2 Аппаратное обеспечение компьютера 2012

41

10) число и тип разъемов видеовходов стандартов

Рисунок 2.59 – Входные разъемы видеосигнала

11)величина углов обзора по горизонтали и вертикали при которой не происходит уменьшения яркости;

12)соответствие стандарту эргономики и безопасной эксплуатации TCO 99 или

TCO 03;

13)наличие встроенных динамиков;

14)удобство регулирования наклона и внутренних настроек монитора;

15)потребляемая мощность в Вт;

16)массогабаритные показатели;

17)дизайн монитора.

2.5.11Аудиоадаптер

Аудиоадаптер предназначен для обработки аудио данных: ввода и оцифровки аналогового электрического сигнала с микрофона и преобразование цифровых данных в аналоговый сигнал, подающийся на внешнюю аудиосистему. К выходам аудиоадаптера подключаются внешние аудиоколонки или наушники и микрофон. Различают внешние и встроенные аудиоадаптеры. Основными характеристиками являются:

Рисунок 2.60 – Аудиоадаптер Xonar HDAV1.3 Deluxe Expansion Card

1)тип и внутренняя разрядность микропроцессора адаптера, который называется цифровым сигнальным процессором (DSP), в битах (современные DSP имеют 32 разряда);

2)максимальное число аудио каналов (наиболее качественные аудиоадаптеры имеют восьмиканальный звук – 7.1);

3)разрядность (24 бита) и число цифро-аналоговых преобразователей (DAC), преобразующие выходные цифровые данные в аналоговый сигнал;

4)разрядность (24 бита) и число аналого-цифровых преобразователей (ADC), преобразующие входные аналоговые сигналы в цифровые данные;

5) частота дискретизации в кГц, с которой выполняется преобразование DAC

иADC (например, 44,1, 48, 96, 192 КГц);

6)число и тип разъемов аудио-интерфейса;

7)частотные характеристики выходного аудиосигнала в Гц;

8)аппаратная поддержка алгоритмов обработки аудиоданных;

9)тип интерфейса подключения к системной плате (PCI или PCI-e);

10)поддержка определенных аудиостандартов объемного звучания:

-Dolby Digital (AC3) – основной формат записи для DVD;

-DTS от Digital Theater System;

-DirectSound 3D от Microsoft;

-EAX от Creative;

42

-A3D от Aureal (куплен Creative);

-Miles 3D от Miles Audio – основной формат для программных аудиокарт; 11) мощность выходного аудио сигнала; 12) суммарные гармонические искажения по линии/наушникам/запись в %;

13) соотношение мощности помех к общей мощности сигнала.

2.5.12Сетевой адаптер

Рисунок 2.61 – Встроенный сетевой адаптер 3Com 3C996B-T Gigabit Server Adapter Сетевой адаптер используется для подключения компьютера к вычислительной

сети. Основными характеристиками сетевых адаптеров являются:

1)стандарт вычислительной сети: Ethernet; Token Ring и т.д.;

2)шина или порт подключения к ПК: PCI, PCI-e или USB;

3)тип разъема для подключения к линии связи вычислительной сети;

5) наличие специальных визуальных средств контроля состояния работы адаптера (светодиодов и т.п.).

2.5.14 Ускорители вычислений (технология GPGPU)

В данных устройствах реализованная идея проведения ресурсоѐмких вычислений средствами графического процессора (GPU), что позволяет значительно увеличить производительность ПК в целом в сложных научно-технических расчетах: инженерные вычисления, обработка сейсмических данных, финансовый анализ, генетические исследования, физические и химические расчѐты, рендеринг и редактирование видео.

Рисунок 2.62 - AMD FireStream 9250 на 55 нм GPU RV770

Технология GPGPU (англ. General-Purpose computing on Graphics Processing Units) – использование GPU для основных вычислений.

Основными характеристиками ускорителей вычисления являются:

1)тип интерфейса подключения к системной плате: в основном шина PCI-уж

2)тип используемого графического процессора;

3)тип и объем собственной оперативной памяти ускорителя;

4)разрядность шины оперативной памяти ускорителя (в основном 256);

5)наличие дополнительных разъемов видеоинтерфейса (DVI или VGA);

6)тип собственной системы охлаждения GPU и памяти;

43

7) потребляемая электрическая мощность (около 150 Ватт).

2.6 Устройства внешней памяти персонального компьютера

Внешняя память персонального компьютера предназначена для долговременного хранения данных. Различают следующие классы устройств внешней памяти:

1)внутренние моноблочные устройства, в которых производится непосредственное хранение данных

- жесткие диски; - энергонезависимая электронная память в виде микросхем;

2)устройства чтения-записи (приводы), которые записывают или считывают данные на сменных носителях (дисках или картах):

- привод гибкого магнитного диска (НГМД или FDD); - привод оптического диска стандарта CD;

- привод оптического диска стандарта DVD;

- привод оптических дисков большой емкости стандартов Blue Ray (BD); - накопитель на магнитной ленте (стриммер); - устройства чтения карт памяти;

3)мобильные внешние устройства, подключаемые через порты интерфейса периферийных устройств:

- электронный накопитель на флэш-памяти (флэш-драйв); - внешние мобильные жесткие диски;

4)внешние стационарные устройства:

-NAS – сетевые хранилица данных;

-специальные док-станции для подключения внешних стационарных и мобильных устройств.

2.6.1 Жесткий диск (Hard Disk Drive).

Жесткий диск (HDD) – основной элемент для хранения данных. Конструктивно это несколько магнитных дисков, заключенных вместе со считывающими головками в герметичный корпус с чистым воздухом.

Рисунок 2.63 - - Жесткий диск Seagate Barracuda 7200.9 500 Гбайт

HDD является важнейшим элементом, определяющим информационный запас компьютера. Его важнейшие характеристики:

1)марка жесткого диска, определяемая производителем (сейчас основными производителями являются следующие компании: Seagate (включая бывшего конкурента

Maxtor в качестве дочернего подразделения), Western Digital, Samsung и Hitachi);

2)назначение винчестера:

-для настольных систем;

-для мобильных компьютеров;

-для промышленных компьютеров;

-для серверов;

44

-для КПК и устройств мобильной связи;

-внешние мобильные HDD для резервного хранения больших объемов данных

3)диаметр магнитных дисков (пластин) в дюймах или форм-фактор (3.25, 2.5

или 1.8);

4)число пластин и головок;

5)технология формирования битов данных: продольная или поперечная (более

а) продольная технология б) поперечная технология Рисунок 2.64 - – Схема технологии записи бита данных HDD

6)скорость вращения шпинделя магнитных дисков в оборотах в минуту (для настольных систем она составляет 5400, 7200, 10000 для серверов – 15000);

7)тип интерфейса подключения к системной плате:

-параллельный интерфейс стандарта EIDE ATA-100, ATA-133;

-параллельный интерфейс стандарта SCSI, SCSI-II

-последовательный интерфейс Serial ATA (SATA) и SATA-2;

8)емкость (максимальный объем записываемых данных) в Гб, в настоящее время выпускаются винчестеры для настольных систем емкостью от 160 до 750 Гбайт;

9)плотность записи в Гбайт/дюйм или Гбайт/пластину.

10) средняя скорость линейного чтения данных в кбайт/с (около 40000

кбайт/с для Serial ATA);

11)средняя скорость линейной записи данных в кбайт/с (около 35000 кбайт/с

для Serial ATA);

12)время доступа к данным в мс (около 10 для Serial ATA);

13)объем встроенной кэш-памяти (буфера) для хранения часто используемых данных в Мб (средний объем для настольных систем составляет 8 Гб);

14)соответствие стандарту самодиагностики S.M.A.R.T., который автоматически контролирует важнейшие параметры диска и предсказывает его оставшийся ресурс работоспособности;

15)средняя скорость доступа к данным (чтения-записи) в Мб/с;

16)уровень акустического шума на холостом ходу и при работе, измеряемый в дБ (децибелах) или в сон, который составляет от 30 до 40 дБ и зависит от типа системы охлаждения, как видеопроцессора, так и видеопамяти;

17)потребляемая мощность, влияющая на температуру нагрева поверхности дисков (для современных винчестеров около 30 Вт);

18)наличие дополнительной системы охлаждения (как правило пассивной);

19)ударостойкость при хранении и работе, измеряется в значениях кратности

кстандартному ускорению свободного падения G;

20)надежность, косвенно выражаемая величиной гарантийного срока службы в годах или наработкой на отказ в млн.часов;

21)массогабаритные показатели, из которых важнейшим является толщина HDD. Мобильные HDD включают два класса:

а) специализированные компактные жесткие диски с интерфейсом внешнего

подключения к ПК; б) стандартные жесткие диски в специальном защитном корпусе (боксе),

обеспечивающем питание и обмен данными через стандартные порты ввода-вывода ПК.

45

Рисунок 2.65 - Внешний HDD 100 ГБ форм-фактора 1,8" 120-ГБ SpinPoint N2

Рисунок 2.66 – Корпус ezSECU ez850 с сенсорной панелью PIN-кода

2.6.2 Твердотельные жесткие диски SDD

Твердотельные жесткие (или полупроводниковые) диски (SSD - Solid State Drive или Solid State Disk) - класс запоминающих устройств, построеных с использованием микросхем энергонезависимой (NAND или Flash SSD) или энергозависимой (RAM SSD) памяти, не имеющий вращающихся пластин. Их характеристики аналогичны HDD за исключением отсутствия скорости вращения шпинделя. В настоящее время SSD по сравнению с HDD имеют меньший объем, но меньшее значение времени доступа к данным и значительно более высокую стоимость. Отсутствие вращающихся деталей делает их более устойчивыми к механическим воздействия и более экономичными. Существенными недостатками SSD является ограниченное количество циклов перезаписи: обычная (MLC) флеш-память позволяет записывать данные примерно 10 000 000 раз, более дорогостоящие виды памяти (SLC)

— более 100 000 000 раз.

Рисунок 2.67 – Твердотельные накопители (SSD) Mitron PRO 7500

2.6.3 Привод гибкого магнитного диска

Гибкий магнитный диск (ГМД) или дискета (FD - Floppy Drive) является устаревшим устройством. Он предназначен для переноса малых объемов данных между компьютерами, не подключенными к сети, или временного хранения особо важных

46

данных (паролей доступа, электронных ключей и кодов). Является одним из первых устройств внешней памяти для персонального компьютера. Он выполняется в виде диска из гибкого магнитного материала, заключенного в пластиковый конверт с защитной шторкой. Запись и считывание данных производится в приводе с помощью магнитной головки. В настоящее время утрачивает роль основного средства внешнего хранения данных вследствие низкой надежности хранения данных (слишком чувствительны к магнитным полям) и короткого срока службы вследствие механического изнашивания поверхности.

а) б) Рисунок 2.68 - Привода гибких магнитных дисков: (а) внутренний и (б) внешний

Для считывания и записи информации на ГМД используется привод или накопитель на гибком магнитном диске (НГМД или FDD). Дисковод оснащѐн установленной на приводе головок парой магнитных головок, снабженных прижимающими пружинами. Шаговый двигатель перемещает головки по диску в двух направлениях с определенным приращением, или шагом. Двигатель управляется контроллером диска. Дискета раскручивается с помощью двигателя вращения, оснащенного маховиком для гашения колебаний.

НГМД обладает следующими характеристиками

1)конструктивное исполнение: внешнее (вид б рисунка 2.68) - располагается вне корпуса и подключается к ПК с помощью внешнего USB разъема или внутреннее (вид а - внутри корпуса);

2)размером высоты дискеты в дюймах (наиболее распространенными были 3.5 дюймовые дискеты (вид б рисунка), размер 2.15 дюймов распространения не получил,

а5.25 (вид а рисунка) дюйма фактически не выпускается более 15 лет);

3) максимальной емкостью данных (стандарт для современных дискет – 1.44 Мбайт, но ранее выпускались и 2,88 Мб);

3) сроком службы привода и гибкого диска – для FDD от 1 года, для FD – от

3дней до 1 года.

2.6.4Привод оптического диска

обеспечения). Конструктивно представляют пластиковые диски со специальным покрытием, которое считывается лазерным лучом привода. Сейчас различают три основных вида оптических дисков:

47

1)CD (Compact Disk)– компакт диски, появившиеся в конце 80-х годов прошлого века, имеющие максимальную емкость в 800 Мбайт. Чтение и запись выполняется инфракрасным лазером с длиной волны 780 нм. CD используют одну сторону для хранения данных. Различают варианты исполнения CD: однократно записываемые диски CD-R и многократно перезаписываемые диски CD-RW;

2)DVD (Digital Video Disk) – видео диски, появившиеся в конце XX века, предназначенные для записи высококачественных видеофильмов и компьютерных игр. Для чтения и записи используется красный лазер с длиной волны 650 нм. Имеют возможность записи на две стороны и в два слоя. Общий объем данных на одном диске может достигать 14 Гбайт. В силу межкорпоративной борьбы стандарт DVD имеет в настоящее время два класса DVD-ROM (минус) и DVD+ROM (плюс).

3)Оптические диски стандарта Blu-ray Disc (BD) - формат оптического носителя для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чѐткости, принят консорциумом BDA в январе 2006. Получил название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue». Однослойный диск BD вмещает 23.3, 25, 27 или 33 Гб, двухслойный диск – 46.6, 50, 54 или 66 ГБ. В разработке находятся диски вместимостью 100 ГБ и 200 ГБ с использованием четырѐх и восьми слоѐв соответственно. Выпускаются диски BD-R (одноразовая запись) и BD-RE (многоразовая запись), в разработке находится формат BD-ROM. BD-R диски могут быть LTH типа. В дополнение к стандартным дискам размером 120 мм, выпущены варианты дисков размером 80 мм для использования в цифровых видеокамерах. Их объѐм будет достигать 15 ГБ для двухслойного варианта.

Рисунок 2.70 – 25 Гб диски BDR25VL1P стандарта BD-R от Hitachi-Maxell Первые оптические диски имели одно кратно записанные данные, которые

возможно было только считывать. Такие привода обозначались в своем наименование английским сокращением ROM (CD-ROM, DVD-ROM и DVD+ROM). В дальнейшем появились диски, дающие возможность пользователю самому произвести однократную запись данных. Это так называемые однократно записываемые диски, обозначающиеся с помощью буквы R (CD-R, DVD-R и DVD+R).

Различают следующие основные форматы DVD дисков

-DVD-5 – однослойный односторонний диск (объем 4.7 Гб);

-DVD-9 – двухслойный односторонний диск (общий объем 8.5 Гб);

-DVD-10 – однослойный двусторонний диск (общий объем 9.4 Гб);

-DVD-18 – двухслойный двусторонний диск (общий объем – 17 Гб);

Наиболее удобны в использовании многократно перезаписываемые диски, перезапись которых производится при нагреве поверхности диска до точки Кюри. Эти диски имеют в своем обозначении символы RW (CD-RW, DVD-RW и DVD+RW, BD-RW).

В настоящее время существуют приводы совмещающие три стандарта. Различают:

1)комбопривода – совмещающие функции пишущего привода стандарта DVD-RW с возможностью чтения дисков стандарта BD-ROM;

2)универсальные BD-рекордеры, сочетающие возможности чтения-записи дисков стандартов CD, DVD и BD.

Характеристиками оптических приводов являются:

1)используемый стандарт носителей;

2)максимальный размер дисков – наибольшее распространение получили диски диаметром 5.25 дюймов, которые допускают работу и с размером в 3.5 дюйма;

3)рабочая скорость, обозначающаяся в кратах (x) относительно базовой частоты вращения, обычно для RW приводов в наименовании указываются три цифры,

-качества поверхности пластика диска, особенно его механической устойчивостью к царапинам;

-способности светоотражающего слоя выполнять хранение данных в условиях отсутствия освещенности и т.д.;

6)максимальный объем записываемых данных на диск.

2.6.5Флэш-память

д) моноблочная «флэшка» в виде огрызка кабеля

Рисунок 2.71 – Различные варианты Flash–накопителей

Модули флэш-памяти (флэш-драйв) являются внешней твердотельной памятью, предназначенной для временного хранения средних объемов данных вне компьютера, к которому они подключаются через USB интерфейс или специальное гнездо. Основными характеристиками флэш-памяти для персонального компьютера являются:

1)интерфейс подключения к ПК: USB версий 2.0, 3.0;

2)максимальный объем памяти в Гбайтах, который для современных устройств может иметь следующие значения: от 1Гб до 32Гб;

3)максимальная скорость чтения данных, измеряется в Мб в секунду (для современных устройств имеет значение 6-15 Мб/с);

4) максимальная скорость записи, измеряется в Мб в секунду (для современных устройств имеет значение 2-10 Мб/с);

5)количество циклов перезаписи памяти: от 300 000 до 1 000 000 циклов;

6)среднее время доступа к данным в мс (от 0,5 до 10);

7)стоимость одного мегабайта данных;

8)массогабаритные данные корпуса в мм;

9)тип микросхем флэш-памяти (наиболее распространен NAND);

10)максимальный потребляемый ток в мА (около 100 мА);

11)тип материала корпуса: пластик, метал или прорезиненное покрытие;

12)конструкция разъема подключения корпуса: фиксированная, раскладная, выдвижная, поворотная;

13)наличие устройств ограничения доступа к хранимым данным:

-механического замка, блокирующего возможность подключения к портам ввода-вывода;

-наличие устройства ввода электронного кода доступа;

14)дизайн корпуса;

49

15)максимальная механическая нагрузка, измеряется в G.

2.6.5Внешние устройства подключения карт памяти (картовводы)

а) б)

Рисунок 2.72 – Карты памяти (а) CompactFlash 512 Мб и (б) MMC и SD 512 Мб

Рисунок 2.73 - – Карта памяти стандарта Memory Stick 512 Мб

Электронные карты памяти предназначены для хранения данных в КПК, смартфонах, фотоаппаратах и других устройствах. Их достоинство компактность и простота смены носителя. Основные характеристики карт памяти:

1)компактность для использования внутри устройств – габаритные размеры;

2)тип карты;

3)максимальный объем данных;

4)скорость чтения/записи данных;

5)надежность хранения данных.

В последние годы получил распространение такой тип носителя данных как карта памяти. Он широко используется в КПК, мобильных телефонах и цифровых фотоаппаратах. Для их подключения к настольным персональным компьютерам используются специальные внешние устройства картридеры или картовводы.

а)б)

а) мультиформатный картоввод Reader/Writer for Multi-Cards 11 in 1

б) одноформатный картоввод SanDisk MobileMate MS+ формата Memory Stick

Рисунок 2.74 – Картоводы (картридеры) подключения карт памяти к ПК

2.6.6 Накопители на магнитной ленте (стримеры)

Ленточные накопители (НМЛ) широко применяются в вычислительных центрах, как экономичное, высокопроизводительное и надежное средство резервного копирования и архивирования информации. Немаловажными достоинствами новинки являются малые габариты и низкое энергопотребление. Недостаток – последовательное считывание данных по мере перемотки ленты.

50

Рисунок 2.75 - Стример с картриджем объема 1 ТБ Sun StorageTek T10000B Основные технические характеристики накопителей на магнитной ленте:

1)время загрузки ленты (около 16 с);

2)среднее время доступа к данным (от 10 до 60 с) в зависимости от типа картриджа);

3)тип картриджа (например, Sport Cartridge);

4)максимальное время перемотки (от 100 до 20);

5)интерфейс подключения к ПК;

6)скорость передачи данных — 120 МБ/с (без сжатия), 360 МБ/с (со сжатием);

7)емкость картриджа — 1 ТБ (240 ГБ Sport Cartridge);

8)срок жизни картриджа — 30 лет;

9)гарантированное количество циклов загрузки/выгрузки ленты — 100000;

10)габаритные размеры и масса;

11)потребляемая мощность в Вт.

2.6.7 Прочие устройства внешней памяти

Для внешней памяти используются следующие типы дополнительных устройств:

1)контейнеры для переноски и внешнего подключения к ПК стационарных моделей HDD или SSD;

2)устройства, обеспечивающие горячую замену РРВ или SSD в ПК.

Рисунок 2.76 - Easy SATA лоток для HDD и SSD с функцией горячей замеры