Устройство современного персонального компьютера

Компьютер - электронный прибор, предназначенный для автоматизации, создания, хранения, транспортировки и обработки данных.

Рассмотрим классификацию современных компьютеров. Одним из принципов классификации может быть назначение. В этом случае различают большие, мини- и микро- ЭВМ и персональные компьютеры.

Большие ЭВМ – это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и целых отраслей народного хозяйства (например для АЭС). Штат обслуживания Большой ЭВМ составляет до многих десятков человек, поэтому на базе таких суперкомпьютеров создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

Мини–ЭВМ отличаются от больших уменьшенными размерами и соответственно меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями и научными учреждениями. Их часто применяют для управления производственными процессами. Для организации работы с мини-ЭВМ требуется также вычислительный центр, хотя и не такой многочисленный, как для больших ЭВМ.

Микро-ЭВМ доступны многим предприятиям. Для их обслуживания обычно не создают вычислительные центры. Эту задачу может решать небольшая вычислительная лаборатория в составе нескольких человек. Микро-ЭВМ могут применяться и в крупных вычислительных центрах, где они выполняют вспомогательные функции, например, осуществляют предварительную подготовку данных.

В настоящее время особо бурное развитие получила категория персональных компьютеров. Они предназначены для обслуживания одного рабочего места. Отличаются небольшими размерами и относительно невысокой стоимостью. В тоже время современные рациональные компьютеры обладают немалой производительностью.

До последнего времени ПК разделяли на бытовые и профессиональные. Однако сейчас такое разделение не актуально. С 1999 года в области ПК действует международный классификационный стандарт, устанавливающий следующие их категории: массовые, деловые, портативные, развлекательные ПК и рабочие станции.

Большинство компьютеров, присутствующих в настоящее время на рынке попадают в категорию массовых. В них гармонично сочетаются средства для решения различных задач и работы с любыми типами данных.

Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требований вообще не предъявляется. Для портативных ПК обязательным является наличие средств компьютерной связи. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных. Развлекательные компьютеры, пожалуй, самые мощные. К ним предъявляются высокие требования в отношении средств воспроизведения графики и звука.

Наряду с рассмотренной классификацией по назначению существует ряд других, например по уровню специализации. В этой классификации различают универсальные и специализированные компьютеры. На базе первых можно собирать вычислительные системы произвольного состава, для решения широкого круга задач: работы с текстом, графикой, музыкой, видеоматериалами и т.д. Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач. К ним относятся, например, бортовые компьютеры автомобилей, судов, самолетов, космических аппаратов. Специализированные компьютеры широко используются и для управления различными медицинскими приборами, например, электронные кардиографы, реографы, спирографы, в которые встроены микропроцессоры, реализующие функции ЭВМ.

Другая классификация основана на размерах. Различают настольные, портативные (notebook) и карманные модели(palmtop). Первые распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места. Портативные компьютеры удобны для транспортировки. Благодаря портативности ноутбуки используют для создания мобильных медицинских приборно-компьютерных систем, удобных, например, для выезда на дом к пациенту. Карманные модели выполняют функции интеллектуальных записных книжек. Они способны выполнять ограниченный круг задач: в них можно набрать текст, создать простую электронную таблицу, подготовить и отправить электронную почту и т.д.

Еще одна классификация основана на совместимости. Различают несколько видов совместимости. Важнейшей из них является аппаратная. Исходя из нее, различают аппаратные платформы. В области ПК сегодня наиболее широко распространенны две из них: IBM PC и Apple Macintosh. Абсолютное большинство имеющихся в России компьютеров построено на платформе IBM, их называют IBM-совместимыми компьютерами. «Макинтоши» в России используются в основном в полиграфической промышленности для подготовки полноцветных иллюстраций и дизайна.

В любой ЭВМ принято рассматривать две части, работающие в непосредственной связи и непрерывном взаимодействии: аппаратные и программные средства. К первым относятся устройства и приборы, входящие в состав вычислительной системы, ко вторым - программы, обеспечивающие ее функционирование.

В состав компьютера обычно входят следующие устройства:

1. внутренние устройства (объединены в системный блок):

1.1. процессор – «мозг» компьютера, основная микросхема, в которой производятся все вычисления, выполняются большинство логических и математических операций (Современный процессор представляет собой выращенный по особой технологии кристалл кремния площадью всего 4-6 см², несущий на себе многие миллионы элементов. Основной характеристикой процессора является скорость работы, ведь чем она выше, тем мощнее и совершеннее компьютер.);

1.2. оперативная память – набор микросхем, предназначенных для временного хранения информации и обмена ею с процессором;

1.3. постоянное запоминающее устройство – микросхема для хранения базовой системы ввода-вывода (BIOS);

1.4. энергонезависимое запоминающее устройство – микросхема, питающаяся от собственного аккумулятора, предназначенная для хранения некоторой системной информации, в то время, когда компьютер выключен (например, на базе этого устройства работают системные часы);

1.5. жесткий диск - устройство для долговременного хранения больших объемов информации:

1.6. устройства для работы с внешними носителями информации:

1.6.1. дисковод для дискет 3,5 дюйма;

1.6.2. дисковод для компакт-дисков (CD-ROM), DVD-ROM;

1.7. приспособления для подключения внешних устройств (например, видеоадаптер, звуковая карта, порты и т.д);

1.8. материнская плата – устройство для соединения всех вышеназванных компонентов и обеспечения их работы;

1.9. блок питания;

2. внешние устройства (большинство из них имеют собственные корпуса, но некоторые могут входить в системный блок):

2.1. устройства вывода:

2.1.1. монитор – устройство визуального представления информации;

2.1.2. принтер – прибор для получения копии документов на бумаге или других подобных носителях;

2.1.3. аудио колонки – устройство вывода звуковой информации;

2.2. устройства ввода:

2.2.1. клавиатура для ввода алфавитно-цифровых данных и команд;

2.2.2. мышь – устройство управления манипуляторного типа;

2.2.3. сканер – прибор для ввода информации с бумажного или подобного носителя;

2.2.4. микрофон – устройство ввода звуковой информации;

2.2.5. приспособления для захвата видеоизображения;

2.3. устройства ввода-вывода:

2.3.1. модем – прибор для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи;

2.3.2. сетевая плата – приспособление для обмена информацией между компьютерами по локальной сети.

В последние годы все большую популярность приобретают цифровые фото и видео камеры. Они позволяют получать соответствующую информацию сразу же в цифровом виде. Ее непосредственный перенос в компьютер не представляет сложности. Надо отметить, что цифровая фотокамера для врача является незаменимым инструментом, так как позволяет фотографировать пациентов при внешних проявлениях заболеваний, ход различных процедур, например оперативных вмешательств, рентгенограммы и т.д. Полученные фотографии можно использовать для проведения заочных консультаций, в учебной и научно-исследовательской деятельности.

Рассмотрим программное обеспечение. Программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд на языке, понятном для компьютера. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами. Принято различать четыре иерархических уровня: базовый, системный, служебный и прикладной.

Базовые программные средства обеспечивают взаимодействие с основными аппаратными средствами и являются неотъемлемой составной частью последних. К ним относится базовая система ввода-вывода (BIOS).

Программы системного уровня обеспечивают связь программного обеспечения более высокого уровня с базовым и непосредственно с аппаратными средствами, осуществляя управление всем комплексом устройств, из которых состоит компьютер. Кроме того, программное обеспечение системного уровня включает так называемые средства обеспечения пользовательского интерфейса, осуществляющие взаимодействие компьютера с пользователем. Обычно программное обеспечение этого уровня объединено в операционную систему компьютера. В настоящее время в России наибольшее распространение получили операционные системы семейства Microsoft Windows.

Основное назначение программ служебного уровня (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы, выполнении различных вспомогательных функций. К утилитам относятся диспетчеры файлов, средства контроля и диагностики, сжатия данных, просмотра и воспроизведения и ряд других программ.

Прикладное программное обеспечение непосредственно служит для работы пользователя с различной информацией: создания текстовых и графических документов, выполнения математических расчетов, автоматизации производственной и офисной деятельности и т.д. Из прикладных программ широко распространены текстовые и графические редакторы, настольные издательские системы, базы данных, электронные таблицы, системы автоматического проектирования, бухгалтерские системы, средства для видеомонтажа и создания музыки и многие другие. Существуют специальные медицинские прикладные программы: экспертные и справочные системы, средства обработки медицинских изображений и т.д. К прикладным программам относятся и разнообразные компьютерные игры.