Введение. 
Графические редакторы

• 1. Состав персонального компьютера:
  • -системный блок;
  • -клавиатура и мышь;
  • -монитор;
  • -дополнительные устройства (принтер, сканер).
• 1.1 Состав системного блока

блок питания с вентилятором;

материнская (системная) плата — самая большая плата в компьютере, на ней расположены:

процессор — «мозг» компьютера, основная характеристика — тактовая частота (число элементарных операций, которые может выполнить процессор за единицу времени), измеряется в мГц;

оперативная память — память, с которой непосредственно работает компьютер (при выключении питания содержимое памяти теряется, поэтому перед выключением питания необходимо сохранять данные на диск), измеряется в Мб;

разъемы для подключения устройств;

контроллеры устройств (например, видеоконтроллер — получает сигналы от процессора, формирует «картинку» и отправляет на монитор);

жесткий диск (винчестер) — устройство хранения информации, здесь хранятся все программы и пользовательские файлы, основная характеристика — объем, то есть сколько данных можно записать на диск.

дисковод — устройство чтения/записи дискет (дискеты используются для переноса информации с одного ПК на другой);

CD-ROM — устройство чтения компакт дисков;

звуковая плата — устройство воспроизведения звука.

К системному блоку можно также подключить множество дополнительных внешних (принтер, сканер) и внутренних устройств.

1.2 Системный блок

Системный блок — основная часть компьютера. Он состоит из металлического корпуса, в котором располагаются основные компоненты компьютера. С ним соединены кабелями клавиатура, мышь и монитор. Внутри системного блока расположены:

• · микропроцессор, который выполняет все поступающие команды, производит вычисления и управляет работой всех компонентов компьютера;
• · оперативная память, предназначенная для временного хранения программ и данных;
• · системная шина, осуществляющая информационную связь между устройствами компьютера;
• · материнская плата, на которой находятся микропроцессор, системная шина, оперативная память, коммуникационные разъемы, микросхемы управления различными компонентами компьютера, счётчик времени, системы индикации и защиты;
• · блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;
• · вентиляторы для охлаждения греющихся элементов;
• · устройства внешней памяти, к которым относятся накопители на гибких и жестких магнитных дисках, дисковод для компакт-дисков СD-ROM, предназначенные для длительного хранения информации.

Рис. 1. Системный блок компьютера

Аппаратной основой системного блока является материнская плата — самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и с помощью системы прерываний взаимодействует с внешними устройствами. На материнской плате расположены все важнейшие микросхемы Если открыть корпус системного блока компьютера (рис. 1), вы увидите блок питания, большую печатную плату с микросхемами, называемую материнской платой, в которую вставлены платы размером поменьше — контроллеры, а также устройства внешней памяти — накопители на гибких магнитных дисках и накопители на магнитных (жестких) дисках. Внутри корпуса есть также маленький громкоговоритель и много соединительных кабелей.

Устройства ввода/вывода, такие как мышь, клавиатура, видеомонитор и принтер подключаются непосредственно к материнской плате либо к контроллерам — маленьким платам, вставленным в материнскую плату.

На материнской плате есть большая микросхема — центральный процессор. Это мозг компьютера. Процессор выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в памяти компьютера. Обработка выполняется под управлением программы, которая, также хранится в памяти компьютера. Персональные компьютеры оснащаются центральными процессорами разной мощности (производительности).

Кроме центрального процессора, на материнской плате расположено еще одно важнейшее устройство — оперативная память или оперативное запоминающее устройство (RAM или ОЗУ). ОЗУ имеет относительно небольшой объем — обычно от 1 до 16 мегабайт, однако, как это видно из названия, центральный процессор имеет оперативный (быстрый) доступ к данным, записанным в ОЗУ (на извлечение данных из ОЗУ требуется не более 60−100 наносекунд).

1.3 Жесткий и гибкий диски.

Рис. 2. Жесткий диск

Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.

Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.

Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении плоттера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от сотен Мегабайт до десятков Гбайт или даже сотни Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя достигает 5600 — 7200 оборотов в минуту, среднее время поиска данных — 10 мс, максимальная скорость передачи данных до 40 Мбайт/с. В отличие от дискеты, винчестерский диск вращается непрерывно. Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (64 Кбайт и более), который существенно повышает их производительность.

Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

Для фиксации привода головок в этом положении в большинстве ЖД используется маленький постоянный магнит, когда головки принимают парковочное положение — этот магнит соприкасается с основанием корпуса и удерживает, позиционен головок от ненужных колебаний. При запуске накопителя схема управления линейным двигателем «отрывает» фиксатор, подавая на двигатель, позиционирующий головки, усиленный импульс тока. В ряде накопителей используются и другие способы фиксации — основанные, например, на воздушном потоке, создаваемом вращением дисков. В запаркованном состоянии накопитель можно транспортировать при достаточно плохих физических условиях, т.к. нет опасности повреждения поверхности носителя головками.

Плата электроники современного накопителя на жестких магнитных дисках представляет собой самостоятельный микрокомпьютер с собственным процессором, памятью, устройствами ввода/вывода и прочими традиционными атрибутами присущими компьютеру. На плате могут располагаться множество переключателей и перемычек. Как правило, руководства пользователя описывают назначение только перемычек, связанных с выбором логического адреса устройства и режима его работы, а для накопителей с интерфейсом SCSI — и перемычки, отвечающие за управление резисторной сборкой (стабилизирующей нагрузкой в цепи).

Гибкий диск.

Рис. 3. Виды гибких дисков

Гибкий диск, дискета (англ. floppy disk) — устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.

Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

На дискете можно хранить от 360 Килобайт до 2,88 Мегабайт информации.

Рис. 4. Разбивка диска

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин-¹. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней.

Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

Накопители на жестких магнитных дисках Если гибкие диски — это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск — информационный склад компьютера.

1.4 Лазерные компакт-диски.

Дисковод для лазерных компакт-дисков — это компактное, достаточно вместительное и недорогое устройство предназначено для транспортировки и воспроизведения информации.

Накопители на компакт-дисках.

CD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений (pits — ямки) и основного слоя (land — земля).

На одном дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч дорожек с информацией. Для сравнения — на дюйме по радиусу дискеты всего лишь 96 дорожек. Ёмкость CD до 780 Мбайт. Информация заносится на диск на заводе и не может быть изменена.

Достоинства CD-ROM:

При малых физических размерах CD-ROM обладают высокой информационной ёмкостью, что позволяет использовать их в справочных системах и в учебных комплексах с богатым иллюстративным материалом; один CD, имея размеры примерно дискеты, по информационному объёму равен почти 500 таким дискетам;

Считывание информации с CD происходит с высокой скоростью, сравнимой со скоростью работы винчестера;

CD просты и удобны в работе, практически не изнашиваются;

CD не могут быть поражены вирусами;

На CD-ROM невозможно случайно стереть информацию;

Стоимость хранения данных (в расчете на 1 Мбайт) низкая.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей магнитной головки к центру диска.

Для работы с CD ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM (CD-ROM Drive), в котором компакт-диски сменяются как в обычном проигрывателе. Накопители CD-ROM часто называют проигрывателями CD-ROM или приводами CD-ROM.

Участки CD, на которых записаны символы «0» и «1», отличаются коэффициентом отражения лазерного луча, посылаемого накопителем CD-ROM. Эти отличия улавливаются фотоэлементом, и общий сигнал преобразуется в соответствующую последовательность нулей и единиц.

Многие накопители CD-ROM способны воспроизводить обычные аудио-CD. Это позволяет пользователю, работающему за компьютером, слушать музыку в фоновом режиме.

Есть CD-RW для записи на специальные компакт диски CD-R от 650 — 700 Mb и CD-RW для неоднократной записи емкостью от 650 — 700 Mb.

Со временем на смену CD-ROM могут прийти цифровые видеодиски DVD (читается «ди-ви-ди»). Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают до 28 Гбайт данных, т. е. по объёму заменяют семь и более стандартных дисков CD-ROM. В скором времени ёмкость дисков DVD возрастет до 48 Гбайт. DVD диски бывают 1, 2 и 4-х слойные, для проигрывания DVD дисков необходим DVD-ROM.

Записывающие оптические и магнитооптические накопители.

Накопитель на магнитооптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk-Magneto Optical). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи, но они не читаются на традиционных дисководах CD-ROM. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.

Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски. Ёмкость 650 Мбайт.

1.5 Клавиатура

Сложно сказать, возможно ли существование более важного и универсального устройства ввода информации в компьютер, чем клавиатура. Может быть в будущем, когда станет возможно общаться с компьютером посредством мимики и жестов, клавиатура и отойдет в область преданий. Но сегодня, когда самое ценное средство ввода это все еще текст и символы, клавиатура является незаменимой. Она обязательно включается в любой комплект, ведь без нее компьютер теряет большую часть своих возможностей. Типы клавиатур определяются расположением клавиш, но функционально являются идентичными.

В первом варианте функциональные клавиши располагались в двух вертикальных рядах. Отдельной группы клавиш управления курсором не было. В такой клавиатуре было всего 84 клавиши. Этот стандарт использовался в компьютерах типа IBM PC, XT и AT до конца 80-х годов, поэтому некоторые считают этот стандарт устаревшим. Тем не менее, многие специалисты предпочитают именно ее, мотивируя это тем, что к функциональным клавишам не приходиться далеко тянуться. Такими же клавиатурами до сих пор оснащаются рабочие станции средней и высокой мощности.

Во втором варианте у клавиатуры 101 или 102 клавиши. Этим типом снабжаются сегодня большинство настольных персональных компьютеров. Однако их количество в усовершенствованной клавиатуре не 10, а 12; другие дополнительные удобства и усовершенствования нравятся многим пользователям. Выделение группы клавиш для работы с текстами и управления курсором логично, некоторые специальные клавиши, позволяющие более эргономично работать обеими руками продублированы. Клавиатура после нажатия клавиши посылает процессору сигнал прерывания, заставляет процессор приостановить свою работу и включить программу обработки прерывания клавиатуры. При этом она в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата. Обычно в памяти клавиатуры может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание.

1.6 Монитор.

Монитор — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Монитор (дисплей) предназначен для отображения информации на экране. Наиболее часто в современных ПК используются мониторы SVGA с разрешающей способностью (количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора) 800*600, 1024*768, 1280*1024, 1600*1200 при передаче до 16,8 млн. цветов.

Мониторы могут иметь различный размер экрана. Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см) и обычно составляет 15, 17 и более дюймов.

Размер точки (зерна) от 0,32 мм до 0,21 мм. Чем он меньше, тем лучше. ПК, как правило, снабжены телевизионными мониторами (ЭЛТ). Предпочтение следует отдавать мониторам с низким уровнем излучения (Low Radiation). Жидкокристаллические дисплеи (LCD) более безопасны.

В современных мониторах обновление изображения происходит обычно с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем компьютера (человек не замечает мерцание изображения). В настольных компьютерах обычно используются мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Изображение на экране монитора создаётся пучком электронов. Этот пучок электронов разгоняется высоким электрическим напряжением (десятки киловольт) и падает на внутреннюю поверхность экрана, покрытую люминофором (веществом, светящимся под воздействием пучка электронов). Система управления пучком заставляет пробегать его построчно весь экран (создаёт растр), а также регулирует его интенсивность (соответственно яркость свечения точки люминофора).

Современные мониторы практически безопасны, так как соответствуют жестким санитарно-гигиеническим требованиям, зафиксированным в международном стандарте безопасности TCO99. В портативных и карманных компьютерах применяют плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК). В последнее время такие мониторы стали использоваться и в настольных компьютерах. LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического напряжения могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них. Преимущество ЖК-мониторов перед мониторами на ЭЛТ состоит в отсутствии вредных для человека электромагнитных излучений и компактности.

1.7 Мышь.

Мышью называется манипулятор для ввода информации в компьютер, представляющий собой небольшую коробочку с двумя клавишами и колесом прокрутки, которая легко умещается в ладони. Колесо прокрутки располагается между двумя основными кнопками и предназначено для листания страниц в текстовых редакторах, выполнения функций горизонтального и вертикального ползунка в оконных приложениях; также может выполнять функцию третьей кнопки, т.к. не только вращается, но и может нажиматься как кнопка. Программно пользователь может настроить как скорость реагирования на вращение колеса прокрутки, так и запуск определенного приложения, при его нажатии.

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.

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.

Перемещение курсора.

Мышка хоть и проста, но с ее помощью можно делать много самых разных дел. Если катать ее по столу, то по экрану двигается стрелка. Это указатель мыши или, как его еще называют, курсор. Правда, удобнее катать мышь не по столу, а по специальному резиновому коврику.

Простой щелчок. Если на экране нужно что-то выбрать, то установите курсор на том, что хотите выбрать. Затем щелкните один раз ЛЕВОЙ кнопкой — быстро нажмите на кнопку и отпустите. Поскольку почти всегда используется именно ЛЕВАЯ кнопка, то о том, что она ЛЕВАЯ, можно и не говорить. Когда о чем-то не говорят потому, что это само собой разумеется, это называется молчанием.

Так что если написано, что надо «щелкнуть» кнопкой, то это значит, что надо щелкнуть ЛЕВОЙ кнопкой. А если надо щелкнуть ПРАВОЙ кнопкой, то пишут полностью «Щелкните правой кнопкой».

1.8 Принтеры и плоттеры

Принтер — это широко распространенное устройство вывода информации на бумагу. Существуют разные типы принтеров: типовой принтер работает аналогично электрической печатающей машинке. Достоинства: четкое изображение символов, возможность изменения шрифтов при замене типового диска. Недостатки: шум при печати, низкая скорость печати (30−40 зн./сек.), невозможна печать графического изображения. Матричные (игольчатые) принтеры — обеспечивающие удовлетворительное качество печати для широкого круга рутинных операций. Применяются в сберкассах, в промышленных условиях, где необходима рулонная печать, печать на книжках и плотных карточках и других носителях из плотного материала. Достоинства: приемлемое качество печати при условии хорошей красящей ленты, возможности печати «под копирку». Недостатки: достаточно низкая скорость печати, особенно графических изображений, значительный уровень шума. Среди матичных принтеров есть и достаточно быстрые устройства (так называемые, Shattle-принтеры).

Более высокое качество печати обеспечивают струйные принтеры, которые особенно удобны для вывода цветных изображений. Применение чернил разного цвета дает сравнительно недорогое изображение приемлемого качества. Струйные принтеры значительно меньше шумят. Скорость печати зависит от качества. Этот тип принтера занимает промежуточное накопление между матричными и лазерными принтерами.

Лазерные принтеры — имеют еще более высокое качество печати, приближенное к фотографическому. Скорость печати в 4−5 раз выше, чем у матричных и струйных. Недостатком лазерных принтеров являются довольно жесткие требования к качеству бумаги — она должна быть достаточно плотной и не должна быть рыхлой, недопустима печать на бумаге с пластиковым покрытием и т. д. Они позволяют с большой скоростью печатать графики, рисунки.

Рис. 5. Плоттер

Плоттеры (графопостроители) — это устройство применяется только в определенных областях: чертежи, схемы, графики, диаграммы и т. п. Широкое применение нашли плоттеры совместно с программами систем автоматического проектирования, где частью результатов работы программы становится конструкторская или технологическая документация. Незаменимы плоттеры и при разработках архитектурных проектов. Поле черчения плоттера соответствует форматам А0-А4, хотя есть устройства, работающие с рулоном не ограничивающие длину выводимого чертежа. То есть различают планшетные и барабанные плоттеры. Планшетные плоттеры, в основном для форматов А2-А3, фиксируют лист и наносят чертеж с помощью пишущего узла, перемещающегося в двух координатах. Но эти плоттеры практически проиграли рынок принтерам. Фактически единственным развивающимся видом плоттера остается рулонный, с роликовой подачей листа и пишущим узлом, перемещающимся по одной координате (по другой координате перемещается бумага). Распространены режущие плоттеры для вывода чертежа на пленку, вместо пишущего узла они имеют резак. В настоящее время развивается группа струйных плоттеров для создания художественной, графической и рекламной продукции.

1.9 Сканеры.

Для непосредственного считывания графической информации с бумажного или иного носителя в ПК применяется оптические сканеры. Сканируемое изображение считывается и преобразуется в цифровую форму элементами специального устройства: CCD — чипами. Существует множество видов и моделей сканеров. Какой из них выбрать, зависит от задач, для которых сканер предназначается. Самые простые сканеры распознают только два цвета: черный и белый. Такие сканеры используют для чтения штрихового кода.

Ручные сканеры — самые простые и дешевые. Основной недостаток в том, что человек сам перемещает сканер по объекту, и качество полученного изображения зависит от умения и твердости руки. Другой важный недостаток — небольшая ширина полоса сканирования, что затрудняет чтение широких оригиналов. Барабанные сканеры применяются в профессиональной типографической деятельности. Принцип заключается в том, что оригинал на барабане освещается источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в цифровое значение. Листовые сканеры. Их основное отличие от двух предыдущих в том, что при сканировании неподвижно закреплена линейка с CCD — элементами, а лист со сканируемым изображением движется относительно нее с помощью специальных валиков.

Планшетные сканеры — Это самый распространенный сейчас вид для профессиональных работ. Сканируемый объект помещается на стеклянный лист, изображение построчно с равномерной скоростью считывается головкой чтения с CCD — сенсорами, расположенной снизу. Планшетный сканер может быть оборудован специальным устройством слайд — приставкой для сканирования диапозитивов и негативов. Слайд-сканеры используются для сканирования микроизображений.

Проекционные сканеры — относительно новое направление. Цветной проекционный сканер является мощным многофункциональным средством для ввода в компьютер любых цветных изображений, включая трехмерные. Он вполне может заменить фотоаппарат. В наше время у сканеров появилось еще одно применение — считывание рукописных текстов, которые затем специальными программами распознавания символов преобразуются в коды ASC II и в дальнейшем могут обрабатываться текстовыми редакторами.

1.10 Модемы и другие периферийные устройства

Модем — это устройство, которое используется для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть. В зависимости от конструктивного исполнения, модемы бывают встроенными (вставляются в системный блок компьютера) и внешними (подключаются через коммуникационный порт).

Рис. 6. Внешний модем ADSLРис.

Рис. 7. Внутренний модем

Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных (наиболее распространены со скоростью 28 800, 33 600 бод и более, 1 бод=1 бит в секунду), а также наличием поддержки средств исправления ошибок (наиболее популярные стандарты V42bis и MNP-5). В последнее время приобретают популярность факс-модемы, т. е. устройства, сочетающие в себе возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами.

Аудиоплата. Это устройство дает возможность исполнять музыку с помощью компьютера. Вместе с аудиоплатой поставляются звуковые колонки, микрофон. Аудиоплата предоставляет средства для записи, воспроизведения и редактирования музыки и речевых сообщений. Многие программы, особенно игровые используют аудиоплаты для вывода музыкального сопровождения, звуковых, в том числе и речевых сигналов.

Устройства для чтения и записи компакт-дисков. В связи с ростом объемов и сложности программного обеспечения огромную популярность приобрели устройства для чтения и записи компакт-дисков (CD-ROM/CD-RW). Эти устройства и сами компакт-диски надежны и могут хранить весьма значительные объемы информации (до 650 Мбайт), поэтому они очень удобны для поставки программ в данных большого объема.

Сетевой адаптер. Данное устройство позволяет подключать компьютер в локальную сеть. При этом пользователь может получать доступ к данным, находящимся на других компьютерах, подключенных к этой же сети. Таким образом, пользователи, подключенные к одной локальной сети, получают возможность быстрого обмена данными между своими компьютерами.

1.2 Память компьютера

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.

Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).

Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации.

Широко используются и более крупные производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.

Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации.

Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

Оперативная память.

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Рис. 8. Оперативная память

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет 32 — 512 Мбайта и 1−2 Гбайта, а для эффективной работы современного программного обеспечения желательно иметь не менее 256 Мбайт ОЗУ. Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти DRAM (Dynamic RAM — динамическое ОЗУ). Микросхемы DRAM работают медленнее, чем другие разновидности памяти, но стоят дешевле.

Каждый информационный бит в DRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory).

Современные микросхемы имеют ёмкость 1−16 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.

Наиболее распространены модули типа DIMM и SIMM.

В модуле SIMM элементы памяти собраны на маленькой печатной плате длиной около 10 см. Ёмкость таких модулей неодинаковая — 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 Мбайта. Различные модули SIMM могут иметь разное число микросхем — девять, три или одну, и разное число контактов — 30 или 72.

Важная характеристика модулей памяти — время доступа к данным, которое обычно составляет 60 — 80 наносекунд.

В настоящее время SIMM’ы практически не применяются. На их сменяя пришли DIMM, а на смену DIMM приходят DDR и RIMM, но по сравнению с DIMM они имеют немного большую стоимость и соответственно повышенную скорость обмена.

Кэш-память.

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как «попадания», так и «промахи». В случае попадания, то есть, если в кэш подкачаны нужные данные, извлечение их из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэше отсутствует, то процессор считывает её непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.

Кэш-память реализуется на микросхемах статической памяти SRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM.

Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня размером 8−16 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня ёмкостью от 64 Кбайт до 256 Кбайт и выше.

Специальная память.

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти. Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего, в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для:

автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера;

загрузки операционной системы в оперативную память.

Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы (Software).

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается «сетап»).

Для хранения графической информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Внешняя память.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

В состав внешней памяти компьютера входят:

• — накопители на жёстких магнитных дисках;
• — накопители на гибких магнитных дисках;
• — накопители на компакт-дисках;
• — накопители на магнитооптических компакт-дисках;
• — накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.
• 1. Технологическая часть