Персональный компьютер в измерительной технике.

Проблемы подготовки инженерных кадров после длительного застоя становятся теперь в России чрезвычайно актуальными. Наблюдается резкий всплеск интереса молодых людей – абитуриентов российских высших учебных заведений – к инженерным специальностям и очевидный рост потребности в инженерных кадрах. Это является естественным следствием начала подъема промышленности и науки.
Одним из направлений реформирования системы образования, в том числе высшего профессионального, является внедрение дистанционных форм обучения на основе новых информационных технологий (НИТ).
Наступивший век характеризуется прежде всего проникновением новых информационных технологий во все отрасли хозяйства, производства, науки, образования, во все направления интеллектуальной и созидательной деятельности человеческого общества. Информация становится важнейшим ресурсом развития общества наравне с сырьевыми и энергетическими ресурсами.
Основное внимание в обучении студентов на кафедре информационных и измерительных систем и технологий для инженеров направляется на изучение НИТ в области инженерной деятельности, в решении типовых вычислительных задач, задач математического моделирования с использованием компьютера. Важно, чтобы студент на первом курсе получил представление о современных технологиях решения таких задач.
В инженерном деле НИТ особенно важны, поскольку создание новых сложнейших объектов и устройств, разработка новых технологических процессов производства возможны только на основе всего объёма новейшей информации, наиболее современных средств и методов доступа и обработки информации, на основе мощных методов информационного и математического моделирования, методов проектирования, основанных на применении современных средств вычислительной техники и современных программных средств.
К таким средствам относятся прежде всего графическая среда (операционная система) MS Windows и программы, входящие в состав пакета Microsoft Office. Широкий класс инженерных и вычислительных задач эффективно решается с помощью специализированных программ, таких как MathCad, Eureka.
Важнейшее в обучении на кафедре ИИСТ – это направленность на освоение студентами подходов к решению практических задач на основе использования современных средств вычислительной техники и средств телекоммуникации, то есть на освоение современных информационных технологий в науке и технике. Главное – получить обобщённое представление об информационных процессах и современных информационных технологиях.
В процессе обучения на кафедре ИИСТ студенты должны получить навыки работы на ПК с программами, входящими в состав пакета Microsoft Office (или аналогичного), с универсальными программами решения задач, сформулированных математически (MathCad, MatLab).
Во время прохождения вычислительной практики студенты осваивают приёмы ввода и редактирования поставленных задач, способы оформления результатов. При работе с программой MathCad студенты знакомятся с приёмами выполнения численных экспериментов, используя ПК в измерительной технике.
История возникновения и развития электронно – вычислительных машин в нашей стране начинается с конца 30 – х годов ХХ в. Первые практические задачи были решены с помощью ЭВМ в конце 40 – х годов. Развитие и становление компьютерной техники в России связано с научными школами академика С.А. Лебедева в Москве и академика В.М. Глушкова в Киеве. Под руководством академика С.А. Лебедева была создана серия вычислительных машин БЭСМ, значение которой для нашей науки, техники, обороны трудно переоценить. Коллектив академика В.М. Глушкова создал по существу первый в мире «персональный компьютер» - ЭВМ серии «МИР» (машины для инженерных расчетов). Академик В.М. Глушков в 50 – х годах впервые сформулировали идеи создания «безбумажного» информационного общества.
Почётно осознавать, что В.М. Глушков был студентом энергетического факультета Новочеркасского политехнического института (НПИ). На фасаде здания ЭФ установлена мемориальная доска с надписью: «Здесь с 1943 по 1947 год обучался Герой социалистического труда, лауреат Ленинской и государственных премий академик Глушков Виктор Михайлович.

Структура и состав персонального компьютера.

Анализ истории развития и применения средств вычислительной техники (компьютеров) показывает, что назначение этих средств состоит в сборе, накоплении, хранении, обработке и передаче (распространении) информации. Отсюда следует, что средства вычислительной техники вместе со средствами телекоммуникации являются основными инструментами реализации информационных процессов, то есть основой новых информационных технологий.
О массовом применении компьютеров в информационных технологиях стало возможно говорить только после появления и распространения ПК.
Обычно выделяют так называемую базовую конфигурацию (состав) ПК, которая наращивается или изменяется в соответствии с конкретными потребностями. Конструктивно ПК представляет собой набор блоков (узлов), каждый из которых выбирается пользователем (покупателем), если они технически совместимы. Это означает на практике, что отдельный блок может быть удалён из состава ПК и заменён на другой с соответствующим назначением, но другими характеристиками.
Конструктивно в настоящее время в базовую конфигурацию ПК входят системный блок, монитор, клавиатура, манипулятор (мышь). Системный блок представляет собой ящик (корпус – case), внутри которого располагаются основные узлы типовой структуры ПК.
Традиционно все устройства ПК разделяют на группы (классы) таким образом: центральный процессор (ЦП), содержащий устройства управления и арифметико – логическое устройство; постоянное запоминающее устройство; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); внешние запоминающие устройства (ВнЗУ); устройства ввода (УВвД) и вывода данных (УВывД) (рис. 48).

УВвД

ВнЗУ

ЦП

ОЗУ

УВывД

 

 

Рис. 48. Типовая структурная схема ПК.

В реальности взаимодействие устройств ПК и информационные связи между ними основаны на специальных устройствах – шинах. Шина содержит набор проводников для передачи сигналов и устройство (микросхемы) управления шиной. Каждая шина содержит шину адреса, шину команд и шину данных, назначение которых следует из их названия. Шины являются «узким» местом любого ПК, и скорость передачи сигналов по шинам определяет быстродействие компьютера в целом.
В состав ПК сегодня входят несколько шин, отличающихся пропускной способностью (и стоимостью). Наивысшей пропускной способностью должна обладать шина, связывающая процессор с блоками памяти (внутренняя или системная шина). Характеристики других (локальных) шин определяются свойствами и характеристиками тех устройств, для подсоединения которых они используются.
Типовая шинная структура современного ПК на базе процессора Pentium представлена на рис. 49.

Основные тенденции в развитии структуры ПК являются:

· Включение в состав ПК локальных шин, обеспечивающих для высокоскоростных внешних устройств по возможности прямой (без участия ЦП) доступ к памяти (ОЗУ);

· Включение в состав контролеров внешних устройств (или в состав самих устройств) модулей промежуточной памяти (кэш-памяти), которые используются для накопления информации для обработки в следующие моменты времени;

· Использование периферийных процессоров в составе контролеров внешних устройств.

.

Рис. 49. Типовая шинная структура ПК

Следует заметить, что технические характеристики устройств ПК постоянно совершенствуются. Поэтому приводимые в литературе данные очень быстро устаревают.

В составе многих ПК пока еще остается низкоскоростная шина ISA (Industry Standart Architecture), к которой подключаются звуковая и сетевая карты(старые) и порты ввода/вывода. В настоящее время разработаны и реализованы на современных материнских платах стандарты, пришедшие на смену ISA.

Разработан разъем (шина) ACR (Advanced Communications Riser) и аналогичный CNR (Communications and Networking Riser), которые предназначены для подключения многофункциональных плат, образующих вместе с контроллерами на материнской плате аудиосистему, сетевой адаптер и HSP-модем (Host Signal Processing – модем, в котором обработка сигналов реализована программно, т.е. возложена на центральный процессор компьютера).

Подключение внешних запоминающих устройств производится через специальный интерфейс (контроллер) IDE, который на основе современных микросхем управления и согласования(чипсетов) обеспечивает прямой метод доступа к памяти DMA(Direct Memory Adressed) или Ultra-DMA.

В ряде случаев для подключения внешних запоминающих устройств используются высокоскоростные контроллеры интерфейса SCSI(читается «сказзи»).

Шина PCI первоначально была предназначена для связи процессора с оперативной памятью, в которую были врезаны разъёмы для подключения внешних устройств. Пропускная способность 32-разрядной шины PCI на частоте 66 МГц составляла 132Мбайт/с. Новые версии 64-разрядной шины PCI поддерживают частоту 66 МГц и обеспечивают пропускную способность 528 Мбайт/с. В течении нескольких лет шина PCI в основном использовалась для подсоединения видеосистемы.

В настоящее время вместо шины PCI для подсоединения видеоадаптера применяют высокоскоростную локальную шину AGP (Advanced Graphic Port), которая работает на частоте 33 или 66 МГц и обладает пропускной способностью до 1066 Мбайт/с.

Наконец, все больше внешних устройств ввода/вывода подсоединяются к универсальной последовательной шине USB (Universal System Bus). Шина USB позволяет подключить к компьютеру до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устройства соединяются последовательно (цепочкой), т.е. каждое следующее устройство подключается к предыдущему. Шина USB практически исключает конфликты между различными устройствами.

Таким образом, шинная структура ПК постоянно развивается и совершенствуется по пути увеличения пропускной способности в соответствии с совершенствованием других устройств ПК. Электронные устройства, обеспечивающие сопряжения локальных шин компьютера и реализующие методы доступа к памяти компьютера со стороны внешних устройств, представляют собой набор микросхем (чипсет), свойства которого полностью определяют характеристики материнской платы ПК. В большинстве случаев чипсет состоит из двух микросхем, которые называются «северный мост» и «южный мост».

«Северный мост» управляет взаимодействием основных устройств: центрального процессора, оперативной памяти, порта AGP и шины PCI.

«Южный порт» выполняет функции контроллера дисководов жестких и гибких дисков, функции моста PCI – ISA, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB.

Электронные мосты предназначены для согласования характеристик шины с нагрузкой (с подключаемыми к ней устройствами) или согласования шин различных типов.

Структурная схема ПК показывает, что возможности компьютера существенно определяются характеристиками системной шины FSB (Front Side Bus), в основном тактовой частотой ее работы. Эта шина работает на частоте 66, 100 и 133 МГц. В настоящее время наиболее распространены чипсеты, поддерживающие частоту работы системной шины 133 МГц, однако имеются чипсеты, поддерживающие частоту 800 МГц системной шины. Пропускная способность шины FSB на частоте 100 МГц равна примерно 800 Мбайт/с. Конечно, необходимо учитывать способность процессора и модулей ОЗУ работать с такими системными шинами.

Характеристики ПК определяются в основном характеристиками процессора и чипсета. Поскольку конструктивно чипсет является неотъемлемой частью материнской платы, а процессор является съёмным устройством, постольку характеристики ПК определяются сочетанием материнской платы и процессора, которые должны быть совместимы. Большинство современных материнских плат автоматически определяют тип установленного процессора и производят необходимые настройки, обеспечивающие их совместимость. Некоторые возможности настройки можно выполнить программным путем через меню установки Setup BIOS.

Следует отметить стремление разработчиков ПК интегрировать на системной плате контроллеры ряда основных внешних устройств (возможно, вместе с самими устройствами), таких как видеоконтроллер, звуковая система, сетевой адаптер, факс-модем. Это приводит к существенному упрощению конструкции ПК. Однако у этой тенденции есть существенные недостатки:

· Низкая ремонтопригодность – выход из строя любого контроллера приводит к необходимости замены всей системной платы; в этом отношении модульная структура, в которой каждому контроллеру соответствует отдельная печатная плата, подсоединяемая к материнской (системной) плате через соответствующий разъем, представляется более рациональной;

· Невозможность совершенствования (замены) отдельных устройств без замены всей материнской платы.

Однако рост интеграции элементов, уменьшение их габаритов при совершенствовании их характеристик и снижение цены приводит к широкому распространению интегрированных материнских плат, особенно в массовых недорогих ПК.

Можно выделить три основных направления развития ПК:

· Прогресс в разработке и производстве процессоров: увеличение тактовой частоты в соответствии с совершенствованием технологии производства интегральных схем; совершенствование архитектуры процессора;

· Развитие шинной структуры ПК и разработка новых поколений чипсетов;

· Разработка новых периферийных устройств и соответствующих контроллеров.

Рассмотрим более подробно указанные направления развития ПК.

Процессоры. Главным элементом компьютера является центральный процессор (ЦП), который представляет собой выращенный по специальной технологии кристалл кремния, содержащий в себе множество отдельных элементов – транзисторов. Процессор включает в себя несколько устройств: арифметико-логическое устройство (вычислитель); сопроцессор – устройство для выполнения операций «с плавающей точкой»; устройство управления; кэш-память – сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов.

Лидирующее положение в области производства давно и прочно занимает фирма «Intel». Однако наличие конкурентов в лице фирм «AMD» и «Cyrix» стимулирует быстрое развитие этой отрасли.

Процессоры отличаются друг от друга типом (моделью) и тактовой частотой. Каждой модели процессора соответствует набор команд, выполняемых процессором. Чем выше тактовая частота, тем выше при прочих равных условиях производительность (и цена) процессора. Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется процессором за одну секунду. Следует заметить, что разные модели процессоров выполняют одни и те же операции (например деление или умножение) за разное число тактов, что существенно сказывается на их производительности.

Совершенствование внутренней структуры (архитектуры) процессоров происходит параллельно с ростом тактовой частоты их работы. Серия процессоров Pentium фирмы «Intel» занимает доминирующее место на рынке процессоров. Для процессоров Pentium IV характерными являются частоты 1500..2800 МГц.

Важной характеристикой процессора является наличие встроенной (промежуточной, буферной) кэш-памяти второго уровня (L2), которую так называют в отличие от кэш-памяти (внутренних регистров памяти) первого уровня (L1). Объём внутренней кэш-памяти второго уровня составляет от 128 до 512 КБ.

Конструктивной особенностью, на которую необходимо обращать внимание, является тип разъёма (гнезда), в который вставляется микросхема процессора на материнской (системной) плате. К сожалению, здесь достаточно большое разнообразие вариантов. Сегодня наиболее распространены материнские платы с разъёмом для процессора типа FC-PGA, для процессоров Pentium III, Pentium IV и Celeron новой серии (технология 0,18 мкм). Ранее выпускались материнские платы с разъёмом Slot1 для процессоров Pentium II, Pentium III, некоторых типов Celeron, и разъёмом типа Slot370 для процессоров Celeron. Фирмы-производители предлагают специальные устройства – переходники с одного типа разъёма на другой.

Чипсеты. Характеристики чипсета полностью определяют свойства материнской платы. При выборе материнской платы необходимо выяснить, какие возможности предоставляет чипсет, установленный в ней, в частности, какую частоту работы системной шины он поддерживает, какую скорость обмена данными с дисковыми накопителями он обеспечивает.

Контроллеры периферийных устройств. Наибольший интерес при выборе(или сборке) ПК представляет видеосистема, включающая в себя видеоконтроллер (видеокарту) и монитор.

Видеокарта содержит собственно контроллер монитора и видеопамять. Современные видеокарты способны хранить значительный объём данных, предназначенных для вывода на экран монитора, и в определенной степени обрабатывать их для ускорения формирования изображения. Такие видеокарты получили название графических ускорителей (акселераторов).

Свойства и возможности графического ускорителя определяются типом графического процессора, установленного в нем, и объёмом видеопамяти. Из общих соображений ясно, что чем больше объём видеопамяти, тем лучше, что однако существенно сказывается на цене видеокарты.

Графические процессоры постоянно совершенствуются по пути роста внутренней частоты и развития применяемых алгоритмов обработки трехмерной графики.

Большинство выпускаемых в настоящее время графических ускорителей подключаются к порту (шине) AGP (Accelerated Graphic Port), однако достаточно распространены акселераторы (иногда в виде дополнительной платы, подсоединяемой к обычной видеокарте), работающие с шиной PCI.

Видеоконтроллеры, расположенные на интегрированных системных платах, используют для работы с графическими данными часть оперативной памяти ПК и ресурсы центрального процессора, что может существенно сказаться на производительности системы.

Контроллеры других внешних устройств(звуковой системы, сети, модемы) обычно совмещаются с самими устройствами на одной печатной плате или интегрированы (размещены) на системной плате ПК.

Модули оперативной памяти. На всех современных материнских платах имеется не менее двух разъёмов для установки модулей оперативной памяти DIMM (168 контактов). Эти модули не требуют установки их одинаковыми парами, как было ранее. Один модуль может обладать объёмом памяти 16, 32, 64, 128 Мбайт и более. Поэтому обычно достаточно одного модуля, установка которого не вызывает проблем. Принципиальной является такая характеристика модуля памяти, как время доступа. Необходимо убедится, что чипсет материнской платы соответствует скоростным качествам модуля памяти. Не следует стремиться устанавливать высокоскоростные модули памяти, если материнская плата недостаточно современна.

Внешние запоминающие устройства. Следующей не менее важной проблемой является выбор и установка устройств внешней памяти (внешних запоминающих устройств или накопителей).

Сегодня считается обязательным для большинства ПК наличие накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД) размером 3,5 дюйма и накопителя на жестком магнитном диске (винчестер), а также устройства для чтения данных с компакт-диска (CD-ROM).

При подключении НГМД необходимо обратить внимание на аккуратное подсоединение провода питания. При подсоединении сигнального шлейфа нужно правильно поместить его нулевой провод. На шлейфе нулевой провод помечен краской, на плате и устройстве обычно имеется соответствующая надпись. Чаще всего нулевой провод на устройстве расположен вблизи разъема питания. К НГМД шлейф подсоединяется тем разъемом, который расположен после переворота на 180° части проводников шлейфа.

При подключении винчестеров имеется несколько вариантов. Если винчестер (накопитель на жестком магнитном диске НЖМД) один, то он с помощью перемычки устанавливается в режим Master (М). Если подключаются два НЖМД к одному разъему интерфейса IDE на материнской плате с помощью соответствующего шлейфа (с тремя разъемами), то один винчестер устанавливается в режим Master, а другой — в режим Slave (S). Если винчестеры подсоединяются к разным разъемам интерфейса IDE (IDE0 и IDE1), то они оба устанавливаются в режим Master.

Устройства, работающие с лазерными дисками (в частности, CD-ROM), которые подсоединяются к интерфейсу IDE, либо подключаются в режиме Slave тем же шлейфом, что и винчестер, либо в режиме Master отдельным шлейфом ко второму разъему (IDE1) интерфейса IDE на материнской плате.

При выборе винчестера, кроме желаемого объема памяти и цены, нужно руководствоваться возможностями чипсета материнской платы. В настоящее время почти все винчестеры имеют интерфейс UDMA-100 (Ultra Directed Memory Access). Скорость обмена данными существенно зависит от скорости вращения привода диска (5400 или 7200 об/мин).

Кроме накопителей с интерфейсом IDE/E1DE, возможно использование устройств с интерфейсом SCSI («сказзи»), которые обладают значительно более высокими скоростными характеристиками, но требуют наличия специального адаптера и значительно дороже стоят. Поэтому их применение скорее оправдано в серверах и компьютерах специального назначения.

Звуковые карты. Современная звуковая карта содержит аналого-цифровой (АЦП) и цифроаналоговый (ЦАП) преобразователи, обеспечивающие необходимые преобразования звукового сигнала, процессоры обработки звукового сигнала и усилители. Звуковой сигнал, поступающий на звуковую плату с аналогового входа.(например, от микрофона), преобразуется в цифровую форму (оцифровывается) и может быть записан, в частности, на машинный носитель (диск). При воспроизведении звука выполняется обратная процедура.

Свойства и характеристики звуковых карт определяются частотой дискретизации звукового сигнала и применяемыми алгоритмами обработки и коррекции звука. Возможности, предоставляемые звуковыми картами пользователям, в ос­новном определяются программными средствами, которые обеспечивают генерацию необходимых сигналов, содержат обширные библиотеки сигналов (в частности, звучания от­дельных музыкальных инструментов) Все это вместе с со­ответствующим графическим интерфейсом таких программ позволяет пользователю эффективно синтезировать необхо­димое звучание и, например, сочинять музыкальные произведения.

Звуковые карты подсоединяются в основном к шине PCI но иногда все еще используется шина ISA.

Сетевые карты. Сетевые карты (адаптеры сети) преобразуют данные, посту­пающие с шины PCI (или ISA) для передачи их в сеть по двухпроводной линии, осуществляют согласование с приме­няемым кабелем и выполняют обратное преобразование при принятии от сети поступающих данных.

В локальных компьютерных сетях чаще всего применяются либо коаксиальный кабель (типа телевизионного антенного кабеля), либо кабель «витая пара» (два скрученных провода, помещенных в защитную оболочку). Для этих кабелей требу­ются различные разъемы, которые, естественно, должны быть на сетевой карте. Обычно на сетевой карте имеется либо один разъем для витой пары (UTP), либо два разъема (Combo) — для витой пары и коаксиального кабеля.

Выбор сетевой карты зависит от используемой в сети ско­рости передачи данных. В настоящее время в локальных сетях реализуются два стандарта: 100 и 10 Мбит/с.

Факс-модемы. Факс-модемы выполняют преобразование сигнала для переда­чи его по телефонной линии. Они выпускаются в двух испол­нениях — внешние и внутренние. Внешние модемы как от­дельные устройства подсоединяются к ПК через один из пор­тов с помощью кабеля, и имеют автономное электропитание. Внутренний модем представляет собой печатную плату, встав­ляемую в разъем (слот) соответствующей шины на материн­ской плате.

Мониторы и видеокарты. Большое внимание при выборе (и сборке) компьютера должно быть уделено видеосистеме, включающей в себя видеокарту (ви­деоадаптер), графический ускоритель (акселератор), монитор.

Монитор — это устройство визуального отображения дан­ных. Мониторы характеризуются принципом действия и раз­мером экрана.

Размер экрана измеряется (обычно в дюймах) по диагона­ли между противоположными углами.
Жидкокристаллические мониторы (LCD) обладают абсолют­но плоским экраном, высокой разрешающей способностью и являются наиболее перспективными. Они применяются в ос­новном в переносных (notebook) ПК, однако все чаще включа­ются в состав настольных компьютеров. Недостаточное их распространение определяется относительно высокой ценой, и размером экрана монитора, который также ограничивается в основном ценой. Выпускаются жидкокристаллические монито­ры с размером экрана по диагонали 100 см и более. При этом габариты их по толщине таковы, что их можно повесить на стену. Главный недостаток таких мониторов, с которым ус­пешно борются разработчики, заключается в том, что естест венные изображения сохраняются при угле зрения около 90⁰(перпендикулярно экрану).
Традиционные мониторы основаны на использовании электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). В настоящее время производство таких мониторов с размером экрана 14 дюймов по диагонали практически свёрнуто. Мониторы с чёрно-белым изображением применяются только в специальных целях (кассы, банки и т.п.). Для домашних применений в основном приобретаются цветные мониторы с размером 15” или 17” по диагонали. Следует отметить, что видимая часть экрана, которая используется для вывода изображения, меньше размера, указанного в паспорте монитора, примерно на 1см.
Изображение на экране монитора на базе ЭЛТ получается в результате облучения светящегося (люминофорного) покрытия направленным пучком электронов. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие содержит точки трёх типов, светящихся красным (R),зелёным (G) и синим (B) цветами. Чтобы на экране все три луча, которые генерируют три цвета, сходились строго в одну точку и изображение было чётким, перед светящимся слоем ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями, выполненную, например, из вертикальных проволочек. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем чётче и точнее получается изображение. Шаг маски измеряется в миллиметрах. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,24…0,28 мм.
Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды на экране полностью сменяется изображение. Иногда частоту регенерации называют частотой кадров. Частоту регенерации измеряют в герцах (Гц). Чем выше частота, тем чётче устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз при длительной работе. Минимальным для комфортной работы считается частота регенерации 75 Гц и выше.
Важной характеристикой монитора является класс защиты с точки зрения требований техники безопасности. Класс защиты определяется действующими стандартами, ограничивающими, прежде всего, уровень электромагнитного излучения монитора. Существуют также эргономические и экологические нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия).
Для профессиональных применений используются мониторы с размером экрана 17, 19, 21 дюймов по диагонали. Главной проблемой ЭЛТ большого размера являются искажения изображения по краям экрана. Для уменьшения этих искажений применяют сложные системы управления электронным пучком, формирующим изображение.
С увеличение разрешения монитора (количество точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти в ОЗУ оказалось недостаточно для хранения графических данных, а центральный процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Поэтому операции, связанные с графическими данными, переданы отдельному устройству, получившему название видеоадаптера или видеокарты. Видеокарта вместе с монитором образует видеосистему компьютера. На видеокарту возложены функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.
Известны различные поколения видеоадаптеров: MDA (монохромный), GGA (4 цвета), EGA (16 цветов), VGA (256 цветов). Видеоадаптеры SVGA обеспечивают воспроизведение до 16,7 млн цветов с возможностью выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений: 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1400 точек.
Разрешение экрана – один из важнейших параметров видеосистемы. Чем выше разрешение, тем больше информации можно отобразить на экране; при этом меньше становится размер каждой отдельной точки, и тем самым меньше видимый размер элементов изображения.
Для каждого размера экрана монитора, для каждой программы можно выбрать наиболее подходящее разрешение. Использование высокого разрешения на мониторе малого размера приводит к тому, что элементы изображения становятся мелкими и не разборчивыми. При использовании низкого разрешения на экранах большого размера элементы изображения становятся чрезмерно крупными. Если программа имеет сложный и насыщенный элементами интерфейс, то они не полностью умещаются на экране, что затрудняет работу.
Многие современные (особенно игровые) программы требуют высокого разрешения экрана и значительных объёмов видеопамяти. В настоящее время обычным является объём 64 Мбайт, но в ряде случаев уже требуется больший объём видеопамяти.
Выбор конфигурации компьютера. Первое, что должен решить для себя будущий пользователь – это определиться с габаритами системного блока, т.е. выбрать так называемый форм-фактор корпуса (case). В течение длительного времени на рынке доминировали корпуса вертикального исполнения формата AT или mini-tower («малая башня»). Корпуса горизонтального исполнения в основном представляют очень известные и потому дорогие фирмы («Brand Name»).
Корпус формата AT достаточно компактен, занимает не слишком много места на рабочем столе. Однако недостаток места внутри корпуса приводит к трудностям при модернизации ПК и размещении в нем дополнительных устройств. Теснота внутри корпуса является причиной неудовлетворительного теплового режима работы размещённых в нем устройств. В настоящее время выпуск корпусов формата AT практически прекращён.
Корпуса формата ATX(midi-tower) имеют достаточные размеры для размещения как основных, так и дополнительных устройств, в том числе и дополнительных вентиляторов, что очень важно в связи с высокой теплоотдачей современных процессоров. Блоки питания в корпусах ATX обычно обладают большей мощностью и обеспечивают возможности программного управления режимами питания.
Выбор размера корпуса определяет выбор форм-фактора системной (материнской) платы. В названиях (типах) материнских плат всегда присутствует указание на форм-фактор AT или ATX.
В корпусах AT и ATX вертикального исполнения материнская плата с помощью пластмассовых ножек и винтов устанавливается на специальной вертикальной (боковой) стенке, на которой имеется стандартизованный набор отверстий. Обычно плата привинчивается к стенке после установки на неё процессора с вентилятором и модулей памяти.
Блок питания в корпусе AT имеет два жгута с разъёмами, которые (оба) вставляются в соответствующий разъём на материнской плате. Необходимо обратить внимание на то, чтобы чёрные провода в жгутах были расположены рядом друг с другом (к центру разъёма на материнской плате).
В корпусе формата ATX разъём у жгута блока питания один, и подключение его к материнской плате не вызывает проблем. Выпускаются также материнские платы, которые могут быть установлены как в корпус AT, так и ATX. Соответственно на них имеется два разъёма для подключения жгутов питания.
Следующим принципиальным моментом в выборе конфигурации ПК является выбор процессора. С учётом моды и престижности многие пользователи ориентируются на самые последние достижения науки и техники в области процессоров. В качестве основания обычно указывают на то, что такой компьютер не слишком быстро морально устареет.
Однако на самом деле главными факторами здесь являются круг задач, которые предполагается решать с помощью ПК, и цена. Если ПК используется только в качестве «пишущей машинки», то основным фактором является его цена. Нужно учитывать также то, что, как показывают специально проводимые тесты, при решении «массовых» задач самые дорогостоящие и мощные процессоры не дают заметного преимущества перед моделями, стоящими значительно меньше.
В настоящее время оптимальным для большинства пользователей (особенно домашних) является процессор Celeron фирмы «Intel» с тактовой частотой, которая позволяет использовать наиболее современные чипсеты материнских плат. Сейчас этому соответствую тактовые частоты больше 667 МГц (до 2400 МГц). Однако необходимо иметь в виду, что на сегодняшний день процессоры Celeron работают с частотой 66 МГц системной шины.
Необходимо обратить внимание также на наличие встроенной в процессор кэш памяти второго уровня (L2) объёмом не менее 128 Кбайт. Обычно (начиная с Pentium 2) это условие выполняется.
Важным моментом является тип разъёма, который необходим тому или иному процессору. Если разъём на материнской плате не совпадает с требуемым для процессора, то можно использовать специальные переходники (в виде небольших печатных плат). Также необходимо обратить внимание на тип вентилятора, охлаждающего процессор, который должен конструктивно соответствовать выбранному процессору.
Современные материнские платы в большинстве случаев автоматически «распознают» установленный процессор, и в первом приближении дополнительных настроек не требуется.
Принтеры. Поскольку подготовка документов с последующим выводом на бумагу является одной из основных областей применения ПК, в состав компьютера (домашнего или рабочего) включается принтер. Существует три основных типа принтеров: матричные, струйные и лазерные.