авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

-- [ Страница 3 ] --

Публика в зале была в полуобморочном состоянии и не верила своим ушам, од нако 10 января 2006 года увидел свет первый компьютер Apple с процессором Intel. За этот год Apple полностью перешла на производство x86– компьютеров.

После того как один из известных хакеров сумел запустить Mac OS X на ПК, предназначенном для работы с Windows, и наоборот, на Apple «прижилась»

система Windows, компании ничего не оставалось делать, как выпустить собст венную программу Boot Camp, позволяющую загружать на компьютерах Apple обе операционные системы. Стоит ли удивляться, что и продажи, и акции ком пании взлетели до небес?

В январе 2007 года на конференции MACWorld Стив объявил о выпуске те лефона iPhone и телетранслятора AppleTV. В марте, в первые дни продаж iPhone, на улицах у магазинов Apple происходили драки, люди писали на руках номера в очереди, а продавцы выдавали по одному аппарату в руки. Парадок сально, но Apple, не будучи первопроходцем в области смартфонов и не имея опыта их разработки, мгновенно вышла в безоговорочные лидеры этого рынка и, более того, преобразила его до неузнаваемости. Отныне смартфон стал не только дорогой игрушкой, но и рабочим инструментом, и модным аксессуаром, и даже объектом поклонения.

Как известно, на этом Apple не остановилась. Нащупав под ногами твердую почву, Джобс продолжил раздвигать слишком узкие для него горизонты: неко гда провальная концепция планшетного компьютера была реализована Apple совершенно по-новому. Планшетник iPad был разработан в стиле iPhone: он был легче и компактнее традиционных TabletPC, заряда аккумулятора хватало на большее время, а экран был оснащен очень дорогой матрицей типа IPS.

И, разумеется, никаких Windows внутри. Рынок снова был взорван: как грибы после дождя стали появляться планшетники, в разной степени похожие на iPad.

То, что пять лет назад было никому и даром не нужно, получило повсеместное распространение;

не в этом ли состоял гений Джобса? Наконец-то технологии позволили ему реализовывать свои мечты об идеальном продукте, и на сей раз высокая цена уже не останавливала покупателей.

Так или иначе, Apple и после смерти Стивена Джобса какое-то время про должит оставаться лидером в своих областях.

За последние десятилетия 20 века и начало 21 века микрокомпьютеры про делали значительный эволюционный путь, многократно увеличили свое быст родействие и объемы перерабатываемой информации, но окончательно вытес нить миникомпьютеры и большие вычислительные системы – мейнфреймы – они не смогли. Более того, развитие больших вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера – суперпроизводительной и супердорогой маши ны, способной просчитывать модель ядерного взрыва или крупного землетря сения. В конце 20 века человечество вступило в стадию формирования гло бальной информационной сети, которая способна объединить возможности различных компьютерных систем.

Рис. 6.7. Эра Apple Суперкомпьютеры К суперкомпьютерам относятся мощные многопроцессорные вычисли тельные машины с быстродействием сотни миллионов – десятки миллиар дов операций с плавающей точкой в секунду (FLOPS).

Столь громадные объемы вычис лений нужны для решения задач в аэ родинамике, метеорологии, физике высоких энергий, геофизике. Супер компьютеры нашли свое применение и в финансовой сфере при обработке больших объемов сделок на биржах. Их от личает высокая стоимость – от пятнадцати миллионов долларов, поэтому реше ние о покупке таких машин нередко принимается на государственном уровне.

Создать такие высокопроизводительные компьютеры на одном микропро цессоре (МП) не представляется возможным ввиду ограничения, обусловленно го конечным значением скорости распространения электромагнитных волн (300 000 км/с), поскольку время распространения сигнала на расстояние не сколько миллиметров (линейный размер стороны МП) при быстродействии 100 миллиардов операций в секунду становится соизмеримым со временем вы полнения одной операции. Поэтому суперкомпьютеры создаются в виде высо копараллельных многопроцессорных вычислительных систем (МПВС).

Главное в архитектуре суперкомпьютера – принцип параллельной обра ботки данных, воплощающий в жизнь идею одновременного (параллельного) выполнения нескольких действий.

Высокопараллельные МПВС имеют несколько разновидностей.

1. Магистральные (конвейерные) МПВС, у которых процессор одновре менно выполняет разные операции над последовательным потоком обрабаты ваемых данных. По принятой классификации такие МПВС относятся к систе мам с многократным потоком команд и однократным потоком данных (МКОД, или MISD – Multiple Instruction Single Data).

2. Векторные МПВС, у которых все процессоры одновременно выпол няют одну команду над различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных (ОКМД или SIMD – Single Instruction Multiple Data).

3. Матричные МПВС, у которых микропроцессор одновременно вы полняет разные операции над последовательными потоками обрабатываемых данных – многократный поток команд с многократным потоком данных (МКМД, или MIMD – Multiple Instruction Multiple Data).

Условные структуры однопроцессорной (SISD) и названных многопроцес сорных ВС показаны на рис. 6.7.

В суперкомпьютере используются все три варианта архитектуры МПВС:

структура MIMD в классическом ее варианте (например, в суперкомпью тере BSP фирмы Burrought);

параллельно-конвейерная модификация, иначе MMISD, то есть много процессорная (Multiple) MISD архитектура (например, в суперкомпьютере «Эльбрус 3»);

параллельно-векторная модификация, иначе MSIMD, то есть многопро цессорная SIMD архитектура (например в суперкомпьютере Cray 2).

В общеупотребительный лексикон термин «суперкомпьютер» вошел бла годаря распространенности компьютерных систем Сеймура Крея (Seymour Cray), таких как, CDC 6600, CDC 7600, Cray–1, Cray–2, Cray–3 и Cray–4. Сей мур Крей разрабатывал вычислительные машины, которые по сути становились основными вычислительными средствами правительственных, промышленных и академических научно-технических проектов США с середины 60-х годов до 1996 года. Не случайно в то время одним из популярных определений супер компьютера было следующее: «любой компьютер, который создал Сеймур Крей». Сам Крей никогда не называл свои детища суперкомпьютерами, пред почитая использовать вместо этого обычное название «компьютер».

Компьютерные системы Крея удерживались на вершине рынка в течение 5 лет с 1985 по 1990 годы. 80-е годы XX века охарактеризовались появлением множества небольших конкурирующих компаний, занимающихся созданием высокопроизводительных компьютеров, однако к середине 90-х большинство из них оставили эту сферу деятельности, что даже заставило обозревателей за говорить о «крахе рынка суперкомпьютеров». На сегодняшний день суперком пьютеры являются уникальными системами, создаваемыми «традиционными»

игроками компьютерного рынка, такими как IBM, Hewlett–Packard, NEC и дру гими, которые приобрели множество ранних компаний вместе с их опытом и технологиями. Компания Cray по-прежнему занимает достойное место в ряду производителей суперкомпьютерной техники.

Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены до вольно нечеткие представления о понятии «суперкомпьютер». Шутливая клас сификация Гордона Белла и Дона Нельсона, разработанная приблизительно в 1989 году, предлагала считать суперкомпьютером любой компьютер, весящий более тонны. Современные суперкомпьютеры действительно весят более 1 тон ны, однако далеко не каждый тяжелый компьютер достоин чести считаться су перкомпьютером. В общем случае, суперкомпьютер – это компьютер значи тельно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины.

При этом скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний ли дер легко может стать завтрашним аутсайдером.

Архитектура также не может считаться признаком принадлежности к клас су суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащенными быстрыми для своего времени скалярными процессо рами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компьютеров, предлагаемых другими компаниями.

Большинство суперкомпьютеров 70-х оснащались векторными процессо рами, а к началу и середине 80-х небольшое число (от 4 до 16) параллельно ра ботающих векторных процессоров практически стало стандартным суперком пьютерным решением. Конец 80-х и начало 90-х годов охарактеризовались сменой магистрального направления развития суперкомпьютеров от векторно– конвейерной обработки к большому и сверхбольшому числу параллельно со единённых скалярных процессоров.

Массивно– параллельные системы стали объединять в себе сотни и даже тысячи отдельных процессорных элементов, причем ими могли служить не только специально разработанные, но и общеизвестные и доступные в свобод ной продаже процессоры. Большинство массивно-параллельных компьютеров создавалось на основе мощных процессоров с архитектурой RISC, наподобие PowerPC или PA–RISC.

Начиная с 1993, самые быстрые компьютеры ранжируют в списке Top исходя из результатов прохождения теста LINPACK. Этот тест измеряет, на сколько быстро компьютер решает N на N системы линейных уравнений Ax = b, являющейся общей задачей для машиностроения.

В конце 90-х годов высокая стоимость специализированных суперкомпью терных решений и нарастающая потребность разных слоев общества в доступ ных вычислительных ресурсах привели к широкому распространению компью терных кластеров.

Кластерные суперкомпьютеры В настоящее время развивается технология построения больших и супер компьютеров на базе кластерных решений. По мнению многих специалистов, на смену отдельным, независимым суперкомпьютерам должны прийти группы высокопроизводительных серверов, объединяемых в кластер.

Кластер – группа компьютеров, объединенных высокоскоростными кана лами связи и представляющая с точки зрения пользователя единую вычисли тельную систему.

Эти системы характеризует использование отдельных узлов на основе де шевых и широко доступных компьютерных комплектующих для серверов и персональных компьютеров и объединенных при помощи мощных коммуника ционных систем и специализированных программно-аппаратных решений. Не смотря на кажущуюся простоту, кластеры довольно быстро заняли достаточно большой сегмент суперкомпьютерного рынка, обеспечивая высочайшую про изводительность при минимальной стоимости решений.

Удобство построения кластерных ВС заключается в том, что можно гибко регулировать необходимую производительность системы, подключая к класте ру с помощью специальных аппаратных и программных интерфейсов обычные серийные серверы или ПК до тех пор, пока не будет получен суперкомпьютер требуемой мощности. Кластеризация позволяет манипулировать группой сер веров как одной системой, упрощая управление и повышая надежность.

Все фирмы отмечают существенное снижение стоимости кластерных сис тем по сравнению с локальными суперкомпьютерами, обеспечивающими ту же производительность.

Основные достоинства кластерных суперкомпьютерных систем:

высокая суммарная производительность;

высокая надежность работы системы;

наилучшее соотношение производительность–стоимость;

возможность динамического перераспределения нагрузок между серве рами;

легкая масштабируемость, то есть наращивание вычислительной мощно сти путем подключения дополнительных серверов;

удобство управления и контроля работы системы.

Программное обеспечение суперкомпьютеров. Наиболее распростра ненными программными средствами суперкомпьютеров, также как и парал лельных или распределенных компьютерных систем являются интерфейсы программирования приложений (API) на основе MPI и PVM и решения на базе открытого программного обеспечения, наподобие Beowulf и openMosix, позво ляющего создавать виртуальные суперкомпьютеры даже на базе обыкновенных рабочих станций и персональных компьютеров. Для быстрого подключения но вых вычислительных узлов в узкоспециализированных кластерах применяются технологии наподобие ZeroConf. Примером может служить реализация ренде ринга в программном обеспечении Shake, распространяемом компанией Apple.

Для объединения ресурсов компьютеров, выполняющих программу Shake, дос таточно разместить их в общем сегменте локальной вычислительной сети.

В настоящее время границы между суперкомпьютерным и общеупотреби мым программным обеспечением сильно размыты и продолжают размываться еще более вместе с проникновением технологий параллелизации и многоядер ности в процессорные устройства персональных компьютеров и рабочих стан ций. Исключительно суперкомпьютерным программным обеспечением сегодня можно назвать лишь специализированные программные средства для управле ния и мониторинга конкретных типов компьютеров, а также уникальные про граммные среды, создаваемые в вычислительных центрах под «собственные», уникальные конфигурации суперкомпьютерных систем.

Контрольные вопросы 1. Перечислите классы, на которые подразделяются вычислительные машины по принципу действия.

2. Перечислите элементные базы, на основе которых строились компьютеры с 1-го по 4-е поколения.

3. Какие компьютеры первого поколения вы знаете? В чем их отличие?

4. Какой основной недостаток был у первых ЭВМ?

5. В чем заключаются принципы Джона фон Неймана?

6. В какое устройство в современных компьютерах объединены устройство управления и АЛУ?

7. Кто заложил основные учения об архитектуре вычислительных машин?

8. Какой язык использовался в компьютерах первого поколения?

9. Что является элементной базой второго поколения компьютеров?

10. Какие языки использовались в компьютерах второго поколения?

11. Что такое транслятор и какие типы трансляторов вы знаете?

12. С какого поколения началось развитие индустрии программного обеспечения?

13. Что является элементными базами третьего и четвертого поколений компьютеров?

14. Назовите первые компьютеры на интегральных схемах.

15. С каким поколением компьютеров связано появление первых коммерческих операционных систем?

16. Какие языки появились для компьютеров третьего поколения?

17. Назовите первые персональные компьютеры.

18. Когда появился первый персональный компьютер компании IBM? Какой процессор был в нем установлен? Кто разработал программное обеспечение для него?

19. Почему компьютеры IBM PC получили такой потрясающий успех?

20. В чем заключается принцип открытой архитектуры?

21. Перечислите классы, на которые подразделяются вычислительные машины по назначению.

22. Для чего предназначены универсальные компьютеры?

23. Для чего предназначены проблемно-ориентированные компьютеры?

24. Для чего предназначены специализированные компьютеры?

25. Перечислите классы, на которые подразделяются вычислительные машины по размерам и вычислительной мощности.

26. Дайте общую характеристику и определите область использования мэйн– фреймов.

27. Назовите примеры компьютеров, относящихся к классу больших компьютеров.

28. Дайте общую характеристику и определите область использования малых ЭВМ.

29. Назовите примеры компьютеров, относящихся к классу малых компьютеров.

30. Приведите классификацию микроЭВМ.

31. К какому классу микрокомпьютеров относятся рабочие станции и серверы?

32. К какому классу микрокомпьютеров относятся персональные компьютеры?

33. Какими качествами обладают персональные компьютеры?

34. Какие персональные компьютеры каких фирм вы знаете?

35. Перечислите виды ПК.

36. Дайте характеристику ноутбуков. Виды ноутбуков.

37. Дайте характеристику планшетных ПК.

38. Дайте характеристику карманных ПК.

39. Устройства фирмы Apple.

40. Дайте общую характеристику и определите область использования супер компьютеров.

41. Что самое главное в архитектуре суперкомпьютера?

42. Какие разновидности высокопараллельных многопроцессорных вычисли тельных систем вы знаете?

43. Назовите примеры компьютеров, относящихся к классу суперкомпьютеров.

44. Что такое кластер (кластерный суперкомпьютер)?

45. Перечислите достоинства кластерных суперкомпьютерных систем.

Тема 7. Аппаратное обеспечение К аппаратному обеспечению компьютеров относятся устройства и прибо ры, образующие аппаратную конфигурацию. Будем рассматривать аппаратную конфигурацию для персонального компьютера (ПК). ПК имеют блочно модульную конструкцию, то есть аппаратную конфигурацию можно собирать из готовых узлов и блоков. Современный персональный компьютер может быть реализован в настольном, портативном (notebook) или карманном (handheld) ва рианте (см. Тема 6).

Различают IBM PC–совместимые компьютеры (читается Ай–Би–Эм Пи–Си) и IBM PC–несовместимые компьютеры. В конце 1990-х годов IBM PC– совместимые микрокомпьютеры составляли более девяноста процентов миро вого компьютерного парка. IBM PC был создан американской фирмой Ай– Би– Эм (IBM) в августе 1981. При его создании был применен принцип открытой архитектуры, который означает применение в конструкции при сборке компью тера готовых блоков и устройств, а также стандартизацию способов соединения компьютерных устройств.

Единственный из IBM PC–несовместимых микрокомпьютеров, получив ший относительно широкое распространение, – компьютер Макинтош (Macintosh). Начиная с 1980-х годов микрокомпьютеры Макинтош американ ской фирмы Эпл (Apple) составляли достойную конкуренцию IBM PC– совместимым микрокомпьютерам, так как, несмотря на свою дороговизну, они обеспечивали пользователю наглядный графический интерфейс, были значи тельно проще в эксплуатации и обладали большими возможностями. Начиная с 1990-х годов разница между возможностями Макинтошей и IBM PC все более нивелируется. Последние были оснащены операционными системами с графи ческим интерфейсом, многочисленными рассчитанными на них прикладными программами. В настоящее время Макинтоши удерживают лидирующие пози ции лишь на рынке настольных издательских систем.

Раздельная схема ПК (стационарный компьютер) предполагает, что ПК со стоит из системного блока и разнообразных внешних, то есть конструктивно самостоятельных подключаемых к системному блоку извне через стандартные интерфейсы (например: USB, D–Sub, DVI, FireWire), устройств (монитор, кла виатура, мышь, микрофоны, звуковые колонки, веб-камера, принтер, сканер, внешний модем, игровые устройства). Исторически такая схема ПК было самой первой. Она же до сих пор остается самой распространенной схемой стацио нарных ПК. Например профессиональные рабочие станции практически всегда строятся по такой схеме.

Главное достоинство раздельной схемы – сравнительно легкая масштаби руемость. То есть в любой момент можно без особых затруднений заменить любой из компонентов ПК. Но обратная сторона медали – наименьшая транс портабельность и сравнительная громоздкость такого ПК. Естественно раз дельная схема применяется тогда, когда главное требование к ПК – легкость и простота масштабирования.

Существует понятие базовой конфигурации стационарного ПК. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. В базовой конфигурации рассмат ривают четыре устройства:

• системный блок;

• монитор;

• клавиатуру;

• мышь.

Конструктивная схема ПК – системный блок, монитор и, в настоящее вре мя, микрофон, звуковая колонки, веб-камера конструктивно объединены в одно устройство – моноблок (мобильный компьютер). Такой ПК эргономичнее (за нимает минимум пространства) и более привлекателен с эстетической точки зрения. Также такой ПК и более транспортабелен, чем стационарный ПК, по строенные по раздельной схеме. Обратной стороной этой медали является сравнительно трудная масштабируемость такого ПК и, в том числе, сравни тельно трудная самостоятельная техническая модернизация.

Функциональным ядром в раздельной схеме стационарного ПК является системный блок.

Системный блок Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого раз мещаются:

• материнская плата (motherboard);

• дочерние платы (платы расширения);

• внутренние накопители (жесткий диск, DVD–ROM);

• блок питания.

Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренни ми, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внеш ние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и дли тельного хранения данных, также называют периферийными.

Платы расширения предназначены для подключения к шине ПК дополни тельных устройств. Они устанавливаются в разъемы расширения на материнской плате.

Основные типы дочерних плат:

• видеоадаптеры;

• звуковые платы;

• внутренние модемы и факс модемы;

• адаптеры локальной сети;

• SCSI-адаптеры.

Корпус системного блока По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпу са персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и верти кальном (tower) исполнении. Десктопы применяются до сих пор, и до сих пор монитор ставят на десктоп. Однако из за уменьшения габаритов и веса ком плектующих и еще более резкого уменьшения веса и глубины мониторов (со временные мониторы – сплошь ЖК-мониторы – сравнительно малы по весу и глубине), стало возможным создавать и использовать сравнительно компактные и дешевые десктопы. Cистемный блок типа Tower («башня») – высокий и по тому обычно располагается под столом (часто в специально предназначенных для это нишах, или отделениях компьютерных столов). Корпуса в вертикаль ном исполнении могут иметь разную высоту (Slim–, Mini–, Middle–, Midi–, Big–, Super–, Big– Tower и FileServer). Мini tower вышли из эксплуатации, усту пив свое место системным блока middle tower, являющихся в настоящее время самой многочисленной подгруппой «башенных» системных блоков. А вот slim– tower безраздельно господствует в категории компактных «башенных» систем ных блоков.

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком пита ния, и, таким образом, мощность блока питания также является одним из па раметров корпуса. Блок питания (БП) ПК обеспечивает электропитание всех ус тройств системного блока. Мощность блока питания измеряется в вольт-амперах (VA). Чем больше устройств предполагается разместить в ПК, тем более мощным должен быть БП.

Основной параметр, определяющий «стандартность» корпуса, называется формфактором. Существует два стандарта на размещение компонентов ком пьютера в корпусе: AT и ATX. Их основными отличиями являются:

• формат и способ размещения материнской платы;

• конструкция блока питания;

• способ подачи электропитания на материнскую плату.

В настоящее время применяются только корпуса форм–фактора АТХ.

На передней панели корпуса размещаются индикаторы состояния компью тера – Power (включено питание), Hard (работает накопитель на жестких дисках – «винчестер»);

кнопки управления – выключатель питания компьютера, сброса Reset. Кнопка Reset предназначена для аварийного сброса программ и переза пуска компьютера. Еще на переднюю панель выходят рабочие части дисковода DVD–ROM – здесь вставляются и вынимаются диски.

Задняя стенка корпуса системного блока компьютера используется для всевозможных подключений. В ней есть несколько щелей для доступа к разъе мам плат расширения и отверстия для разъема клавиатуры, вентилятора и сете вых разъемов блока питания.

Материнская плата Материнская плата (или системная плата) – основная плата компьютера. На ней размещаются:

• процессор – основная микросхема, выпол няющая большинство математических и логиче ских операций;

• микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутрен них устройств компьютера и определяющих основные функциональные воз можности материнской платы;

• шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство с системой BIOS) – микро схема, предназначенная для хранения программ и справочной информации, в том числе и когда компьютер выключен;

• энергонезависимая память CMOS (память с данными об аппаратных на стройках и аккумулятором для ее питания);

• разъемы (слоты) для подключения дополнительных устройств – дочер них плат.

Существуют материнские платы самых разных форматов (AT, ATX, LPX, NLX, Mini–, Micro– ATX, Micro–NLX, Flex–ATX и др.).

Основные характеристики материнских плат:

• модель чипсета;

• тип используемого процессора (зависит от разъема для установки процессора);

• формат;

• число и тип разъемов для установки дочерних плат;

• возможность обновления BIOS.

Чипсет Чипсет – это набор микросхем, необходимых для взаимодействия процес сора со всем остальным электронным хозяйством. Первые чипсеты обычно со стояли из четырех микросхем. Сегодня в основном чипсеты состоят из двух микросхем, одна из которых называется южным мостом, а другая – северным.

По их маркировке можно определить производителя и марку чипсета.

От модели чипсета зависят все основные характеристики платы: поддержи ваемые процессоры и виды микросхем памяти, тип системной шипы, порты для подключения внешних устройств. Современные чипсеты имеют множество встро енных контроллеров (дисков, портов ввода–вывода, шин USB и IEEE 1394).

Чипсет материнской платы должен быть согласован с процессором. Это значит, что не всякому процессору подойдет любая материнская плата, и наоборот.

От чипсета, прежде всего, зависят частоты, на которых она может рабо тать. От него зависит и возможный объем оперативной памяти, и количество дополнительных устройств, которые можно подключить к материнской плате.

Как видите, в материнских платах очень многое зависит от чипсета.

Он выполняет множество функций, причем с каждым годом их становится все больше. Несколько лет назад в компьютерах можно было найти дочернюю пла ту дискового контроллера – к ней подключались все дисководы. Сегодня такой платы уже нет. Функции этого контроллера отошли к «северному мосту» чип сета, и все дисководы подключаются к материнской плате напрямую. То же са мое произошло со специальной платой, к которой подключали принтер. Сего дня все порты для подключения внешних устройств входят в состав материн ской платы.

Чипсеты развиваются, и интеграция продолжается. Сегодня все чаще встречаются материнские платы, чипсеты которых способны выполнять функ ции видеокарты и/или звуковой карты. Принимая решение о покупке компью тера с интегрированными звуком и видео, оцените свои планы и перспективы.

Если вы стремитесь получить функциональную систему за минимальную цену, это решение для вас. Если же вы хотите сохранить перспективы дальнейшего развития от приобретения интегрированных систем лучше воздержаться. До полнительные затраты окупятся через пару лет, когда встанет вопрос о модер низации компьютера.

Процессор Процессор – основная микросхема компьюте ра, в которой и производятся все вычисления.

Развитие процессоров, выполняющих главную функцию компьютера по обработке информации (и называемых поэтому «мозгом компьютера»), во многом предопределяет развитие всей компьютер ной техники. Процессоры первого поколения ком пьютеров были построены на базе электронных ламп, второго – на базе транзи сторов, третьего – на базе интегральных схем, четвертого – на основе больших и сверхбольших (БИС, СБИС) интегральных схем, объединяющих на неболь шом кристалле миллионы полупроводниковых элементов (транзисторов), раз меры которых постоянно сокращаются (до нанометров), а количество увеличи вается. Процессоры на базе БИС и СБИС получили название микропроцессоров (МП).

Основные внутренние схемы процессора – арифметико-логическое уст ройство, внутренняя память (так называемые регистры), кэш-память (сверхопе ративная память) и схемы управления всеми операциями и внешними шинами.

Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel, AMD и IBM. Большинство процессоров, используемых в настоящее время, являются Intel–совместимыми, то есть имеют набор инструкций и интерфейсы програм мирования, сходные с используемыми в процессорах компании Intel.

Среди процессоров от Intel: 8086, i286, i386, i486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Celeron (упрощенный вариант Pentium), Pentium 4, Core 2 Quad, Core i7, Xeon (серия процессоров для серверов), Itanium, Atom (серия процессо ров для встраиваемой техники) и др. AMD имеет в своей линейке процессоры архитектуры x86 (аналоги 80386 и 80486, семейство K6 и семейство K7 – Athlon, Duron, Sempron) и x86–64 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Phenom, Opteron и др.). Процессоры IBM (POWER6, POWER7, Xenon, PowerPC) используются в суперкомпьютерах, в видеоприставках 7-го поколения, встраиваемой технике;

ранее использовались в компьютерах фирмы Apple.

По данным компании IDC (International Data Corporation – компания зани мающаяся аналитикой), на рынке микропроцессоров для настольных ПК, ноут буков и серверов доли корпораций Intel и AMD:

Год Intel AMD Другие 78,9% 13,1% 8,0% 80,4% 19,3% 0,3% 79,7% 20,1% 0,2% 80,8% 18,9% 0,3% Основные параметры процессоров. Основными параметрами процессо ров являются: разрядность, рабочая тактовая частота, размер кэш-памяти, количество ядер.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может при нять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Чем больше разрядов имеют все схемы процессора, тем больше информации он обработает за единицу времени, то есть от разрядности процессора напрямую зависит про изводительность компьютера.

Кроме разрядности важную роль играет так называемая тактовая часто та, на которую процессор рассчитан. Тактовая частота измеряется в герцах (МГц и ГГц). Один мегагерц – это миллион тактов в секунду. За один такт про цессор выполняет какой-то фрагмент вычислительной операции, поэтому чем выше тактовая частота, тем быстрее процессор обрабатывает поступающие данные.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри про цессора создают буферную область – так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала об ращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной па мяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные» обра щения в кэш-память называют попаданиями в кэш. Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные про цессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.

Использование кэш-памяти позволило значительно поднять производи тельность компьютеров. Когда для 486-х процессоров впервые была применена технология кэширования, кэш-память располагалась на материнской плате как можно ближе к процессору. Сегодня кэш-память устанавливается «пирамидой».

Самая быстрая по скорости, но самая малая по объему кэш-память первого уровня входит в состав кристалла процессора. Ее производят теми же техноло гиями, что и регистры процессора, в результате она оказывается безумно доро гой, но очень быстрой и, главное, надежной. Она играет очень важную роль в быстродействии. Кэш-память второго уровня может располагаться на том же кристалле процессора (в этом случае она работает с частотой ядра процессора), но может располагаться и в отдельной микросхеме рядом с процессором (в этом случае она работает с половинной частотой ядра). Объем кэш-памяти второго уровня больше, чем первого. Самая большая, но и самая медленная кэш-память – третьего уровня. Она к процессору не относится, поскольку ус танавливается на материнской плате и работает с ее частотой. Размер кэш памяти первого и второго уровня очень сильно влияет на стоимость процессо ра. Процессоры одной модели и с одной рабочей частотой могут различаться объемом кэш-памяти.

С каждым новым поколением процессоров кэш-память увеличивается.

Многоядерные процессоры содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах). Это ведет к увеличению произво дительности персонального компьютера.

На сегодняшний день основными производителями процессоров Intel и AMD дальнейшее увеличение числа ядер процессоров признано как одно из приоритет ных направлений увеличения производительности.

В 2011 год освоено производство 8-ядерных процессоров для домашних ком пьютеров и 16-ядерных для серверных систем.

Имеются экспериментальные разработки процессоров с большим количест вом ядер (от 20 до 64 и выше). Некоторые из таких процессоров уже нашли при менение в специфических устройствах.

Перспектива (см. Тема 9). В ближайшие 10- 20 лет, скорее всего, изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс дос тигнет физических пределов производства. Возможно, это будут:

оптические компьютеры, в которых вместо электрических сигналов обработке подвергаются потоки света (фотоны, а не электроны);

квантовые компьютеры, работа которых всецело базируется на кванто вых эффектах. В настоящее время ведутся работы над созданием рабо чих версий квантовых процессоров;

молекулярные компьютеры – вычислительные системы, использующие вычислительные возможности молекул (преимущественно, органиче ских). Молекулярными компьютерами используется идея вычисли тельных возможностей расположения атомов в пространстве.

Шины материнской платы С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оператив ной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называе мых шинами.

Системная шина – основная интерфейсная система компьютера, обеспе чивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Чем выше такто вая частота системной шины, тем быстрее будет осуществляться передача ин формации между устройствами и, как следствие, увеличится общая производи тельность компьютера, т. е. повысится скорость компьютера.

Системная шина включает в себя:

кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

кодовую шину адреса (КША), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода–вывода внешнего устройства;

кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импуль сов) во все блоки машины;

шину питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подклю чения блоков ПК к системе энергопитания.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

• между микропроцессором и основной памятью;

• между микропроцессором и портами ввода–вывода внешних устройств;

• между основной памятью и портами ввода–вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки подключаются к шине через соответствующие унифицирован ные разъемы непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллера шины, форми рующую основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII–кодов.

Шины на материнской плате используются не только для связи с процес сором. Все другие внутренние устройства материнской платы, а также устрой ства, которые подключаются к ней, взаимодействуют между собой с помощью шин. От архитектуры этих элементов во многом зависит производительность ПК в целом.

Интерфейсы. Связь устройств друг с другом осуществляется с помощью средств сопряжения, которые называются интерфейсами. Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов (про токолов), предназначенную для осуществления обмена информацией между уст ройствами.

Существует два типа шин:

системная шина, соединяющая процессор с ОЗУ и кэш-памятью 2-го уровня;

множество шин ввода–вывода, соединяющих процессор с различными периферийными устройствами. Последние соединяет с системной шиной мост, который встроен в набор микросхем (чипсет), обеспечивающий функционирование процессора.

Системная шина при архитектуре DIB (Dual independent bus) физически разде лена на две:

первичную шину (FSB, Frontside bus), связывающую процессор с ОЗУ и ОЗУ с периферийными устройствами;

вторичную шину (BSB, Backside bus) для связи с кэш-памятью L2.

Использование двойной независимой шины повышает производительность за счет возможности для процессора параллельно обращаться к различным уровням памяти. Обычно термины «FSB» и «системная шина» используют как синонимы.

Следует отметить, что терминология, используемая в настоящее время для описания интерфейсов, не является вполне однозначной и ясной. Системная шина часто упоминается как «главная шина», «шина процессора», или «локальная шина».

Для шин ввода–вывода используются термины «шина расширения», «внешняя ши на», «хост–шина» и опять же – «локальная шина».

Устройства, подключенные к шине, делятся на две основные категории – bus masters и bus slaves. Bus masters – это активные устройства, способные управлять работой шины, то есть инициировать запись/чтение и так далее Bus slaves – соот ветственно, устройства, которые могут только отвечать на запросы.

С момента начала использования ПК применялись различные стандарты шинной архитектуры (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI, PCMCIA (CardBus), AGP).

Интерфейсы, характеристики которых приводятся в таблице 7.1, относятся к внутренним.

Таблица 7. Основные характеристики внутренних интерфейсов Стандарт Типичное применение Пиковая пропускная спо- Примечания собность ISA Звуковые карты, модемы От 2 до 8.33 Мбайт/с Практически не использу ется, начиная с 1999 года EISA Сети, адаптеры SCSI 33 Мбайт/с Практически не использу ется, замещается PCI, LPC LPC Последовательный и па- Как ISA/EISA Предложена Intel раллельный порты, клавиа- в 1998 году как замена для тура, мышь, контроллер шины ISA НГМД PCI Графические карты, адап- 133 Мбайт/с (32-битовая Стандарт для периферий теры SCSI, звуковые карты шина с частотой 33 МГц) ных устройств новых поколений PCI– X Тоже 1 Гбайт/с (64-битовая Расширение PCI, предло шина с частотой женное IBM, HP, Compaq.

133 МГц) Увеличена скорость и ко личество устройств PCI Тоже. До 16 Гбайт/с Разра Express ботка «интерфейса 3– го поколения» (Third generation Input/Output – 3GIO), может заменить AGP. Последовательная шина AGP Графические карты 528 Мбайт/с 2x– mode Стандарт для Intel–PC, на (2 графические карты) чиная с Pentium II сосуще ствует с PCI AGP PRO ЗD– графика 800 Мбайт/с (4x-mode) Поддерживает видеокарты, требующие мощность до 100 Вт (AGP – до 25 Вт) HT (Ги- Универсальный интерфейс До 32 Гбайт/с Разработка AMD для про пер– цессоров К7– К Транспорт) Шина ISA – шина, применявшаяся с первых моделей PC и ставшая промыш ленным стандартом.

Шина EISA. С появлением 32-разрядных микропроцессоров 80386 (версия DX) фирмами Compaq, NEC и рядом других фирм, была создана 32-разрядная шина EISA, полностью совместимая с ISA. Шина не получила широкого распространения в связи с ее высокой стоимостью и пропускной способностью, уступающей пропу скной способности появившейся на рынке шины VESA.

Шина МСА – микроканальная архитектура – была введена в пику конкурентам фирмой IBM для своих компьютеров PS/2, начиная с модели 50. Шина МСА несо вместима с ISA/EISA и другими адаптерами. Эта шина не обладала обратной со вместимостью с ISA, но содержала ряд передовых для своего времени решений.

Шина LPC (Low Pin Count – «малоконтактный» интерфейс) используется на IBM–совместимых персональных компьютерах для подсоединения низкоскорост ных устройств, таких как «преемственные» (legacy) устройства ввода– вывода (по следовательный и параллельный порты, клавиатура, мышь, контроллер НГМД). Фи зически LPC обычно подсоединяется к чипу «Южного моста». Шина LPC была предложена Intel в 1998 году как замена для шины ISA.

Локальные шины Попытки улучшить системные шины за счет создания шин MCA и EISA имели ограниченный успех и кардинальным образом не решали проблемы. Все описанные ранее шины имеют общий неостаток – сравнительно низкую пропускную способ ность, поскольку они разрабатывались в расчете на медленные процессоры. В даль нейшем быстродействие процессора возрастало, а характеристики шин улучшались в основном экстенсивно, за счет добавления новых линий. Препятствием для повы шения частоты шины являлось огромное количество выпущенных плат, которые не могли работать на больших скоростях обмена (МСА это касается в меньшей степе ни, но в силу вышеизложенных причин эта архитектура не играла заметной роли на рынке). В то же время в начале 90-х годов в мире персональных компьютеров про изошли изменения, потребовавшие резкого увеличения скорости обмена с устройствами:

создание процессоров Intel 80486, работающих на частотах до 66 МГц;

увеличение емкости жестких дисков и создание более быстрых контрол леров;

разработка и активное продвижение на рынок графических интерфейсов пользователя (типа Windows или OS/2) привели к созданию новых гра фических адаптеров, поддерживающих более высокое разрешение и большее количество цветов (VGA и SVGA).

Очевидным выходом из создавшегося положения является следующий: осуще ствлять часть операций обмена данными, требующих высоких скоростей, не через шину ввода– вывода, а через шину процессора, примерно так же, как подключается внешний кэш. При этом шина работает с частотой, соответствующей тактовой час тоте процессора. Передачей данных управляет не центральный процессор, а плата расширения (мост), который высвобождает микропроцессор для выполнения других работ. Локальная шина обслуживает наиболее быстрые устройства: память, дис плей, дисковые накопители, при этом обслуживание сравнительно медленных уст ройств – мышь, модем, принтер и другое – производится системной шиной типа ISA (EISA).

Такая конструкция получила название локальной шины (Local Bus).

Локальная шина VESA, или VLB предназначена для связи процессора с быст рыми периферийными устройствами и представляет собой расширение шины ISA для обмена видеоданными. Во времена преобладания на компьютерном рынке про цессора CPU 80486 шина VLB была достаточно популярна, однако в настоящее время ее вытеснила более производительная шина PCI.

Шина РСI. Стандарт подключения внешних устройств, введенный в ПК на базе процессора Pentium. По своей сути, это интерфейс локальной шины с разъемами для подсоединения внешних компонентов. Важным нововведением этого стандарта яв ляется поддержка механизма plug–and–play, суть которого состоит в том, что после физического подключения внешнего устройства к разъему шины PCI происходит автоматическая конфигурация этого устройства.

PCI–X не только увеличивает скорость PCI–шины, но также и число высоко скоростных слотов.

PCI Express – компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последова тельной передаче данных. В отличие от шины PCI, использовавшей для передачи данных общую шину, PCI Express в общем случае является пакетной сетью с топо логией типа звезда, устройства PCI Express взаимодействуют между собой через среду, образованную коммутаторами, при этом каждое устройство напрямую связа но соединением типа точка–точка с коммутатором. Разработка стандарта PCI Express была начата фирмой Intel. Официально первая базовая спецификация PCI Express появилась в июле 2002 года. Шина PCI Express нацелена на использование только в качестве локальной шины.

Интерфейс PCMCIA. С появлением портативных компьютеров возникла про блема универсального и компактного интерфейса для подключения внешних уст ройств. В качестве такого интерфейса стандартом де-факто стал интерфейс PCMCIA, поддерживаемый Ассоциацией PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), объединяющей компании, разрабатывающие периферий ные устройства для портативных компьютеров. Аббревиатура PCMCIA вызывала много нареканий своей труднопроизносимостью. Существует даже шутливая ин терпретация PCMCIA как «People Can't Memorize Computer Industry Acronyms», что переводится как «Люди не в состоянии запомнить компьютерные аббревиатуры».

В результате для PCMCIA сегодня принято использовать более благозвучный тер мин PC Card.

Устройства PC Card размером с обычную кредитную карточку являются аль тернативой обычным платам расширения, подключаемым к шине ISA. В этом стан дарте выпускаются модули памяти, модемы и факс–модемы, SCSI–адаптеры, сете вые карты, звуковые карты, винчестеры (IBM Microdrive) и так далее.

Шина AGP – высокоскоростная локальная шина ввода/вывода, предназначен ная исключительно для нужд видеосистемы. Она связывает видеоадаптер (ЗD– акселератор) с системной памятью ПК. Шина AGP была разработана на основе ар хитектуры шины PCI, поэтому она также является 32-разрядной. Однако при этом у нее есть дополнительные возможности увеличения пропускной способности, в ча стности, за счет использования более высоких тактовых частот. В дальнейшем была выпущена версия AGP 2.0, которая поддерживала «4-х графику», или четырехкрат ную передачу данных за один такт центрального процессора.

Контроллер HyperTransport. Фирмой AMD была (процессор Hammer) предло жена архитектура ГиперТранспорт (HyperTransport), обеспечивающая внутреннее соединение процессоров и элементов чипсета для организации многопроцессорных систем и повышения скорости передачи данных более чем в 20 раз. В основу шины HyperTransport – универсальной шины межчипового соединения – положено две концепции: универсальность и масштабируемость. Универсальность шины HyperTransport заключается в том, что она позволяет связывать между собой не только процессоры, но и другие компоненты материнской платы. Масштабируе мость шины состоит в том, что она дает возможность наращивать пропускную спо собность в зависимости от конкретных нужд пользователя.

Принтеры, модемы и другое периферийное оборудование подключается к ком пьютеру через стандартизированные интерфейсы, иногда называемые портами.

В зависимости от способа передачи информации (параллельного или последова тельного) между сопрягаемыми устройствами различают параллельные и последо вательные интерфейсы.

Таблица 7. Характеристика основных внешних интерфейсов Стандарт Год Первона- Макси- Макси- Необходи- Число вы- чальная мальное мальное мость элек- линий пуска скорость, расстояние количество тропитания Мбит/с связи, м подключе ний Последова- 1960 0.02 15 1 Да тельный порт (RS 232) RS–485 – 10 1200 32 – Параллельный 1981 1.1 1.8 1 Да 25/ порт (LPT) MIDI 1982 31.25 Кбит/с 15 4 Да USB 1.1 1995 12 5/25 127 Нет FireWire 1995 400 4.5/72 63 Нет USB2.0 2000 480 5/25 127 Нет FireWire 800 2001 850 4.5/72 63 Нет Последова- 2004 320– 3200 6/500/3000 96/127/192 Да тельный SCSI eSATA 2004 2400 2 1 Да IrDA 1995 0.115/4.0 15/1 Да Беспровод ной Bluetooth 1994 0.7– 2.1 1– 100 8– 127 Да Беспровод ной Интерфейс IDE – интерфейс устройств со встроенным контроллером. При соз дании этого интерфейса разработчики ориентировались на подключение дискового накопителя. За счет минимального удаления контролера от диска существенно по вышается быстродействие. Существует несколько разновидностей интерфейса IDE, совместимых снизу вверх друг с другом. В целях развития возможностей интерфей са IDE компанией Western Digital была предложена его расширенная спецификация Enhanced IDE (синонимы: E–IDE, Fast AТА, АТА– 2 и Fast АТА–2), которая обрела затем статус американского стандарта ANSI под названием АТА–2. Следующим шагом в развитии интерфейса IDE/ATA явился стандарт Ultra АТА (он же Ultra DMA, АТА–33, DMA–33, АТА–3).

IDE (Integrated Drive Electronics) – это название типа жестких дисков, имеющих интерфейс ATA (AT Attachment). Дешевая электроника в сочетании с параллельной передачей данных АТА позволяет производить недорогие нежесткие диски.

Один канал АТА может поддерживать до двух дисков, первичный – master и вторичный – slave. Сейчас все материнские платы имеют по два интегрированных канала IDE, а некоторые – три и даже четыре. Если это возможно, то лучше под ключать жесткий диск как master на первый канал, a DVD–ROM – как master на вто рой канал.

Сегодня на рынке присутствуют три основных стандарта IDE–дисков: ATA/33, ATА/66 и АТА/100. Эти три стандарта называют одним словом – UDMA.

Главным недостатком IDE по-прежнему остается малая скорость. Конечно, со временные IDE–диски догнали по скоростным характеристикам старые модели SCSI–дисков, но с новыми SCSI–винчестерами им все равно не сравниться.

Последовательный интерфейс SATA (англ. Serial ATA) – последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был пере именован в PATA (Parallel ATA).

Интерфейс SCSI (читается «скази»). Разработан для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жесткие диски, нако пители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, прин теры и т. д. Раньше имел неофициальное название SASI – Shugart Computer Systems Interface в честь создателя Алана Ф. Шугарта. К шине SCSI можно подключить до восьми устройств, включая основной контроллер SCSI (или хост–адаптер). После стандартизации в 1986 году SCSI начал широко применяться в компьютерах Apple Macintosh, Sun Microsystems. В компьютерах, совместимых с IBM PC, SCSI, не пользуется такой популярностью в связи со своей сложностью и сравнительно вы сокой стоимостью и применяется преимущественно в серверах.


SCSI давно стал стандартным интерфейсом для рабочих станций и серверов.

И хотя по деньгам SCSI обходится существенно дороже IDE, за эти деньги мы полу чаем гораздо большую пропускную способность, поддержку большего количества устройств на одном канале, поддержку внешних устройств и многозадачность.

Главное преимущество SCSI выражается термином high–end, то есть самые быстрые, самые объемистые жесткие диски имеют интерфейс SCSI.

Fibre Channel (оптоволоконный канал). Fibre channel – это интерфейс, в корне отличающийся от SCSI и IDE. Вообще он ближе к Ethernet и InfiniBand. Этот интер фейс предназначен не только для того, чтобы подсоединять жесткие диски и другую периферию к системе, а в первую очередь для организации сетей, объединения уда ленных друг от друга массивов жестких дисков и прочих операций, требующих вы сокой пропускной способности в сочетании с большими расстояниями. Fibre channel часто используется для соединения SCSI RAID–массивов с сетью рабочей группы либо сервером.

Существующие технологии обеспечивают пропускную способность Fibre channel в 100 Мб/с, а теоретический предел данной технологии лежит где-то в рай оне 1.06 Гб/с. При этом уже сейчас ряд компаний занят разработкой устройств с пропускной способностью до 2.12 Гб/с. На сегодняшнем рынке также присутствуют решения, когда для достижения очень большой пропускной способности использу ется целый ряд каналов Fibre channel одновременно.

В отличие от SCSI, Fibre channel обладает гораздо большей гибкостью. Если SCSI ограничивается всего 12 м, то Fibre channel позволяет иметь соединения про тяженностью до 10 км при использовании оптического кабеля и несколько меньше при использовании относительно недорогих медных соединений.

Шина USB была разработана лидерами компьютерной и телекоммуникацион ной промышленности Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft для подключения перифе рийных устройств вне корпуса PC. Скорость обмена информацией по шине USB со ставляет 12 Мбит/с или 15 Мбайт/с. К компьютерам, оборудованным шиной USB, можно подключать такие периферийные устройства, как клавиатура, мышь, джой стик, принтер, не выключая питания. Шина USB поддерживает технологию Plug & Play. При подсоединении периферийного устройства его конфигурирование осуществляется автоматически. Все периферийные устройства должны быть обору дованы разъемами USB и подключаться к ПК через отдельный выносной блок, на зываемый USB–хабом, или концентратором, с помощью которого к ПК можно под ключить до 127 периферийных устройств.

В 2000 году стандарт USB получил обновление. Им стала версия USB 2.0, ко торая увеличила пропускную способность в 40 раз – до 480 Мбит/с в высокоскоро стном режиме.

USB 3.0 представляет следующее поколение соединения между компьютером и периферией (цифровыми камерами, портативными медиаплеерами, мобильными телефонами, внешними жесткими дисками и тому подобное). Он призван заменить текущий стандарт USB 2.0 «Hi– Speed». Новая спецификация в 10 раз быстрее USB 2.0, имеющего максимальную пропускную способность 480 Мбит/с. Пиковая производительность – 5 Гбит/с. Это означает, что файл размером 25 Гб можно пере дать приблизительно за 70 секунд – гигантский переход, ведь у соединения по предшествующему интерфейсу на то же задание уйдет 14 минут. А если некое уст ройство довольствуется еще более старым USB 1.1, то пользователь будет вынуж ден терпеть 9 часов. Поэтому обновление делает SuperSpeed USB идеальным реше нием для массы задач, таких как копирование больших изображений, видео или ре зервирование данных на внешний носитель.

Интерфейс Fire Ware (IEEE 1394) – это стандарт высокоскоростной локальной последовательной шины, разработанный фирмами Apple и Texas Instruments. Шина IEEE 1394 предназначена для обмена цифровой информацией между ПК и другими электронными устройствами, особенно для подключения жестких дисков и уст ройств обработки аудио– и видеоинформации, а также работы мультимедийных приложений. Она способна передавать данные со скоростью до 1600 Мбит/с, рабо тать одновременно с несколькими устройствами, передающими данные с разными скоростями, как и SCSI. Как и USB, шина IEEE 1394 полностью поддерживает тех нологию Plug & Play, включая возможность установки компонентов без отключения питания ПК. Подключать к компьютеру через интерфейс IEEE 1394 можно практи чески любые устройства, способные работать с SCSI. К ним относятся все виды на копителей на дисках, включая жесткие, оптические, CD–ROM, DVD, цифровые ви деокамеры, устройства записи на магнитную ленту и многие другие периферийные устройства. Благодаря таким широким возможностям, эта шина стала наиболее пер спективной для объединения компьютера с бытовой электроникой. В настоящее время уже выпускаются адаптеры IEEE 1394 для шины PCI.

IrDA – интерфейс беспроводной связи. Ассоциация инфракрасной передачи данных (Infrared Data Association – IrDA), начиная с ее образования в 1993 году, ра ботала над открытым стандартом инфракрасной передачи данных на короткие рас стояния. В настоящее время IrDA–standart – один из самых распространенных стан дартов для организации передачи информации по открытому инфракрасному каналу.

Bluetooth. Названная по имени датского короля X столетия – это спецификация для портативных устройств, обеспечивающая дешевую радиосвязь между мобиль ными компьютерами, мобильными телефонами, цифровыми камерами, принтерами, консолями видеоигр и другими переносными устройствами, возможность подсое динения к Internet. Главное преимущество систем Bluetooth перед инфракрасными портами состоит в том, что здесь не требуется прямая оптическая видимость.

С самого развития и до сих пор шина ввода/вывода является узким местом современных персональных компьютеров, что отрицательно сказывается на об щих скоростных характеристиках системы. Появлялись новые шины, увеличи валась разрядность, быстродействие шин, их пропускная способность.

Но разработки новых стандартов шин продолжаются. Многие фирмы объе диняют свои усилия для разработки новых стандартов.

На примерах существующих стандартов видно, что у каждого стандарта шин есть свои достоинства, но есть и свои недостатки. Одни шины позволяют получать вполне удовлетворительное быстродействие, но очень дороги и слож ны в изготовлении, и зачастую затраты не окупаются. Другие дешевы, но очень требовательны к системе в целом.

Среди интерфейсов передачи данных особняком стоят порты вво да/вывода, использующиеся для подключения низкоскоростных периферийных устройств: последовательный порт (COM), параллельный порт (LPT), игровой порт/MIDI порт и инфракрасный порт (IrDA).

Порт (канал ввода–вывода) – путь, по которому происходит обмен данными между микропроцессором и микросхемами внешних устройств. Последователь ный порт передает информацию побитно, а параллельный – побайтно. Обычно в ПК имеются один параллельный и два последовательных порта.

Ранее последовательные порты использовались для подключения мыши и внешних модемов, а параллельные – для подключения принтеров, сканеров и ключей защиты программ. В настоящее время последовательные и параллельные порты вытесняются шиной USB (Universal Serial Bus).

Оперативная память Оперативная память (RAM – Random Access Memorу – память с произвольным доступом) – это быстрое запоми нающее устройство не очень большого объема, непосред ственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, когда ком пьютер включен.

В нее помещаются программы для выполнения и данные для работы про граммы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим бы стродействием и является энергозависимой.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти – прямой: означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Они устанавливаются в корпуса и собирают ся в модули памяти.

Большинство компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual– In–line Memory Module – модуль памяти с двухрядным расположением микро схем). Существуют различные типы микросхем памяти: DDR SDRAM (син хронная память с двойной скоростью передачи данных);

RDRAM (Rambus DRAM), предназначенная для функционирования на более высоких частотах, чем SDRAM.

Модули памяти выпускает достаточно большое количество производите лей, основными из которых стали SEC (Samsung), Corsair, Winbond и Kingston.

Для разных системных плат предусмотрена возможность использования мо дулей памяти того или иного типа. Выбор основных устройств компьютера требу ет знания многих нюансов, связанных с обеспечением их совместимости. Процес сор, память и материнскую плату всегда необходимо выбирать одновременно.

Здесь есть много деталей совместимости, которые должен пояснить специалист.

Микросхема ПЗУ и система BIOS ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, ROM, Read Only Memory – память только для чтения) – одна из важнейших микросхем материнской платы. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, да же когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» – их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.


Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему вво да–вывода (BIOS – Basic Input Output System). В BIOS записаны первичные про граммы, с которых начинается работа компьютера. Как только на процессор поступает питание, он обращается в эту микросхему за своей самой первой программой. Если вы видели, как включается компьютер, и обращали внимание на белые буквы, пробегающие на черном фоне сразу после запуска, то знайте, что это вы наблюдали работу программ, записанных в BIOS.

Программы BIOS производят проверку основных систем компьютера сразу после включения, обеспечивают взаимодействие с клавиатурой и монитором, выполняют проверку дисководов и позволяют выполнить некоторые настройки конфигурации компьютера – программа Setup.

Микросхему BIOS легко найти. За исключением процессора это единст венная микросхема, которая не впаяна в материнскую плату, а устанавливается на специальной колодке, так что ее можно вынуть и заменить. Самостоятельно этим лучше не заниматься.

Энергонезависимая память CMOS Выше мы отметили, что работа таких стандартных устройств, как клавиа тура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими сред ствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, на пример, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычисли тельной системы (компьютера). Для того чтобы начать работу с другим обору дованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оператив ной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонеза висимой памяти», называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять само стоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, располо женной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы мик росхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные об архитектуре компьютера.

Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в вы ключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов по стоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о со ставе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску и передать управление тем програм мам, которые там записаны.

Жесткий диск Жесткий диск (HDD – Hard Disk Drive) – основное устройство для долго временного хранения больших объемов данных и программ. В обиходе его на зывают «винчестером». Внутри жесткого диска с большой скоростью вращают ся диски, покрытые магнитным слоем. По поверхностям этих дисков перемещаются головки чтения/записи. Диски и головки размещены в герметичном и прочном корпусе.

Жесткий диск – сложное устройство «высоких техно логий». Он требует аккуратного обращения и соблюдения правил эксплуатации. Во время вращения дисков с высокой скоростью между их поверхностями и головками чте ния/записи возникает тонкая воздушная подушка, предот вращающая касание (и повреждение) головками магнитного слоя дисков. При ударе или сильном толчке головка может коснуться поверхности диска и по вредить магнитный слой. В некоторых случаях повреждается и сама головка.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно– логическое устройство – контроллер жесткого диска. В прошлом оно пред ставляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контролле ров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жест ких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производи тельность.

Производительность НЖМД характеризуется скоростью чтения/записи и средним временем доступа. В целом же быстродействие диска в наибольшей сте пени определяется скоростью вращения пластин.

Современные НЖМД обладают достаточно большой надежностью, а их ско рость обычно достаточна для решения любых стандартных задач. Исключение со ставляют задачи, требующие записи/считывания с диска большого потока дан ных, например при записи на диск видеоданных с высоким разрешением. Высо копроизводительные НЖМД требуются также для использования в серверах. Они значительно дороже, чем обычные накопители (IDE и SCSI – жесткие диски, см.

раздел Шины материнской платы).

Данные с жесткого диска передаются медленнее, чем из оперативной па мяти, зато остаются на нем после выключения питания.

RAID RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks – избыточный массив недоро гих дисков) преследует две основные цели: повысить скорость и/или надеж ность. Существует достаточно много типов RAID, но основные – это RAID 0, и 0+1. RAID 0 позволяет объединить объем двух дисков в единое целое, так что операционная система будет видеть их и использовать как один физический диск. RAID 1 позволяет создавать «зеркало», то есть информация пишется сра зу как на первый, так и на второй диск, и если первый, основной, диск выйдет из строя, то все данные на втором будут в целости и сохранности. RAID 0+ использует одновременно два описанных выше режима (не забывайте, что при этом требуется как минимум четыре жестких диска: два сливаются в массив, и два используются для «зеркала»). Есть еще другие варианты RAID для повы шения надежности хранения информации, например контроль четности – для проверки целостности данных.

Накопители на DVD–дисках (DVD–ROM, DVD–RW, DVD–RAM, DVD+RW и др.

стандартов).

DVD (Digital Versatile Disk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск – тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации. По размерам диски CD и DVD абсо лютно одинаковы – DVD лишь немного тоньше.

Существует несколько физических форматов (или книг) DVD, которые ма ло чем отличаются от различных «оттенков» CD:

DVD–ROM – среда хранения данных большой емкости, только для чтения;

DVD–R – однократная запись, многократное чтение;

формат, родст венный CD–R;

DVD–RAM – перезаписываемый (стираемый) вариант DVD, кото рый первым появился на рынке и впоследствии нашел в качестве конкурентов форматы DVD–RW и DVD+RW.

DVD–Video применяется при записи видеоматериалов для их даль нейшего просмотра на видеотехнике или с помощью присоединенно го к компьютеру DVD–ROM-привода. Формат обеспечивает защиту от нелегального копирования информации;

DVD–Audio используется при записи высококачественного многока нального звука.

Самое интересное в спецификациях DVD – это возможность создания двухсторонних и двухслойных дисков.

Двухсторонний диск делается просто: так как толщина диска DVD может составлять лишь 0,6 мм (половина толщины обычного CD–ROM), появляется возможность соединить два диска тыльными сторонами и получить двухсто ронний DVD.

Технология создания двухслойных дисков чуть более сложна: данные за писываются в двух слоях – нижнем и полупрозрачном верхнем. Работая на од ной частоте, лазер считывает данные с полупрозрачного слоя, работая на дру гой – получает данные «со дна».

Единственный достойный конкурент лазерной технологии – накопители на флэш-картах. При меньших емкостях памяти, они обладают рядом других су щественных преимуществ: маленький корпус (размером с карманную зажигал ку), автоматическая настройка, быстрота считывания и надежность хранения информации, низкое энергопотребление.

Видеокарта (видеоадаптер) Чтобы подключить к компьютеру монитор, необходим специальный видеоадаптер. ВИДЕО АДАПТЕР (видеокарта) – электронная плата, предназначенная для хранения видеоинформации и ее отображения на экране монитора. Она непо средственно управляет монитором, а также про цессом вывода информации на экран.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъем расширения, универсальный (PCI–Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в сис темную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей час ти северного моста чипсета или ЦПУ). В этом случае устройство, строго гово ря, не может быть названо видеокартой.

Видеокарта не всегда была компонентом ПК. Для первых компьютеров IBM PC в оперативной памяти выделялась специальная область (экранная об ласть памяти), в которую процессор заносил данные об изображении. Специ альный контроллер экрана считывал данные о яркости отдельных точек из яче ек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизон тального луча электронной пушки монитора.

С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением раз решения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видео памяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор пе рестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и про изошло выделение всех операций, связанных с построением изображения, в от дельный блок, получивший название видеоадаптер.

Видеоадаптер взял на себя функции видеопроцессора (занимается расчета ми выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики;

яв ляется основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства), видеоконтроллера (отвечает за формирование изображения в видеопамяти, дает команды на формирование сигналов разверт ки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора) и видеопамяти (выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изобра жение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и вы водимое на экран монитора;

видеопамять бывает нескольких типов, различаю щихся по скорости доступа и рабочей частоте;

современные видеокарты ком плектуются памятью типа DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5).

Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих опера ционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появ ляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадап теры, которые производят выполнение некоторых графических функций на ап паратном уровне. К числу этих функций относятся: перемещение больших бло ков изображения из одного участка экрана в другой (например, при перемеще нии окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, под держка аппаратного курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специа лизированного устройства явилось то, что графический пользовательский ин терфейс, несомненно, удобен, но его использование требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и современный графический ускоритель как раз и призван снять с него львиную долю вычислений по окон чательному выводу изображения на экран.

За время существования IBM PC–совместимых микрокомпьютеров смени лось несколько поколений видеоадаптеров и связанных с ними стандартов представления изображения. Основными параметрами этих стандартов являют ся разрешение (количество символов, или пикселей, размещающихся по гори зонтали и вертикали экрана монитора), количество цветов и частота кадровой развертки (частота перерисовки изображения).

Известнейшими разработчиками видеопроцессоров являются такие гиган ты, как NVIDIA и ATI Technologies. NVIDIA выпускает видеочипы серии GeForce, у ATI – видеочипы Radeon. Нельзя сказать, у кого чипы лучше, это все равно, что выбирать между процессорами фирм AMD и Intel.

Звуковая карта Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она под ключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспро изводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последую щей обработки и использования.

Основным параметром звуковой карты является разрядность, опреде ляющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из ана логовой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше по грешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания.

В последнее время выбор подходящего звукового решения – дело доста точно простое. Связано это с тем, что на многих материнских платах реализо ваны интегрированные высококачественные звуковые, работающие со всеми существующими звуковыми стандартами.

Монитор Монитор – устройство, служащее для визуального отображения текстовой и графической информации, ко торую формирует видеоадаптер.

Классификация мониторов приведена на рис. 7.1.

Мониторы на основе электроннолучевой трубки (ЭЛТ, CRT) обладают рядом недостатков: значительные масса, габариты и энергопотребление;

наличие тепловы деления и излучения, потенциально вредного для здоровья человека. В связи с этим на смену ЭЛТ–мониторам прихо дят плоскопараллельные мониторы: жидкокристалличе ские (ЖКмониторы), плазменные, электролюминесцент ные, мониторы электростатической эмиссии, органические светодиодные мониторы.

Виды дисплеев По количеству воспро По функциональному По фактическим прин изводимых цветов назначению ципам формирования изображения Монохромные Алфавитно Дисплеи на базе цифровые электроннолуче вой трубки Цветные Графические Жидкокристал лические панели Дисплеи на плазменных (га зоразрядных) панелях Светодиодные матрицы Рис. 7.1. Классификация мониторов Основные параметры монитора:

1. Размер экрана. Измеряется между противоположными углами по диагонали. Единица измерения – дюймы. Чем больше диагональ, тем выше разрешение экрана и тем больше информации сможет монитор отображать.

2. Разрешение экрана. Эта характеристика связана с размером ото бражаемого изображения и выражается в количестве точек по горизонтали и вертикали отображаемого изображения. Чем оно выше, тем больше ин формации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой от дельной точки и, тем самым, тем меньше видимый размер элементов изо бражения. Использование заниженного разрешения приводит к тому, что элементы изображения становятся крупными, но на экране их располагает ся очень мало.

3. Глубина цвета (палитра) определяет количество различных оттен ков, которые может принимать отдельная точка экрана. Максимально воз можное цветовое разрешение зависит от свойств видеоадаптера и, в пер вую очередь, от количества установленной на нем видеопамяти. Кроме то го, оно зависит и от установленного разрешения экрана. При высоком раз решении экрана на каждую точку изображения приходится отводить меньше места в видеопамяти, так что информация о цветах вынужденно оказывается более ограниченной. Наиболее комфортная работа достигает ся при глубине цвета 16,7 млн цветов (режим True Color).

4. Для ЭЛТ–мониторов важным параметром является частота обнов ления (регенерации) экрана (показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение;

чем выше частота об новления кадров, тем более устойчиво изображение и менее заметно мер цание экрана.). Желательной является частота обновления экрана для CRT монитора не менее 100 Гц при достаточно высоком разрешении экрана, к примеру 1280х1024 или 1600х1200 точек.

5. Безопасность монитора. Самыми распространенными и известны ми являются стандарты, разработанные в Швеции, – TCO и MPR. Суть стандартов TCO состоит не только в определении допустимых значений различного типа излучений, но и в определении минимально допустимых технических параметров мониторов, например, поддерживаемых разреше ний, интенсивности свечения люминофора, запаса яркости, энергопотреб ления и т. д. Более того, в документах TCO приводятся подробные методи ки тестирования мониторов. В состав разработанных TCO рекомендаций сегодня входят четыре стандарта: TCO 92, TCO 95, TCO 99 и самый новый – ТСО 03. Цифры означают год принятия стандартов.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили жидкокри сталлические мониторы.

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает неко торыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Жидкие кристаллы были открыты давным-давно, но изначально они использовались для других целей. Мо лекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча проходящего сквозь них. Основываясь на этом открытии и в результате дальнейших исследова ний, стало возможным обнаружить связь между повышением электрического на пряжения и изменением ориентации молекул кристаллов для обеспечения созда ния изображения.

Первое свое применение жидкие кристаллы нашли в дисплеях для калькуля торов и в кварцевых часах, а затем их стали использовать в мониторах для порта тивных компьютеров. Сегодня, в результате прогресса в этой области, LCD– мониторы используются для настольных компьютеров.

Для вывода цветного изображения необходима подсветка монитора сзади.

Это необходимо для того, чтобы можно было наблюдать изображение хорошего качества, даже если окружающая среда не является светлой. Цвет получается в ре зультате использования трех фильтров, которые выделяют из излучения источника белого света три основные компоненты. Комбинация трех основных цветов для каждой точки, или пикселя экрана дает возможность воспроизвести любой цвет.

Для того, чтобы получить изображение, нужно адресовать отдельные LCD– элементы. Различают два вида адресации и, соответственно, два вида матриц: пас сивную и активную.

В активной матрице к каждому электроду добавлен запоминающий транзи стор, который может хранить цифровую информацию (двоичные значения 0 или 1), и в результате изображение сохраняется до тех пор, пока не поступит другой сигнал. Запоминающие транзисторы производятся из прозрачных материалов, что позволяет световому лучу проходить сквозь них, а значит, транзисторы можно располагать на стеклянной панели, которая содержит жидкие кристаллы. Для этих целей используются пластиковые пленки, называемые «Thin Film Transistor» (или просто TFT).

Активная матрица имеет массу преимуществ по сравнению с пассивной мат рицей. Например, лучшая яркость и возможность смотреть на экран даже при угле обзора 120°–140° без ущерба качеству изображения, что невозможно в случае с пассивной матрицей, которая позволяет видеть качественное изображение только с фронтальной позиции по отношению к экрану. В случае с активной матрицей можно отображать движущиеся изображения без видимого дрожания, так как вре мя реакции дисплея с активной матрицей около 50 мс против 300 мс для пассивной матрицы, и качество контрастности лучше, чем у CRT–мониторов.

Яркость отдельного элемента экрана остается неизменной на всем интер вале времени между обновлениями картинки, а не представляет собой короткий импульс света, излучаемый элементом люминофора CRT–монитора сразу после похождения по этому элементу электронного луча. Именно поэтому для LCD– мониторов достаточной является частота регенерации 60 Гц.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.