Видеокарта (видеоакселератор)

Информация о том, что в каждый момент времени должно отображаться на экране, хранится еще в одном специальном устройстве, называемом видеопамятью. Для нее в компьютере имеется особое устройство, называемое видеокартой, или графическим ускорителем (Рис. 5).

 

Рис. 5

Видеокарту можно рассматривать как самостоятельный специализированный компьютер: в нем есть и свой процессор, и оперативная память (та самая видеопамять, о которой идет речь), и ПЗУ с программой, управляющей работой процессора видеокарты.

Видеокарту не зря называют графическим ускорителем. Если бы выводом информации на экран занимался сам центральный процессор, то вряд ли он мог бы делать еще что-то: ведь от него требовалось бы передавать по мегабайту информации чуть ли по 100 раз в секунду! Процессор видеокарты настолько интенсивно и жарко работает, что закрыт радиатором охлаждения, а в самых современных видеокартах даже используются вентиляторы. Этот «компьютер в компьютере» работает даже тогда, когда другие устройства компьютера «отдыхают» — если на дисплее есть изображение, значит видеокарта работает на полную мощность.

На Рис. 5 цифрой «1» обозначен процессор, цифрой «2» — микросхемы видеопамяти.

Управляет работой этого процессора маленькая микросхема, в постоянном запоминающем устройстве которой заложена программа. Эта микросхема обозначена на рисунке цифрой «3». Информация в видеопамять попадает из оперативной памяти по специальному разъему, обозначенному цифрой «4». (Ее объем составляет от 1 до 32 Мбайт). Обработанная видеопроцессором информация через разъем 5 подается на монитор.

МОНИТОР

Назначение монитора понятно и хорошо известно: он должен визуально представлять (в том числе в интерактивном режиме) информацию, обрабатываемую компьютером.

Часто употребляются разные термины для обозначения устройства ввода-вывода информации: дисплей, монитор. Мы будем считать эти слова синонимами в применении к современным персональным компьютерам.

Изображение на цветном мониторе создается тремя электронными лучами, каждый из которых «отвечает» за свой цвет. За доли секунды лучи обегают весь экран. Экран же покрыт люминофором, который обладает способностью гаснуть не сразу. Все вместе и создает иллюзию постоянного изображения.

Количество пикселей на экране – одна из важнейших характеристик, определяющих качество изображения. Необходимо при этом указывать не общее количество пикселей, а то, сколько их умещается в одной строке и сколько строк располагается на экране. Полученная характеристика называется разрешением данного графического режима. Применяются, например, VGA-разрешение, предусматривающее 640 х 480 пикселей на экране, SVGA-разрешение, имеющее 800 х 600 пикселей, и т. д. Один и тот же экран может допускать различное разрешение, которое является характеристикой именно графического режима, поддерживаемого данной видеокартой, а не только монитора. И еще об одной характеристике монитора стоит упомянуть. Если в обычном телевизоре изображение меняется 25 раз в секунду, то на компьютерном мониторе — в зависимости от его качества — от 60 до 120 раз в секунду (Гц). Чем чаще меняется изображение, тем меньше заметно мерцание и тем меньше устают глаза. При длительной работе на компьютере рекомендуется обеспечить частоту не менее 85 Гц.

КЛАВИАТУРА

 

Клавиатура является стандартным устройством ввода символьной информации, а также сигналов управления компьютером. Символьная клавиатура, называемая обычно алфавитно-цифровой (вероятнее всего, из-за похожести на клавиатуру пишущей машинки), и малая цифровая клавиатура (при включенном индикаторе Num Lock) позволяют вводить текстовую информацию, которая, как правило, тут же отображается на экране дисплея. Место появления символа при очередном нажатии символьной клавиши указывается курсором, который имеет форму в зависимости от того, какой режим ввода (или редактирования) информации включен. Перемещение курсора по экрану осуществляется нажатием клавиши управления курсором; к ним относятся клавиши со стрелками, а также клавиши Home, End, Page Up, Page Down, Tab. Традиционное назначение этих клавиш приведено ниже.

 

 

Название клавиш	Назначение
Home	Перемещение курсора в первую позицию той строки, где находится курсор
End	Перемещение курсора за последний символ той строки, где находится курсор
Page Up	Перемещение курсора на один экран назад
Page Down	Перемещение курсора на один экран вперед
Tab	Перемещение курсора до очередной позиции табуляции
Delete	Удаляет символ в позиции, где стоит курсор или сразу за ним
Backspace	Удаляет символ в позиции, после которой стоит курсор
Insert	Переключает режимы вставки и замены

 

Имеются также клавиши изменения регистра (Shift) или перехода с нижнего регистра клавиатуры на верхний (Caps Lock); в первом случае изменение регистра производится без фиксации этого изменения (т. е. изменение имеет место, пока нажата клавиша, во втором — с фиксацией верхнего регистра для буквенных клавиш).

Клавиши Delete, Backspace и Insert (нередко обозначаемые Del, BS, Ins) предоставляют возможность изменять вводимый с клавиатуры текст.

При выключенном индикаторе Num Lock цифровые клавиши малой клавиатуры работают как клавиши управления курсором и клавиши изменения текста.

К клавишам управления в первую очередь следует отнести клавиши Enter (Ввод) и Esc (сокращение от английского Escape — Выход). Их название определяется их назначением: нажатие клавиши Enter сигнализирует компьютеру, что закончился ввод очередной порции информации и надо начинать ее обработку; клавиша Esc, наоборот, сообщает компьютеру об отмене предыдущего указания или о прекращении работы по данной программе и выходе из нее. Еще три управляющие клавиши — Print Screen, Scroll Lock, Pause/ Break — выдают на печать информацию, видимую на экране монитора (при работе в MS DOS), или пересылают копию ее на экране в буфер обмена (при работе в Windows), осуществляют «прокрутку» информации на экране, и, наконец, приостанавливают/прекращают работу программы.

Кроме управляющих клавиш постоянного назначения, имеются программируемые клавиши управления. Это так называемые функциональные клавиши F1 – F12. Принято клавишу F1 программировать на получение помощи (подсказки) при работе с программой, которая исполняется в этот момент компьютером.

Клавиши Ctrl и Alt, как правило, самостоятельно не используются. Зато при одновременном нажатии одной из этих клавиш с любой другой клавишей алфавитно-цифровой клавиатуры или клавишей управления курсором, меняется назначение последней. Назначение таких комбинаций, как правило, тоже программируется и может весьма различаться в зависимости от программы.

 

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

 

Гибкие магнитные диски

Персональный компьютер предназначен для работы с большими объемами информации. Никакой оперативной памяти компьютера не хватит, чтобы удержать ее всю. Поэтому компьютер, обработав информацию из оперативной памяти, записывает ее во внешнюю память. В таком подходе создатели компьютера снова копируют деятельность человека — ведь и человек не может все упомнить и потому пользуется записными книжками, магнитофонными лентами, видеокассетами и т. п.

Подобные «записные книжки» имеются и у компьютера. Для персонального компьютера это, главным образом, гибкие и жесткие магнитные диски, а также оптические диски. Гибкий магнитный диск еще называют дискетой.

Специальное устройство, называемое дисководом, позволяет записывать на дискету и считывать с нее информацию.

Дискета вставляется в специальное устройство, называемое накопителем на гибких дисках (НГМД, FDD – floppy disk drive). Диск вращается в пластиковом футляре, содержащем специальную прокладку для уменьшения трения.

На тонкую пластиковую основу диска (на рисунке видно, сак она просвечивает) нанесен ферромагнитный порошок – точный аналог того, что наносится на ленту компакт- или видеокассеты. Две магнитные головки (одна сверху, другая снизу), находящиеся на специальном позиционере, могут быть подведены к одной из 80-ти концентрических окружностей, на которые условно разбита поверхность диска. С их помощью можно либо считать информацию, либо записать ее. Причем в качестве носителей информации выступают микроскопические частички порошка, которые могут быть либо намагничены (соответствует сигналу «1»), либо не намагничены (соответствует сигналу «0»).

На стандартную дискету обычно можно поместить до 1,44 Мб информации, хотя и появились устройства, позволяющие записать на нее несколько десятков мегабайт информации.

 

Жесткие магнитные диски («винчестеры»)

 

Жесткие диски, в отличие от гибких, как правило, несъемные. Жесткий магнитный диск со снятым кожухом и накопитель на жестких магнитных дисках (НЖДМ, HDD — hard disk drive) изображен на Рис. 6.

Рис. 6. Жесткий диск

Принцип действия накопителя на жестких магнитных дисках не отличается от принципа действия накопителя на гибких магнитных дисках. На жестких магнитных дисках ферромагнитный порошок нанесен не на тонкую пластиковую основу, а на алюминиевую или (на последних моделях) на стеклянную (1). На одном вращающемся шпинделе (2) крепится целый пакет дисков (до трех), к каждой стороне которых подходит магнитная головка (3). Таким образом, при фиксированном положении позиционера (4) все головки описывают несколько концентрических окружностей, составляющих один цилиндр.

Позиционер представляет собой шаговый электродвигатель, имеющий несколько сот (или даже тысяч) фиксированных положений. Количество этих положений и определяет количество цилиндров на НЖМД.

 

ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ

Дисководы оптических дисков считывают информацию раз в десять-пятнадцать быстрее, чем гибкие, но все же медленнее, чем жесткие. Зато они съемные и очень объемные (на них входит примерно в 500 раз больше информации, чем на гибкий диск — до 700 Мб).

На Рис. 7 изображено устройство накопителя на компакт-дисках (CD-ROM — Compact Disk — Read Only Memory).

Рис. 7. Накопитель на компакт-дисках

 

В направляющем лотке компакт-диск (2) подается внутрь устройства и закрепляется на вращающемся шпинделе (1 — закрыт прижимной крышкой). При вращении диск освещается лазерной головкой (3), луч которой либо отражается от поверхности (соответствует «1»), либо рассеивается (соответствует «0»). Лазерная головка перемещается вдоль поверхности диска с помощью позиционера (4).

Отраженный луч вырабатывает сигнал, передающийся, в конечном итоге, через оперативную память в центральный процессор для обработки.

Поверхность компакт-диска представляет собой одну спиральную дорожку, на которой располагаются микроскопические впадины, рассеивающие попадающий на них лазерный луч.

Набор нулей и единиц на диске располагается по правилам, которые называются форматом. Музыкальные компакт-диски — это просто один из форматов.

Устройства характеризуются скоростью, с которой считывается информация с диска. Одинарная скорость соответствует скорости вращения музыкального диска и составляет 150 Кб в секунду.

В зависимости от того, где располагается информация — ближе к краю диска или ближе к центру, скорость ее считывания меняется. В маркировке дисковода указывается максимальная скорость чтения.

Современные дисководы имеют максимальную скорость чтения от 45 до 55Х (т. е. в 45—55 раз быстрее, чем скорость считывания информации с музыкального диска при воспроизведении музыки).

Во всех лазерных дисководах от 1 до 12-скоростных использовалась технология CLV (Constant Linear Velocity — постоянная линейная скорость). При этом данные с края компакт-диска считываются с такой же скоростью, как и данные с внутренних дорожек. В более скоростных CD-ROM'ax используется иная технология, комбинация CLV и CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость) и данные внешних дорожек считываются намного быстрее внутренних.