Остальные устройства пк

Источник питания - обеспечивает э/ энергией все устройства ПК.

2 типа – 1) сетевые, 2) автономные (аккумуляторы.) В дорогих серверных системах используют параллельные (дублирование) источники питания.

Для повышения надежности ПК используют:

Сетевые фильтры – защищают от высокочастотных помех, например, работа электродрели.

Источник бесперебойного питания – поддерживает автономную работу системы при полном отключении э/э на время 5 мин – 1 час. Состоит из сетевого фильтра, аккумулятора и преобразователя напряжения в 220 V

Мышь – манипулятор. Позволяющий управлять работой ПК. Современная оптическая мышь имеет сложное устройство. В нижней части мыши установлен специальный светодиод, который подсвечивает поверхность, по которой перемещается мышь. Миниатюрная камера «фотографирует» поверхность более тысячи раз в секунду, передавая эти данные процессору, который и делает выводы об изменении координат. Оптические мыши они не требуют специального коврика и работают практически на любых поверхностях, кроме зеркальных. Предполагалось, что такие мыши будут работать на произвольной поверхности, однако вскоре выяснилось, что многие продаваемые модели не так уж и безразличны к рисункам на коврике. На некоторых ковриках наблюдаются хаотичным движениям указателя, абсолютно неадекватным реальному перемещению. Для склонных к таким сбоям мышей необходимо подобрать коврик иным рисунком или вовсе с однотонным покрытием.

Клавиатура = основное устройство ввода информации и управления работой ПК.

К = матрица клавиш + электронный блок для преобразования нажатия в двоичный сигнал. Система расположения клавиш стандартизирована. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой имеет 101 или 102 клавиши. Система расположения клавиш стандартизирована.

.Многие современные компьютерные клавиатуры, помимо стандартного набора из ста четырёх клавиш, снабжаются дополнительными клавишами (как правило, другого размера и формы), которые предназначены для упрощённого управления некоторыми основными функциями компьютера:

• управление громкостью звука;

• управление лотком привода для компакт дисков;

• управление аудиопроигрывателем:

• управление сетевыми возможностями компьютера:

• управление состоянием компьютера: перевести в ждущий режим, перевести в спящий режим, пробудить компьютер, выключить компьютер.

Так как многие из этих функций (управление звуком и воспроизведением звукозаписей, управление компакт-дисками и т. п.) относятся к сфере мультимедиа, то такие клавиатуры часто называют мультимедийные клавиатуры.

Глава 5. Запоминающие устройства пк

Запоминающие устройства любого ПК о можно разделить на 4 уровня.

1. МПП – микропроцессорная память

2. КЭШ - память

3. ОП= ОЗУ+ ПЗУ

4. ВЗУ – внешние запоминающие устройства.

Память ПК представляет собой совокупность ячеек определенной разрядности (=1 байт= 8 бит), к содержимому которых можно обращаться (для чтения или записи) путем указания их адресов. Запоминающее устройство характеризуетсядвумя основными характеристиками:

1. время доступа (быстродействие)

2. емкость,

а также стоимостью и энергопотреблением.

Время доступа – промежуток времени, необходимый для записи или чтения содержимого 1 ячейки. Т.Е, это временя, необходимое программе или устройству для получения порции данных и подготовки этой порции для обработки компьютером. Иначе говоря, это время между запросом данных и их готовностью к дальнейшей обработке. Емкость – количество ячеек памяти или битов в устройстве.

Тип памяти	Емкость	Быстродействие
1 МПП	Десятки байтов	0,001-0,002 µs
2 КЭШ процессора	Сотни кБайт L1= 128kb, L2 = 12Mb, L3 – до l ГБ	0,002-0,01 µs
3 ОП операт. ОЗУ	Max RAM = 4-8 Гбайт	0,005-0,02 µs
ПЗУ	Сотни кбайт	0,035-0,1 µs
4. ВЗУ Накопитель на жестких магнитных дисках НЖМД=НDD	Десятки гигабайт НДД max= 360Гбайт	5-10 ms Vз. – до 30 Мб/s
ВЗУ НГМД= FDD	1,4 Мбайт	50-300 mс
СDROM	650-800МБ	V счит. -150-5000 кб/с
Flash Memory	128 Гбайт	Vсч. – 5 Мб/s, Vз. – 3 Мб/s

Принцип классификации памяти

Каждый следующий уровень памяти отличается от предыдущего меньшим быстродействием и удельной стоимостью, но большей емкостью и надежностью хранения инф.

МПП = местная память = сверхоперативная память хранения внутренней информации и команд, обрабатываемых процессором в данный момент. Состоит из регистров и отличается от ОЗУ произвольной разрядностью.

КЭШ – буферная память в переводе с французского означает "тайник, укромное место".. Может иметь отдельную шину повышенной разрядности, тактовая частота равна или меньше в 2 раза, чем частота ядра. Реализована на устройствах типа триггера = статическая память.Суть работы – при переходе к новой программе в КЭШ загружаются те даннные, которые могут понадобиться для работы. Современные процессоры и оптимизирующие алгоритмы обеспечивают уровень промахов кэша не более 10%. КЭШ центрального процессора разделён на несколько уровней. В универсальном процессоре в настоящее время число уровней может достигать 3. Кэш-память уровня N+1 как правило больше по размеру и медленнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

ОЗУ = оперативная энергозависимая = RAM (Random Access Memory) = З.У. с произвольной выборкой = возможность доступа к  ячейке памяти, время доступа одинаково. Предназначена для хранения информации, обрабатываемой в данный момент. Объем зависит зависит от применяемой операционной системы- WindowsXP = max 4Гбайт Windows Vista = max 8 Гбайт По способу хранения информации ОЗУ делятся на: -статические (SRAM) и динамические (DRAM)

1) SRAM – на основе триггеров.

2) DRAM – на основе конденсаторов. Из-за наличия тока утечки, заряд к. надо периодически обновлять (регенерировать) каждые 1-3 миллисекунды. Чтение информации происходит со стиранием  Регистрация включает в себя: чтение, стирание, запись.

DRAM – большая удельная емкость, меньшая стоимость. Но SRAM больше энергопотребление, меньше быстродействие. У SRAM меньше время доступа. В основном используют DRAM.

ПЗУ (ROM) Read Only Memory ROM в современном ПК модет достигать 1 МБ и используется для хранения: 1). Программы начальной загрузки. 2). Интерпретаторы и компиляторы языков программирования. 3). Текстовые программы. Сейчас испрльзуются в основном электрически стираемые программируемые ПЗУ – содержимое стирается электрическими сигналами.

ВЗУ – долговременное хранение информации на различных носителях.

Накопители на жестких магнитных дисках

Накопителем называется устройство, управляющее записью, хранением и считыванием данных. Накопители на жестких магнитных дисках , в отличие от оперативных запоминающих устройств, относятся к ЗУ с прямым (циклическим) доступом, т. к. в них возможность обращения к определенной ячейки памяти циклически повторяется из-за непрерывного вращения физического магнитного диска, который и является носителем информации. Обе поверхности такого диска имеют магнитное покрытие на основе оксидов железа или хрома, которое может изменять свои свойства под воздействием внешнего магнитного поля. Процесс записи состоит в локальных изменениях состояния этого покрытия. Информация на магнитных дисках располагается по концентрическим окружностям, называемым дорожками, причем совокупность равноудаленных от оси вращения дорожек всех физических дисков одного накопителя называется цилиндром. Дорожки для хранения информации разбиты на секторы, емкость которых в большинстве случаев составляет 512 байт.

Накопитель на жестких магнитных дисках (жесткий диск, винчестер) представляет собой единое устройство, которое обычно крепится внутри компьютера и состоит из электромеханической и электронной частей. Электромеханическая часть размещается в жестком герметичном корпусе, внутри которого закреплен двигатель. На вращающейся оси двигателя крепятся несколько (2-12) магнитных дисков, изготовленных из алюминия, керамики или стекла. В этом же корпусе установлен подвижный блок головок чтения/записи с приводом, обеспечивающим их позиционирование (перемещение). Необходимость герметизации корпуса обусловлена тем, что расстояние между головкой и рабочей поверхностью диска обычно составляет десятые доли микрона и попадание даже небольшой пылинки в этот зазор может привести к повреждению поверхности диска и необратимой потери данных. В электронную часть диска входят контроллер, усилители сигналов записи/считывания и буферная память (кэш диска). Контроллер управляет процессами разгона и остановки двигателя, позиционирования головок, чтения и записи информации. Позиционирование головок осуществляется при помощи подвижной катушки индуктивности, перемещающейся в магнитном поле постоянного магнита под действием протекающего в ней тока. Направление и сила тока определяют направление и скорость перемещения катушки и механически связанных с ней головок чтения/записи.

. В случае дисковых накопителей время доступа включает в себя:

время разгона диска – время достижения рабочей скорости вращения диска, т.к. в обычном режиме скорость его вращения, как правило, снижается с целью экономии энергии и уменьшения шума;

время поиска – время установки блока головок на нужную дорожку и устранения биений;

время ожидания - время ожидания подвода первого сектора необходимого файла;

время чтения/записи (transfer time) – собственно время чтения или записи данных.

Среднее время поиска в различных жестких дисках составляет 4-10 мс. Время ожидания в среднем равно времени половины оборота диска, что, например, при скорости вращения диска 7200 оборотов/мин, составляет 4,2 мс. Время чтения/записи в основном определяется пропускной способностью канала передачи информации. Таким образом, случае накопителей на жестких дисках следует говорить о среднем времени доступа, которое составляет приблизительно 6-13 миллисекунд.

Кэш память жесткого диска позволяет ускорить процесс обмена данными – чем больше ее емкость, тем выше вероятность того, что в кэш-памяти будет необходимая информация, которую не надо считывать с диска (этот процесс в тысячи раз медленней). Емкость кэш-памяти в современных жестких дисках может достигать 8 и более мегабайт;

Наиболее общей характеристикой быстродействия жестких дисков является средняя скорость обмена, которая определяется объемом данных, которые могут быть переданы из накопителя или в накопитель за единицу времени. Эта величина зависит как от характеристик жесткого диска, так и от режима передачи данных, например, DMA (Direct Memory Access), который разрешает передавать данные непосредственно в оперативную память без участия процессора. В современных жестких дисках средняя скорость обмена данными находится в пределах 30-100 Мбайт/с.

При необходимости хранения и обработки больших объемов информации в современных компьютерах применяется технология RAID (Redundant Array of Independent Disks -- матрица с резервируемыми независимыми дисками), в которых несколько накопителей на жестких дисках объединены и работают как один большой диск. При этом, в зависимости от схемы работы, значительно улучшаются и некоторые другие характеристики всей системы. Например, для повышения надежности хранения информации жесткие диски ПК объединяются попарно и запись информации происходит одновременно на каждый диск пары, т.е. дублируется.

3) Оптические диски. ( CD ROM, CD-R, CD-RW)

Принцип работы: В процессе записи модулированный цифровым сигналом лазерный луч оставляет на активном слое СД след, который можно затем «прочесть» лучом меньшей интенсивности, проанализировав изменение интенсивности отраженного луча. Изменения интенсивности отраженного луча происходит из-за:

- углублений(ямок) –происходит рассеяние луча ( первые компакт диски)

- изменения коэффициента оптического поглощения участка дорожки (пита) - тогда интенсивность отраженного луча тоже изменяется. Размер пита = участок, изменяющий характеристики отраженного луча: ширина 0,5 микрон, шаг = 1,5 микрон.

Информация считывается при освещении диска лазерным лучом с длиной волны 0,8 мкм. При этом лазер должен обеспечивать три режима: - запись, в котором мощность луча лазера максимальна; - стирание, с меньшей мощностью луча; - чтение, с минимальной мощностью лазерного луча, не позволяющей изменить состояние записывающего слоя.

Емкость CD = 650, 700, 800 Мбайт (до 1,5 Гб)?. Время доступа от 30 до 300 ms. Информация записывается при помощи специального кода, который позволяет восстанавливать потерянную информацию. Длина спиральной дорожки – 5 км.

Скорость чтения: за базовую скорость чтения принята скорость чтения стандартных аудиодисков. 150 Кбайт / сек  Скорость вращения 500 об/мин для внутренних дорожек и 200 об/ мин для внешних  так, чтобы скорость чтения = const. Обозначения x8 x56 - во сколько раз скорость чтения данного накопителя больше базовой (8400 Кбайт / сек). Если качество диска не позволяет использовать max скорость считывания, то скорость автоматически уменьшается до нужного уровня.

Первые оптические диски получили название компакт-дисков (CD) ТК они не допускали записи (изменения) хранимой информации, то их, по аналогии с постоянными ЗУ (Read-Only Memory), стали называть CD-ROM, хотя это название точнее отнести к паре диск-привод, считывающий с диска информацию.

В настоящее время существуют следующие разновидности CD

СД-ROM- без возможности записи – только чтения.

СД-R – однократная запись (необратимая модификация активного слоя -органический активный материал)

СД-RW – многократная запись (обратимая модификация активного слоя) Записывающий слой у RW дисков представляет собой композитный материал (например, смесь серебра, иридия, теллура и антимония), который может изменять свое фазовое состояние, переходя либо в кристаллическую фазу, либо в аморфное состояние. Причем переход в одно или другое состояние происходит при нагреве материала сфокусированным лазерным лучом и последующим охлаждением.

DVD

Изначально «DVD» расшифровывалось как «Digital Video Disc» (цифровой видеодиск), поскольку данный формат первоначально разрабатывался как замена видеокассетам. Позже, когда стало ясно, что носитель подходит и для хранения произвольной информации, многие стали расшифровывать DVD как Digital Versatile Disc (цифровой многоцелевой диск). D= 120 мм, 80 мм.

Бывают: односторонние, Двухсторонние, с одним или двумя рабочими слоями с каждой стороны.

Односторонний, 1 слой – 4,7 Гбайт

1 сторона, 2 слоя -8,5 Гбайт

2 стороны 2 слоя – 17 Гбайт

Емкость диска D= 80 мм – в 2 – 3 раза меньше

Увеличение емкости по сравнению с СD достигнуто

1) за счет уменьшения длины волны лазера с 0,76 мкм до 0,65 – 0,635 мкм, что обеспечило возможность снизить размер питов для записи приблизительно наполовину, а расстояние между отдельными дорожками – с 1,6 до 0,74 мкм. Т.Е увеличилась область записи информациии

2) Для записи используется более совершенный код, который позволяет экономить 1 байт на 2 бита при сохранении крайней надежности хранения информации. (код Рида - Соломона)

При воспроизведении двухслойного диска луч лазера вначале считывает информацию, записанную на нижнем, более глубоком слое, а затем автоматически перефокусируется на верхний, полупрозрачный слой. Выравнивающая память проигрывателя компакт-дисков работает таким образом, чтобы зритель не заметил перехода от одного слоя к другому.

За единицу скорости передачи информации для DVD-дисков принято значение 1.385 Мбайт/с. Т.е. если на приводе указано значение скорости чтения DVD 8X, то реальная скорость составляет 8х1.385 Мб/с=11.08 Мбайт /с.

Blue Ray – формат оптического диска. Диаметр -120 мм. для чтения и записи используется лазер с длиной волны 405 нм. Отсюда – более высокая плотность записи. Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 25 ГБ, двухслойный диск может вместить 50 ГБ, трёхслойный диск может вместить 100 ГБ, четырёхслойный диск может вместить 128 ГБ.

Скорость передачи данных достигает 54 Мбайт в секунду. Предназначен для записи и хранения цифровых данных с повышенной плотностью, включая видео высокой четкости.

Флэш-накопители

Флэш-память – это энергонезависимая перезаписываемая память на основе полевых транзисторов с плавающим затвором. Такой транзистор содержит два затвора - управляющий и плавающий. При записи на управляющем затворе создаётся электрическое поле и возникает туннельный эффект. При этом некоторые электроны туннелируют через слой изолятора и попадают на плавающий затвор, который способен их удерживать до 5-10 лет. Появившийся на плавающем затворе заряд изменяет «ширину» канала сток-исток и его проводимость, что используется при чтении. Для стирания информации на управляющий затвор подаётся высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.

Такой принцип действия приводит к тому, что при записи устройства флеш-памяти потребляют значительно больше энергии, чем при чтении. Кроме того, скорость чтения флеш-памяти значительно превышает скорость записи, оставаясь при этом меньшей, чем у жестких дисков. Скорость обмена также ограничивается пропускной способностью USB-порта, наиболее часто используемого для подключения флеш-памяти. Количество циклов записи в устройствах флеш-памяти ограничено и обычно составляет 100 тысяч (максимально – до миллиона) циклов, а максимальная емкость может достигать сотен и даже тысячи гиглбайт (2009 год).