Вопросы для экзамена ОП 08. Архитектура ЭВМ и вычислительные системы
1. Персональный компьютер. Показать основные устройства ЭВМ и объяснить их назначение. Подключить узлы ПК. Объяснить и проиллюстрировать правила включения, перезагрузки и выключения компьютера.
Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места.
2. Системный блок ПК. Показать и объяснить назначение внешних элементов системного блока (порты, индикаторы, кнопки и т.д.). Разобрать системный блок. Объяснить и показать размещение и назначение устройств, находящихся в системном блоке.
Системный блок (разг. корпус, системник) — это элемент персонального компьютера, который защищает компоненты компьютера, находящиеся внутри, от механических повреждений и внешнего воздействия.
Кроме этого он поддерживает внутри себя температуру, необходимую для стабильной работы, экранирует электромагнитное излучение, которое создается внутренними элементами.
Состав системного блока
Системный блок включает в себя множество частей и компонентов. Кратко рассмотрим большинство из них.
1. Корпус – один из важных компонентов, входящий в число элементов системного блока: на корпусе компьютера крепятся все остальные детали.
2. Блок питания – возможно, самая важная деталь системного блока ПК. Считается, что лучше сэкономить на любой другой детали, но только не на блоке питания
3. Процессор (CPU - центральный процессор) – это главный вычислительный элемент персонального компьютера.
4. Материнская плата – один из компонентов ПК, который входит в число основных. Материнская плата объединяет все компоненты системного блока. Кроме этого она включает в себя дополнительные компоненты: встроенная видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта, устройства ввода-вывода и др.
5. Корпусный вентилятор – используется для охлаждения системника. Он необязателен, но желателен для поддержания приемлемой температуры внутри.
6. Планки оперативной памяти (ОЗУ) - это быстродействующая память компьютера. После выключения компьютера вся информация, находящаяся в ней, удаляется.
7. Видеокарта - устройство, которое обрабатывает и выводит графическую информацию на монитор. Каждая видеокарта имеет свой собственный графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и 3D.
8. Сетевая карта – элемент системного блока, необходимый для соединения компьютера с локальной сетью или сетью Интернет. Последнее время сетевые платы интегрированы (встроены) в материнские платы.
9. Оптический накопитель (CD/DVD) – устройство для чтения и записи оптических дисков. Между собой отличаются типом поддерживаемых дисков, а также скоростью чтения и записи.
10. Жесткий диск (harddisk, HDD, винчестер) - это устройство долговременной памяти. При выключении компьютера данные не удаляются.
3. Системная плата. Показать типовые узлы системной платы, объяснить их назначение и взаимосвязь. Назвать технические характеристики системной платы. Произвести подключение устройств системного блока к системной плате.
Системная плата (System board), или материнская плата (MotherBoard), — это основная плата персонального компьютера, на которой монтируются чипы (корпусы интегральных микросхем различной степени интеграции), разъемы и прочие компоненты.
Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в системную плату или подключаются к ней с помощью слотов расширения.
Самой важной частью системной платы является чипсет, состоящий, как правило, из двух частей — «северного» и «южного» моста. Обычно северный и южный мост расположены на отдельных чипах (кристаллах микросхем). Именно северный и южный мосты в значительной степени определяют особенности системной платы и архитектуры персонального компьютера, а также возможность подключения к ней устройств ввода-вывода.Хар-ки:
· Поколение процессора под который предназначена материнская плата Устанавливать процессор одного поколения в материнскую плату другого нельзя. (Pentium, PII, PIII, PIV, Athlon). От того какой максимально мощный процессор использует ваша материнская плата зависит в принципе, сколько времени она у Вас прослужит.
· Диапазон поддерживаемых процессором тактовых частот в рамках одного поколения. Обычно чем дороже плата, тем больше диапазон процессорных частот она поддерживает. Если плата поддерживает частоты 1700-1800 МГч, то процессор с частотой 2,1 ГГц не вставить.
· Частота системной шины напрямую связана с частотой и скоростью работы про цессора. ЦП практически умножает рабочую частоту мат.пл. в 2-3раза.
· Базовый набор микросхем (chipset). От модели чипсета зависят основные характеристики мат.пл.: поддерживаемые процессоры и ОП, тип системной шины, порты внешних и внутренних устройств. На одних и тех же чипсетах строятся различными фирмами мат. платы. Существует несколько базовых чипсетов. Intel, VIA, Nvideo, Ali,
· Фирма-производитель ABIT, ACORP, ASUSTEK, GIGABITE, INTEL, ELITEGROUP
· Форм-фактор – способ расположения основных микросхем и слотов BabyAT, AT, ATX и ATX-2.1
4. Память ПК. Виды, назначение, ОЗУ и ПЗУ, их характеристики. Назвать характеристики модулей оперативной памяти. Через диспетчер задач выявить объём оперативной памяти.
Компьютерная память представляет собой устройство, которое отвечает за хранение информации. Она может быть разных видов и выполнять различные функции.
Память ПК может быть внутренней и внешней.Внутренняя, соответственно, находится внутри технического устройства и предназначена для записи различной информации, программ и др. Внешняя нужна для длительного хранения данных.
Оперативная память(ОЗУ) (быстродействующая память) - это память, которая используется компьютером для его работы. Эту память использует процессор для выполнения вычислений.
FPM
FPM (FastPageMode) — вид динамической памяти.
Его название соответствует принципу работы, так как модуль позволяет быстрее получать доступ к данным которые находятся на той же странице, что и данные, переданные во время предыдущего цикла.
EDO
Модули EDO (ExtendedDataOut) появились в 1995 году как новый тип памяти для компьютеров с процессорами Pentium.
Это модифицированный вариант FPM.
SDRAM
SDRAM (Synchronous DRAM) — вид памяти со случайным доступом, работающий на столько быстро, чтобы его можно было синхронизировать с частотой работы процессора, исключая режимы ожидания.
и др.
Постоянная память (ПЗУ) - это тип памяти, которая сохраняется в компьютере даже при отсутствии питания, другими словами энергонезависимая память.
По виду доступа:
· С параллельным доступом (parallelmode или randomaccess): такое ПЗУ может быть доступно в системе в адресном пространстве ОЗУ. Например, К573РФ5;
· С последовательным доступом: такие ПЗУ часто используются для однократной загрузки констант или прошивки в процессор или ПЛИС, используются для хранения настроек каналов телевизора, и др. Например, 93С46, AT17LV512A.
· По способу программирования микросхем (записи в них прошивки):
· Непрограммируемые ПЗУ;
· ПЗУ, программируемые только с помощью специального устройства — программатора ПЗУ (как однократно, так и многократно прошиваемые). Использование программатора необходимо, в частности, для подачи нестандартных и относительно высоких напряжений (до +/- 27 В) на специальные выводы.
· Внутрисхемно (пере)программируемые ПЗУ (ISP, in-systemprogramming) — такие микросхемы имеют внутри генератор всех необходимых высоких напряжений, и могут быть перепрошиты без программатора и даже без выпайки из печатной платы, программным способом.
В постоянную память часто записывают микропрограмму управления техническим устройством: телевизором, сотовым телефоном, различными контроллерами, или компьютером (BIOS или OpenBoot на машинах SPARC).
5. Показать внешние накопители и рассказать о них: типы, правила использования: HDD, CD/DVD-ROM, FDD. Подключить устройства памяти к системной плате и блоку питания.
Жесткий диск (HDD) предназначен для долговременного хранения всей информации, которая находится на ПК.
Гибкие диски (FDD) достаточно распространены были в прошлом, но практически отсутствуют на сегодняшний день.
CD/DVD-ROM и CD-RW – дешевый и распространенный вариант хранения информации, который применяется и на сегодняшний день. Объем для записи данных здесь намного больше, и пользоваться ими удобнее.
6. Устройства ввода: клавиатура, мышь, джойстик, точпад, трекбол. Провести настройку мыши и клавиатуры.
Клавиатура - это одна из основных частей компьютера. С её помощью вводят алфавитно-цифровые данные и управляют работой компьютера.
Компью́терная мышь — координатное устройство для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру.
Джойстик - — устройство ввода информации в персональный компьютер, которое представляет собой качающуюся в двух плоскостях вертикальную ручку.
Точпад – это сенсорная панель (сенсорная мышь).
Трекбол— указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям.
Трекбол – это устройство ввода информации, которое можно представить в виде перевернутой мыши с шариком большого размера.
7. Устройства вывода: ЭЛТ-монитор. Рассказать о видах, принципах действия, правилах эксплуатации. Подключить и провести настройку параметров монитора.
ЭЛТ-мониторы – это мониторы, формирующие изображение с помощью электронно-лучевой трубки, из которой под действием электростатического поля исходит поток электронов.
Виды ЭЛТ:
1. Электронно-лучевые мониторы с теневой маской - самый популярный тип среди производителей компьютерных мониторов. Отличается выпуклой формой монитора;
2. ЭЛТ с апертурной решеткой, состоящей из вертикальных линий;
3. Мониторы с щелевой маской
Принцип действия:
Рассмотрим принципы работы CRT-мониторов. CRT- или ЭЛТ-монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой вакуум, т.е. весь воздух удален.
Устройство ЭЛТ цветного изображения:
1 — Электронные пушки.
2 — Электронные лучи.
3 — Фокусирующая катушка.
4 — Отклоняющие катушки.
5 — Анод.
6 — Маска, благодаря которой красный луч попадает на красный люминофор, и т. д.
7 — Красные, зелёные и синие зёрна люминофора.
8 — Маска и зёрна люминофора (увеличенно). С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (7). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т.п. Люминофор - это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами.
Для создания изображения в CRT-мониторе используется электронная пушка(1), которая испускает поток электронов(2) сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора(6), которая покрыта разноцветными люминофорными точками.
Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. В цветном CRT-мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны.
Наши глаза реагируют на основные цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) и на их комбинации, которые создают бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов.
8. Устройства вывода: ЖК-монитор. Рассказать о видах, принципах действия, правилах эксплуатации. Подключить и провести настройку параметров монитора.
Жидкокристаллический дисплей — дисплей на основе жидких кристаллов, а также устройство (монитор, телевизор) на основе такого дисплея.
Виды ЖК - мониторов:
· DSTN (dual-scantwistednematic – кристаллические экраны с двойным сканированием)
· TFT (thinfilmtransistor – на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами.
LCD - мониторы сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них.
Конструктивно дисплей состоит из:
-ЖК-матрицы (стеклянной пластины, между слоями которой и распологаются жидкие кристаллы),
-источников света для подсветки,
-контактного жгута,
-обрамления (корпуса), чаще пластикового, с металлической рамкой жёсткости.
Каждый пиксель ЖК-матрицы состоит из:
- слоя молекул между двумя прозрачными электродами,
- двух поляризационных фильтров,
- плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны.
В отсутствие напряжения кристаллы выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит практически без потерь.
Если же к электродам приложено напряжение, то молекулы стремятся выстроиться в направлении электрического поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение.
9. Видеоадаптеры. Назначение, принцип работы, технические характеристики.DirectX и OpenGL, их назначение, особенности, поддержка в видеокартах. Показать и объяснить настройку видеоподсистемы ПК.
Видеоадаптер - это устройство сопряжения материнской платы и монитора.
Главная функция, выполняемая видеокартой, преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения на экране.
Принцип работы
Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где они начинают обрабатываться. После этого обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее. Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.
Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.
.
Характеристики:
• Производительность видеопамяти. видеопамять очень часто является слабым местом графических плат. И дело в первую очередь не в ее объеме, а в пропускной способности, определяющей скорость доступа к данным, которые в ней хранятся. Пропускная способность зависит от двух показателей – частоты (скорость тактовых колебаний) и ширины (битности) шины памяти - количества данных, передаваемых за один такт.
• Тип видеопамяти указывает на то, к какому поколению принадлежит память графической карты.
• Объем видеопамяти влияет на производительность графической платы, но только до определенного предела (когда он является слабым местом). Гораздо выгоднее приобрести карту с памятью GDDR5 - 256 бит и объемом 1 ГБ чем с памятью GDDR3 - 128 бит и объемом 2 ГБ. На самом деле графической плате с низкой пропускной способностью объем памяти в 2 ГБ, при использовании ее в домашних условиях, вряд ли когда-нибудь понадобится.
• Характеристики графического ядра. Тактовая частота графического процессора является важной, но не самой главной его характеристикой. Графическое ядро со сравнительно невысокой частотой нередко оказывается очень производительным.
• Система охлаждения – элемент, от которого во многом зависит комфорт использования графического ускорителя. При выборе лучше отдать предпочтение изделиям, выполненным с применением вакуумных термотрубок (видны при визуальном осмотре). Такие системы на деле оказываются более эффективными и создают намного меньше шума.
10. Мультимедийное оборудование: видеопроекторы. Правила эксплуатации. Провести подключение и настройку видеопроектора. Провести демонстрацию видеофильма (презентации).
Видеопроектор — предназначен для проецирования на большой экран изображения, обычно воспроизводимого на экране видеоприемника (видеомонитора, телевизора и т.д.).
Правила эксплуатации видеопроектора:
Чтобы предотвратить поломку и гарантировать длительную работу прибора, необходимо соблюдать ряд эксплуатационных правил:
1. Сберегать в месте, где обеспечен доступ воздуха.
2. Не применять вблизи излучающих тепло объектов или на солнце.
3. Каждый год сдавать в сервисный центр для плановой диагностики и чистки внутренних компонентов.
4. Предотвращать намокание.
5. Не эксплуатировать вблизи легко возгораемых вещей, например, включенная лампа накаливания обладает большой температурой.
6. Контролируйте устойчивость, не допускайте падения.
Следование данным правилам пользования обеспечит длительную работу вашего видеопроектора.
11. Мультимедийное оборудование: звуковые карты, акустические системы. Правила эксплуатации. Провести подключение и настройку акустической системы. Воспроизвести звуковой файл.
Звуковая карта (звуковая плата, аудиокарта) — дополнительное оборудование персонального компьютера и ноутбука, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать).
Акустическая система (АС) непосредственно преобразует звуковой электрический сигнал в акустические колебания и является последним звеном звуковоспроизводящего тракта.
Правила эксплуатации звуковой карты и акустической системы
12. Устройства формирования объёмных изображений (виртуальной реальности). Принцип действия, виды, характеристики.
Шлемы виртуальной реальности (VR-шлемы)
Шлемы виртуальной реальности (VR-шлемы), называемые также кибершлемами, являются в настоящее время наиболее совершенными устройствами формирования трехмерных изображений.
Виды:
Визор
ЗD-очки
ЗD-очки являются наиболее распространенными и доступными по цене устройствами формирования трехмерных изображений. Принцип их действия основан на использовании затворного метода разделения элементов стереопары. ЗD-очки используются в качестве дополнения к обычному монитору и могут подсоединяться к видеоадаптеру ПК при помощи гибкого провода длиной 2-3 м.
3D-мониторы
Одним из направлений получения стереоскопического изображения является использование ЗD-мониторов. Существуют устройства двух типов, которые можно отнести к категории ЗD - мониторов:
• плоскопанельные ЗD-мониторы на основе ЖК-экранов;
• мониторы на основе ЭЛТ, оборудованные поляризационным ЖК-фильтром.
ЗD-проекторы
ЗD-проекторы предназначены для коллективного просмотра объемных изображений в больших аудиториях. Главными отличиями ЗD-проекторов от мультимедийных являются сложная конструкция оптической системы и наличие специальных поляризационных фильтров (встроенных или внешних), при помощи которых производится селекция элементов стереопары.
И т.д.
13. Печатающие устройства: принтеры. Рассказать о видах принтеров, основных узлах, подключении, правилах эксплуатации. Настроить параметры печати документа и распечатать документ. (режим черновика, двусторонняя печать).
Принтер (от англ. print — печать) — периферийное устройство компьютера, предназначенное для перевода текста или графики на физический носитель из электронного вида.
Виды принтеров:
· матричный;
Матричная технология является самой старой. Устройство напоминает печатающую машинку, только у матричного принтера расположено от 9 до 24 печатающих головок. Они производят выборочные удары по специальной красящей ленте, а та, в свою очередь, отпечатывает их на бумаге. Диаметр иголки определяет размер точки, из множества которых и состоит печатный символ.
· струйный;
Принцип действия этой технологии подразумевает мгновенное впрыскивание чернил через отверстия. Они очень маленькие и расположены в каретке, перемещающейся вдоль бумажного листа. Изображение на носителе тоже, как и в предыдущем случае, формируется точечно, но здесь используется матрица, печатающая жидкими красителями (а у некоторых из таких картриджей есть встроенная печатная головка).
· лазерный;
Другое название такой технологии – электрографическая. Принцип её работы заключается в фотокопировании изображения. Основой становится фотобарабан, который может дискретно удерживать электрозаряд. Попадая на этот барабан, лучом лазера с отдельных точек снимается «заряд». Если таким лучом управлять, то на поверхности барабана можно рисовать благодаря тому, что барабанная поверхность посыпана специальным порошком – тонером. Он прилипает к участкам, имеющим заряд. Потом тонер переносится на бумагу (которая также имеет заряд) и теперь уже под воздействием больших температур прилипает к ней.
· светодиодные;
Под ней подразумевается светодиодная технология, очень похожая на лазерную по принципу работы. Разница – в источнике света. Вместо одного луча лазера здесь работает целая линейка светодиодных устройств (количество зависит от разрешения принтера). Их диапазон может составлять от 2500 до 10000 штук.
· сублимационные (термопечать);
Другое название принтера – термосублимационный. Это устройство имеет необычные функции: оно способно печатать на поверхностях с достаточной плотностью, внося под них твердотельный краситель. В технике стоят несколько картриджей: черный, цветной и защитный.
· МФУ.
14. Сканеры. Рассказать о видах, назначении, правилах эксплуатации. Провести сканирование документа, объяснить, что можно сделать дальше с этим файлом.
Сканер — это оптико-электронно-механическое устройство, которое предназначено для преобразования визуального образа бумажного документа в графический файл, сохраняющий растровое изображение исходного документа и предаваемый в компьютер для последующей обработки (распознавания, редактирования и т.п.).
Основным методом перевода бумажных документов в электронную форму является сканирование — технологический процесс, в результате которого создается графический образ бумажного документа, как бы его «цифровая фотография». Сканирование осуществляется с помощью специального устройства, называемого сканером.
Виды сканеров:
Планшетные — наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования.
Ручные — в них отсутствует двигатель, следовательно, объект приходится сканировать пользователю вручную, единственным его плюсом является дешевизна и мобильность, при этом он имеет массу недостатков — низкое разрешение, малую скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображения, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью.
Листопротяжные — лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Имеет меньшие размеры, по сравнению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ограничивает его применение в основном офисами компаний. Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов.
Планетарные сканеры — применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов. При сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в планшетных сканерах). Подробности на английском языке https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_scanner
Книжные сканеры - предназначены для сканирования брошюрованных документов. Современные модели профессиональных сканеров позволяют значительно повысить сохранность документов в архивах, благодаря очень деликатному обращению с оригиналами. Современные технологии, используемые при сканировании книг и сшитых документов, позволяют добиваться высоких результатов. Сканирование производится лицевой стороной вверх - таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования.
Книжные сканеры с V-образной колыбелью на основе цифровых фотоаппаратов. Являются подвидом планетарных сканеров, однако имеют ряд отличий, среди которых - V-образная колыбель, позволяющая сканировать книгу не раскрывая ее полностью, в режиме бережного сканирования, поэтому часто используется библиотеками. Прижимное стекло, входящее в состав конструкции, обеспечивает выпрямление страниц книги, и, следовательно, изображения без искажений.
Барабанные сканер ы — применяются в полиграфии, имеют большое разрешение (около 10 тысяч точек на дюйм). Оригинал располагается на внутренней или внешней стенке прозрачного цилиндра (барабана).
Слайд-сканеры — как ясно из названия, служат для сканирования плёночных слайдов, выпускаются как самостоятельные устройства, так и в виде дополнительных модулей к обычным сканерам.
Сканеры штрих-кода — небольшие, компактные модели для сканирования штрих-кодов товара в магазинах.
Основные правила эксплуатации сканера
Для возможности работы с этим прибором необходимо установить специальную программу на компьютер, умеющую сканировать. Вариантов таких утилит существует множество. В их числе: VueScan, Adobe Fotoshop и многие другие. Чтобы проверить, работает ли установленная программа, достаточно открыть ее и нажать меню «файл» и подменю «импорт». Если в открывшемся окне будет указана модель подключенного прибора, можно начинать пользование сканером – система готова к работе и оцифровке документов.