Состав и принципы работы на персональном компьютере

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.

1.1.4 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.

1.1.5 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.

персональный компьютер программа графика

1.1.6 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.

1.1.7 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".

1.1.8 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).