1. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.
2. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:
o формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;
o формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;
o получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.
3. Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.
4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:
o внутренний интерфейс микропроцессора;
o буферные запоминающие регистры;
o схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору, другое устройство.)
Важнейшими характеристиками микропроцессора являются:
- тактовая частота. Характеризует быстродействие компьютера. Режим работы процессора задается микросхемой, называемой генератором тактовых импульсов. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций выполняет микропроцессор за одну секунду. Тактовая частота измеряется в МГц;
2. Разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обрабатывать в единицу времени и тем больше, при прочих равных условиях, производительность компьютера;
3. Архитектура. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы.
12. Дайте определение понятию видеоадаптер. Укажите его назначение, устройство, характеристики, способы подключения к системной плате и монитору.
Графическая плата (известна также как графическая карта, видеокарта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.
Основное назначение видеоадаптера – формирование изображения на экране монитора под управлением программы компьютера, т.е. на него возлагаются функции формирования сигналов, обеспечивающих вывод изображения.
Современная видеокарта состоит из следующих частей:
1 Графический процессор- занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства.
2 Видеоконтроллер- отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора.
3 Видео-ПЗУ- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в которое записаны BIOS видеокарты, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор.
4 Видео-ОЗУ- выполняет функцию кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные.
5 Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП; RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор.
6 TMDS (Transition-minimized differential signaling — дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней) передатчик цифрового сигнала без ЦАП-преобразований. Используется при DVI-D, HDMI, DisplayPort подключениях.
7 Коннектор. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPort в количестве от одного до трёх (некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью коннекторами).
8 Система охлаждения- предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и (зачастую) видеопамяти в допустимых пределах.
Характеристики видеокарт:
• ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.
• объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность.
Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).
• частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.
• текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселей в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.
Видеокарта вставляется в специальный разъем расширения на системной плате компьютера, через этот слот видеочип обменивается информацией с центральным процессором системы. На системных платах чаще всего есть слоты расширения одного-двух (реже трёх) разных типов, отличающихся пропускной способностью, параметрами электропитания и другими характеристиками, и не все из них подходят для установки видеокарт. Очень важно знать имеющиеся в системе разъемы и покупать только ту видеокарту, которая им соответствует. Разные разъемы расширения несовместимы физически и логически, и видеокарта, предназначенная для одного типа, в другой не вставится и работать не будет.
13. Дайте определение понятию жёсткий диск. Укажите его назначение, устройство и виды. Дайте характеристику жёсткого диска.
Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках, или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, винчестер — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
Устройство:
Жесткий диск для настольных компьютеров: их размер 3.5″, скорость вращения 5400 и 7200 оборотов в минуту.
Жесткие диски для серверов: они имеют такой же размер, как и диски для настольных компьютеров, но являются более скоростными (их скорость вращения бывает до 15000 оборотов в минуту, возможно уже еще быстрее). По сравнению с дисками для настольных компьютеров диски для серверов значительно качественнее. Время их непрерывного функционирования приблизительно 1000000 часов.
Внешний жесткий диск предназначены для хранения и перевозки больших объемов информации. Их еще называют мобильными носителями. Они позволяют транспортировать, например, аудио и видео файлы или офисные архивы. Внешний жесткий диск комплектуется контроллером подключения к определенному порту. Контроллеры поддерживают интерфейсы USB 2.0, USB 3.0 и FireWire (1394).
Жесткий диск для ноутбуков: их размер 2.5″, скорость вращения 4200 или 5400 оборотов в минуту. Они поддерживают интерфейс SATA и, как правило, обладают (по крайней мере, должны обладать) высокой ударостойкостью.
Характеристики жёсткого диска:
· Интерфейс (англ. interface) — техническое средство взаимодействия двух разнородных устройств, что в случае с жёсткими дисками является совокупностью линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии (контроллеры интерфейсов), и правил (протокола) обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.
· Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором дисководов 3,5 дюйма) на 2016 год достигает 6, 8 или 10 терабайт. В отличие от общепринятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ.
· Физический размер (форм-фактор; англ. dimension) — почти все накопители 2001—2008 годов для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8, 1,3, 1 и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.
· Время произвольного доступа (англ. random access time) — среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска, зависит от скорости вращения. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс, часто в спецификациях указывают среднее время доступа порядка 8—10 мс. Как правило, минимальным временем обладают диски для серверов, самым большим — диски для портативных устройств. Для сравнения, у SSD-накопителей этот параметр меньше 1 мс, кроме того SSD способны обрабатывать несколько случайных запросов одновременно.
· Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки); 5400, 5700, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры); 10 000 и 15 000 об./мин. (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.
· Надёжность (англ. reliability) — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.
· Количество операций ввода-вывода в секунду (англ. IOPS) — зависит от скорости вращения, размера запросов и локализации запросов. У современных дисков на 7200 об/с этот параметр оценивается как около 75—100 оп./с при произвольном доступе к накопителю, и определяется в большей степенью временем произвольного доступа. При линейных (последовательных) операциях показатели «iops» определяются общим временем передачи данных и вычисляются через линейную скорость чтения и размер операций.
· Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.
· Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.
· Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate) при последовательном доступе различается для областей диска (зон, ZBR)]:
· внешняя зона диска: порядка 150—200 МБ/с;
· внутренняя зона диска: порядка 70—100 МБ/с
· Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 128 МБ.
14. Назовите устройства вывода информации. Укажите их назначение. Охарактеризуйте мониторы и принтеры.
Устройства вывода — аппаратные средства для преобразования компьютерного (машинного) представления информации в форму, понятную человеку.
Среди устройств вывода можно выделить по форме представления информации несколько классов: мониторы, принтеры, плоттеры, устройства звукового вывода.
Мониторы
Монитор предназначен для отображения символьной и графической информации.
Мониторы могут быть выполнены на базе электронно-лучевых трубок или в виде жидкокристаллических панелей.
У портативных компьютеров мониторы выполнены в виде жидкокристаллических панелей. Компактные размеры мониторов на жидких кристаллах, представляющих собой плоские экраны, а также отсутствие вредных факторов, влияющих на здоровье человека, делают данный вид мониторов все более популярным и для стационарных компьютеров.
Основными характеристиками мониторов, реализованных на базе электронно-лучевой трубки, являются:
- разрешающая способность экрана (Любое изображение на экране представляется набором точек, которые называются пикселями (от англ. Picture's ELement — элемент картины). Число точек по горизонтали и вертикали экрана определяет разрешающую способность монитора. Стандартный режим работы современного монитора поддерживает разрешение 800x600, 1024x768 точек и другие режимы. Чем выше разрешающая способность монитора, тем качественнее изображение. В текстовом режиме на экран выводятся только известные компьютеру символы, а в графическом — любое изображение, состоящее из точек. Для представления любого символа в текстовом режиме используется фиксированное количество пикселей, например 8x8 или 8x14.
Мониторы бывают черно-белые (монохромные) и цветные. Цветные изображения получаются путем смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего. Базовые цвета создаются тремя электронными лучами, каждый из которых отвечает за свой цвет. Все многообразие оттенков объясняется суммированием базовых цветов в различных пропорциях.),
- расстояние между точками на экране (Четкость изображения на мониторе определяется расстоянием между точками на экране, или величиной шага («размером зерна»). Значение данного параметра колеблется от 0,22 до 0,43 мм. Чем меньше эта величина, тем качественнее изображение.),
- длина диагонали экрана (Этот параметр измеряется в дюймах и колеблется в диапазоне от 9" до 41". Выбор размера монитора зависит от области использования персонального компьютера. Для учебных и бытовых целей наиболее популярными являются мониторы с диагональю 14 и 15 дюймов. Работа со специализированными графическими пакетами требует использования мониторов большей диагонали, например 17 дюймов. В системах автоматизированного проектирования, где необходимо одновременно отображать большой объем графической информации, для эффективной работы желательно использование мониторов с диагональю в 21 дюйм и более.).
Для получения копий изображения на бумаге применяют принтеры, которые классифицируются:
- по способу получения изображения: литерные,матричные, струйные, лазерные и термические;
- по способу формирования изображения: последовательные, строчные, страничные;
- по способу печати: ударные, безударные;
- по цветности: чёрно-белые, цветные.
К основным характеристикам принтеров можно относятся:
– ширина каретки, которая обычно соответствую бумажному формату А3 или А4;
– скорость печати, измеряемая количеством листов, печатаемы в минуту
– качество печати, определяемое разрешающей способностью принтера – количеством точек на дюйм линейного изображения. Чем разрешение выше, тем лучше качество печати.
– расход материалов: лазерным принтером – порошка, струйным принтером – чернил, матричным принтером – красящих лент.
15. Назовите устройства внешней памяти. Укажите их разновидности. Охарактеризуйте оптические диски и флеш-память.
Внешняя память может быть с произвольным доступом и последовательным доступом.
Устройства памяти с произвольным доступом позволяют получить доступ к произвольному блоку данных примерно за одно и то же время доступа.
Устройства памяти с произвольным доступом:
1. Накопители на жёстких магнитных дисках (винчестеры, НЖМД) – несъемные жесткие магнитные диски. Ёмкость современных винчестеров от сотен мегабайт до нескольких сотен гигабайт. На современных компьютерах это основной вид внешней памяти. Первые жесткие диски состояли из 2 дисков по 30 Мбайт и обозначались 30/30, что совпадало с маркировкой модели охотничьего ружья «Винчестер» – отсюда пошло такое название этих накопителей.
2. Накопители на гибких магнитных дисках (флоппи-дисководы, НГМД) – устройства для записи и считывания информации с небольших съемных магнитных дисков (дискет), упакованные в пластиковый конверт (гибкий – у 5,25 дюймовых дискет и жесткий у 3,5 дюймовых). Максимальная ёмкость 5,25 дюймовой дискеты – 1,2Мбайт; 3,5 дюймовой дискеты – 1,44Мбайт. В настоящее время 5,25 дюймовые дискеты морально устарели и не используются.
3. Оптические диски (СD-ROM – Compact Disk Read Only Memory) – компьютерные устройства для чтения с компакт-дисков. CD-ROM диски получили распространение вслед за аудио-компакт дисками. Это пластиковые диски с напылением тонкого слоя светоотражающего материала, на поверхности которых информация записана с помощью лазерного луча. Лазерные диски являются наиболее популярными съемными носителями информации.
Типы: 1) CD -диски («Классический» CD — «болванка» диаметром 12 см, которая может вместить 700 Мбайт данных или 80 минут аудиоинформации (первоначально — 650 Мбайт/74 минуты). Существуют также CD увеличенной емкости (до 900 Мбайт) и мини-CD (диаметр 8 см, емкость от 160 до 340 Мбайт);
2) DVD-диски ( Для обычных DVD на однослойный односторонний диск можно записать 4,7 Гб информации, а на двухслойный — 8,5 Гб; на двухсторонний соответственно — 9,4 Гб и 17 Гб. Высокая емкость DVD достигается за счет использования записывающего лазера с меньшей, чем у CD длинной волны, что позволяет повысить плотность дорожек );
3) Blu-ray Disc (Blu-ray Disc, BD (от англ. blue ray — голубой луч и disc — диск) — формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового «синего» (технически сине-фиолетового) лазера).
4. Устройства Флэш -памяти – энергонезависимая микросхема, быстродействие которой сравнимо со скоростью работы процессора. Они подсоединяются к USB-порту компьютера и служат для хранения данных и их переноса.
- Flash-накопители ( подсоединяются к USB-порту компьютера );
-Карты Flash-памяти (используются в различных видах мобильных устройств. Подключаются через картридер или при прямом подключении устройства к компьютеру ).
Устройства памяти с последовательным доступом позволяют осуществлять доступ к данным последовательно, т.е. для того, чтобы считать нужный блок памяти, необходимо считать все предшествующие блоки. Среди устройств памяти с последовательным доступом выделяют:
1. Накопители на магнитных лентах (НМЛ) – устройства считывания данных с магнитной ленты. Такие накопители достаточно медленные, хотя и большой ёмкости. Современные устройства для работы с магнитными лентами – стримеры – имеют увеличенную скорость записи 4 – 5 Мбайт в сек. Существуют также устройства, позволяющие записывать цифровую информацию на видеокассеты, что позволяет хранить на 1 кассете 2 Гбайта информации. Магнитные ленты обычно используются для создания архивов данных для долговременного хранения информации.
2. Перфокарты – карточки из плотной бумаги и перфоленты – катушки с бумажной лентой, на которых информация кодируется путем пробивания (перфорирования) отверстий. Для считывания данных применяются устройства последовательного доступа. В настоящее время данные устройства морально устарели и не применяются.