Архитектура ЭВМ и вычислительных систем
В состав ЭВМ входят центральное устройство и периферийные устройства, взаимодействие и работа которых происходит под управлением программ. Центральное устройство ЭВМ включает центральный процессор и запоминающее устройство (ЗУ). Периферийные устройства ЭВМ представляют собой устройства ввода/вывода и хранения информации. Сопряжение этих основных составляющих узлов ЭВМ обеспечивается каналами связи (внутримашинным интерфейсом).
Принцип действия, информационные взаимосвязи и соединение этих основных узлов определяют архитектуру ЭВМ, общность которой для разных компьютеров обеспечивает их совместимость для пользователя.
Архитектура – структура компонентов компьютерной системы и система взаимосвязей аппаратных и (или) программных средств, описанная схематически или с подробным указанием параметров.
В основе построения большинства ЭВМ лежат три общих принципа, сформулированных Дж. фон Нейманом (1945):
1. Принцип программного управления заключается в том, что выполнение программ процессором осуществляется автоматически без вмешательства человека. Реализуется этот принцип за счет того, что программа, состоящая из набора команд, выполняется в строго определенной последовательности.
2. Принцип однородности памяти заключается в том, что в памяти компьютера хранятся как программы, так и данные. Принцип позволяет создавать более гибкие программы, которые в процессе выполнения могут подвергаться переработке.
3. Принцип адресности состоит в том, что все ячейки основной памяти компьютера пронумерованы и процессору доступна любая ячейка памяти.
Состав персонального компьютера
Минимальный состав персонального компьютера включает системный блок, клавиатуру, монитор, мышь, дисковод, принтер, сканер, модем, джойстик.
Устройства в составе компьютерной системы должны быть совместимы.
Совместимость – способность различных объектов к взаимодействию. Источники и получатели информации, комплектующие устройства аппаратуры должны для выполнения операций обладать совместимостью.
Системный блок содержит основные электронные схемы и устройства управления компьютера, устройства внешней памяти, блок питания.
Клавиатура – стандартное устройство ввода информации, передающее в компьютер символы или команды.
Монитор, или дисплей, – стандартное устройство вывода, отображения информации в форме знаков, графического и видеоизображения на электронном экране.
Мышь – устройство позиционирования указателя на экране, позволяющее без использования клавиатуры выделять, перемещать, изменять объекты, отдавать команды.
Джойстик — обычно это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх. В некоторых моделях в джойстик монтируется датчик давления. В этом случае, чем сильнее пользователь нажимает на ручку, тем быстрее движется курсор по экрану дисплея.
Дисководы
Устройства для чтения оптических дисков (CD-ROM — compact disk read only memory) характеризуются большой информационной ёмкостью, низким по сравнению с HDD быстродействием, низкой стоимостью хранения данных в расчёте на 1 Мбайт, высокой надёжностью хранения данных и долговечностью носителей. Принцип работы CD-ROM основан на использовании луча лазера для записи и чтения информации в цифровом виде. Современные приводы CD-ROM достигли более высоких скоростей считывания информации благодаря внедрению технологии САV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость) - скорость считывания на периферийных участках диска — 4 -7,8 Мбайт/с, а на внутренних— 2-3,5 Мбайт/с. Скоростные характеристики накопителей стандартизированы.
Спецификация на формат DVD (digital video disk — цифровой видео диск) является стандартной и соблюдается всеми производителями. Существуют также приводы с возможностью записи на носитель DVD±R (однократная запись), DVD-RAM и DVD±RW (оба с многократной записью).
Принтеры
Конструкцию современных принтеров принято разделять на матричную, струйную и лазерную. Матричные принтеры практически вышли из употреблении из-за чрезвычайно низкой скорости получения отпечатков и значительного шума при распечатывании листов.
Струйные принтеры. Изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на 6умагу с помощью сопел. Эти принтеры обеспечивают более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами (разрешающая способность — до 600 точек на дюйм). Лучше приспособлены для цветной печати. На распечатку одного листа уходит от 15 до 100 секунд. Время печати цветной страницы— 3-5 минут.
Лазерные принтеры. Обеспечивают наилучшее качество и скорость печати. Используется принцип ксерографии: изображение переноситься на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички красящего порошка. Печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам из ПК. Разрешающая способность — более 1200 точек на дюйм. Скорость печати от 2 до 16 листов в минуту. Все современные принтеры имеют, как правило, ycтройство автоматической подачи бумаги при печати па отдельных листах, собственное ПЗУ для хранения встроенных шрифтов (наиболее скоростной режим печати) и ОЗУ (0,5-16 Мбайт), используемое для построения выводимых на принтер рисунков и для хранения шрифтов символов, загружаемых в принтер программно. В качестве примера на рис приведён внешний вид принтера.
Основными способами подключения принтеров к ПК является подключение по параллельному (LTP) порту и по последовательной универсальной шине USB. Второй вид подключения является более перспективным и высокоскоростным.
Сканеры
Сканеры позволяют считывать графическую и текстовую информацию в ПК.
Сканеры делятся на настольные (планшетные), обрабатывающие лист бумаги целиком, и ручные {их нужно проводить над графическим объектом). Различные модели отличаются разрешающей способностью, количеством воспринимаемых цветов или оттенков серого цвета. Современные планшетные сканеры имеют разрешение от 2400 точек на дюйм при 24-х и 32-х битном цвете. С помощью специального программного обеспечения ПК (систем оптического распознавания текстов) возможно распознавание стандартных символов во введенной через сканер картинке.
Модемы
Модем обеспечивает удаленный доступ ПК к компьютерным сетям по линиям связи (чаще всего — проводные и радиоканалы). Модем представляет собой устройство, имеющее, два интерфейса: с внешней точки зрения — цифровой интерфейс для подключения к ПК и аналоговый интерфейс с каналом связи (телефонной линией) — разъем для телефонного кабеля.
Внутренний модем вставляется в разъем PCI системной платы ПК. Этот вид модемов делится па контроллерные и бесконтроллерные.
Внешний модем имеет отдельный корпус и размещается рядом с компьютером, соединяясь кабелем с последовательным портом ПК.
Мультимедийные устройства
Мультимедиа – это оснащение компьютера звуковой картой, колонками (наушниками) и CD-ROM (компакт-диском) или DVD (цифровым видеодиском), благодаря чему можно слушать музыку, а также смотреть видеоклипы и видеофильмы прямо с компакт-диска. Практически все выпускаемые ПК в последние годы оснащены звуковой картой и CD-ROM, но мультимедийными считаются только имеющие компьютерный голос – колонки.
Для нормального использования мультимедиа нужна качественная звуковая карта. Широкое распространение получили стереозвуковые карты Sound Blaster сингапурской фирмы Creative Labs, из-за чего эти карты часто называются саундбластерами.
Любая современная звуковая плата может использовать, обычно и использует, несколько способов воспроизведения звука. Простейшими являются преобразования оцифрованного сигнала в непрерывный. Цифровые выборки реального звукового сигнала в памяти компьютера обычно хранятся в виде WAV-файлов.
Другой способ воспроизведения звука заключается в его синтезе. Когда на синтезатор поступает некоторая управляющая информация, то на ее основе формируется соответствующий выходной сигнал.
Получение стереоэффекта далеко не предел в стремлении к естественному звучанию. Одним из путей достижения этого стремления стала технология объемного или трехмерного (3D) звучания, названного так по аналогии с трехмерным изображением. На ряде системных плат компьютеров уже интегрирована звуковая плата.
Качественное полноформатное видео на компьютере осуществляется с помощью технологий MPEG.
Широкое распространение сейчас получили мультимедиа-акселераторы, которые не только ускоряют обычные графические операции, но и могут выполнять обработку видеоданных. Обычно под мультимедиа-акселераторами понимают совокупность программно-аппаратных средств, объединяющих базовые возможности графических акселераторов с одной или несколькими функциями мультимедиа. Последние требуют, как правило, установки в компьютер дополнительных устройств.
Несомненно революционным стало появление так называемых трехмерных мультимедиа-акселераторов. Благодаря им пользователь при работе с Windows получает фотореалистичное трехмерное изображение, быструю двухмерную графику и «живое» видео.
Акустические системы (динамики или колонки) являются, вообще говоря, неотъемлемой частью звуковой платы, если только вы не предпочитаете слушать музыку через наушники.
Объемный звук, большой экран, красивое видео – все это позволяет использовать мультимедийный компьютер для создания кинотеатра на дому.
