Презентация по теме: Аппаратная часть ПК

Аппаратная реализация компьютера

Автор: Карась Юрий Аркадьевич

Архитектура компьютера – это его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию, структуру и ресурсы компьютера

Принцип Джона Фон Неймана

Магистрально- модульный принцип построения компьютера

Компьютер состоит
из отдельных блоков - модулей.

Модули связаны между собой через набор электронных линий – магистраль.

Магистрально- модульный принцип построения компьютера

Магистраль обеспечивает обмен данными между устройствами компьютера

Магистраль

Шина адреса. Каждое устройство имеет свой адрес. По адресной шине передаются адреса устройств, с которыми будет происходить обмен информацией(в одном направлении)

Шина данных. По ней передается необходимая информация (от устройства к устройству в любом направлении)

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией (запись,считывание)

Современный компьютер

В-третьих: простой апрейд.

В-четвертых: удобство обслуживания

Во-вторых: это простота ремонта.

Во-первых: это обилие более дешевых комплектующих.

Громоздкие корпуса, а так же мониторы, в критических нагрузках (запуск мощных программ или компьютерных игр) повышенная шумность.

Неттопы это настольные решения с малым форм-фактором. По производительности несколько уступают десктопным решениям, но могут выступать их заменой при условии, что пользователю требуется работа с не слишком ресурсоёмкими приложениями.

Моноблоки представляют собой интегрированное решение «монитор+системный блок в одном корпусе». Являются современной альтернативой десктопным системам, т. к. обладают сходной производительностью и меньшими габаритами.

меньшие размеры и вес
работа от аккумуляторов (до 3-5 часов) или от сети
мобильность

дорого стоят
практически не модернизируются
хуже производительность за те же деньги
чувствительность к ударам, вибрациям, …

меньшая стоимость
меньшие размеры и вес
работа от аккумуляторов до 12-15 часов

нет дискретной видеокарты
низкая производительность

экран 7-11 дюймов
экономичный процессор (Intel Atom)
винчестер до 160 Гб или флэш-память

Нетбук – небольшой ноутбук для доступа в Интернет и работы с простейшими офисными программами.

Промежуточным звено между КПК и ноутбуками. Отличительная черта планшетов – тонкий корпус, почти вся ширина которого занята сенсорным экраном.
Стилус, клавиатура, мышь.

В настоящее время можно найти планшеты, работающие под управлением операционных систем Android, iOS и Windows.

Самый главный блок компьютера. К нему  подключаются все остальные блоки.
Корпус системного блока может иметь компоновку
горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower )

Процессор - это электронная схема, выполняющая обработку информации.

Счетчик команд указывает, какую команду нужно выполнять следующей

Выполняемая (текущая) команда находится в специально отведённом под неё регистре команд

Тактовая частота – скорость передачи информации между устройствами компьютера(1МГц = 1млн. тактов в секунду)
Разрядность процессора – это сколько битов данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры были 4-разрядными. Современные процессоры 64-разрядные.

КЭШ-ПАМЯТЬ - вид сверх быстродействующей компьютерной памяти, применяемый для ускорения доступа к данным из оперативной памяти.
Рабочее напряжение процессора - обеспечивает материнская плата.
Число ядер - от него прямо зависит возможность выполнять несколько операций одновременно.
Сокет - это разъем на материнской плате, в который ставится ЦП.
Техпроцесс - указывает на величину транзисторов. Единица измерения — нанометр.


Графическое ядро - современные ЦП выполняют функции видеокарты.

ФАКТ: Нынешний процессор с номинальной частотой 2,0 GHz оставит далеко позади флагмана семилетней давности с тактовой частотой 3,8 GHz.

Внутренняя память компьютера

Внешняя память компьютера

Оперативная память (ОЗУ)

Специальная память (ПЗУ, модуль BIOS)

Кэш-память

Оперативная память (RAM - Random Access Memory)

Для оперативной памяти может использоваться обозначение RAM (Random Access Memory — память с произ­вольным доступом).

Оперативная память
(RAM - Random Access Memory)

Каждый чип оперативной памяти — это особая матрица из миллионов миниатюр­ных конденсаторов и транзисторов, конденсаторы могут находиться в заряженном (1) или разряженном (0) состоянии.

Конденсатор хранит информацию, а транзистор выполняет роль электрического ключа, который либо удерживает заряд на конденсаторе, либо открывает для считывания. Когда конденсатор заряжен, можно получить логическую единицу, а когда разряжен, ноль.

Каждое такое считывание опустошает заряды
Заряжая конденсаторы записываем информацию

Оперативная память
(RAM - Random Access Memory)

Оперативная память
(RAM - Random Access Memory)

планка ("плашка") - модуль памяти;
односторонняя планка  SIMM- планка памяти, у которой микросхемы памяти и контакты расположены с 1 стороны модуля.
двухсторонняя планка DIMM- планка памяти, у которой микросхемы памяти и контакты расположены с обоих сторон модуля.

DIMM делится на три подтипа:

R-DIMM — серверная ОЗУ. Имеет встроенный механизм автоматического распознавания и коррекции ошибок.

U-DIMM — память для обычных настольных компьютеров. В отличие от R-DIMM, она лишена механизма коррекции ошибок, из-за чего она дешевле в производстве.

SO-DIMM — почти то же самое, что и U-DIMM, только у этого типа памяти плашки поменьше. Используется в ноутбуках, мини-ПК

DDR насчитывает пять поколений. Они отличаются друг от друга максимальным объёмом памяти на одной плашке и базовой частотой:

DDR6
По прогнозам экспертов, модули новой памяти появятся на рынке в 2027 году.

Ключевое изменение DDR6 — переход на новую многоканальную структуру. Если у DDR5 два независимых 32-битных канала, то DDR6, будет использовать архитектуру с четырьмя 24-битными каналами.
Это дает значительные преимущества:
Каждый канал — это независимый путь передачи информации между памятью и процессором. Увеличение числа каналов в DDR6 позволяет параллельно передавать больше данных и повышает общую пропускную способность.
Переход от двух 32-разрядных каналов к четырем 24-разрядным уменьшает задержки, что позволяет более точно распределять нагрузку при обращении к памяти.
Новая архитектура обеспечивает лучшую целостность сигнала при высоких скоростях передачи данных.

Важнейшей характеристикой модулей оперативной памяти является пропускная способность.

Пропускная способность равна произведению разрядности шины данных и частоты операций записи или считывания информации из ячеек памяти:
Пропускная способность =
= Разрядность шины данных × Частота

Пропускная способность модулей памяти Мбит/с

Модули оперативной памяти DDR, DDR2 и DDR3 несовместимы между собой, а их конструкция различа­ется местом расположения ключевого выреза.

Объем используемой программами памяти можно увеличить путем добавления к физической памяти (модулям оперативной памяти) виртуальной памяти.
Виртуальная память выделяется в форме области жесткого диска.
В ОС Windows это файл подкачки.

Размер файла подкачки и его размещение в иерархической файловой системе можно изменить.

Тайминги: что означают цифры?
CAS Latency (CL): это первая цифра в таймингах. Чем меньше значение CL, тем быстрее память может начать передачу данных после команды.
RAS to CAS: Вторая цифра. Чем ниже значение, тем быстрее происходит доступ к нужной строке памяти.
Row Precharge Time (tRP): Третья цифра. Чем меньше, тем память быстрее переключается между строками.
Row Active Time (tRAS): Четвертая цифра.
Более низкий tRAS означает, что память завершит работу с одной строкой быстрее.

Винчестеры или накопители на жестких дисках – это внешняя память большого объема, предназначенная для долговременного хранения информации, объединяющая в одном корпусе сам носитель информации и устройство записи/чтения.

Для удобства работы жесткий диск делится на разделы - логические диски, каждый из которых для пользователя выступает как отдельный диск. Они получают имена С:, D:, E: и так далее.

Твердотельный накопитель
(SSD, solid-state drive)— компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти.
Рядовой твёрдотельный накопитель представляет собой печатную плату с установленным на ней набором микросхем. Этот набор состоит из микросхемы контроллера и микросхем NAND-памяти.

Преимущества SSD-дисков
1. Скорость работы
2. Уровень шума=0 Дб
3. Ударо- и вибропрочность
4. Малый вес
5. Низкое энергопотребление
Недостатки SSD-дисков
1.Высокая стоимость
2.Ограниченное число циклов перезаписи
Обычный, средний SSD-диск на основе флеш-памяти с технологией MLC способен произвести примерно 10 000 циклов чтения\записи информации.
А вот более дорогой тип памяти SLC уже может в 10 раз дольше прожить (100 000 циклов перезаписи).
3. Невозможность восстановления удалённой информации
4. Удалённую информацию с SSD-накопителя не сможет восстановить ни одна программа.

     Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства для чтения – картридер

Аппаратные средства для преобразования информации из формы понятной человеку, в форму, воспринимаемую компьютером.

Как правило используется 101-103-клавишная клавиатура американского стандарта.

Стандартное устройство для ввода информации в компьютер. С ее помощью можно вводить числовую и текстовую информацию.

Мембранная

Механическая

Полумеханическая

Контакт на мембранной клавиатуре образуется с помощью тонких металлизированных слоев, находящихся на смежных поверхностях двух пластиковых мембран. Возврат клавиш происходит с помощью упругого резинового элемента. Преимущества этой клавиатуры: низкий шум, дешевизна и относительная устойчивость к загрязнениям.
В полумеханической клавиатуре вместо нижней мембраны используют печатную плату: считается, что из-за более толстого слоя металлизации срок службы такой конструкции больше, чем в предыдущей.
Механическая клавиатура, наиболее дорогая и совершенная - клавиши поджаты пружинами, а замыкание осуществляется без механического контакта через герконы или другие электромагнитные приборы, расположенные на печатной плате.

Перемещение мыши по ровной поверхности приводит к вращению внутри нее шарика, что вызывает соответствующее перемещение курсора на экране монитора

Устройство управления в компьютерных играх. Представляет собой рычаг на подставке, который можно отклонять в двух плоскостях. На рычаге могут быть разного рода гашетки и переключатели. Также словом «джойстик» в обиходе называют рычажок управления, например, в мобильном телефоне.

Сенсорный экран
Световое перо
Графический планшет
Тачпад

СЕНСОРНЫЙ ЭКРАН - предназначен для управления устройствами с помощью простого прикосновения к экрану

СВЕТОВОЕ ПЕРО — (англ. light pen, также — стило, англ. stylus) — один из инструментов ввода графических данных в компьютер. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана монитора.

ДИГИТАЙЗЕР (со световым пером) — графический планшет (или дигитайзер, диджитайзер, от англ. digitizer) — это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию или близости пера.

ТАЧПАД (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная панель — указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках.

ТРЕКПОЙНТ (TrackPoint) - координатное устройство, представляет собой миниатюрный джойстик с шершавой вершиной 5-8 мм, расположен на клавиатуре между клавишами и управляется нажатием пальца.

Сканер — устройство для ввода графической и текстовой информации в компьютер. Функция сканера — получение электронной копии документа, созданного на бумаге.

Различаются по следующим параметрам:
Глубина распознавания цвета;
Оптическое разрешение, измеряется в точках на дюйм (ppi);
Конструкция: ручные, страничные, планшетные.

Это аппаратные средства для преобразования компьютерного представления информации в форму, понятную человеку.

Монитор Принтер




Устройства звукового вывода Плоттер

Монитор - устройство визуального отображения текстовой и графической информации.

Разрешение экрана
Разрешение экрана определяет количество пикселей, из которых состоит изображение на мониторе. Чем выше разрешение, тем более четким и детализированным будет изображение.
Основные типы разрешений:

HD (1280x720): минимальное разрешение для современных мониторов. Подходит для базовых задач, таких как просмотр веб-страниц и работа с текстовыми документами.
Full HD (1920x1080): стандартное разрешение для большинства мониторов. Отлично подходит для работы, игр и просмотра фильмов.
Quad HD (2560x1440): повышенное разрешение для более детализированного изображения. Подходит для профессиональной работы с графикой, а также для геймеров.
4K (3840x2160): ультравысокое разрешение для максимальной четкости. Идеально для видеомонтажа, профессиональной работы с графикой и игр.

Частота обновления: измеряется в герцах (Гц) и определяет, сколько раз в секунду обновляется изображение на экране.
– 60 Гц: подходит для большинства задач, таких как работа с офисными приложениями и просмотр веб-страниц.
– 120 Гц и выше: обеспечивает более плавное изображение, что важно для игр и видео. Высокая частота обновления также снижает нагрузку на глаза при длительном использовании монитора.

Время отклика: измеряется в миллисекундах (мс) и определяет, как быстро пиксель может изменить свой цвет. Чем ниже время отклика, тем лучше.
– 1-5 мс: идеально для игр и динамичных сцен, где важна быстрая реакция.
– 5-10 мс: подходит для большинства задач, таких как работа с текстом и просмотр видео.
Более высокое время отклика может привести к появлению размытости в динамичных сценах.

Соотношение сторон: стандартное соотношение — 16:9, но есть и другие варианты, такие как 21:9 для ультрашироких мониторов. Ультраширокие мониторы подходят для многозадачности и игр.

Яркость и контрастность: определяют, насколько ярким и контрастным будет изображение.
Стандартные значения яркости — от 250 до 350 кд/м² (кандел на квадратный метр),
контрастности — от 1000:1 и выше.

Поддержка HDR: улучшает качество изображения за счет расширения диапазона яркости и контрастности.
Полезно для работы с мультимедиа и игр.
HDR (High Dynamic Range) позволяет отображать более широкий диапазон цветов и яркости, что делает изображение более реалистичным и насыщенным.

Она непосредственно управляет монитором, а также процессом вывода информации на экран.

Матричные
Струйные
Лазерные
LED-принтеры (светодиодные)
Принтеры с изменением фазы красителя
Принтеры с термосублимацией
Принтеры с термопереносом восковой мастики

Разрешение – величина самых мелких деталей изображения, передаваемых при печати без искажений. Измеряется в dpi (dot per inch) – числе наносимых отдельных точек красителя на дюйм бумаги.
Количество цветов.
Быстродействие – количество знаков или страниц, распечатываемых за секунду или минуту. Измеряется для матричных принтеров в cps (character per second) – числе символов, печатаемых в секунду, для струйных и лазерных принтеров в ppm (pages per minute) – числе страниц, печатаемых в минуту.

Максимальный размер изображения.
Допустимые типы и ширина линий
Набор используемых шрифтов
Скорость рисования

Количество колонок и динамиков
Выходная мощность – зависит от технических характеристик усилителя и динамиков (для индивидуального прослушивания достаточно мощности 10 Вт, для аудитории – 30 Вт на канал)
Диапазон воспроизводимых частот

Звуковые карты используются для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов. Чтобы услышать эти сигналы к компьютеру присоединяют колонки или наушники, которые преобразуют данные в двоичном представлении в звук

Литература:

Михеева Е.В. Информационные технологии в профессиональной деятельности. -М.:Академия.-384с.
Гришин В.Н. Информационные технологии в профессиональной деятельности. -М.:ФОРУМ-ИНФРА,-416с.