1-2

Расстояние между центрами пикселов называется точечным шагом монитора. Это расстояние существенно влияет на чёткость изображения. Чем меньше шаг, тем выше чёткость. Обычно в цветных мониторах шаг составляет 0,28 мм. При таком шаге глаз человека воспринимает точки триады как одну точку "сложного" цвета.

Количество отображённых строк в секунду называется строчной частотой развертки. А частота, с которой меняются кадры изображения, называется кадровой частотой развёртки. Последняя не должна быть ниже 60 Гц, иначе изображение будет мерцать.

Наряду с традиционными ЭЛТ-мониторами в большинстве современных компьютеров используются жидкокристаллические (ЖК) мониторы.

Жидкие кристаллы — это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.

В LCD-мониторах изображение формируется с помощью матрицы пикселов, состоящих из жидких кристаллов. Отсюда и происходит аббревиатура LCD (Liquid Crystal Display), которая расшифровывается как жидкокристаллический дисплей.

Одним из основных достоинств LCD-панелей является отсутствие мерцания, столь характерного для мониторов на основе электроннолучевой трубки. Но это не означает, что у ЖК-мониторов отсутствует вертикальная и горизонтальная развертка. Дело в том, что управляющие сигналы для электродов матрицы по прежнему передаются последовательно, строчка за строчкой. Но применение TFT-транзисторов позволяет установить такой режим работы, когда смена состояния пикселов осуществляется только в моменты изменения видеосигнала. В результате, несмотря на небольшую с точки зрения ЭЛТ-мониторов частоту кадров в60 Гц, эффект мерцания на ЖКпанелях не наблюдается.

По компактности такие мониторы не знают себе равных. Они занимают в 2 – 3 раза меньше места, чем мониторы с ЭЛТ и во столько же раз легче; потребляют гораздо меньше электроэнергии и не излучают электромагнитных волн, воздействующих на здоровье людей.

Тем не менее, существуют и другие технологии, которые создают и развивают разные производители компьютерного оборудования. Рассмотрим некоторые из них:

PDP(Plasma Display Panel) - плазменные экранные матрицы. Прообразом для создания плазменных экранных матриц(Plasma Display Panels) стали самые обычные лампы дневного освещения. Плазменные мониторы состоят из полой стеклянной панели, заполненной газом. На поверхность внутренней

11

стороны стенок выведены микроскопические электроды, образующие две симметричные матрицы, а снаружи эта конструкция покрыта слоем люминофора. Когда на контакты подается ток, между ними возникает крошечный разряд, который заставляет светиться(в ультрафиолетовой части спектра) располагающиеся рядом молекулы газа. Следствием этого является освещение участка люминофора, как это происходит в обычных ЭЛТ-мониторах. Основные плюсы этой технологии это: во-первых, плазменные мониторы выгодно отличаются от своих конкурентов высокой яркостью и контрастностью изображения; во-вторых, в их габаритах составляющая толщины представляет собой ничтожно малую долю. Основные минусы, не позволяющие использовать эту технологию для производства мониторов, это низкая разрешающая способность и крайне высокая энергоемкость. Кроме того, стоимость таких устройств является заоблачной для массового пользователя. Да и проблемы с цветопередачей для PDP также актуальны, как и для всех прочих решений, отличных от ЭЛТ.

FED (Field Emission Display) относятся к классу плоских мониторов, обладающему существенно более низким энергопотреблением, меньшей толщиной, и сравнимы по качеству изображения с лучшими образцами мониторов на ЭЛТ. Этот тип мониторов начал осваиваться в США и Европе в ответ на прорыв Японии в области ЖК мониторов. Основы технологии FED дисплеев были заложены в начале90-х годов, в период интенсивного развития полупроводниковой техники. FED-дисплеи имеют много преимуществ в сравнении с жидкокристаллическимиматричная адресация, малые вес и толщина. Более того, у них лучшие яркость, цветопередача, и все условия быстрее догнать мониторы на ЭЛТ. Благодаря особой матрице у них есть основания встать в ряд плоских дисплеев нового поколения.

LEP(Light Emission Plastics) - светоизлучающие пластики. Светоизлучающие пластики - сложные полимеры с рядом интересных свойств. Вооб- ще-то, использование пластических полимерных материалов в качестве полупроводников началось уже довольно давно, и встретить их можно в самых различных отраслях техники, в том числе и в бытовой электронике, включая персональные компьютеры.

LEP необычайно просты и дешевы в производстве. В принципе, LEPдисплей представляет собой многослойный набор тончайших полимерных пленок. Даже по сравнению с экранами на жидких кристаллах пластиковые мониторы кажутся совсем тонкими - всего пары миллиметров вполне достаточно для воспроизводства на них качественного изображения. По многим же параметрам светоизлучающие пластики превосходят всех своих конкурентов. Они не подвержены инверсионным эффектам, что позволяет менять картинку на таком дисплее с очень высокой частотой. Для работы LEP расходуют электрический ток слабого напряжения, да и вообще отличаются низкой электроемкостью. Кроме того, то, что пластик сам излучает, а не использует отраженный или прямой поток от другого источника, позволяет забыть о тех проблемах, с которыми сталкиваются производители мониторов на жидких кристаллах, в частности - ограниченного угла обзора. Конечно, не

12

обошли эту еще молодую технологию и свои специфические проблемы, такие, например, как ограниченный срок службы полимерных матриц, который сегодня намного меньше, чем у электронных трубок и ЖК-дисплеев. Другая проблема касается воспроизведения светоизлучающим пластиком цветных изображений.

OLED (Organic Light Emitting Diode) - мониторы, являющиеся продол-

жением развития LCD-мониторов. Впервые предложенная Kodak схема с двумя слоями органики между электродами вместо одного и сегодня остается основным вариантом, используемым для создания OLED устройств.

В OLED-дисплеях вместо жидких кристаллов применяются органические светоизлучающие элементы. Органический электролюминесцентный дисплей OLED представляет собой монолитный тонкопленочный полупроводниковый прибор, который излучает свет, когда к нему приложено напряжение. OLED состоит из ряда тонких органических пленок, которые заключены между двумя тонкопленочными проводниками. Рабочее напряжение

OLED – всего лишь 3-10 В.

Клавиатура

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитноцифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши— управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру.

Курсор — светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак.

Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора.

Наиболее распространена сегодня101-клавишная клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается “кверти”), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:

Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов.

Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи(подсказки) задействована клавиша F1, а для выхода из программы — клавиша F10.

Управляющие клавиши имеют следующее назначение: Enter — клавиша ввода;

Esc (Escape — выход) клавиша для отмены каких-либо действий, выхода из программы, из меню и т.п.;

Ctrl и Alt — эти клавиши самостоятельного значения не имеют, но при нажатии совместно с другими управляющими клавишами изменяют их действие;

13

Shift (регистр) — обеспечивает смену регистра клавиш(верхнего на нижний и наоборот);

Insert (вставлять) — переключает режимы вставки (новые cимволы вводятся посреди уже набранных, раздвигая их) и замены (старые символы замещаются новыми);

Delete (удалять) — удаляет символ с позиции курсора; Back Space или — удаляет символ перед курсором;

Home и End — обеспечивают перемещение курсора в первую и -по следнюю позицию строки, соответственно;

Page Up и Page Down — обеспечивают перемещение по тексту на одну страницу (один экран) назад и вперед, соответственно;

Tab — клавиша табуляции, обеспечивает перемещение курсора вправо сразу на несколько позиций до очередной позиции табуляции;

Caps Lock — фиксирует верхний регистр, обеспечивает ввод прописных букв вместо строчных;

Print Screen — обеспечивает печать информации, видимой в текущий момент на экране.

Scroll Lock - включает режим скролирования(прокрутки) документов. Pause Break - включает режим паузы при выполнении какого-то про-

цесса.

WIN или - предназначена для открытия и закрытия Главного меню Windows. Используется также в комбинации с другими клавишами.

Menu или - вывод на экран контекстного меню Windows.

Длинная нижняя клавиша без названия— предназначена для ввода пробелов.

Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах— ввода чисел и управления курсором. Переключение этих режимов осуществляется клавишей Num Lock.

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер, который выполняет следующие функции:

-последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;

-управляет световыми индикаторами клавиатуры;

-проводит внутреннюю диагностику неисправностей;

-осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом— это означает, что символ не введён (отвергнут).

Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые"

вBIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Принципиальным моментом, определяющим выполнение клавиатурой основных функций, является тип кнопочного механизма. Вообще-то сущест-

14

вует множество вариантов и разновидностей, но сегодня общепринятым считается деление на три основные группы:

Мембранные — самые технологичные в производстве и потому самые дешевые. Замыкание контактов осуществляется при соприкосновении двух пленок с напыленными на них токопроводящими площадками. Давление на пленки происходит при нажатии кнопки, в качестве возвращающего элемента, в которой используется упругий резиновый колпачок. Чтобы пленки не касались друг друга самопроизвольно, между ними прокладывается еще один слой с отверстиями в месте контактов на мембранах. Поскольку контакты расположены на внутренней стороне пленок, мембранные клавиатуры конструктивно хорошо защищены от попадающих внутрь жидкостей, например пролитого чая. Среди недостатков таких устройств можно назвать сравнительно низкий ресурс (до 20 млн нажатий) и ослабление со временем упругости возвращающего колпачка. Последнего недостатка лишены иногда встречающиеся мембранные клавиатуры с пружинными толкателями.

Полумеханические — более дорогие и, как считается, более надежные. Контакты в этом типе клавиатур представляют собой пару токопроводящих, как бы переплетенных между собой дорожек на печатной плате. Иногда для повышения надежности эти дорожки делают позолоченными. Резиновый колпачок, обеспечивающий обратный ход кнопки, одновременно является и замыкающим элементом, так как его торец покрыт токопроводящим веществом. Преимуществами полумеханических клавиатур являются более надежная контактная группа и долговечность (до 50-100 млн. нажатий).

Механические — считаются самыми надежными. Поскольку механические клавиатуры дороги и сложны в изготовлении, сегодня они практически вытеснены полумеханическими и мембранными моделями. Некоторые механические модели содержат в конструкции дополнительную защиту от пролитых жидкостей. В некоторых механических клавиатурах предусмотрен так называемый клик — ощутимый щелчок где-то на половине хода кнопки. Это позволяет четко ощутить срабатывания кнопок, что нравится некоторым пользователям, но значительно повышает шумность работы.

Также существует класс так называемых мультимедийных клавиатур. Мультимедийными сейчас принято называть клавиатуры, содержащие кнопки, управления проигрывателем музыкальных компакт-дисков, управления питанием, кнопки для управленияWeb-страницами, дополнительные программируемые клавиши и др.

Вариантов подключения клавиатур к компьютеру несколько:

по пятиконтактному разъемуDIN (он имелся на старых материнских платах стандарта AT)

по PS/2

по USB.

Большое распространение сейчас также получили беспроводные клавиатуры. Как следует из названия, беспроводные клавиатуры передают в компьютер информацию не по кабелю, а по радиоволнам или с помощью инфракрасного излучения. Помимо очевидных преимуществ беспроводные

15

клавиатуры обладают и недостатками, к которым относится например, необходимость использования автономного источника питания.

Микропроцессор

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Центральный процессор в общем случае содержит в себе:

·арифметико-логическое устройство;

·шины данных и шины адресов;

·регистры;

·счетчики команд;

·кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);

·математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.

Физически процессор или микропроцессор представляет собойинте-

гральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристаллпластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Ввычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.

Вхарактеристиках компьютера процессор ставят на первое место, так как он в наибольшей степени определяетпроизводительность компьютера. Поэтому при покупке вначале выбирают именно его, а потом подбирают остальные устройства: чипсет, оперативную память, системную плату и т.д.

Основные характеристики процессоров:

·тактовая частота;

Микропроцессор выполняет определенные операции(запись, чтение, обработку данных) в точно отведенные единицы времени(такты), что необходимо для синхронизации процесса. Обработка информации тем быстрее, чем выше тактовая частота. Измеряется она в МГц (MHz, мегагерцах) и ГГц (GHz, гигагерцах). Различают частоту ядра процессора(внутреннюю) и

частоту системной шины(внешнюю).

Внешняя тактовая частота (частота шины процессора) формируется генератором импульсов на системной плате и определяет производительность ядра CPU. По шине процессора производится обмен данными между ЦП, памятью и другими устройствами.

Внутренняя тактовая частота определяет в значительной мере скорость работы процессора. Она указывает, сколько элементарных операций(тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Данная частота указывается в прайс-листах фирм, продающих процессоры. Эта величина является произведением частоты системной шины, подаваемой от кварцевого резонатора на

16

внутренний коэффициент умножения. Этот коэффициент определяется подачей напряжения на определенные контактыCPU. Например, 266*5=1330 Мгц.

·разрядность обрабатываемых данных;

Различают внутреннюю и внешнюю разрядность данных.

Внутренняя разрядность данных – это количество бит, которые одновременно может обрабатывать процессор внутри себя (Существуют 16, 32, 64

–разрядные процессоры).

Внешняя разрядность данныхэто количество бит, которыми может обмениваться процессор с другими элементами материнской платы(386SX: 32-битная внутренняя разрядность и16-битная внешняя, 386DX: 32-битная разрядность внутренняя и внешняя и т.д.)

На данный момент большинство микропроцессоров являются32разрядными, однако получают уже широкое распространение и 64-разрядные процессоры.

·размер кеша(кеш-памяти) процессора;

Для ускорения работы процессора используется собственнаякешпамять. Кэш процессора - память SRAM быстрого доступа на триггерах и защелках, в которой временно хранится часто используемая информация. Эта память значительно повышает производительность вычислений. Кэш характеризуется объемом и частотой работы. Существует две разновидности кеша процессора:

1)располагавшийся ранее на материнской плате, а сейчас в корпусе процессора кеш первого уровня(L1)

2)встроенный в ядро процессора кешвторого уровня(L2). Сейчас все процессоры имеют интегрированный кэш L2 работающий на частоте процессора.

Например, для процессора Pentium III Coppermine кеш-память первого уровня составляет 32 Кбайт, а второго уровня 256 Кбайт.

·Технологический процесс

Технологический процесс включает в себя площадь размещения одного транзистора на микросхеме процессора и определяет размерыCPU и надежность работы. Например, процессор AMD Athlon Thunderbird включает в себя 37 млн. транзисторов, размещенных на пластине площадью 120 мм2. Если разделить площадь на количество транзисторов, то получим 0,35 микрометров. Под Socket 7, а также под Socket 8 и Slot-1 CPU использовалась 0,35

и 0,25-мкм технология; ядра Coppermine, Tualatin, Spitfire, Thunderbird, Palomino и Willamette производились по 0,18-мкм технологии. Сейчас AMD и Intel перешли на 0,13-микронную технологию. Наименьший кристалл имеет

AthlonXP Thoroughbred - 80 мм2.

Процессорный разъем и тип корпуса. Тип разъема зачастую опреде-

ляется характеристиками ядра. Сейчас абсолютное большинство CPU перешло на использование разъемов Socket. Slot-1 использовались под Pentium II, Slot-A - под ядра Athlon Classic, K75 и K76.

17

·Рабочая температура - параметр, ставший сейчас достаточно важны в свете постоянно наращиваемых мощностей и определяющий -ста бильность работы. Для CPU AMD K6-2, Intel Celeron температура должна быть в пределах 15-30°, для Duron - 35-50°, для Athlon - 45-60°, PentiumIII - 35-55°, AthlonXP - 50-65°). Легкие отклонения допустимы. В случае значительных отклонений следует задуматься о том, что CPU неисправен. Опыт показывает, что CPU AMD начинают сбоить при температуре 75°.

·Напряжение питания ядра и цепей ввода-вывода. Рабочее на-

пряжение играет одну из важнейших ролей в настройке и оптимизации системы: из-за некорректно выставленного напряжения CPU может не работать или выйти из строя.

·Модель процессора представляет собой обозначение процессора

(маркировка на микроплате) и включает в себя обычно фирму-изготовителя, название процессора (иногда добавляют название ядра процессора) и может иметь обозначения различных характеристик процессора. (Например, Intel Celeron или Intel Celeron 633, где 633 - тактовая частота процессора).

Память

Постоянное повышение быстродействия процессоров и многозадачные операционные системы существенно поднимают требования и к другим компонентам компьютера. Важнейшим из них является память.

Основные виды памяти

· оперативная память(ОЗУ - оперативное запоминающее уст-

ройство)

Очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. Часто для оперативной памяти используют обозначениеRAM (random access memory, то есть память с произвольным доступом). Поскольку элементарной единицей информации является бит, то оперативную память можно рассматривать как некий набор элементарных ячеек, каждая из которых способна хранить один информационный бит.

Каждый элемент памяти определяется своим адресом. Элементы памяти объединяются в корпусемикросхемы, а последние, в свою очередь, размещаются на специальных небольшихпечатных платах (модулях). Эти платы вставляются в специально предназначенные для них слоты на материнской плате так называемыебанки (Banks). Под банком понимают один или несколько разъемов, объединенных в логическую единицу.

Основными характеристиками оперативной памяти являются:

§пропускная способность

§вид структуры (технология реализации) памяти;

§разновидность модуля(форм-фактор, конструктив) памяти.

§объем (размер) ОЗУ модуля памяти;

18

Главной характеристикой памяти является пропускнаяее способность, то есть максимальное количество данных, которое можно считать из памяти или записать в память в единицу времени. Именно эта характеристика прямо или косвенно отражается в названии типа памяти.

Для того чтобы определить пропускную способность памяти, нужно частоту системной шины умножить на количество байт, передаваемых за один такт. Память SDRAM имеет 64-битную (8-байтную) шину данных.

Следует иметь в виду, что речь идет о максимально возможной пропускной способности, которая реализуется только в случае последовательной передачи данных, когда данные передаются с каждым тактом.

·Кеш(cashe)-память

Для ускорения доступа к оперативной памяти в современных быстродействующих компьютерах применяется специальная"сверхбыстрая"("сверхоперативная") память, которая называется кэш-памятью и является как бы буфером между очень быстрым процессором и достаточно медленной оперативной памятью. Ее начали использовать начиная с486 компьютеров и сейчас используют во всех современных моделях ПК.

Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору,

иподкачивает 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.

Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня (внутренняя кеш-память), и имеет размер порядка 64–128 Кбайт. Ее назначение — согласование скорости работы процессора и внешней кэш-памяти.

Кроме того, существует кэш второго уровня (внешняя кеш-память),

иимеет ёмкость от 128 Кбайт до 256 Кбайт и выше. Главная задача внешней кэш-памяти — организовать обмен данными между процессором и памятью

снаименьшим количеством тактов ожидания. В настоящее время существует три схемы размещения кэш L2:

·Постоянная память

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 микросхеме BIOS при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

BIOS(Basic Input/Output System) – это базовая система ввода-вывода. BIOS представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества утилит, предназначенных для автоматического распознавания установ-

19

ленного на компьютер оборудования, его настройки и проверки функционирования.

В состав этой системы входят различные программы ввода-вывода, которые обеспечивают взаимодействие между операционной системой, прикладными программами с одной стороны и устройствами, входящими в состав компьютера (внутренними и внешними) с другой.

·видеопамять

Видеопамять — 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.

Скорость, с которой информация поступает на экран, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экранвсе зависит от трех факторов:

·разрешения вашего монитора

·количества цветов, из которых можно выбирать при создании изображения

·частота, с которой происходит обновление экрана

·размер (объем) памяти

Накопители на дисках Накопители на дисках— устройства, которые служат для вво-

да/вывода и хранения информации в компьютере и переноса ее между ними. По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители можно подразделить на:

· накопители на флоппи-дисках(гибких магнитных дисках, диске-

тах)

·накопители на жестких магнитных дисках (винчестеры)

·накопители на магнитооптических дисках

·накопители на оптических дисках(CD-ROM, DVD-ROM и т.д.)

·накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

Диски, которые используются в этих устройствах для хранения и переноса информации часто называют внешней памятью компьютера.

§Накопители на флоппи-дисках

Дисковод (FDD) - это устройство, предназначенное для чтения информации с гибких магнитных дисков, а также записи на них(как правило, используется для переноса информации с одного компьютера на другой). Информация непосредственно записывается на гибкий магнитный диск.

Накопители на флоппи-дисках работают с гибкими магнитными дис-

ками (НГМД) или просто дискетами.

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.

20