтому 85-Гц картинка может приводить к утомлению глаз, даже если зритель и не видит мерцание, что и происходит в случае с плазменными панелями. Люминофорный слой выгорает. Если на экране отображается один и тот же канал в режиме 24/7, на нём могут выгореть пиксели логотипа (МТВ, НТВ и т.д.). Это относится и к рекламным экранам, демонстрирующим одну и ту же картинку. Синий канал всегда выгорает раньше. Последствие высоких напряжений - высокое энергопотребление. PDP 42" (107 см) - 250 Вт, а LCD с той же диагональю - 150 Вт. 36
Сферы применения Высококачественные видеосистемы большого формата. Прекрасно подходят для просмотра DVD или телевидения высокого разрешения. Позиционируются на high-end сектор рынка, где проблемы высокой цены, старения люминофора и высокого энергопотребления вторичны по сравнению с качеством Вполне очевидно, что ЖК будут "отъедать" рынок плазменных панелей, - их диагональ продолжает увеличиваться Эта технология мало подходит для компьютерных мониторов 37
38 Последовательные, ударные. Головка принтера оснащена 9, 18 или 24 иголками Преимущества Нетребовательность к качеству бумаги, печать на нестандартной бумаге Наличие оттисков (важно для официальных документов), возможность печати под копирку Простота и надежность Дешевизна расходных материалов Недостатки Не печатают графику Относительно высокий уровень шума Относительно низкая скорость печати Относительно низкое качество печати (150 dpi) Только монохромная печать
39 Принцип действия Изображение формируется из микрокапель ( ~ 50 мкм) чернил, которые выдуваются из сопел картриджа. Каждая строка цветного изображения проходится как минимум 4 раза ( CMYK ). Количество сопел обычно от 16 до 64, но есть печатающие головки с сотнями сопел. Преимущества Высокое качество графики даже для самых дешевых моделей Низкая стоимость принтера (продается ниже себестоимости) Наличие принтеров больших форматов (от А4 до А0 (плоттер)) Последовательные, безударные
40 Недостатки Низкая экономичность. Затраты на чернила уже в первый год как минимум в 5 раз превысят стоимость устройства, при объемах печати в 10–15 страниц в день Непроизводительный расход чернил на прочистку головок. Низкая емкость картриджей Требователен к бумаге Низкая стойкость отпечатков (быстро выцветают и смываются) Относительно низкая надежность Относительно низкая скорость печати Последовательные, безударные
41 П рименяются для вывода длинных непрерывных графиков, диаграмм и больших чертежей Форматы : A2, A3, A1, A0 Различные модели плоттеров могут иметь как одно, так и несколько перьев различного цвета (обычно 4-8)
42 Преимущества Высокая надежность Относительно невысокая цена копии Высокая скорость печати Высокое качество печати 300, 600 и более dpi Недостатки Монохромная печать (высокая цена принтера и копии для качественной цветной печати) Страничные, безударные — используют в работе процесс ксерографической печати, формирование изображения происходит путём непосредственной экспозиции освещения) лазерным лучом фоточувствительных элементов принтера
Intel Pentium 4 - 3.0GHz / 512Mb / 120Gb / 128Mb GeForce PCX 6600 / Combo: DVD16x + CD-RW52x32х52х / FDD / LAN / AC97 / kbd / M&P / 17" Samsung 710V (LCD, 1280x1024) 44 Тактовая частота процессора : Объем оперативной памяти : Емкость винчестера : Объем оперативной памяти видео карты : Диагональный размер монитора : 3, 0 GHz 512 Mb 120 Gb 128 Mb 1 7 ’’
45 iP-4 Celeron 1,7GHz / 128 Mb DDR / 20 Gb / I-845G int 64Mb / CD-ROM 52-x / kb d / M &P/ 3,5 ’’/ 17’’ Samsung/ 100TP Тактовая частота процессора : Объем оперативной памяти : Емкость винчестера : Объем оперативной памяти видео карты : Диагональный размер монитора : 1,7 GHz 128 Mb 20 Gb 64 Mb 17’’
Спасибо за внимание! 46
