АПАРАТНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРІВ
Для опрацювання інформації потрібні певний набір технічних пристроїв (апаратна складова) і програми (програмна складова), які будуть керувати роботою цих пристроїв. Сукупність програмної і апаратної складової називають інформаційною системою. Тради- ційно апаратну складову, на відміну від програмної, називають жорсткою, незмінною час- тиною системи. Звідси походить і назва hardware — це hard (твердий) + ware (виріб).
Апаратна складова IBM-сумісного персонального комп'ютера звичайно включає дві основні частини: системний блок та периферії, тобто пристрої введення і виведення інфор-
мації.
У настільному комп'ютері системний блок та периферійні пристрої (монітор, кла- віатура, маніпулятор “миша”) є окремими частинами комп'ютера. Портативний варіант побудови персонального комп'ютера передбачає поєднання всіх пристроїв в єдину конструкцію. Серед портативних розрізняються “блокнотна” конструкція або “ноутбук” (від англ. notebook — блокнот); наколінна конструкція або “лептоп” (від англ. lap — коліно, top — вершина); комп'ютер, що розміщується на долоні, або “палмтоп” (від англ. palm — долоня).
До складу системного блока входять основні вузли комп’ютера: материнська плата, адаптери, блок живлення, один-два накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД), один (іноді більше) накопичувач на жорсткому магнітному диску (НЖМД),дис.- ковод для компакт-дисків, засоби керування (вимикач електроживлення,кнопка “Reset”).
Системна(або материнська) плата— так називають плату одного зі стандартних форматів, на якій розміщуються головні компоненти комп’ютерної системи — центральний процесор; оперативна пам'ять, кеш-пам’ять; комплект мікросхем логіки, що підтримують роботу плати, — чіпсет (chipset); центральна магістраль, або шина; контролер шини і кілька рознімних з’єднань-гнізд — слотів, які призначені для підключення до материн- ської інших плат (контролерів, плат розширення тощо).
Центральний процессор
Центральний процесор(CPU — Central Processing Unit) є центральним блоком ПК, призначеним для керування роботою всіх блоків комп’ютера і виконання арифметичних та логі- чних операцій над інформацією. До його складу входять логічні блоки (КП, АЛП), мікропроце- сорна пам’ять (МПП) — складова частина, що забезпечує короткочасне зберігання, запи- сування та видавання інформації, яка використовується в обчисленнях у найближчих тактах роботи комп’ютера.
Конструктивно процесор, який часто порівнюють із мозком комп’ютера — це невелика електронна схема, де на одному кристалі надчистого кремнію за допомогою складного, бага- тоступеневого і високочастотного технологічного процесу створено кілька мільйонів транзи- сторів та інших схемних елементів, з’єднувальні проводи і точки підключення зовнішніх виводів.
Основними параметрами процесора є набір команд, розрядність, тактова частота.
Набірабо система командпостійно вдосконалюються. Сучасні процесори можуть ви-
конувати до кількох сотень команд (інструкцій).
Процесор має власну невелику пам'ять швидкого доступу, елементи якої називаються ре- гістрами. В них містяться команда, яка виконується у поточний час, дані, над якими вона виконується, і результат виконання команди. Ця пам'ять короткочасна і зберігає інформа- цію лише на час виконання команди. Розрядністьпоказує, скільки двійкових розрядів (бі- тів) інформації обробляється (або передається) за один такт, а також скільки двійкових розрядів можна використати в процесорі для адресації оперативної пам’яті, передачі даних тощо. Від розрядності процесора значною мірою залежать можливості комп'ютера: зі збіль- шенням розрядності обмін даними відбувається оперативніше.
Тактова частотавизначає кількість елементарних операцій, які центральний проце- сор виконує за 1 секунду і вимірюється у мегагерцах (МГц) та гігагерцах (ГГц). Чим більша тактова частота, тим швидше працює комп'ютер.
Запам'ятовуючі пристрої комп'ютера.
Пам'ять комп'ютера— це пристрій, призначений для зберігання інформації.
Всю пам'ять комп'ютера можна розділити на внутрішню та зовнішню.
Внутрішня пам'ятьвиготовляється у вигляді мікросхем, її призначення — забезпе- чення роботи комп'ютера. Користувач не може зберігати власну інформацію у внутрішній пам'яті.
До внутрішньої пам'яті належать: оперативна пам'ять, постійний запам'ятовуючий пристрій та кеш-пам'ять.
У оперативній пам'яті(RAM від англ. Random Access Memory — пам'ять з довільним доступом) зберігаються програми і дані, з якими працює процесор у поточний момент. Ця па- м'ять працює порівняно швидко, звідси походить і назва — оперативна. Оперативна пам'ять є тимчасовою — всі дані, що містяться у комірках оперативної пам'яті, зберігаються тільки упродовж того часу, поки комп'ютер включений. При виключенні комп'ютера вміст пам'яті зникає. Сучасні комп'ютери мають оперативну пам'ять обсягом від 16 Мб до 1Гб і більше.
Постійний запам'ятовуючий пристрій(ПЗП, англ. ROM від Read Only Memory — пам'ять тільки для читання) призначається для постійного збереження інформації, яка запи- сується один раз у заводських умовах. Користувач не має доступу до комірок постійної па- м'яті і не може змінити її вміст. Саме у ПЗП містяться перші команди для процесора, за яки- ми той починає роботу.
До складу ПЗП входить комплект програм під назвою BIOS (Basic Input-Output System — базова система введення-виведення), який ще називають напівпостійним за- пам'ятовуючим пристроєм. Вміст пам'яті BIOS підтримується спеціальним акумулято- ром. BIOS містить установки поточної конфігурації комп'ютера: наявність та типи деяких пристроїв, поточний час тощо. Користувач має доступ до BIOS та може змінювати його уста- новки.
Кеш-пам'ятьмає ті ж самі функції, що й оперативна, та призначається для тимчасового зберігання саме тих програм і даних, які найчастіше використовуються. Час доступу до вмісту кеш-пам'яті у декілька разів менший, ніж до вмісту оперативної пам'яті. Сучасні комп'ютери мають кеш-пам'ять обсягом від 128 Кб до 1Гб і більше.
Зовнішня пам'ятьпризначена для тривалого зберігання інформації і даних. Інфор- мація в зовнішній пам'яті зберігається при виключеному комп'ютері. Пристрої зовнішньої пам'яті характеризуються такими показниками: обсяг пам'яті, час доступу до інформації, тобто швидкість запису та зчитування даних, надійність збереження інформації.
Пристрої зовнішньої пам'яті називаються накопичувачами. Накопичувачі складаються з двох частин:
• носій— це пристрій, на якому зберігається інформація;
• привод— це пристрій, призначений для зчитування інформації з носія та, інколи,
запису інформації на носій.
Нині існує два основних види накопичувачів: накопичувачі на магнітній стрічці та ди-
скові накопичувачі.
Накопичувачі на магнітній стрічцівлаштовані таким чином, що прочитати інфор- мацію з комірки пам'яті стрічки можна тільки після зчитування інформації з попередніх комі- рок. Цей спосіб зчитування інформації називається поступовим доступом. Дискові нако- пичувачімають довільний доступ, тобто зчитувати з них інформацію можна в будь-якому порядку. Майже всі сучасні накопичувачі є саме дисковими накопичувачами.
У дискових накопичувачах інформація записується на концентричні кільця, які назива- ються доріжками. Радіуси, проведені з центра диска, розділяють доріжки на сектори. Кожна доріжка має свій номер (починаючи з 0), всі сектори, розміщені на різних доріжках між двома су- сідніми радіусами, мають однаковий номер. Всі сектори розраховані на запис однакового обсягу інформації (звичайно 512 байтів). Запис та зчитування інформації на дискових накопичувачах ви- конується посекторно, тобто інформація передається відразу з цілого сектора.
Накопичувач на жорсткому магнітному диску(НЖМД) або вінчестер, призначе- ний для постійного збереження інформації, яка використовується при роботі з комп'ютером. Носій вінчестера — це кілька твердих круглих пластин, які закріплюються на одному стер-
жні й розташовуються у герметичному корпусі. Корпус вмонтовується в системний блок. Привод вінчестера також розташований в цьому ж корпусі. Найбільш поширена ємність сучасних вінчестерів коливається в межах від 1,2 Гб до 100 Гб. Швидкість запису та зчиту- вання інформації з вінчестера у тисячі разів вища, ніж з гнучких дисків. Час життя вінчес- тера при інтенсивному використанні, як правило, становить 4-5 років.
Накопичувач на гнучких магнітних дисках(НГМД) призначається для перенесення невеликих обсягів інформації між різними комп'ютерами. Привід НГМД називається дисково- домі вмонтовується в системний блок. Носієм НГМД є гнучкий диск (floppy disk) або скорочено дискета. Звичайно використовуються дискети розміром 3,5 дюйма (3,5"= 89 мм), інформація в них записується на одну пластину з магнітним покриттям. Гнучкі магнітні диски можуть мати позначення DS, DD або HD: DS (від англ. double sided) — двостороння дискета із записом на обох поверхнях, DD — (від англ. double density) — дискета з подвійною щільністю запису; HD — (від англ. high density) — дискета з високою щільністю запису. Стандартна ємність дискет
3,5”—1,44 Мб та 2,88 Мб. Час життя дискети при інтенсивному використанні звичайно не більше
року.
Стримерзаписує інформацію великими блоками, безперервним потоком (звідси і назва: англ. stream — потік). Головною його перевагою є можливість швидкого та надійного зберігання великих обсягів інформації. Касети для стримера випускаються місткістю від 60 Мб до
4 Гб.
Накопичувачі на лазерних (оптичних) дисках(НЛД) призначені для тривалого зберігання інформації середнього обсягу. Носій НЛД (його часто називають компакт-диском) має вигляд платівки діаметром приблизно 12 сантиметрів. Звичайні компакт-диски можуть зберігати до 650 Мб інформації. Швидкість запису та зчитування інформації з компакт-дисків значно вища, ніж з гнучких дисків, але нижча, ніж з вінчестерів. Вважається, що компакт-диски мають високу надійність збереження інформації.
Існують такі різновиди компакт-дисків: CD-ROM, CD-R та CD-RW. Для кожного виду компакт-дисків існує відповідний привод.
CD-ROM(від Compact Disk-Read Only Memory — компакт-диск-пам'ять тільки для читання). Інформація на такі диски записується за допомогою спеціальної заводської апара- тури та не може змінюватись.
CD-R(Compact Disk Recordable — компакт-диск для запису). Інформацію можна запи-
сати лише один раз.
CD-RW(Compact Disk—Rewritable — компакт-диск, який можна перезаписувати). Ін-
формацію можна записати багато разів (до 1000).
Цифрові дискиDVD (Digital Versatile Disk — цифровий диск) призначені для збері-
гання великих обсягів інформації (до 17 Гб). DVD по суті є вдосконаленням CD-ROM.
Периферійні пристрої для введення-виведення інформації
Пристрої введення інформації— це пристрої комп'ютера, призначені для передаван-
ня інформації від користувача комп'ютеру.
З часів створення комп'ютерів до 90-х років минулого сторіччя користувач міг вводити в комп'ютер тільки текстову інформацію за допомогою пультів (прообразів сучасних клавіа- тур), перфокарт (аркушів паперу з отворами) та перфострічок. Перфокарти були в той час основним засобом введення програм у комп'ютер, тому що швидкість зчитування інформації з них у сотні разів перевищувала швидкість введення з клавіатури.
У сучасних комп'ютерах користувач має змогу вводити в комп'ютер інформацію будь-
якого виду: текстову, числову, графічну, звукову.
Клавіатурапризначена для введення до комп'ютера текстової інформації (літер,
цифр, розділових знаків) та керування його роботою.
Зазвичай клавіатура стаціонарного ПК — це самостійний конструктивний блок. У пе- реносних ПК клавіатура входить до складу корпуса; кількість її клавіш значно менша, ніж у стаціонарного.
Клавіатури мають по 101 — 104 клавіші, які розміщені за стандартом QWERTY (у верхньо- му лівому куті літерної частини клавіатури містяться клавіші “Q”, “W”, “E”, “R”, “T”, “Y”). Розріз- няють їх лише за незначними варіаціями розташування і форми деяких службових клавіш, а також особливостями, зумовленими мовою, що використовується.
За своїм призначенням всі клавіші умовно поділяють на чотири групи:
• алфавітно-цифрові і знакові клавіші;
• функціональні клавіші;
• службові клавіші;
• допоміжна (або мала цифрова) клавіатура.
Ця класифікація умовна, тому що залежно від програми, яка виконується, одна й та сама клавіша може здійснювати і функціональні, і службові обов'язки. Кожний про- грамний продукт, як правило, супроводжується поясненням призначення основних фун- кцій клавіш..
Маніпулятор “миша”— це пристрій, за допомогою якого користувач керує позиці-
єю курсору на екрані монітора та обирає об'єкти для роботи.
Джойстик(від англ. joy — радість, stick — палка) — це пристрій, який використову- ється в комп'ютерних іграх. Джойстик має вигляд рукоятки з кнопками (для “пострілу”, “стрибка” тощо), при обертанні якої курсор переміщується на екрані.
Сканер— це пристрій, для введення в комп’ютер чорно-білого або кольорового пів- тонового зображення, графічної та текстової інформації. За допомогою спеціального програ- много забезпечення можна розпізнавати текст, введений за допомогою сканера, і це дає змогу швидко переносити у комп'ютер надрукований (на принтері, друкарській машинці, а іноді — навіть рукописний) текст.
Пристрої виведення інформації— це пристрої комп'ютера, призначені для переда-
вання інформації від комп'ютера до користувача.
Монітор(дисплей) комп'ютера — це пристрій, призначений для відображення тексто-
вої або графічної інформації.
Розмір екрана вимірюється по діагоналі у дюймах. Використовуються монітори розмі-
ром 14", 15", 17", 19", 20", 21", 24".
Принтери та плоттери— це пристрої для виведення на папір символьної та гра-
фічної інформації.
Серед багатьох моделей принтерів, як правило, використовуються три види — мат-
ричні, струневі та лазерні.
Плоттери(від англ. plot — креслити), або графопобудувачіпризначені для дру- кування будь-яких складних графічних зображень великих форматів. Використовуються вони у галузях, де необхідне виготовлення креслень, схем, графіків, карт, діаграм.
Звукова плата— це пристрій комп'ютера, який забезпечує введення та виведення звукової інформації. Звукова плата вмонтовується в системний блок та виконує операції, пов'язані з перетворенням звукової інформації на цифрову та навпаки. До звукової плати для виведення звуку можна підключати колонки або навушники, а для введення — мікро- фон.
режа.