Информатика ( Тема 1 Состав Компьютера)

Тема. Состав настольного компьютера

П.1 Общая схема

(настольный компьютер имеет более внятное усторойство чем ноутбук, где всё смешанно и интегрированно)

(Основные элементы определяющие скорость – процессор и оперативная память)

Если услышите, что кто-то говорит, что у него мать сдохла и он из неё мозги вынул и её выкинул на помойку – то знайте, что речь идёт о материнской плате и о процессоре.

п.2 ПЗУ и BIOS

Парадокс загрузки: компьютер исполняет только программы находящиеся в оперативной памяти. НО ОС хранятся на жёстких дисках. Но без операционной системы, аппаратное обеспечение компьютера не может выполнять сложные действия, такие как, например, загрузку программы в память.

Таким образом мы сталкиваемся с парадоксом, который кажется неразрешимым: для того, чтобы загрузить операционную систему в память, мы уже должны иметь операционную систему в памяти.

Basic input/output system – набор микропрограмм записанных в ПЗУ (ROM) и обеспечивающие

Начало работы (тестирование + загрузки ОС)

Связь программ с железом

ПЗУ (Read only memory)– энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных.

BIOS

- хранит программу установки Setup (что бы войти в Setup нажмите F1)

- при обычной работе не меняется (даже при замене Windows)

п.3 Процессор

ЦП (CPU) – основная часть ПК.

(своеобразный головной мозг, точнее его мыслительная функция)

Происходит арифметические вычисления, логические операции, операции управления.

состоит из миллиардов транзисторов в кристалле. Сколько демонов на кончиек иглы.

Первый МП (71) intel

Производители: Intel (80%), AMD (20%).

Как сравнивать процессоры. Кто лучше? Кто производительнее, мощнее?

Единицы измерения производительности.

Как мерить силу у людей. Сколько кто поднимет? Или единоборства?

- тактовая частота (Hz, 1,5-3 GHz)

(что такое герц? А гигагерц.А гига это сколько?

Приставки для обозначения кратных единиц

Кило 103тысяча, Мега 106 большой миллион (миля- тысяча), Гига 109 гигант (миллиард, биллион), Тера 1012 чудовище (триллион), Пета 1015 пять (квадриллион), Экза 1018 шесть (квинтиллион))

- FLOPS (операции с плавающей запятой. )(10 Тфлопс–суперк. Есть СК с произв 10 Пфлопс,Рос СК в 20-ке,соврем наст комп 0.1 ТФлопс)

- рейтинги (спец. Программы – интегральное сравнение. Пример. Индекс производительности Windows. (впанели управления) Там отдельно процессор и др компоненты компьютера. На предмет того, можно ли ставит на этот комп версию Windows) Вы это знаете ещё по смартфонам.

Производительность = число тактов × число операций за 1 такт.

По числу тактов произошло насыщение. Оказалось, что людями не нужно что бы к-л одна программа выполнялась быстро. Лучше что бы несколько программ делались одновременно и достаточно быстро. Ориентация на параллельность. Аналогия с мозгом. Как можно повысить производительность.

1 способ – повысить число информации, которые может принимать процессор. Произошол переход от 32 битных к 64 битным процессорам.

2 способ хитрее. Аналогия с мозгом. Как можно повысить производительность.

Перейти к автономной работе разными полушариями. Изменить архитектуру.

Для повышения числа операций за такт начали переходить к многоядерным процессорам. Ядро – часть процессора, осуществляющая один поток команд (полушарие компьютера). Сейчас делают двух, четырёх и восьми-ядерные ЦП. Для того, что бы можно было пермножать не два числа, а сразу 10 чисел.

При этом когда говорю об операциях над числами, не следует думать, что это нужно для чисто вычислительных программ. Это касается всего. Когда мы слушаем музыку, смотрим видео, сидим в браузере – в процессоре в это время происходят сложные математические вычисления.

Всем многообразие мультимедийной виртуальной реальности выражают лишь арифметические операции над числами, которые происходят в ЦП. Поэтому скорость этих операций имеет прямое отношение к скорости воспроизводства видео.

п.4 Оперативная память

ЦП это мыслительная функция мозга. А где мы мыслим? Мы мыслим, воображаем и строим в пространстве сознания, которое неразрывно связано с памятью. Мы не можем пользоваться тем, что не держим в памяти.

Мы помним гораздо больше, чем можем вспомнить произвольно. Общая память – это как бы внешняя память.

ОЗУ (RAM)– полигон вместилище, где ЦП производит действия. В ней происходит работа, работают все программы.

ОЗУ (RAM) противостоит с одной стороны ПЗУ (ROM (где биос)) и вместе с ней образуют внутреннюю память которая противостоит дисковой памяти или внешней памяти.

Характеристика Комп Памяти.

- быстрота доступа (в 100000 раз быстрее внешней- отсюда название)

- Энергозависимость (стирается при выключении питания)

- возможность записи (есть)

- тип доступа (произвольный, прямой доступ к любой ячейке)

- стоимость (дорогая)

- объём (100 раз меньше винта)

Измерение памяти

В чём измеряется объём памяти? В том же в чём и информация. А в чём информация?

bit (binarydigit) бит – минимальная единица.

Информация то, что позволяет разделять данные. Бит разделяет 2 вар, 2 бита – 4 вар, 3 бита – 8 вар, 8 бит – 256 вар.

Анекдот: люди делятся на 10 категорий. Одни ориентируются в 2-й системе, другие нет.

byte=8 бит – минимально адресуемая единица,

Почему выделился сайт как отдельная единица. Значимых символов (Буквы, 66+52 цифры 10, знаки припинания) около 200. 1 Байт позволяет кодировать все значимые символы. Буквы, 66+52 цифры 10, знаки припинания.

Байт кодирует символ.

Проблема кратных единиц. Приставки теже–содержание немного другое.

Килобайт = 210 =1024 байт, Мегабайт =1 048 576 байт =220 байт.

Это больше чем при стандартном способе оперирования приставками.

Дело в том, что Каждая ячейка памяти кроме самой ячейки имеет ещё и адрес. А адрес так же измеряется в байтах. Если адрес из 1 байта, то максимально можно адресовать 256 ячеек или 256 байтов. Если из 4 байта, то 232 ячеек или 4 Гбайта. Так как максимальный объём это степень двойки адресного пространства, то и объём стали считать от степени двойки.

Помните я говорил, что возник переход от 32-разрядных процессоров к 64 разрядным. Это произвело революцию и в оперативной памяти. Раньше 32 разрядный процессор не мог адресовать больше 4 ГБ, а потому и ОЗУ у таких компьютеров не могла быть больше 4 ГБ. С переходом на 64 разрядные процессоры повысили не только производительность, но увиличили в миллиарды раз максимальную границу оперативной памяти.

Итак у нас 2 системы определения количества памяти. Это вносит путаницу.

Анекдот. При поступлении на ВМК каждый знает что в километре 1000 метров, а при выпуске что 1024 метра.

Сейчас в эту путаницу пытаются внестипорядок след образом. И как гуманитариям вам это интересно.

1024 байта решили называть киби байтом, А как дальше??? 220 –мебибайтом, далее гиби- ,теби-, пеби-

Сколько ОП в совр компьютере ОЗУ 4-6 ГБ.

Каждые 2 года память удваивается. В связи с этим обычно приводят фразу Билла Гейтса начала 80-х о том, что «любому пользователю всегда будет достаточно оперативной памяти в 640 КВ».

ОЗУ — Очень важная характеристика. При недостаточном объёме многие программы или не работают или работают медленно. Так же как медленно работает человек, который не может держать в памяти основную суть своей работы.

Материнская плата + процессор и внутренняя память – то, что необходимо для работы компьютера. Всё остальное необязательно. Переходим к необязательным компонентам

П.5 Жёсткий диск

Жёсткий диск (HDD, harddiskdrive, винчестер, «винт») – устройство для долговременного хранения информации.

Вы представляете что это такое. Устройство, находящееся в нутри системного блока, куда записываются данные. Зачем нужна два вида? Нельзя ли обойтись жёстким диском или ОЗУ?

Зачем ЖД? Сущ отличие энергонезависимость. Он позволяет сохранять данные, которые были нами получены. ОЗУ не позволяет сохранять данные.

Зачем ОЗУ? ЖД очень медленный. ОЗУ в тысячи раз быстрее. ЖД большой (0,5-3ТБ) но медленный (милисек). ОЗУ маленькая (1-6 ГВ) быстрая (Нс) и дорогая.

Идея

Аналогия. Армия это большое и неповоротливое. А есть спецподразделения – мобильные и дорогие. И те и те нужны. Для полноценного функционирования арми нужны мобильные войска ВДВ и спецназ.

Аналог.Человеческая память, библиотека и настольные книги+записная книжка.

Для полноценной работы нужны промежуточные варианты.

Между ЖД и ОЗУ есть Кэш память.

Кэш- небольшая (ГБ), но быстрая буферная память на ЖД в котором помещается наиболее часто используемые данные.

Кэш бывает нескольких уровней.

Объём ЖД (1-5 Тб) 1ТБ ≠1 Тебибайт=1.1 ТБпервые винчестеры 70-х имели 16 КБ.

но что понимается под ТБ?

В ЖД это 1 Тб = 1012 байт 40 байт. Так выгоднее производителям ЖД.На каждые 3 разряда нужно прибавлять 2,5%.

Поэтому покупаете 500 ГБ а на самом деле 464 ГБ. Вот такая хитрость!

Жд не обязателен. А как ПК будет работать без ЖД? М б внешнеи носители флеш, CD, внешний диск. Раньше работали на дискетах. Когда это используют? В ситуации, где нужна обеспечений безопасности. Что бы не сохранялось никакая информация.

ПК загруждают с ДВД, человек работает, его выключают – всё пропадает.

П.9 Звуковая система

Вы привыкли, что компьютер воспроизводит звук. Можно слушать музыку общаться передавать речь. Так было не всегда. Использовали динамик который мог только пищать.Долгое время комп оставался для человека холодной грудой металла потому что в нём не было звука.

Что бы подсоединить колонки к компьютеру нужно какое-то устройство, которое обеспечит связь компьютера с колонками. Который преобразует информацию которая есть в компе в информацию которую можно послать на колонки. Это устройство называется звуковая карта.

Колонки подсоединяются к компьютеру через звуковую карту.

Звуковая карта служит для воспроизведения и записи звуковых сигналов.

Раньшеэто было отдельное устройство. Его специально покупали и вставляли в материнскую плату. Сейчас всё идёт по пути миниатюризации и интеграции. И звуковую карту помещают в материнскую плату. Это уже часть материнской платы. Но отдельным компонентом это остаётся.

Цифровой звук подобен цифровой фотографии.

Колонки бывают отдельными, бывают интегрированными в монитор. Музыку можно слушать и через наушники, но это те же колонки.

П.6 Монитор (видео система)

Монитор (дисплей) устройство отображения компьютерной информации.

Мониторы бывают двух видов: с ЭЛТ (CRT) и ЖК (LCD).

Раньше были распространены и те и другие. Сейчас используют ЖК.

Монитор с ЭЛТ это большой ящик со стеклянной колбой. И там пучёк лучей выбрасывался электронной пушкой и пробегал по поверхности кинескопа, покрытой особым веществом – люминофором. Под действием этого луча подсвечивал точки?

Так вот луч пробегал и отрисовывал картинку с частотой 50-80 герц в минуту.

В ЖК дисплеях принцип другой. Экран ЖК монитора состоит из двух панелей, между которыми размещён слой жидкокристаллического вещества. Это вещество находится в жидком состоянии, но обладает свойствами, присущими кристаллам. За монитором стоит люминисцентная лампа холодного света.

Вещество жидкого кристалла под воздействием электричества меняет свойства светового луча. Экран состоит их пикселов. Или м.б нет. М.б. вы не задумывались над тем, что экран состоит из точек. Можно взять лупу и их посмотреть. Или в википедии посмотреть фотки зёрен монитора.

Каждый элемент экрана (пиксел) состоит из триады светофильтров красного, зелёного и синего цветов. Изменяя напряжение подаваемое на пиксел, можно регулировать явкость каждого цвета триады.

Основной характеристикой ЖК монитора является (какТВ так и Ком М)

разрешение.(Оно фиксированное например 1024×768 у трубочных не было такого. 1204 по горизонтали. Всего на экране 1-2 млн точек.720p 1280×720, 1080 p/i 1920×1080)

диагональ (15,6”, 17”, [email protected])А какая диагональ. Их же две?А сколько это дуйм. 2.54см

отношение сторон (4×3, 9×16)

Цветность (2, 256,16,7 млн)

Сколько цветовОткуда столько цветов. Как представляются цвета в компьютере и показываются на мониторе? В комп все цвета представляются тремя компонентами.

RGB -красный зелёный и синий.

Каждый цвет разлагается в сумму трёх основных цветов. Сколько-то красного сколько-то зелёного и синего. Где-то больше красногого, где-то синего. Белый – смесь всех трёх цветов

Смесь этих трёх цветов даёт все остальные цвета. Вопрос почему используется такая система получения всего многоцветья? Почему 3 и полему эти цвета???

Потому, что у человека 3 типа колбочек этих самых цветов. Цель передать цвет человеку, след используется адекватный человеку способ. Человек воспринимает так.

С цветами всё было как и со всем бедно. Было два цвета чёрный и белый (зелёный). Потом были оттенки серого 256 (1 байт на пиксел).

Сейчас на каждый пиксел по байту. 3 цвета у каждого 256 отенков, получается 16,7 цветов.

16.7 млн цветов. Больше не делают. Больше человек уже не различает. НО это в основном. Вспец областях, например в полиграфии используется гораздо больше цветов.

ЖК легче, занимают меньшеместа, экологичнее, удобнееи дёшевы, не потребляют много энергии.

Есть ещё плазменные мониторы но они выходят из употребления.

При выводе изображения есть 2 режима.

Режимы мониторы 2 режима: текстовый (при загрузке), графический.

Графический: монитор состоит из различных точек, разные шрифты, окошки итд

Видели в текстовый режим?Это не когда вы набираете текст.

Там есть текстовый режим с фиксированным разметом. 80 на 25. При включении. При работе антивирусной программы. Это как кнас – работа на инстинктах в экстремальнйо ситуации.

Раньше был. И графику передавали с помощи символов псевдографики.Раньше в ум не могло прийти, что можно будет смотреть фильмы.

Сейчас текстовый режим не используется, но он есть.

Как происходит взаимодействие основной части компьютера и монитора? Что бы вывести изображение на монитор нужно специальное усторойство – видеокарта.

видеокарта (адаптер) – усторойство управления монитором и выдачи изображения на экран.

Оно берёт информацию о том какое должно быть изображение и преобразует его в вид понятный монитору.

Сейчас есть цифровые и аналоговые мониторы.

Мониторы сейчас бывают чувствительные к нажатию (сенсорный, Мультитач-дисплей) и нечувствительные к нажатию. Т.е монитор становиться не только средством вывода информации, но и средством ввода и управления.

П.7Принтеры и плоттеры

Принтер – усторойство вывода информации с принтера на бумагу (или подобное ей).

Принтеры бывают цветными и чёрно-белыми.

Принтеры являются растровыми устройствами. Про растровую и векторную графику мы ещё поговорим. Это означает, что принтер выдаёт изображение в виде набора точек.

Когда мы говорим о мониторе – это понятно. Принтер тоже печатает в виде отдельных точек.

Цвет представляется на экране в виде трёх компонент RGB. На принтере цвет представляется по другому.

При печати используется другая кодировка цветов, применяемая в полиграфии, построенная на дополнительных цветах –голубой (з+с), пурпурный (к+с) и жёлтый (к+з). Эта система кодировки носит название CMYK (CyanMagentaYellow)/ Что такое K? Это чёрный цвет. А почему он нужен при печати???

Потому что бумага белая, а на мониторе чёрный – просто отсутствие цвета. А чёрный цвет на бумаге передать трудно..

Принтеры бывают матричные, струйные и лазерные. Матричные сейчас редки.

Изначально были матричные принтеры. Принцип работы. Набор иголок 9, 24, 48 которые едут по чёрной красящей ленте. Вдоль неё едет печатающая головка, которая ударяет по ленте, и краска с ленты в тех местах где ударили иголки переносится на бумагу.

После того как голловка проехала по ширине листа у нас получается строчка текста или кусок картинки.

Матричные принтеры чёрно-белые. До сих пор они встречаются? Где?? В кассовых аппаратах.

В чём прелесть матричных принтеров? Он простой и дешевый. И ещё он может печатать под копирку. Так как изображдение создаётся с помощью ударов, то можно печатать сразу несколько вариантов, проложив копирку. Эти вещи используют в финансовых областях, где требуется идентичность экземпляров. На жд билетах. Он может использовать рулонную, плохую бумагу.

Струйные принтерыпечатают следующим образом. Над бумагой ездит печатающая головка и разбрызгивает капельки краски через маленькие отверстия (дюзы). Этих дюз на головки до сотни. Капля в десятки раз меньше точки. Изображение формируется с помощью маленьких капелек краски. Проезжает поперёк листа головка, наносится краска, бумага проворачивается и наносится новая полоса.

Струйные принтеры были изначально цветные, потому что позволяли печатать цвет, и они практически бесшумные. Превосходство: цвет, бесшумность. Можно печатать фотографии. Недостатки: расход чернил (менее важные )

Лазерные принтеры. У кого дома лазерные принтеры??? Внутри есть светочувствительный барабан, на который лазером наносится изображение листа, который хотим напечатать. На выжженные места притягивается краска (тонер) и закрепляется на нём.

Сейчас есть дешовые цветные лазерные принтеры. Если не про дом, а про офис, то на первый план выходит скорость и стоимость печати. Здесь лазерные имеют преимущество. Стоимость краски на печать 1 листа в разы меньше.Лазерные для массовой печати.

По сравнению со струйными принтерами, лазерные имеют немало преимуществ:

Они обладают большей скоростью, так как луч лазера может передвигаться значительно быстрее.

Лазерные лучи ещё более точные и по причине компактной фокусировки позволяют обретать высокое разрешение.

Лазерные принтеры экономичнее, чем струйные, просто вследствие того, что картриджей с тонером хватает не на одну тысячу страниц, а вот чернильные картриджи заканчиваются быстрее, и их приходится чаще заправлять или менять.

Лазерные отпечатки более стойкие, четкость отпечатков не нарушается в условиях повышенной влажности. Тонер может слёживаться, что легко исправить лёгким встряхиванием картриджа, в отличие от струйных принтеров, чернила которых могут засыхать в дюзах, что требует их промывки и, иногда, замены. Промывку дюз можно сделать только в условиях сервисного центра.

Цветные лазерные принтеры обеспечивают высокую скорость печати, дают качественные цветные и чёрно-белые отпечатки, а также привлекательную стоимость распечатки страницы с учётом расходных материалов.

Недостатки

При работе лазерного принтера выделяется озон.

Наличие в конструкции элементов с высоким

Качество печати цветных полутоновых изображений (напримерфотографий) ниже чем при струйной печати.

Лазерные принтеры дороже струйных в среднем в 3 раза, а стоимость комплекта картриджей для лазерного принтера намного дороже, чем комплекта для струйного (как правило стоимость нового принтера).

Плоттеры. Вещь экзотическая в быту не втречается

пло́ттер — устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0 или кальке.

Назначение графопостроителей — высококачественное документирование чертёжно-графической информации.

Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

Это как бы большой принтер. Но принцип печати другой. Плоттер рисует изображение на бумаге. Принтер рисует точки, плоттер вычерчивает линии. Для вывода больших чертежей. Бумага крутится вперед и назад. Это векторное устройство.

Растр – набот точек, плоттер – набор простых фигур – линии, кривые, сплайны.

П.8Сканер

Сканеры есть разных видов: ручной, планшетный и барабанный. Как с принтерами. Как матричные принтеры были распространены, а сейчас вышли, так и ручные сканеры. Планшетные вытеснили.

Сканер (ш смысл) – это устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

Сканер – устройство, которое позволяет вводить графическое изображение в компьютер. Обычно с бумаги (кино плёнки). Вы сталкивались с планшетными сканерами. Устройство которое стоит на столе. Открывается крышка, кладётся лист, книжка, потом проезжает лампа и мы получаем изображение на компе. Ручные сканеры работали так же, только вести нужно было рукой. Это было не очень удобно.

Барабанные используется в полиграфии. В барабан помешается оригинал. Барабан крутится с большой скоростью, а сканирующая часть неподвижна.

Сканер – устройство для ввода графической информации, но часто требуется вводить текстовую информацию. Как же получается, что кладём бумагу с текстом, а на выходе получаем файл с текстом???

Это шаг нетривиальный. Называется это распознование текстов. OCR. В компе получается картинка, и нужно провести сложный процесс распознавание букв текста. Специальная программа смотрит на эту картинку и пытается понять, какие буквы там написаны. Из программ FineReader — российский продукт. Один из реальных мировых лидеров в ПО. Почему область сложная? Распознавание образов не имеет чётких алгоритмов. Но если текст напечатан хорошо и программа хорошая, то на лист А4 одна опечатка.

Как понять что процесс сложный. Ведь люди то же не сразу начинают читать. Ребёнок долго учится. Наобучению чтению требуется время, но и программа сложно.

Характеристики сканеров и режимы. Технические характеристики развились уже настолько хорошо, то для обычного использования их достаточно. На передний план выходит удобство работы, дизайн.

Разрешение. Как для мониторов, но смысл другой. Когда сканируем изображение –оно представляется в виде набора точек. Как он работает. Он светит на точку и смотрит, что отобразилось. Изображение обрабатывается в виде отдельных точек, поэтому сколько точек на единицу длины берётся. Характеристика называется dpi (dotsperinch) кол-во точек 300 или 600. Принтеры печатают с таким же разрешением.

Цветность. Какое сканирование.

Плотность. Самый быстрый – чёрно белыйBW (1 бит на точку), далееgrayscale (оттенки серого) 1 байт бер1тся 256 промежут градаций. Цветнойcolor – 3 байта на точку. Три компоненты. 16 млн цветов. Бывают больше режимы.

Нужно уметь считать. Сканируем лист формата A4 с разрешением 300 dpi. Сколько будет весить полученноеBW изображение? Как прикидывается. A4 11,7*8,3*300*300*1/8=1MB. Gs 8MБ, color 24MB. (кстати, знаете ли вы откуда взялись форматы )

П.9Устройство работы с оптическими дисками

Оптические диски - собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения.

Диск обычно плоский (d=120 мм, толщина 1,2 мм?Вырез 15 мм),

его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой, который и служит для хранения информации.

Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками «питами» (от англ. pit — «ямка», «углубление») на специальном слое, на основании декодирования этих изменений устройством чтения восстанавливается записанная на диск информация. Пит – это единица, отсутствие –ноль.

Три поколения Опт дисков + 4 в будущем

1 поколение (1982). AudioCD, CDROMCD-R, CD-RW (80 г 1982 год Sony, Philips 200 млрд за 25 лет. 70% продаж музыки + игровые приставки. 9 симфБетх значит 90% всех произв. Потому 74 минуты – 650 МБ, не был защищён от копирования — способ защиты – внести ошибки. Скорость — 150 КБ/с. 48x – 7,2 Mbв сек)

2 поколение (1997) DVD  DVD±R/RW, DVDRAMDigitalVideoDisc — цифровой видеодиск) — носитель информации, выполненный в форме диска, имеющего такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить и считывать больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны и линзы с большей числовой апертурой.(Sonyи Philips)

Первый привод – 17000 дол, чист диск – 50 дол.

DVD Forum 10 комп во главе с IBM. Стремилась не допустить войны форматов.

Физически DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит ёмкость диска

Однослойный 4,7 ГБ, до 17 ГБ

DVD-5, −9, −10, −14, −18

DVDRAM имеет большую над1жность и допускает до 100 тыс циклов, вместо тысячи.

DVD имел защиту от копирования

3 поколение (2006) BDи HD-DVD



Страницы: 1 | 2 | Весь текст