Аппаратное обеспечение и дополнительные устройства

Компьютер как «железо» состоит из системного блока, монитора и клавиатуры (keyboard). Это те части, без хотя бы одной из которых оставшиеся нельзя назвать компьютером. Дисплей и клавиатура имеют статус стандартных устройств ввода-вывода. По умолчанию считается, что система ожидает ввода информации с клавиатуры и выводит свои сообщения на экран.

Все остальные дополнительные устройства необязательны, но желательны и расширяют возможности компьютера. Иначе их называют периферией. Это:

– устройства для хранения информации, позволяющие читать и/или записывать ее:

дисковод – floppy disk drive, FDD, НГМД (накопитель гибких магнитных дисков), устройство для работы (чтения и записи) с гибкими дисками; бывают 3,5 или 5,25 дюймовые (дюйм – inch – обозначается ″). Стандартная емкость[1] 3,5-дюймовой дискеты – 1,44 Мб (1 457 664 байт);

дисковод для компакт-дисков – CD-ROM drive, CD ROM (Compact Disk – Read Only Memory), устройство для чтения компакт-дисков (в т.ч. и музыкальных); CD ROM’ы различаются по скорости передачи информации – обычные, с двойной, учетверенной, ушестеренной и т.д. скоростью (обозначается 2х, 4х и т.д.). Компакт-диск имеет объем около 650-700 Мб. С помощью пишущего CD ROM’а на компакт-диск стандарта CD-R информацию можно записать только один раз, компакт-диски стандарта CD-RW позволяют перезаписывать информацию много раз;

магнитооптические дисководы – размер 3” и 5”, объем от 650 Мб и выше;

ZIP-дисководы (Iomega ZIP) – размер 3”, объем – до 100 Мб;

JAZZ-дисководы (Iomega JAZZ) – размер 3”, объем – до 4 Гб; из-за высокой скорости чтения/записи часто используются как дополнительные сменные жесткие диски;

стриммер – устройство для хранения информации на магнитной ленте (от 60 Мб до 10 Гб);

– устройства ввода-вывода:

мышь (mouse) – устройство, позиционирующее положение на экране; обычно двухкнопочная или трехкнопочная; мышь может иметь провод (с разъемом RS-232, подключаемым к последовательному порту, или с разъемом PS/2) или работать без провода, на инфракрасных лучах. В ноутбуках вместо мыши часто бывает устройство, называемое трекболл (track ball);

джойстик – группа устройств, позволяющих выполнять различные действия и применяющихся в играх и тренажерах; часто джойстики имитируют реальные органы управления самолетов, пусковых устройств и т.д.;

сканер – устройство для ввода изображений; может быть ручным, листовым или планшетным;

дигитайзер – световое перо, устройство для рисования сложных графических изображений;

принтер – устройство для печати; различаются по принципу формирования изображения: матричные, струйные, лазерные. В матричном принтере есть картридж с красящей лентой и печатающая головка с набором иголок. Символ получается состоящим из точек, получившихся при ударе иголок по красящей ленте. Струйный принтер строит изображение из капель чернил, разбрызгиваемых через форсунки. Картридж для струйного принтера может быть заправлен как черными, так и цветными чернилами. Цветное изображение формируется при смешивании красного, желтого и синего цветов. В высококачественных принтерах, обеспечивающих полиграфическое качество печати, используется технология получения цветного изображения смешиванием голубого, малинового, желтого и черного (CMYK – cyan, magenta, yellow, black). В лазерном принтере лазер нейтрализует положительно заряженные участки печатающего барабана, к ним прилипает порошок, которым заправлен картридж; налипший порошок затем притягивается бумагой; полученное изображение закрепляется нагреванием и давлением.

плоттер (графопостроитель) – специальное устройство для построения графических изображений, в т.ч. многоцветных;

– другие устройства:

модем или факс-модем – устройство для связи с другими компьютерами через телефонную сеть, преобразует аналоговый сигнал телефонной сети в цифровой сигнал компьютера и наоборот; факс-модем, кроме того, позволяет посылать и принимать обычные факсимильные сообщения; модем может быть внутренним (internal, подключенным к материнской плате) или внешним (external);

звуковые карты (моно или стерео; 8, 16, 32 и более разрядные) – микросхемы, позволяющие получать звук; самые распространенные карты - карты семейства Sound Blaster фирмы Creative; звуковая карта может быть встроена в материнскую плату;

колонки, микрофон;

сетевая карта – плата, обеспечивающая возможность подсоединения к сети компьютеров;

источник бесперебойного питания (UPS – Uninterruptible Power Supply) – защищает компьютер от помех электросети и снабжает компьютер электроэнергией в течение какого-то времени после отключения ее в электросети.

Дополнительные устройства подключаются к компьютеру через порты – платы, снабженные разъемами. Различаются параллельные порты LPT (для принтеров и сканеров) и последовательные COM (для мыши и модема).

Клавиатура (keyboard) может быть стандартной или эргономичной (клавиши сгруппированы под левую и правую руку); иметь разное количество мягко нажимающихся клавиш или клавиш «с кликом» (при нажатии такая клавиша щелкает); с проводом (имеющим разъем DIN-5 или разъем PS/2) или беспроводной, на инфракрасных лучах.

Существует 2 типа мониторов: жидко-кристаллические и с электронно-лучевой трубкой. Мониторыбывают монохромными (2 цвета) или цветными и различаются по размеру диагонали экрана в дюймах – 14, 15, 17, 19, 21 и т.д. Мониторы могут обладать системой авторазмагничивания и системой, позволяющей работать в энергосберегающем режиме (отключаться на время от сети). Различаются они еще и по:

- разрешающей способности (количество точек на дюйм в изображении по вертикали и горизонтали – 640х480, 800х600, 1024х768, 1280х1024 и т.д.);

- глубине цвета (16 цветов, 256 цветов, HighColor – 65 тыс. цветов, TrueColor – 16,7 млн. цветов);

- частоте кадровой развертки (как минимум поддержка 75 Гц);

- размеру зерна (0,28 мм, 0,27 мм и др. – чем мельче зерно, тем качественнее изображение).

Монитор подключается к компьютеру через плату, находящуюся внутри системного блока – видеокарту (графический адаптер, видеоконтроллер, видеоплата). У видеокарты существует своя собственная память (16 Mb, 32 Mb и т.д.) и свой собственный процессор. Как и звуковая, видеокарта тоже может быть встроена в материнскую плату.

Видеокарта компьютера может работать в текстовом (изображение символов на экране создается самой видеокартой; возможно отображение только одного вида шрифта) и графическом режиме (и текст, и картинки рисуются программным путем по точкам, поэтому можно одновременно видеть на экране и текст, и рисунки).

Видеокарты и мониторы бывают различных стандартов: SVGA (SuperVideo Graphic Adapter), VGA (Video Graphic Adapter) и устаревшие EGA (Extended Graphic Adapter), CGA (Color Graphic Adapter), Hercules. Для каждой видеокарты существует программа, обеспечивающая работу видеосистемы компьютера – драйвер [2] видеокарты.

Состав системного блока

Корпус системного блока может быть в горизонтальном исполнении (desktop) и в вертикальном (mini-tower, middle-tower, tower).

Основной элемент системного блока – процессор (центральный процессор, ЦПУ, CPU, микропроцессор). Процессор управляет работой компьютера и отвечает за все вычисления. Это небольшая электронная схема, являющаяся «мозгом» компьютера. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. Микропроцессоры различаются по типу (модели) и тактовой частоте.

Модели процессоров фирмы Intel: устаревшие 86, 286, 386SX, 386DX, 486SX, 486DX, 486DX2, 486DX4, Pentium, Pentium Pro, PentiumII, PentiumIII и современные Celeron, PentiumIV, Xeon. Другие фирмы (AMD - Advanced Micro Devices, Cyrix, Texas Instruments) выпускают процессоры с другими названиями моделей. Например, модели фирмы AMD: K5, K6, K7 Athlon и Duron.

Тактовая частота процессора – одна из самых важных характеристик процессора, она означает количество элементарных операций (тактов) в секунду, выполняемых процессором и измеряется в мегагерцах (МГц, MHz). Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает машина. 486-е процессоры имели тактовую частоту в 66 МГц, теперь PentiumIV имеют частоту свыше 2 ГГц.

Виды памяти компьютера:

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, ROM – Read-Only Memory) – микросхема, в которой «прошиты» (записаны) программы POST (Power-On Self Test – самотестирование при включении) и BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода). Наиболее распространены ПЗУ фирм AMI, Award, Phoenix. В настоящее время существуют перепрограммируемые ПЗУ (так называемые Flash BIOS). В них возможно менять версию BIOS, но такие ПЗУ могут быть подвержены воздействию вирусов, как и любая программа.

CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) – часть памяти, которая подпитывается от батарейки или аккумулятора. В ней хранится информация о жестком диске, памяти, мониторе и других дополнительных устройствах, там же можно указать, где искать DOS при загрузке (на дискете или на диске), поменять обозначения дисководов, поставить пароль. CMOS можно обнулить, переставив перемычку (джампер) на материнской плате. Если CMOS обнуляется самопроизвольно, это означает, что сел аккумулятор;

cash (кэш) – особая высокоскоростная память, используется в качестве буфера для ускорения обмена данными между процессором и оперативной или дисковой памятью; в настоящее время встраивается в процессор;

оперативная память (ОЗУ, RAM – Random Access Memory – память произвольного доступа) – в ней хранится информация, необходимая для текущей работы компьютера (при выключении вся информация из оперативной памяти исчезает). Объем оперативной памяти можно наращивать, поставив дополнительные микросхемы памяти. В настоящее время минимальный требуемый объем оперативной памяти – 128 Mb, но лучше 256 или 512 и более.

дисковая память (жесткий диск, винчестер, «винт», hard disk drive, HDD) – память для долговременного хранения информации. В одном системном блоке может быть установлено и больше одного жесткого диска. Разные модели жестких дисков (наиболее распространены винчестеры фирм IBM, Quantum, Seagate, Western Digital) отличаются по быстродействию, объему (устаревшие: 2,1 Gb, 3,2 Gb, 4,5 Gb, 6,5 Gb и др., и современные: 40 Gb, 60 Gb, 80 Gb и более) и типу интерфейса – IDE и SCSI («скази»).

На материнской плате (motherboard, mainboard, MB) установлены микросхемы процессора и памяти, разъемы (слоты, slot) для подключения дополнительных устройств (звуковой карты, внутреннего модема и др.), сюда же подходят шлейфы (наборы проводов) от других частей компьютера. Материнские платы выпускаются различными фирмами (Intel, Asustek, Acorp и др.), рассчитаны на определенный тип процессора, определенный диапазон тактовой частоты, могут иметь встроенные звуковую и видеокарты и различное количество разъемов для модулей оперативной памяти.

Для стандартизации подключения устройств к материнской плате были разработаны шины. Понятие шины включает в себя не только набор электрических проводников и разъем на материнской плате, но и протокол передачи данных между процессором и другими схемами. Протокол описывает порядок общения устройств друг с другом. Устройство может прочитать / записать данные в память без участия процессора. Такой режим называется DMA (Direct Memory Access – прямой доступ к памяти).
Шины различаются по протоколу (PCI – Peripheral Control Interface) и по разрядности (16-разрядная шина ISA (Industry Standard Architecture) – за один прием передается 16-разрядное число; 32-разрядные шины EISA (Extended ISA) и VESA (Video Electronic Standard Association). Жесткий диск к материнской плате может быть подключен через различные интерфейсы – IDE (Integrated Device Electronics), EIDE (Extended IDE), SCSI (Small Computer System Interface), SCSI-2. И шины, и вышеперечисленные интерфейсы являются одним и тем же – стандартом подключения электронных устройств.

Устройство клавиатуры

Кроме клавиш, на клавиатуре находятся светодиоды или индикаторы режимов.

Некоторые клавиши (такие, как <Ctrl>, <Alt>, <Shift>) присутствуют на клавиатуре в двух экземплярах. За исключением некоторых особых случаев обычно не имеет значения, какую из них – левую или правую – нажмет пользователь.

Две, три и более клавиш нажимаются так: пользователь нажимает первую клавишу и, удерживая ее нажатой, нажимает вторую и т.д., затем отпускает все нажатые клавиши.

Клавиша <Enter> («входить», «вводить») используется как подтверждение чего-либо; обычно ее нажимают при завершении набора команды, при завершении набора строки или абзаца в редакторе, при выборе нарисованной на экране кнопки и т.д.

Клавиша же <Esc> (escape – «бежать», «ускользать») служит для отказа от чего-либо: отказа от диалога, выхода из меню, справки или приложения и т.д.

Клавиши от <F1> до <F12> называются функциональныыми клавишами и служат для вызова какой-либо функции. В разных приложениях функции, вызывающиеся по нажатию одной и той же функциональной клавиши, могут быть разными.

С помощью клавиши <PrtScr> (<PrtScreen>, <PrintScreen> – «печать экрана») можно распечатать на принтере или скопировать в буфер обмена содержимое экрана.

Клавиша <ScrollLock> («блокировка прокрутки») практически не используется.

Нажав клавишу <Pause> (<Break>), Вы можете приостановить работу компьютера до нажатия любой клавиши.

Клавиши <Ctrl> (control – «управление») и <Alt> (alternative – «альтернатива») называются модифицирующими клавишами или клавишами-модификаторами и обычно используются в сочетании с другими клавишами (функциональными или символьными) для вызова каких-либо функций или команд. Для удобства работы на клавиатуре эти клавиши находятся в двух экземплярах – слева и справа.

Если на Вашей клавиатуре есть клавиши с изображением окна и списка со стрелкой, то с их помощью Вы можете вызвать Главное меню и контекстное меню Windows.

Клавиши <PgUp> (<PageUp> – «страница вверх»), <PgDn> (<PageDown> – «страница вниз»), <Home>, <End> и ← ↑ → ↓ называются клавишами управления курсором и служат для перемещения курсора – какого-либо объекта, показывающего, в каком месте экрана Вы находитесь. Курсор может иметь вид символа подчеркивания, закрашенного прямоугольника, окрашенной полоски, вертикальной палочки и т.д.

Клавиши <PgUp> и <PgDown> перемещают курсор постранично. Клавиши <Home> и <End> перемещают курсор в начало и конец соответственно. Начало и конец чего – зависит от приложения; это может быть начало и конец строки, страницы, файла и т.д.

На основной (алфавитно-цифровой) клавиатуре находятся клавиши для набора алфавитных, цифровых и других символов. Обратите внимание, что пробел тоже является символом. Символы вводятся в месте расположения курсора. Символы для русской раскладки клавиатуры обычно показаны красным цветом, для английской – черным. На этом рисунке символы русской раскладки находятся справа на клавише, символы английской – слева. Клавиши, по которым можно переключить раскладку клавиатуры, для разных драйверов разные и зависят от настройки программ-драйверов клавиатуры.

Клавиша <Shift> служит для изменения (shift) регистра и нажимается в сочетании с какой-либо символьной клавишей. Для алфавитных символов будут набираться заглавные буквы, для неалфавитных символов – тот символ, который написан в верхнем ряду клавиши. Для удобства набора обеими руками этих клавиш на клавиатуре – две.

Клавиша <CapsLock> (capitals lock) служит как бы защелкой верхнего регистра только для алфавитных символов. При нажатии на эту клавишу загорается светодиод с тем же названием; это означает, что теперь алфавитные символы (латиница и кириллица) будут набираться на верхнем регистре. Если светодиод CapsLock включен, то набирается символ верхнего регистра, при нажатии сочетания клавиш <Shift-символ> набирается символ нижнего регистра. Если же светодиод CapsLock не светится, то в обычном режиме набирается символ нижнего регистра, а при нажатии сочетания клавиш <Shift-символ> - символ верхнего регистра.

Клавиша <Tab> в текстовых редакторах (программах для набора и корректировки текста) используется для ввода символа табуляции (курсор перемещается сразу на несколько позиций).

С помощью клавиши <BkSpace> (<BackSpace>, иногда на клавиатуре вместо надписи на этой клавиши нарисована ←) можно удалять набранные символы. <BkSpace> удаляет символы слева от курсора независимо от того, как курсор выглядит (вертикальная палочка, символ подчеркивания или закрашенный прямоугольник).

Клавиша <Del> (<Delete>) используется для удаления символов, а в Windows и для удаления различных объектов. При наборе текста, если курсор имеет вид вертикальной палочки, то <Del> удаляет символы справа от курсора; если же курсор выглядит как символ подчеркивания или прямоугольник, то <Del> удаляет символ над курсором.

Клавиша <Ins> (<Insert> – «вставка») в редакторах обычно переключает режим вставки (вновь набираемые символы как бы раздвигают уже существующий текст) на режим замены (вновь набираемые символы набираются поверх существующего текста, затирая его); в других приложениях ее функция зависит от приложения.

На цифровой клавиатуре расположена клавиша <NumLock> (numbers lock), нажимая на которую Вы можете переключать режимы работы цифровой клавиатуры. Этой клавише соответствует индикатор с таким же названием. Если индикатор светится, то цифровая клавиатура работает в режиме ввода цифр. При большом объеме набора числовой информации удобнее пользоваться этой клавиатурой, чем цифрами в верхнем ряду основной клавиатуры. В другом режиме (индикатор не включен) цифровая клавиатура просто дублирует клавиши управления курсором и клавиши <Ins>, <Del> и <Enter>.

Программное обеспечение

Программное обеспечение – важная составляющая компьютера. Именно программы делают компьютер универсальным устройством обработки информации. Программа – это последовательность инструкций, предписывающих компьютеру, что ему делать в той или иной ситуации. По своему функциональному назначению программы делятся на прикладные, системные и инструментальные средства, но деление это весьма условно.

Прикладные программы предназначены для выполнения конкретных пользовательских задач: редактирование текстов, рисование картинок, обработка информационных массивов.

Системные программы выполняют вспомогательные функции. К системным программам относятся операционные системы, программы-драйверы, программные оболочки. Операционная система – это комплекс основных программ для компьютера. Она является посредником между аппаратным обеспечением и программным. Программа-драйвер – это специальная программа, расширяющая возможности операционной системы по управлению различными устройствами. С помощью драйверов возможно подключение новых устройств или нестандартное использование уже имеющихся устройств. Программы-оболочки упрощают диалог пользователя с операционной системой и выполняют ряд вспомогательных функций.

Инструментальные системы – это программы, позволяющие создавать новые прикладные программы.

По отношению к оперативной памяти программы делятся на нерезидентные и резидентные.

Нерезидентные (обычные) программы при запуске помещаются в оперативную память, а по окончании своей работы выгружаются из оперативной памяти.

Резидентные программы, в отличие от обычных, по окончании своей работы не выгружаются, а остаются в памяти либо полностью, либо частично и передают управление другой запущенной программе.