Реферат: Техническое и информационное обеспечение ПК
25 октября 1999г. компания Интел выпустила новую модель процессора Р III, известную под названием Coppermine. Главной особенностью чипа является размещение кэш 2-го уровня на одном кристалле с процессорным ядром. Впервые кэш на одном кристалле с CPU появился у Celeron, благодаря чему этот процессор получил столь широкое использование. По данным Интел, Coppermine ~20% быстрее P III при той же тактовой частоте.
Некоторые особенности Coppermine: интегрированная кэш-память 2-го уровня 256Кб работающей на частоте процессора; технология – 0,18микрон; использование внешней шины 133МГц; тактовые частоты 600, 677, 733МГц.
Появление в 1999г. процессора AMD Athlon (К7), явилось одним из самых ярких событий на рынке процессоров. Работающий на тактовых частотах 500, 550, 600, 750МГц, процессор имеет 3 блока вычислений с плавающей точкой, блок 3DNow, блок ММХ и очень мощный математический сопроцессор. Кэш 1-го уровня 128Кб, кэш 2-го уровня от 512Кб до 8Мб с частотой от 1/3 до 1/1 частоты процессора, поддержка кэш 3-го уровня на МП. Изготавливаются по 0,25микронной технологии и рассчитаны на работу с внешней шиной 200МГц. По результатам SPECfp_base95 производительность Athlon 550МГц на 46% выше, чем у P III с той же тактовой частотой и объемом кэш-памяти.
4.3. Внутренняя память, оперативная, постоянная, сверхоперативная.
Внутренняя память ПК делится на оперативную – ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), постоянную – ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и сверхоперативную (кэш-память).
ОЗУ – устройство, предназначенное для хранения и текущего изменения информации при работе ПК. Например, при запуске какой-либо программы она сначала считывается с винчестера или др. носителя в ОЗУ. Здесь она может сама себя изменять – стирать, дописывать, переписывать значения переменных, что необходимо для работы программ. ОЗУ работает с очень большой скоростью, современные чипы ОЗУ характеризуются временем доступа 8-10 наносекунд. Особенность ОЗУ – информация теряется сразу после выключения питания.
В современных ПК используются чипы ОЗУ в виде SIMM, DIMM. В перспективе будут использоваться модули RIMM.
Модули SIMM бывают двух видов:
30-и контактные (8 – разрядная шина данных) – использовались в АТ286 – 486 платах;
72-х контактные (16 – разрядная шина данных) – используются в большинстве 486 и во всех Pentium платах. В платах, выпущенных после 1998г. разъемы для них могут отсутствовать, в этом случае на них стоят только разъемы для DIMM.
Модули DIMM имеют 168 контактов (32 – разрядная шина данных) и получили наибольшее распространение в современных ПК на базе процессоров Pentium II, Pentium Celeron, Pentium III и аналогичных им.
По структуре памяти ОЗУ делится на:
FPM – Fast Page Mode;
EDO RAM – Extended Data Output RAM;
BEDO RAM – Burst EDO RAM;
SDRAM – Synchronous Dynamic RAM.
Память FPM долгое время считалась стандартной. Она применялась еще в АТ286, а также в модулях SIMM 30p и SIMM 72p.
Микросхемы динамической оперативной памяти – EDO RAM – отличались несколько лучшими характеристиками (быстродействие 60-70нс), чем память FPM. В EDO RAM добавлен набор регистров, благодаря которым данные на выходе могут удерживаться даже в течение следующего запроса к микросхеме. Такого эффекта можно добиться на обыкновенных FPM DRAM только в режиме чередования адресов. Немаловажным фактором использования такой памяти является то, что она полностью совместима по выводам с современными SIMM – модулями стандартной FPM DRAM. Микросхемы EDO RAM выпускались и в виде модулей DIMM. EDO RAM стала фактическим стандартом для систем на базе Pentium, Pentium Pro.
Микросхемы BEDO RAM распространены значительно меньше, чем EDO RAM. Найти их сегодня в свободной продаже практически невозможно. Хотя при соответствующей аппаратной поддержке BEDO RAM способна обеспечить такую же производительность, как и SDRAM.
Микросхемы SDRAM обладают быстродействием (8-12 нс.), необходимом для использования в ПК с процессорной шиной 100МГц, что обуславливает их применение в современных системах на процессорах Pentium Deshutes, AMD R6, Cyrix 6x86MX. При стандартных частотах 66МГц она имеет большой запас, что положительно влияет на общую устойчивость ПК. Последние разработки SDRAM могут работать и на частоте 133МГц.
ПЗУ (ROM) – постоянное запоминающее устройство, используется, как правило, для хранения BIOS – базовой системы ввода-вывода, а также программ тестирования, выполняющихся при начальной загрузке ПК. Микросхемы ПЗУ выпускаются как специализирующимися на них фирмами, такими как AMI, Award, Phoenix, так и непосредственно производителями ПК – IBM, Compaq и др.
Сверхоперативной памятью (кэш – памятью) называется память, расположенная «между» процессором и ОЗУ. Кэш – память является очень быстрой и используется для хранения наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Это могут быть как данные, так и команды процессора. Кэш – память, расположенная на одном кристалле с ядром процессора, называется кэш – памятью 1-го уровня (L1). В случае если кэш-память расположена на картридже процессора, а не на одном с ним кристалле, она называется кэш-памятью 2-го уровня (L2). Кэш-память может располагаться также и на материнской плате в виде самостоятельных микросхем. По типу корпуса кэш-память делится на DIP и COAST. По объему кэш-память относительно невелика, как правило, от 16Кб до 512Кб. Кэш-память различается также по своей тактовой частоте. Чем ближе тактовая частота работы кэш-памяти к частоте самого процессора, тем выше быстродействие ПК.
5. Внешние устройства.
5.1. Дисплеи. Клавиатуры.
Дисплей является внешним устройством вывода визуальной информации.
Дисплеи (мониторы) по своим характеристикам делятся на следующие типы: EGA, CGA, VGA, SVGA. В силу того, что мониторы EGA, CGA, VGA морально устарели и больше не выпускаются, не имеет смысла их рассматривать.
SVGA – разрешающая способность и цветовая палитра определяются как возможностями самого монитора, так и возможностями контроллера SVGA. Качество изображения, получаемого на экране монитора, зависит от параметров ЭЛТ и управляющих ею электронных схем. К основным параметрам относятся: размеры экрана и «зерна» и связанное с ними оптическое разрешение, определяющее количество отображаемой информации и возможную степень ее детализации; скорость обновления изображения (частота кадровой развертки), определяющая степень подавления мерцания. На восприятие изображения оказывает существенное влияние и то, насколько экран черный (от этого зависит контрастность) и плоский (выше естественность, шире угол обзора, меньше бликов).
Размер экрана подразделяется на 14-дюймовый (36см), 15-дюймовый (39см), 17-дюймовый (44см), 19-дюймовый (49см) и 21-дюймовый (54см). Эти цифры указывают размер ЭЛТ по диагонали. Следующим фактором, определяющим качество изображения – размер зерен его экрана (0.22, 0.26, 0.28, 0.29, 0.31). Чем меньше зерно, тем лучше изображение.
Подавляющее большинство современных мониторов обладает довольно высокими электрическими характеристиками. За последнее время существенно выросли скорости вертикальной развертки (не менее 75-85Гц при максимальных рекомендованных разрешениях и намного больше при более низких). Увеличилось количество регулировок, что позволяет в большинстве случаев снизить всевозможные нелинейности.
В последнее время в продаже появились мониторы с жидкокристаллическим экраном – LCD мониторы. Их преимущества перед обычными – абсолютно плоский экран, отсутствие геометрических искажений. Недостаток – очень высокая цена и относительно малый угол обзора.
Клавиатура является внешним устройством ввода информации в ПК.
Как известно, клавиатура пока является основным устройством ввода информации в компьютер. Это устройство представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих тем или иным способом определённую электрическую цепь.
Сначала использовались 83-х клавишные клавиатуры, затем вместе с АТ появилась 84-х клавишная. Подавляющее большинство современных IBM PC совместимых используют расширенную клавиатуру. Основные улучшения по сравнению с АТ-клавиатурой касается общего числа (101 и выше) и расположения клавиш. Наиболее стандартным является расположение QWERTY: порядка 60 клавиш с буквами, цифрами, знаками пунктуации и другими символами и ещё около 40 функциональных клавиш.
В настоящее время наиболее распространены два вида клавиатур: с механическим и мембранным переключателями. В первом случае датчик представляет собой традиционный механизм с контактами из специального сплава. Несмотря на то, что эта технология используется уже несколько десятилетий, фирмы- производители постоянно работают над её модификацией и улучшением. Стоит отметить, что в клавиатурах известных фирм контакты переключателей позолоченные, что значительно улучшает электрическую проводимость.
Технология, основанная на мембранных переключателях, считается более прогрессивной, хотя особых преимуществ не даёт.
Наиболее удобными в использовании являются эргономичные клавиатуры, используемые профессиональными операторами. Также удобны в использовании беспроводные клавиатуры, связанные с ПК с помощью инфракрасных лучей.
5.2. Гибкие диски. Жесткие диски.
Гибкие диски (дискеты) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии информации, содержащейся на жёстком диске.
Существуют два типа дисководов: дисковод, рассчитанный на дискеты размером 3,5 дюйма и устаревшая модель рассчитанная на дискеты 5,25 дюйма.
Сейчас в компьютерах используются накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и ёмкостью 0,7 и 1,44 Мбайта. Эти дискеты заключены в жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность и долговечность. Поэтому дискеты 5,25 дюйма практически вытеснены.
На дискете 3,5 дюйма имеется специальный переключатель - защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Запись разрешена, если отверстие закрыто, и запрещена, если оно открыто.
Перед первым использованием дискету необходимо специальным образом инициализировать. Это делается с помощью программы DOS Format или специальной Windows программой. Дискеты производятся практически всеми ведущими компьютерными компаниями.
Накопители на жёстких дисках (винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: операционных систем, оболочек, офисных приложений, специализированных пакетов программ, и другого ПО.
Объем информации, который позволяет записать современный винчестер, очень велик – от 800Мб до 20Гб. Кроме того, винчестеры работают на несколько порядков быстрее дисководов. На винчестер программы переписываются с дискет или другого накопителя информации.
Винчестер содержит один или несколько собственно магнитных дисков (носителей), у которых для записи используются обе поверхности или только одна. Количество магнитных головок равно количеству рабочих поверхностей. Стоимость носителей и магнитных головок составляет значительную часть общей стоимости НЖМД, поэтому основным способом повышения емкости является увеличение объема информации, записываемой на одном носителе, а не количество носителей и головок.
Наиболее перспективный подход связан с увеличением плотности записи, что возможно только при применении магниторезистивных головок. Повышенная плотность записи дает и еще одно важное преимущество – более высокую скорость считывания и записи данных (внутреннюю скорость передачи) при прочих равных условиях. Уже сейчас предлагаются НЖМД с очень высокой плотностью записи – 1,7; 2,2 и даже 3,2 Гб на носитель, достигнутой за счет применения магниторезистивных головок и цифрового канала записи PRML.
Для лучших моделей НЖМД интерфейса IDE частота вращения составляет 7200об/мин, а среднее время поиска 9мс или чуть меньше. Эти значения являются следствием компромисса между производительностью и стоимостью. Более высокие параметры – частота вращения 10000об/мин и время поиска 5мс – достигаются только в НЖМД высокого класса с интерфейсом SCSI, используемых, как правило, в файл-серверах, графических рабочих станциях и в других областях, требующих минимального времени доступа к информации. Современные НЖМД являются надежными устройствами. Средняя наработка на отказ составляет не менее 500 000ч, срок службы – 5-7лет.
5.3. Принтеры. Плоттеры.
Для печати подготовленного на ПК текста и графики применяются специальные печатающие устройства – принтеры. По способу действия они делятся на матричные, струйные, лазерные, лепестковые и термопечатающие. Сначала наибольшее распространение получили матричные и лазерные принтеры, а с 1993г. – и струйные. Первые надежны в эксплуатации и относительно недороги, вторые – обеспечивают высокое качество печати при самой высокой скорости, третьи обладают хорошими показателями по всем этим параметрам.
Матричные принтеры используют ударно-игольчатый принцип печати. По качеству печати матричные принтеры серьезно уступают струйным и лазерным. Они значительно более шумные, т.к. механизм печати базируется на ударном способе (в разных моделях 9 или 24 ударных игл). Сегодня почти все подобные принтеры монохромные. Матричные принтеры, как правило, применяются там, где важны скорость, простота и дешевизна процесса печати. Другим плюсом является возможность печати на многослойных бланках (распечатка одновременно до 6 копий на листах проложенных через копировальную бумагу). Исключительно дешевы и расходные материалы (краска, лента). Сегодня матричные принтеры используются там, где требуется печатать большой объем документов и при этом необходимо сразу получить несколько копий – платежных поручений, билетов, накладных, счетов, наклеек с адресами или штрих-кодами и других финансовых, торговых и складских документов.
Струйный принтер использует технологию, основанную на выстреливании капли жидкости из специального сопла. Печатающая головка, содержащая чернила, имеет группу из мельчайших сопел, каждое из которых в диаметре тоньше человеческого волоса. Позади каждого сопла на миниатюрном резисторе расположен микро резервуар с чернилами. Когда резистор нагревается проходящим по нему электрическим током, окружающие его чернила вскипают, образуя при этом небольшой пузырек пара. Этот расширяющийся пузырек выталкивает из сопла на бумагу мельчайшие капли чернил, вылетающие со скоростью около 700км/ч. после того, как капля выброшена на бумагу, паровой пузырек сжимается, а резистор в это время ожидает следующего нагрева под действием другого токового импульса. Такой цикл занимает долю секунды, позволяя тем самым принтеру печатать быстро и бесшумно, выталкивая капельки диаметром не более 0,16мм. Другая технология струйной печати основана на использовании головки из множества тонкослойных пьезоэлементов, включенных в многослойную керамическую конструкцию. Каждый такой элемент имеет толщину всего 20мк. Источником давления служит мембрана, приводимая в колебательное движение пьезоэлектрическим способом. Отсутствие тепла создает ряд преимуществ. Простой и хорошо управляемый электрический процесс позволяет более прицельно выстреливать чернила на бумагу.
Современные струйные принтеры выводят текст и графические изображения высокого качества и стоят более чем вдвое дешевле лазерных. Кроме того, они компактнее, не так шумят и потребляют меньше электроэнергии, чем лазерные принтеры.
Процесс лазерной печати основан на технологии, разработанной фирмой Xerox. На специальном фоточувствительном барабане лучом света создаются области, заряженные статическим электричеством. Барабан вращается напротив картриджа, заряженными областями притягивает тоне, состоящий из покрытых пластиком частичек железа. Затем барабан передвигается над листом бумаги, который заряжен еще сильнее барабана. При этом частички тонера переносятся с барабана на бумагу и затем спекаются под нагревом, превращаясь в водоупорный отпечаток.
Технологическая разница между различными моделями может заключаться в способе создания «изображения» световым лучом на барабане. В настоящих лазерных принтерах используется лазерная пушка, направленная на вращающееся зеркальце, угол его поворота определяет заряженные точки барабана, из которых формируется изображение.
В лазерных принтерах используется только листовая бумага. Скорость печати значительно различается. Она составляет для разных моделей от 4 до 16 и более страниц в минуту. Разрешение печати от 300dpi для простых моделей до 600dpi и выше у дорогих принтеров. В случае использования принтера в качестве сетевого очень желательно наличие у него собственной памяти объемом от 2Мб и выше. В противном случае процесс печати будет затягиваться.
