Зміст роботи.

Частина 1. Основні частини персонального комп’ютеру.

Персональний комп'ютер – універсальна технічна система. Його конфігурацію (склад устаткування) можна гнучко змінювати в міру необхідності. Проте, існує поняття базової конфігурації, яку вважають типовою. Нині в базовій конфігурації розглядають чотири пристрої (рис.1.1):

■ системний блок;

■ монітор;

■ клавіатура;

■ миша.

Рисунок 1.1. Конфігурація персонального комп’ютеру.

Системний блок є основним вузлом, розміщеним в металевому корпусі що утримує системну плату з набором вмонтованих пристроїв. Пристрої, що знаходяться всередині системного блоку, називають внутрішніми, а пристрої, що підключаються до нього ззовні, – зовнішніми. Зовнішні додаткові пристрої, призначені для введення, виведення і тривалого зберігання даних, також називають периферійними. На вигляд системні блоки розрізняються формою корпусу. Корпуси персональних комп'ютерів випускають в горизонтальному (desktop) і вертикальному (tower) виконанні. Корпуси, що мають вертикальне виконання, розрізняють по габаритах: повнорозмірний (big tower), середньорозмірний (midi tower) і малорозмірний (mini tower). Серед корпусів, що мають горизонтальне виконання, виділяють плоскі і особливо плоскі (slim).

Корпуси системних блоків поставляються разом з блоком живлення, тому потужність блоку живлення також є одним з параметрів корпусу. Для масових моделей достатньою є потужність блоку живлення 300-350 Вт.

Монітор – пристрій візуального представлення даних. Це не єдино можливий, але головний пристрій виведення. Його основними споживацькими параметрами є: тип, розмір монітору, максимальна частота регенерації зображення, клас захисту монітору.

Розмір монітору вимірюється між протилежними кутами видимої частини екрану по діагоналі. Одиниця вимірювання – дюйми. Стандартні розміри: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21". Нині найбільш універсальними є монітори розміром 17 і 19 дюймів, а для операцій з графікою бажані монітори розміром 19-21 дюйм.

Частота регенерації зображення показує, скільки раз протягом секунди монітор може повністю змінити зображення (тому її також називають частотою кадрів). Цей параметр залежить не тільки від монітора, але й від властивостей і настройок відеоадаптера, хоча граничні можливості визначає все-таки монітор. Частоту регенерації зображення вимірюють в герцах (Гц). Чим вона вища, тим чіткіше і стійкіше зображення, тим менше стомлення очей, тим більше часу можна працювати з комп'ютером безперервно. При частоті регенерації близько 60 Гц дрібне мерехтіння зображення може бути помітне неозброєним оком. Сьогодні таке значення вважається неприпустимим. Для ЭЛТ-моніторів мінімальним рахують значення 75 Гц, нормативним – 85 Гц і комфортним – 100 Гц і більше. У рідкокристалічних моніторів зображення більш інерційне, так що мерехтіння пригнічується автоматично. Для них частота оновлення в 75 Гц вже вважається комфортною.

Клас захисту монітора визначається стандартом, якому відповідає монітор з погляду вимог техніки безпеки. Нині загальновизнаними вважаються наступні міжнародні стандарти: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (приведені в хронологічному порядку). Стандарт MPR-II обмежив рівні електромагнітного випромінювання межами, безпечними для людини. У стандарті ТСО-92 ці норми були збережені, а в стандартах ТСО-95 і ТСО-99 – посилені. Ергономічні і екологічні норми вперше з'явилися в стандарті ТСО-95, а стандарт ТСО-99 встановив найжорсткіші норми по параметрах, що визначають якість зображення (яскравість, контрастність, мерехтіння, властивості антивідбликів покриття).

Зараз найбільш поширені монітори двох основних типів: на основі електронно-променевої трубки (англ. – LCD, рос. – ЭЛТ) і плоскі рідкокристалічні (англ. – TFT, рос. – ЖК). LCD-монітори забезпечують кращу якість зображення, але на користь рідкокристалічних моніторів говорить їх компактність, невелика вага, ідеально плоска поверхня екрану.

Клавіатура – клавішний устрій управління персональним комп'ютером. Служить для введення алфавітно-цифрових (знакових) даних, а також команд управління. Комбінація монітора і клавіатури забезпечує простий інтерфейс користувача. За допомогою клавіатури управляють комп'ютерною системою, а за допомогою монітора одержують від неї відгук.

Клавіатура відноситься до стандартних засобів персонального комп'ютера. Її основні функції не потребують підтримки спеціальними системними програмами . Необхідне програмне забезпечення для початку роботи з комп'ютером вже є у складі базової системи введення-виведення BIOS, і тому комп'ютер реагує на натиснення клавіш відразу після включення.

Стандартна клавіатура має більше 100 клавіш, функціонально розподілених по декількох групах (рис. 1.2).

Рисунок 1.2. Клавіатура.

Група алфавітно-цифрових клавіш призначена для введення знакової інформації і команд, що набирають по буквах. Кожна клавіша може працювати в декількох режимах (регістрах) і, відповідно, може використовуватися для введення декількох символів.

Групу функціональних клавіш включає дванадцять клавіш (від F1 до F12), розміщених у верхній частині клавіатури. Функції, закріплені за даними клавішами, залежать від властивостей конкретної працюючої в даний момент програми, а в деяких випадках і від властивостей операційної системи. Загальноприйнятою для більшості програм є угода про те, що клавіша F1 викликає довідкову систему, в якій можна знайти довідку про дію інших клавіш.

Службові клавіші розташовуються поряд з клавішами алфавітно-цифрової групи. У зв'язку з тим, що ними доводиться користуватися особливо часто, вони мають збільшений розмір. До них відносяться розглянуті вище клавіші SHIFT і ENTER, регістрові клавіші ALT і CTRL (їх використовують в комбінації з іншими клавішами для формування команд), клавіша TAB (для введення позицій табуляції при наборі тексту), клавіша ESC (від англійського слова Escape) для відмови від виконання початої операції і клавіша BACKSPACE для видалення тільки що введених знаків (вона знаходиться над клавішею ENTER і часто маркірується стрілкою, направленою вліво).

Службові клавіші PRINT SCREEN, SCROLL LOCK і PAUSE/BREAK розміщуються праворуч від групи функціональних клавіш і виконують специфічні функції, залежні від діючої операційної системи. Загальноприйнятими є наступні дії: • PRINT SCREEN – збереження зображення екрану в спеціальній області оперативної пам'яті, званої буфером обміну. SCROLL LOCK – перемикання режиму роботи в деяких програмах. • PAUSE/BREAK - припинення/переривання поточного процесу.

Дві групи клавіш управління курсором розташовані праворуч від алфавітно-цифрової панелі. Курсором називається екранний елемент, що вказує місце введення знакової інформації. Курсор використовується при роботі з програмами, що виконують введення даних і команд з клавіатури. Клавіші управління курсором дозволяють управляти позицією введення.

Група клавіш додаткової панелі дублює дію цифрових і деяких знакових клавіш основної панелі. Для використовування цієї групи клавіш слід заздалегідь включати клавішу-перемикач NUM LOCK.

На сьогоднішній день найбільше поширення в якості пристрою управління набрала миша (рис. 1.3).

Рисунок 1.3. Миша.

Миша є плоскою коробочкою з двома-трьома кнопками. Переміщення миші по плоскій поверхні синхронізоване з переміщенням графічного об'єкту (покажчика миші) на екрані монітору.

Комбінація монітора і миші забезпечує найсучасніший тип інтерфейсу користувача, який називається графічним. Користувач спостерігає на екрані графічні об'єкти і елементи управління. За допомогою миші він змінює властивості об'єктів і приводить в дію елементи управління комп'ютерною системою, а за допомогою монітора одержує від неї відгук в графічному вигляді. Стандартна миша має тільки дві кнопки, хоча існують нестандартні миші з трьома кнопками. Сьогодні найбільш поширені миші, в яких роль третьої кнопки грає коліщатко-регулятор, що обертається. Функції додаткових органів управління визначаються тим програмним забезпеченням, яке поставляється разом з пристроєм.

До числа регульованих параметрів миші відносяться: чутливість, функції лівої і правої кнопок, а також чутливість до подвійного натискання.

Частина 2. Основні компоненти системного блоку.

Системний блок є основним вузлом, розміщеним в металевому корпусі що утримує системну плату з набором вмонтованих пристроїв. Пристрої, що знаходяться всередині системного блоку, називають внутрішніми. На рис 1.4. наведено схему розташування основних компонентів.

Рисунок 1.4. Основні компоненти системного блоку.

Материнська плата – основна плата персонального комп’ютера. На ній розміщуються: процесор; мікропроцесорний комплект; шини; оперативна пам’ять (оперативний пристрій, що запам’ятовує, ОЗП); ПЗП (постійний пристрій, що запам’ятовує); місця для підключення додаткових пристроїв - слоти.

Процесор - основна мікросхема, що виконує більшість математичних і логічних операцій.

Мікропроцесорний комплект (чипсет) – набір мікросхем, що управляють роботою внутрішніх пристроїв комп’ютера і визначають основні функціональні можливості материнської плати.

Оперативна пам’ять (оперативний пристрій, що запам’ятовує, ОЗУ – набір мікросхем, призначених для тимчасового зберігання даних, коли комп’ютер включений.

ПЗП (постійний пристрій, що запам’ятовує) – мікросхема, призначена для тривалого зберігання даних, у тому числі і коли комп’ютер вимкнений.

Слот – місце для підключення додаткових пристроїв на системній платі комп’ютера.

Жорсткий диск – основний пристрій для довготривалого зберігання великих об'ємів даних і програм. Насправді це не один диск, а група співвісних дисків, що мають магнітне покриття і обертаються з високою швидкістю. Таким чином, цей «диск» має не дві поверхні, як повинно бути у звичайного плоского диска, а 2п поверхонь, де п – число окремих дисків в групі. Жорсткий диск (1.40) Жорсткий диск (hard disk) – запам’ятовуючий устрій з носієм у вигляді магнітного диску на металевій основі, основний устрій для довготривалого зберігання великих об'ємів даних і програм. Над кожною поверхнею розташовується головка, призначена для читання-запису даних. При високих швидкостях обертання дисків (90-250 об/с) в зазорі між головкою і поверхнею утворюється аеродинамічна подушка, і головка парить над магнітною поверхнею на висоті, що становить декілька тисячних часток міліметра. При зміні сили струму, що протікає через головку, відбувається зміна напруженості динамічного магнітного поля в зазорі, що викликає зміни в стаціонарному магнітному полі феромагнітних частинок, утворюючих покриття диска. Так здійснюється запис даних на магнітний диск. Операція читання відбувається в зворотному порядку. Намагнічені частинки покриття, що проносяться на високій швидкості поблизу головки, наводять в ній ЕДС самоіндукції. Електромагнітні сигнали, що виникають при цьому, посилюються і передаються на обробку.

До основних параметрів жорстких дисків відносяться місткість жорсткого диску і продуктивність жорсткого диску. Місткість дисків залежить від технології їх виготовлення. Нині більшість виробників жорстких дисків використовує винайдені компанією ІВМ технологій з використанням гігантського магніторезістівного ефекту. Нині на пластину може доводитися 40 і більш Гбайт, але розвиток триває. Продуктивність жорстких дисків менше залежить від технології їх виготовлення. Сьогодні всі жорсткі диски мають дуже високий показник швидкості внутрішньої передачі даних (до 30-60 Мбайт/с), і тому їх продуктивність в першу чергу залежить від характеристик інтерфейсу, за допомогою якого вони пов'язані з материнською платою. Залежно від типу інтерфейсу розкид значень може бути дуже великим: від декількох Мбайт/с до 13-16 Мбайт/с для інтерфейсів типа EIDE; до 80 Мбайт/с для інтерфейсів типа SCSI і від 50 Мбайт/с і більш для найсучасніших інтерфейсів типа IEEE 1394, Serial ATA, Serial ATA II. Окрім швидкості передачі даних з продуктивністю диска напряму пов'язаний параметр середнього часу доступу. Він визначає інтервал часу, необхідний для пошуку потрібних даних, і залежить від швидкості обертання диска. Для дисків, що обертаються з частотою 5400 об/мин, середній час доступу складає 9-10 мкс, для дисків з частотою 7200 об/мин – 7-8 мкс. Вироби вищого рівня забезпечують середній час доступу до даних 4-6 мкс.

Інформація на жорсткому диску може зберігатися протягом років, проте іноді потрібне її перенесення з одного комп'ютера на іншій. Не дивлячись на свою назву, жорсткий диск є вельми крихким приладом, чутливим до перевантажень, ударів і поштовхів. Теоретично, переносити інформацію з одного робочого місця на інше шляхом перенесення жорсткого диска можливо, і в деяких випадках так і поступають, але все-таки цей прийом вважається нетехнологічним, оскільки вимагає особливої акуратності і певної кваліфікації. Для оперативного перенесення невеликих об'ємів інформації використовують так звані гнучкі магнітні диски (дискети), які вставляють в спеціальний накопичувач – дисковод. Приймальний отвір накопичувача знаходиться на лицьовій панелі системного блоку. Правильний напрям подачі гнучкого диска відмічений стрілкою на його пластиковому кожусі.

Гнучкі диски вважаються малонадійними носіями інформації. Пил, бруд, волога, температурні перепади і зовнішні електромагнітні поля дуже часто стають причиною часткової або повної втрати даних, що зберігалися на гнучкому диску. Тому використовувати гнучкі диски як основний засіб зберігання інформації неприпустимо. Їх використовують тільки для транспортування інформації або як додатковий (резервний) засіб зберігання. У новітніх комп'ютерах відбувається поступова відмова і від цього типу носіїв, які витісняються записуючими дисководами CD-RW або DVD- RW.

Абревіатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) перекладається як постійний устрій, що запам'ятовує, на основі компакт-диска. Принцип дії цього пристрою полягає в читанні числових даних за допомогою лазерного променя, що відбивається від поверхні диска. Цифровий запис на компакт-диску відрізняється від запису на магнітних дисках дуже високою щільністю, і стандартний компакт-диск може зберігати приблизно 700 Мбайт даних.

Основним параметром дисководів CD-ROM є швидкість читання даних. Вона вимірюється в кратних частках. За одиницю вимірювання прийнята швидкість читання музичних компакт-дисків, що складає в перерахунку на дані 150 Кбайт/с. Таким чином, дисковод з подвоєною швидкістю читання забезпечує продуктивність 300 Кбайт/с, із збільшеною учетверо швидкістю – 600 Кбайт/с і т.д. Нині найбільше розповсюдження мають пристрою читання CD-ROM з продуктивністю 48х-56х. Для заготовок, розрахованих на одноразовий запис, швидкість запису у відповідних пристроях не поступається швидкістю читання. Для заготовок багатократного запису швидкість запису може складати 12х-24х.

Відеокарта (graphic adapter card). Плата розширення, яка вставляється в комп'ютер і містить роз’їм для підключення монітора. Відеокарта дозволяє комп'ютеру виводити графічне зображення на монітор. У деяких сучасних комп'ютерах відеокарти інтегровані в системну плату.

Спільно з монітором відеокарта утворює відеопідсистему персонального комп'ютера. За час існування персональних комп'ютерів змінилося декілька стандартів відеоадаптерів: MDA (монохромний); CGA (4 кольори); EGA (16 кольорів); VGA (256 кольорів). Нині застосовуються відеоадаптери SVGA, що забезпечують по вибору відтворення до 16,7 мільйонів кольорів з можливістю довільного вибору розподільної здатності екрану із стандартного ряду значень (640x480, 800x600, 1024x768, 1152x864; 1280x1024 крапок і далі).

Дозвіл екрану є одним з найважливіших параметрів відеопідсистеми. Чим воно вище, тим більше інформації можна відобразити на екрані, але тим менше розмір кожної окремої крапки і, відповідно, тим менше видимий розмір елементів зображення. Використовування завищеного дозволу на моніторі малого розміру призводить до того, що елементи зображення стають нерозбірливими і робота з документами і програмами викликає стомлення органів зору. Використовування заниженого дозволу призводить до того, що елементи зображення стають крупними, але на екрані їх розташовується дуже мало. Якщо програма має складну систему управління і велике число екранних елементів, вони не повністю поміщаються на екрані. Це приводить до зниження продуктивності праці і неефективної роботи.

Звукова карта з'явилася одним з найпізніших удосконалень персонального комп'ютера. Вона встановлюється в один з роз'ємів материнської плати у вигляді дочірньої карти і виконує обчислювальні операції, пов'язані з обробкою звуку, мови, музики. Звук відтворюється через зовнішні звукові колонки, що підключаються до виходу звукової карти. Спеціальний роз'єм дозволяє відправити звуковий сигнал на зовнішній підсилювач. Є також роз'єм для підключення мікрофону, що дозволяє записувати мову або музику і зберігати їх на жорсткому диску для подальшої обробки і використовування.

Оперативна пам’ять (RAM – Random Access Memory) – це масив кристалічних осередків, здатних зберігати дані. Існує багато різних типів оперативної пам’яті, але з погляду фізичного принципу дії розрізняють динамічну пам’ять (DRAM) і статичну пам’ять (SRAM).

Кожен елемент пам’яті має свою адресу, яка виражається числом. У більшості сучасних процесорів граничний розмір адреси звичайно складає 32 розряди, а це означає, що всього незалежних адрес може бути 232 . Один осередок, що адресується, містить вісім двійкових осередків, в яких можна зберегти 8 біт, тобто один байт даних.

Таким чином, в сучасних комп’ютерах можлива безпосередня адресація до поля пам’яті розміром 2 32 байт = 4 Гбайт. Проте це зовсім не означає, що саме стільки оперативної пам’яті неодмінно повинне бути в комп’ютері. Граничний розмір поля оперативної пам’яті, встановленої в комп’ютері, визначається мікропроцесорним комплектом (чипсетом) материнської плати і звичайно не може перевершувати декількох Гбайт. Мінімальний об’єм пам’яті визначається вимогами операційної системи і для сучасних комп’ютерів складає 128 Мбайт.

Процесор – основна мікросхема комп'ютера, в якій і виконуються всі обчислення. Конструктивно процесор складається з осередків, схожих на елементи оперативної пам'яті, але в цих осередках дані можуть не тільки зберігатися, але і змінюватися. Внутрішні осередки процесора називають регістрами. Важливо також відзначити, що дані, що потрапили в деякі регістри, розглядаються не як дані, а як команди, що управляють обробкою даних в інших регістрах. Серед регістрів процесора є і такі, які залежно від свого змісту здатні модифікувати виконання команд. Таким чином, управляючи засиланням даних в різні регістри процесора, можна управляти обробкою даних. На цьому і засновано виконання програм.

Основними характеристиками, по яких мікропроцесори відрізняються один від одного, є тип (модель) процесора, а також тактова частота, що вказує кількість виконуваних за одну секунду елементарних операцій (тактів). Іншими словами, тактова частота характеризує швидкодію комп'ютера, тобто ніж вона вища, тим швидше здійснюється робота комп'ютера. Тактова частота вимірюється в мега- і гігагерцах (Мгц і ГГц).

З рештою пристроїв комп'ютера, і в першу чергу з оперативною пам'яттю, процесор зв'язаний декількома групами провідників, званих шинами. Основних шин три: шина даних, адресна шина і командна шина.

Частина 3. Схема підключення зовнішніх пристроїв.

Зовнішніми прийнято називати пристрої, що розміщені поза системним блоком, але беруть участь у тому чи іншому етапі обробки інформації. Перш за все, це пристрої фіксації вихідних результатів: принтери, плотери, графопобудовувачі, модеми, стримери, сканери тощо. Поняття "зовнішні пристрої" досить умовне. До цієї групи може належати, наприклад, накопичувач на компакт-дисках, якщо він виконаний у самостійному корпусі і приєднується спеціальним кабелем до зовнішнього роз'єму системного блока. І навпаки, модем може бути конструктивно оформлений як плата розширення (що не входить до комплекту постачання ПК), і тоді немає підстав відносити його до зовнішніх пристроїв.

Управління зовнішніми пристроями ПЕОМ здійснюється за допомогою спеціальних програм -драйверів. Драйвери бувають стандартні і нестандартні. Стандартні драйвери керують роботою стандартних пристроїв: моніторів, клавіатури, дисків. Вони записуються у флеш-пам'ять комп'ютера й утворюють разом базову систему введення/виведення - BIOS (Basic Input/Output System). Нестандартні драйвери використовують: для керування додатковими зовнішніми пристроями; керування стандартними пристроями, окрім базових; керування стандартними пристроями, які використовуються в нестандартному режимі (наприклад, введення/виведення українського тексту).

Підключення периферійних пристроїв до персонального комп'ютера здійснюється через послідовні і паралельні порти введення-виведення (СОМ і LPT). Через послідовний порт за секунду передається один інформаційний біт (біт/сек.), а через паралельний - один або кілька байт (байт/сек.). До паралельного порту можна підключати принтер, накопичувач на змінних магнітних дисках, сканер, інші повільні периферійні пристрої. Послідовний порт використовується для підключення принтера, модема, миші тощо. Одним із нових інтерфейсів послідовного порту є шина USB (Universal Serial Bus), яка призначена для приєднання периферійних пристроїв до комп'ютера.

Чому використали не паралельний, а послідовний канал? Для суттєвого збільшення швидкості передавання по паралельному каналу треба використовувати велику кількість проводів (8, 16, 32, 64). Якщо довжина проводів досить велика, тоді суттєвими стають розбіжності в часі надходження імпульсів до одержувача. Потрібно застосовувати механізми узгодження моментів надходження імпульсів. Крім того, передавання в сусідніх проводах генерує завади. Виникає потреба скручувати проводи для зменшення перешкод, що для такої кількості складно. Послідовний канал має значно більші резерви щодо збільшення швидкості. Шина USB дає змогу приєднувати до 127 пристроїв, пристрої можна приєднувати та від'єднувати без вимкнення комп'ютера.

На рисунку 1.5. показано вид ззаду на системний блок та вказано місця підключення зовнішніх пристроїв до системного блоку.

Рисунок 1.5. Задня панель системного блоку.

Частина 4. Порядок запуску персонального комп’ютеру.

1. Необхідно перевірити, чи підключені до електромережі шнури живлення системного блоку та монітору.

2. Ввімкнути монітор, натиснувши кнопку на панелі управління монітору.

3. Ввімкнути системний блок персонального комп’ютеру натиснувши кнопку POWER на передній панелі системного блоку.

4. При подачі живлення на процесор відбувається його звернення до мікросхеми ПЗП і запуск програми, що ініціалізує роботу комп'ютера. У цей момент на екрані монітора спостерігається повідомлення про версію BIOS.

5. Для спостереження повідомлень, що поступають від комп'ютера в процесі запуску, використовуйте клавішу Pause/Break. Вона припиняє завантаження і дає можливість уважно прочитати повідомлення. Для продовження запуску використовуйте клавішу ENTER.

6. Процедура ініціалізації запускає процедуру POST, що виконує самотестування базових пристроїв (POST – Power-On Self-Test). У цей момент на екрані спостерігається повідомлення Memory Test: і вказівка об'єму перевіреної пам'яті комп'ютера.

7. За відсутності дефектів в оперативній пам'яті або в клавіатурі відбувається звернення до мікросхеми CMOS, в якій записані дані, що визначають склад комп'ютерної системи і її настройки. На екрані монітора ці дані відображаються в таблиці System Configuration. Припинивши запуск за допомогою клавіші PAUSE/BREAK, вивчіть таблицю і встановіть:

- скільки жорстких дисків має комп'ютерна система і який їх об'єм;

- чи є дисководи гнучких дисків і які параметри використовуваних гнучких дисків;

- скільки послідовних і паралельних портів є в наявності;

- до якого типу відносяться мікросхеми, розміщені в банках пам'яті.

8. Встановивши параметри жорсткого диска, комп'ютерна система звертається в його системну область, знаходить там операційну систему і починає її завантаження. Далі робота з комп'ютером виконується під управлінням операційної системи.

9. Дочекавшись закінчення запуску операційної системи, з'ясуйте у викладача порядок завершення роботи з комп'ютером. Приведіть комп'ютер в початковий стан.