Компютърни информационни технологии - хардуер и софтуер

6. Компютърни информационни технологии - хардуер и софтуер
(2 учебни часа)

1. Компютърни информационни технологии - хардуер.
Структура на РС
РС е направен от основно тяло (наречено още системно тяло) и няколко външни компонента. Основното тяло е кутия, която съдържа повечето от компютърната електроника (вътрешните компоненти, или хардуера). Външните са свързани със системното тяло чрез кабели.
Можем да разгледаме РС като последователност от повече или по-малко взаимосвързани подсистеми, от които всяка една може да бъде развивана така, че да се постигне по-висок капацитет и скорост. РС обхваща всички тези подсистеми. На всяка граница между две подсистеми откриваме интерфейс. Това е електрическа система, която свързва две подсистеми и им позволява да обменят информация.
Хардуерен компонентХардуерен компонентИнтерфейс

Фиг. 11.3. Хардуерните компоненти са свързани помежду си чрез интерфейс.
Дънна платка
Целия компютър е изграден около дънната платка (или просто дъно) и тя е най-важната част. тя представлява голяма печатна платка, на която са разположени много чипове, конектори и друга електроника. Целият информационен поток произлиза или завършва в дъното, което много точно се нарича най-важният компонент от РС.
Процесор
Има два изключително важни елемента на дънната платка: процесорът и шините. Процесорът (или CPU) обработва цялата информация, а шините подсигуряват нейния трансфер.
CPU е съкращение от Central Processing Unit - главна операционна единица (или просто казано "процесор"). В един компютър може да има няколко процесора, но въпреки това един от тях е главният - CPU. Процесорът изпълнява две много важни дейности: прави изчисления и прехвърля информация.
Памети. Микрокомпютърът използва вградена (оперативна) и външна памет.
Оперативната памет се състои от две части: памет, достъпна за четене - ROM (Read Only Memory) и памет за запис и четене - RAM (Random Access Memory). ROM-паметта съдържа служебни управляващи програми, записани от фирмата производител на компютъра. RAM-паметта се посочва като основна характеристика на микрокомпютъра - използва се за запис и четене на необходимата информация от потребителския софтуер. Съвременните настолни микрокомпютри имат 4 мегабайта (МВ) или 8 МВ RAM с големи възможности за разширение (например до 256 MB - Apple).
Сървърите (управляващи мрежови микрокомпютри) притежават 16 MB RAM с почти същите възможности за разширение. Преносимите модели с 4 MBRAM е възможно по-малко разширение.
Външната памет на микрокомпютъра е на сменяеми магнитни или оптични дискове.
Флопидисковете (дискетите) са магнитни дискове с едностранен или двустранен запис. Дискетите с диаметър 5,25" имат максимален информационен обем 360 КВ (за едностранен запис) или 1,2 МВ (за двустранен запис). При дискетите с диаметър 3,5" този обем е съответно 720 КВ или 1,44 МВ.
Твърдите магнитни дискове ("уинчестър") се произвеждат със същите два размера (5,25" и 3,5"), но имат много по-голям информационен обем и по-бърз достъп до информацията.
Оптичните компактдискове (CD-ROM) се използват за разпространение на различен системен и приложен софтуер, осигуряват необходим избор на мултимедийни продукти (игри, речници, библиотеки с графични, аудио- и видео-файлове). CD-ROM заемат мястото на неудобните за работа дискети и същевременно освобождават пространство върху твърдия диск. Недостатък е значително по-малката скорост на предаване на данните в сравнение с твърдия диск.
Магнитно-оптични дискове. Използваната технология за магнитен запис върху тънък слой, подгряд с лазерен лъч до 1800 и лазерно възпроизвеждане, определя предимството на тези носители - по-голяма сигурност в сравнение а магнитните дискове. Записът е двустранен, с възможност за многократно записване. Недостатък е сравнително малката скорост на предаване на данните.
Лентовите магнитни памети (наричани стримери) поради принципа на последователно записване на данните имат малка скорост на предаване и ограничен достъп. Но те осигуряват много голям обем и са най-евтиното решение за архивиране на данни на голямо количество информация.
Кеш-памети. Бързодействието на съвременните микропроцесори се ограничава от възможностите за скоростно извличане на данни от външните памети. Решението на проблема е в използването на междинна (буферна) памет, включена между микрокомпютъра и външната памет. Тя се нарича кеш-памет и осигурява няколко пъти по-бърз достъп до данните във външната памет. Кеш-паметта е два вида: вградена в процесорната платка и вторична.
Периферни устройства. Богатата периферия на съвременния микрокомпютър се разделя на три вида:входни, изходни и входно-изходни устройства. Някои от тези устройства са в основната компютърна конфигурация, а други се включват в зависимост от конкретната област на приложение (напр. мултимедия или телекомуникации) и заложените в конкретния модел възможности за "общуване" с компютъра.
Входни устройства. Служат за въвеждане на различен вид информация в компютъра.
Клавиатурата е основно средство за връзка с компютъра. Най-разпространена е клавиатурата със 101 клавиша. За удобство при работа всички съвременни настолни модели имат изнесена клавиатура с кабелна връзка. Има и клавиатура с безжична (инфрачервена) връзка на разстояние до 5 метра.
Манипулатори за придвижване на светлинния маркер и подаване на командни импулси към компютъра. Заместват бутоните от клавиатурата, които изпълняват същите функции. Използват се: ръчка (джойстик), "мишка", търкалящо се топче (трекбол) и др.
Основното предназначение на джойстика е компютърната игра, където е необходимо динамично управление на маркера.
Мишката е малък пулт, който има в основата си търкалящо се гумено топче и два командни бутона. При свободното й придвижване в работното поле пред компютъра гуменото топче задейства два стъпкови датчика, които изпращат сигнали за преместване на маркера. С бутоните се подават различни команди към компютъра - избор от предлаганото меню, преместване или редактиране на обекти и т.н.
За придвижване на маркера в преносимите микрокомпютри се използва търкалящо се в специално легло топче (трекбол) или малко рамкирано сензорно поле (трекпад), в което се плъзга пръстът на ръката.
При някои модели е възможна сензорна връзка с компютъра - докосва се екранът на монитора. Всъщност не докосването на екрана задава координатите на избрания обект, а пресичането на координатната мрежа от хоризонтални и вертикални инфрачервени лъчи.
Графичен таблет (дигитайзер). Това устройство е правоъгълна рамка с поле за "писане" с размери от машинописна страница до 1,5 х 1 м. С писалката може да се създава и въвежда в компютъра всякакъв вид графична информация - чрез контактна електрическа координатна мрежа, разположена под полето за писане. Изображението се наблюдава на екрана на монитора, но усещането за работа с молив и хартия (при използване на менюта, редактиране, рисуване, анимация и др.) е много близко до естественото.
Скенер. Чрез сканирането се дигитализират черно-бели или цветни изображения. В зависимост от вида на оригиналите скенерите се подразделят на четири вида: щрихови, при които всяка точка се представя с 1 бит (черно и бяло); полутонови, които представят всяка полутонова точка като съвкупност от различно подредени черни и бели малко точки (пиксели); сиви, с 8-битово представяне на всяка точка и формиране по този начин на 256 нива на сивото; цветни, при които всяка точка се представя с 8 или 24 бита, като се формират съответно 256 или 16777216 цвята.
Основна характеристика на скенера е неговата разделителна способност. Обикновено се посочва линейната способност в точки на инч. При някои скенери се прилага програмно увеличение (интерполация) на разделителната способност.
Използват се два вида скенери: барабанен и хоризонтален. При барабанния скенер оригиналът може да бъде само отделен лист, тъй като при сканирането се изтегля равномерно от барабан. За професионална работа се използва предимно хоризонталният скенер - оригиналът вече може да бъде и книга и дори плосък предмет, поставен хоризонтално или обърнат към прозорчето за сканиране.
Входен аудиоблок. Пълният комплект на входния аудиоблок за микрокомпютър, пригоден за мултимедийна работа включва: микрофон, УКВ-тунер, касетофон, аудиокомпактдоскплейер, устройство за магнитни-оптични дискове. При мултимедийните модели някои от тези устройства са вградени в компютъра. Аудиокомпактдисковете могат да се възпроизвеждат и от CD-ROM плейер.
Управлението на всички средства във входния и изходния аудиоблок се осъществяват чрез аудио контролер.
Графичният режим на микрокомпютъра се осъществява чрез графичен адаптер. Нарастващото значение на компютърната графика изисква развитието на все по-бързи и продуктивни графични средства.
Входен видеоблок. В търсенето на мултимедийни решения основно внимание се отделя на видеосредствата. Мултимедийният видеоконтролер, аналогично на аудиоконтролера, управлява всички средства от входния и изходния видеоблок чрез вграден микропроцесор.
Изходни устройства. Служат за извеждане и използване на различен вид информация от компютъра.
Принтер. Служи за получаване на графични или цветни отпечатъци от компютъра. Основните му характеристики са: разделителна способност в точки на инч (dpi), скорост на печат в страници за минута (ppm) и допустимо натоварване в страници на месец. Използват се матрични, лазерни и мастилено-струйни принтери. Предимството на матричните (иглени) принтери е възможността за едновременно отпечатване на няколко копия при относително малки разходи. Днес те се изместват от безшумните и висококачествени лазерни и мастилено-струйни принтери.
В лазерния принтер се използва барабан с фотоелектрични свойства (подобно на ксерографа). Лазери въртящо се огледало служат за създаване на изображението върху равномерно въртящия се барабан. Модулираният от графичния контролер лазерен лъч се движи по линията на сканиране (надлъжно на барабана). От полученото латентно изображение върху барабана с помощта на тонер се получава разпечатваната страница. Хоризонталната и вертикалната разделителна способност на лазерните принтери обикновено са еднакви - в границите 300 х 300 dpi до 2400 х 2400 dpi. Скоростта на печат е в границите на 4-6 страници за минута (при настолните модели) и достига до 40 страници за минута (при бързите принтери, предназначени за работа в мрежа).
Мастилено-струен принтер. Както подсказва названието, разпечатването при него става с впръскване на едноцветни или разноцветни мастила - много от този тип принтери са цветни. Предимствата на технологията са: ниска цена, високо качество, висока скорост на печат, безшумна работа. Преминаването от черно-бял полутонов към цветен печат става само със замяна на касетата с мастилата.
Плотери. Това устройство се използва за автоматично моно хроматично или цветно чертане на хартия с големи размери (в проектантската работа). Плотерите са два вида: планшетни