Architektura komputerów

Wykład 6
Architektura komputerów
Zagadnienia szczegółowe:
-
pojęcie komputera i systemu informatycznego
architektura komputera
organizacja logiczna komputera
koncepcja von Neumanna
procesor
cykl rozkazowy i przerwania
wielowątkowość, przetwarzanie potokowe, wielordzeniowość
pamięć
magistrala systemowa
jednostka centralna i jej elementy
interfejsy i złącza
pamięci zewnętrzne
karty rozszerzeń
urządzenia zewnętrzne
Pojęcie komputera:
Komputer (dawniej maszyna cyfrowa) to urządzenie (zespół urządzeń), które:
- pobiera dane wejściowe
- wykonuje na tych danych pewne operacje (obliczenia) zgodnie z określoną z góry
kolejnością poleceń programu (będącego skończonym ciągiem rozkazów/instrukcji
do wykonania, podanym w postaci zrozumiałej dla komputera)
- otrzymane wyniki tych operacji (obliczeń) przesyła użytkownikowi.
Powstanie i rozwój komputerów (urządzeń technicznych zdolnych do gromadzenia,
przechowywania i przetwarzania informacji) datuje się od początku lat 40-tych XX
wieku.
System informatyczny (komputerowy) to system obejmujący
komputer i oprogramowanie zwykle wraz z bankiem danych (bazą danych
i oprogramowaniem do jej bezpośredniej obsługi).
Narzędzia informatyki to: komputery (hardware) + oprogramowanie (software)
Rodzaje komputerów
- superkomputery - zastosowania specjalne, np. w nauce lub wojskowości
- duże komputery (ang. mainframe) - stosowane np. w bankowości
- minikomputery - najczęściej stosowane jako serwery do obsługi przedsiębiorstw,
grup użytkowników, sieci komputerowych.
1
- mikrokomputery (komputery osobiste) - przeznaczone dla pojedynczego
użytkownika (IBM PC, MacIntosh)
- laptopy, notebooki - komputery przenośne
- palmtopy
Architektura komputera to ustalenia obejmujące:
- organizację i strukturę komputera
- procesor i zbiór realizowanych przez niego instrukcji
- pamięć i sposoby jej organizacji
- magistrale systemowe
- urządzenia wejścia/wyjścia
Architektura von Neumanna:
W 1946 r John von Neumann (1903-1957) podał założenia, które stały się
standardem w architekturze komputerowej.
Model ten obowiązuje do dzisiaj w tradycyjnych komputerach sekwencyjnych
(większość komputerów).
Elementami komputera sekwencyjnego są:
- procesor - jednostka arytmetyczno-logiczna (w tym arytmometr)
- pamięć operacyjna o liniowej adresacji, w której jest zapisany program i dane
- układy sterujące
- system wejścia/wyjścia (we/wy).
Jak działa komputer von Neumanna:
Program (zbiór rozkazów/instrukcji opisujących jakie kroki należy wykonać w
określonej kolejności, aby rozwiązać zadanie) wprowadzany jest do systemu
komputerowego poprzez urządzenia wejścia/wyjścia i przechowywany w pamięci w
sposób identyczny, jak dane.
Dane i instrukcje programu są jednakowo dostępne dla procesora.
2
System (procesor) ma skończoną i funkcjonalnie pełną listę rozkazów.
Rozkazy są wykonywane w procesorze sekwencyjnie, w kolejności, w jakiej zostały
umieszczone w programie (tym samym w pamięci). Zmiana tej kolejności może
nastąpić w wyniku wykonania specjalnych rozkazów.
Pracę układów taktuje (synchronizuje) zegar systemowy.
Procesor
Procesor (mikroprocesor, CPU – Central Processor Unit) to bardzo złożony, o dużej
skali integracji układ scalony, który wykonuje rozkazy, nadzoruje i synchronizuje
pracę wszystkich urządzeń w komputerze.
Zadania procesora:
- pobieranie rozkazów z pamięci
- dekodowanie rozkazów i ich interpretowanie
- pobieranie danych – z pamięci lub bezpośrednio z urządzeń wejścia
- przetwarzanie danych, czyli przeprowadzanie na danych operacji arytmetycznologicznych
- zapisywanie danych – w pamięci lub na urządzeniach wyjścia
Procesor tworzą:
- jednostka arytmetyczno-logiczna (arytmometr) – wykonuje obliczenia
- jednostka sterująca – odpowiada za przepływ informacji i steruje pracą całego
układu
- rejestry - bardzo szybka pamięć o niewielkiej pojemności, służy do
przechowywania bieżących danych i adresów:
* akumulator (A) – przechowuje argument lub wynik obliczeń
* licznik rozkazów (LR) – zawiera adres następnego do wykonania rozkazu
* flagi – określają wektor stanu procesora i wykonywanych obliczeń
- lista rozkazów - funkcjonalnie pełny zestaw poleceń „zapisanych” w języku
maszynowym, które procesor potrafi wykonać
Architektura CISC lub RISC
- CISC (Complex Instruction Set Computers):
* rozbudowana (kilkaset), uniwersalna lista rozkazów procesora
* zróżnicowany format rozkazów
* mała optymalizacja działania
* do pamięci może odwoływać się bezpośrednio duża liczba rozkazów
- RISC (Reduced Instruction Set Computers) (ARM, MIPS, SPARC):
* zredukowana (kilkadziesiąt) lista rozkazów procesora
* rozkazy są prostsze, bardziej zunifikowane, upraszcza to dekodowanie
* zwiększona liczba rejestrów
* zmniejszona liczba odwołań procesora do pamięci
* procesory są wydajniejsze niż procesory o architekturze CISC
- EPIC (Explicitly Paralell Instruction Computing)
* rozkazy CISC-owe są rozbijane na mikrorozkazy, które następnie są wykonywane
przez RISC-owy blok wykonawczy
3
Podstawowe parametry procesora:
- liczba tranzystorów: od kilku tysięcy do kilkuset milionów
- rozmiar elementów budujących jego strukturę: 45-90 nm
- wielordzeniowość: Dual Core, Quad Core
- częstotliwość pracy: kilka GHz
- długość słowa maszynowego tj. liczba bitów przetwarzanych w jednym cyklu (np.
procesor 32 lub 64-bitowy)
- liczba i przeznaczenie rejestrów
- lista rozkazów, architektura (CISC lub RISC)
- szybkość działania:
* w mipsach (Milion Instructions Per Second) (1 mips = 1 000 000 rozkazów na s)
* w megaflopach (1 megaflop = 1 048 576 operacji zmiennoprzecinkowych na s)
- pojemność pamięci cache współpracującej z procesorem
Prawo Moore'a w oryginalnym sformułowaniu mówi, że ekonomicznie optymalna
liczba tranzystorów w układzie scalonym podwaja się co 18-24 miesiące. Moc
obliczeniowa komputerów podwaja się co 24 miesiące.
Cykl rozkazowy
Procesor pracuje w tzw. cyklu rozkazowym (maszynowym):
1. pobranie z pamięci wskazanej przez adres podany w liczniku rozkazów
kolejnego słowa maszynowego i przekazanie go do dekodera
2. rozpoznanie słowa (rozkaz lub dana); jeśli jest to rozkaz, to następuje wydzielenie
części operacyjnej (nr rozkazu z listy rozkazów procesora) i części adresowej
(adres lub adresy argumentów i/lub wyniku)
3. na podstawie adresów pobranie z pamięci argumentów i wykonanie polecenia
(odwołanie się do odpowiedniego układu w arytmometrze) oraz przesłanie wyniku
pod wskazany adres
4. zwiększenie zawartości licznika rozkazów o 1 (lub o założoną jednostkę)
5. jeżeli operacja nie dotyczyła zakończenia programu, to powrót do pkt.1
Praca procesora regulowana jest przez sygnał zegarowy.
Przerwania
W czasie wykonywania rozkazu może wystąpić zdarzenie nie związane z bieżącym
cyklem rozkazowym, ale wymagające od procesora jakiejś reakcji. W ostatniej fazie
cyklu następuje sprawdzenie, czy wystąpiło zgłoszenie takiego zdarzenia.
Jeśli nie było zgłoszenia, rozpoczyna się następny cykl rozkazowy. Jeśli było
zgłoszenie, nazywane przerwaniem (interrupt), następuje zidentyfikowanie źródła
przerwania, a następnie przekazanie sterowania do stosownej procedury obsługi.
Procedury obsługi przerwań są częścią jądra systemu operacyjnego.
Pojawienie się przerwania powoduje wstrzymanie aktualnie wykonywanego
programu i wykonanie przez procesor kodu procedury obsługi przerwania.
Rodzaje przerwań:
- sprzętowe:
- zewnętrzne: sygnał przerwania pochodzi z zewnętrznego układu (np. z klawiatury,
napędu dysku) obsługującego przerwania sprzętowe
- wewnętrzne (diagnostyczne), nazywane wyjątkami (exceptions), zgłaszane przez
procesor dla sygnalizowania sytuacji wyjątkowych (np. dzielenie przez zero);
dzielą się na trzy grupy:
4
* faults – niepowodzenia
* traps – pułapki
* aborts – błędy, których nie można naprawić
- programowe – są wynikiem wykonania specjalnego rozkazu programu, najczęściej
wykorzystywane do komunikacji z systemem operacyjnym
Rozszerzenia architektury von Neumanna:
- wielowątkowość - wykorzystuje podział programu na wątki (threads), które są
wykonywane niezależnie (nie musza oczekiwać wzajemnie na swoje wyniki)
- przetwarzanie superskalarne – oznacza możliwość wykonywania kilku rozkazów
na raz w jednym cyklu zegara, jest to możliwe dzięki zwielokrotnieniu jednostek
wykonawczych, co umożliwia obliczenia równoległe
- przetwarzanie potokowe (pipelining) – kolejne rozkazy złożone znajdują się w
różnych stanach realizacji; rozkaz podzielony jest na wiele małych kroków (stopni)
obsługiwanych przez różne układy procesora
- wielordzeniowość – procesor składa się z kilku współpracujących ze sobą
układów tworzących w zasadzie samodzielne procesory
Pamięć
Pamięć służy do przechowywania programów i danych.
Fizycznie jest to zestaw układów elektronicznych, z których każdy w elementarnej
postaci może przyjmować dwa rozróżnialne stany 0 i 1.
Charakterystyka pamięci:
- wewnętrzna (np. RAM), zewnętrzna (np. pamięć flash)
- dostęp: sekwencyjny (np. taśma magnetyczna), bezpośredni (np. dysk twardy),
swobodny (np. RAM)
- ulotna (np. RAM), trwała (nieulotna) (np. dysk twardy, CD-ROM)
- tylko do odczytu (np. ROM), zapisywalna 1x (CD-R) lub wiele razy (CD-RW)
- półprzewodnikowa (np. RAM, flash), magnetyczna (np. dyskietka), optyczna (np.
DVD-ROM), magnetooptyczna
Podstawowe parametry pamięci:
- pojemność – wyrażana w wielokrotnościach bajtów (B), np. 120 GB
- czas dostępu – czas niezbędny do zrealizowania operacji zapisu/odczytu lub czas
potrzebny na umieszczenie mechanizmu zapisu/odczytu w żądanym miejscu, od
kilku ns (cache) do kilku ms (dysk twardy)
- szybkość zapisu/odczytu
Rodzaje pamięci:
ROM (Read Only Memory) – pamięć trwała, tylko do odczytu, zawartość zostaje
zapisana podczas procesu produkcji i np. umożliwia zainicjowanie pracy komputera
po włączeniu (BIOS - testowanie, wczytanie systemu operacyjnego)
PROM pamięć tylko do odczytu z programowalną zawartością:
- EPROM optycznie (UV) wymazywalna, odczytywana i zapisywana elektrycznie
- EEPROM elektrycznie wymazywalna
- pamięć flash odmiana pamięci EEPROM
RAM (Random Access Memory) – pamięć ulotna, o dostępie swobodnym,
wielokrotnie zapisywalna; przechowuje programy i dane
5
RAM to układy scalone zwane modułami pamięci (SIMM, DIMM, RIMM)
Istnieją różne odmiany pamięci RAM:
- SRAM (Static RAM) - nieulotna, bardzo krótki czas dostępu ~ 5-8 ns, cena (!)
- DRAM (Dynamic RAM) – wymaga odświeżania, czas dostępu ~ 50 ns
- SDRAM (Synchronous DRAM) – zoptymalizowany sposób odświeżania
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
DDR2 SDRAM – większa przepustowość
DDR3 SDRAM – większa przepustowość
Hierarchia pamięci:
- rejestry - < 1 kB, < 1 ns
- cache (pamięć podręczna, kieszenie) – zapewnia buforowanie danych między
procesorem i pamięcią operacyjną, nie wymaga odświeżania (architektura SRAM –
Static RAM)
warstwa L1 - ≤ 128 kB, 1 ns (zintegrowana z procesorem)
warstwa L2 - ≤ 4 MB, 2 ns
warstwa L3 - ≤ 144 MB, 5 ns
- pamięć operacyjna (RAM) - 512 MB .. 128 GB, 10 .. 50 ns
- pamięć wirtualna – rozszerzenie pamięci operacyjnej
- pamięć masowa z plikami (np. dysk twardy) - > 100 GB, < 10 ms
- nośniki wymienne (CD, DVD) - nieograniczona pojemność, sek .. min
Magistrala systemowa
Magistrala systemowa to zespół wieloprzewodowych połączeń elektronicznych
umożliwiających wymianę danych i informacji sterujących.
Rodzaje:
- szyna danych – umożliwia przepływ danych, jej szerokość (16, 32, 64 bity) określa
wielkość przesyłanej porcji danych
- szyna adresowa – pozwala przekazywać adresy, pod które mają trafić przesyłane
dane, jej szerokość określa wielkość przestrzeni adresów
- szyna sterowania – pozwala przesyłać informacje o stanie systemu, zachowaniu
się urządzeń zewnętrznych itp.
Standardy magistral: (szerokość, częstotliwość zegara, szybkość transmisji):
- ISA (Industry Standard Architecture) – 16 bitowa, 8.33 MHz, 8 MB/s
- EISA (Extended ISA) – 32 bitowa, 8.33 MHz, 33 MB/s
- AGP (Accelerated Graphics Port) – szybka magistrala dla grafiki – 32 bitowa,
66 MHz, 266-2133 MB/s
- PCI (Peripheral Component Interconnect, Peripheral Connect Interface):
* 32 bitowa, 33 MHz, 133 MB/s
* 64 bitowa, 66 MHz, 533 MB/s
- PCI-X – 64 bitowa, 133-1066 MHz, 1066 MB/s-7.95 GB/s
- PCI Express – 64 bity, 2.5 GHz, 250-8000 MB/s
- USB (Universal Serial Bus) – nowy standard połączeń dla urządzeń zewnętrznych
(USB 2.0 – 60 MB/s, USB 3.0 – 600 MB/s)
- IEEE-1394 – nowy standard (inne nazwy: FireWire, Lynx, i-link).
6
Jednostka centralna
Obudowa: tower, desktop
Płyta główna ma postać dużej płytki „drukowanej” -- na stałe zamontowane są na
niej:
* gniazdo procesora
* chipset
* kości pamięci BIOS
* układ pamięci ROM
* gniazda dla modułów pamięci RAM
* gniazda kart rozszerzeń
* sterowniki napędów dyskietek i dysków twardych
* porty i złącza
* bateria
Chipset to układ elektroniczny, który organizuje przepływ informacji pomiędzy
poszczególnymi podzespołami jednostki centralnej, w skład chipsetu wchodzą
zazwyczaj dwa układy scalone zwane mostkami:
- mostek północny odpowiada za wymianę danych między pamięcią a procesorem
i steruje magistralą
- mostek południowy odpowiada za współpracę z urządzeniami we/wy
Zasilacz redukuje napięcie wychodzące z sieci z 220 V do 5 V i 12 V
- zasilanie o takim właśnie napięciu jest potrzebne do pracy poszczególnych
elementów systemu
Napęd dyskietek umożliwia wprowadzanie i wyprowadzanie informacji z/na dyskietki
Napęd CD/DVD umożliwia odczytywanie dysków CD-ROM, CD-R, CD-RW,
DVD-ROM, DVD-/+R, DVD-/+RW
- nagrywarka pozwala nagrywać dyski CD-R, CD-RW, DVD-/+R, DVD-/+RW
Standardy połączeń napędów z płytą główną:
- IDE (Intelligent Drive Electronics) – wczesna wersja ATA
- ATA (Advanced Technology Attachment) – magistrala równoległa (40 linii
sygnałowych) - standardowo po 2 porty obsługujące do 2 urządzeń (master-slave),
prędkości transmisji: 16, 33, 66, 100, 133 MB/s
- ATAPI (ATA Packet Interface) – rozszerzona wersja ATA
- SATA (Serial ATA) – cztery linie transmisji (2 linie do i 2 linie od urządzenia),
prędkości transmisji: 150 MB/s (SATA I), 300 MB/s (SATA II)
- SCSI (Small Computer System Interface) do 7 lub 15) urządzeń na jednej,
równoległej magistrali, zaawansowane sterowanie transmisją, prędkości transmisji:
10, 20, 40 , 80, 160, 320, 640 MB/s
Interfejsy (porty) to programowalne układy elektroniczne i linie komunikacyjne
służące do transmisji do i z urządzeń we/wy.
Elementy charakterystyczne to: dekoder adresów, bufory wejściowe, bufory
wyjściowe.
7
Port szeregowy (RS 232, PS/2) dane przekazywane są bit po bicie jednym
kanałem (COM1, COM2), szybkość transmisji ~ 20-40 kB/s.
Do portu szeregowego podłączona jest mysz, klawiatura, modem.
Port równoległy (Centronics) dane przekazywane są całymi bajtami przez
równoległe kanały, szybkość transmisji ~ 100 kB/s.
Do portu równoległego (LPT) podłącza się drukarkę, skaner i ploter.
Port USB (Universal Serial Bus) uniwersalny port szeregowy do łączenia urządzeń
zewnętrznych, takich jak stacja dyskietek, mysz, drukarka, skaner, modem itd.
Wypiera porty szeregowe i równoległe.
Fire Wire (IEEE 1394) - standard kablowego łącza szeregowego, właściwości jak
USB, transmisja rzędu 100-400 Mb/s, zasięg do 72 m
IrDA (Infrared Data Association) złącze bezprzewodowe - wykorzystuje fale
podczerwieni (850-900 nm), umożliwia dostęp do sieci przez telefon komórkowy,
emuluje lokalny port szeregowy lub równoległy, umożliwia połączenie pomiędzy
dwoma komputerami, transmisja do 4 Mb/s, zasięg
1-3 m (urządzenia muszą się widzieć)
Bluetooth (IEEE 802.15.1) złącze bezprzewodowe - transmisja radiowa (fale 2.4
GHz) do 10 m (100 m przy dodatkowych antenach), transmisja 1-3 Mb/s obejmuje
dane cyfrowe, kody sterujące urządzeń i strumienie multimedialne, pozwala łączyć
dwa urządzenia, a także tworzyć małe sieci o zasięgu osobistym (PAN);
standardowo w interfejs Bluetooth wyposażone są telefony komórkowe i komputery
przenośne
Pamięci zewnętrzne (nośniki we/wy) służą do trwałego przechowywania danych.
Dzielą się na:
pamięci o dostępie sekwencyjnym:
- taśmy magnetyczne, DAT
pamięci o dostępie bezpośrednim:
- dyskietki
- dyski magnetyczne: stałe i wymienne
- dyski optyczne
- dyski magnetooptyczne
- pamięci flash
- karty pamięci: półprzewodnikowe, magnetyczne, optyczne
- pamięci holograficzne
Dyskietki, dyski elastyczne 3 ½” (FD floppy disk)
- pojemność:
* 720 kB, 80 ścieżek, 9 sekt/ścież
* 1.44 MB, 80 ścieżek, 18 sekt/ścież
* 2.88 MB, 80 ścieżek, 36 sekt/ścież
- szybkość transmisji: 150 kB/s
1 sektor = 512 bajtów = ½ kB
- organizacja dyskietki – każda strona podzielona jest na koncentryczne ścieżki,
każda ścieżka dzieli się na sektory, sektor to ½ kB (im bliżej środka tym zapis
gęstszy)
8
Dyski magnetyczne, twarde (HD hard disk)
- umieszczone na stałe w hermetycznej obudowie, istnieją dyski wymienne
- organizacja dysku: sektor, cylinder, głowica
- parametry:
* pojemność: 30 – 1000 GB
* szybkość transmisji: kilkaset MB/s
* czas dostępu: kilka/kilkanaście ms
* prędkość obrotowa: kilka/kilkanaście tysięcy obr/min
- dyski można łączyć w tzw. macierze dyskowe
Dyski optyczne CD (660 – 800 MB):
- nośniki tłoczone: CD-Audio, CD-ROM, CD-ROM/XA, CD-I, Video CD
- CD jednokrotnego zapisu: CD-R
- CD wielokrotnego zapisu: CD-RW
Dyski optyczne DVD (4.7 – 17 GB):
- nośniki tłoczone: DVD ROM, DVD Audio, DVD Video
- DVD jednokrotnego zapisu: DVD-/+R
- DVD wielokrotnego zapisu: DVD-/+RW, DVD RAM
- dyski Super Audio CD
Dyski optyczne o bardzo dużej pojemności (20 – 120 GB) :
- Blu-ray, HD-DVD: -ROM, -R, -RW
- Professional Disc for DATA (PDD), Ultra Density Optical (UDO)
Dysk optyczny: średnica: 8 lub 12 cm, grubość 1.2 mm
- ścieżka pitów i landów
- parametry:
* pojemność, laser:
CD: 660 – 800 MB, 780 nm
DVD: 4.7 – 17 GB, 650 nm
Blu-ray: 23 – 54 GB, 405 nm
- napędy dysków:
* szybkość transmisji:
CD: 150 kB/s x 52X = 7.62 MB/s
DVD: 1350 kB/s x 8X = 10.55 MB/s
Blu-ray: 4500 kB/s x 4X = 17.58 MB/s
* średni czas dostępu: < 100 ms
Technologie zapisu informacji:
- tłoczenie pitów i landów
- „wypalanie” pitów i landów w specjalnej warstwie ftalocjaniny
- krystalizacja lub zmętnianie (struktura amorficzna) specjalnego stopu
Dyski DVD: DVD-5, DVD-9, DVD-10, DVD-18
Dyski magnetooptyczne:
- zapis: zmiana własności stopu glinu, kobaltu, żelaza i terbu w zakresie zdolności
lokalnego namagnesowania dipoli, zachodząca pod wpływem słabego pola
9
magnetycznego w temperaturze 200 0C (punkt Curie)
- odczyt: efekt Kerra, polegający na różnym skręceniu płaszczyzny polaryzacji
światła lasera odczytującego przez różnie namagnesowane obszary powierzchni
dysku
- kasowanie informacji: rozgrzanie lokalnie powierzchni dysku powyżej 200 0C
powoduje rozmagnesowanie
Pamięci flash (pen-drive): pamięć EEPROM
- po odłączeniu zasilania nie traci swej zawartości, może być wielokrotnie
zapisywana i kasowana (od 100 000 do 1 000 000 razy)
Karty rozszerzeń umożliwiają wykonywanie określonych zadań, np. łączenie z
siecią komputerową, wyświetlanie obrazu, odtwarzanie dźwięku, oglądanie telewizji.
Podłącza się do nich różne urządzenia zewnętrzne.
Rodzaje kart rozszerzeń:
- karta grafiki
- karta dźwiękowa (muzyczna)
- karta sieciowa
- karta telewizyjna (wideo)
Karta grafiki: podstawowe zadanie karty grafiki to przetwarzanie obrazu cyfrowego
generowanego przez układy komputera na sygnał „zrozumiały” dla monitora (może to
być sygnał analogowy lub cyfrowy)
- podstawowe parametry:
* tryb pracy: tekstowy, graficzny
* wielkość pamięci obrazu
* akcelerator grafiki 2D, 3D
- standardy:
* MDA, HGC (Herkules), CGA, EGA
* VGA – rozmiar obrazu 640×480, 256 kolorów
* SVGA (firma VESA) – rozmiary obrazu 800×600, 1024×768, 1280×1024 oraz
1600×1200
* XGA, SXGA, UXGA
Karta dźwiękowa umożliwia pracę z dźwiękiem na komputerze
- pozwala odtwarzać dźwięk i tworzyć pliki dźwiękowe
- do karty dźwiękowej podłącza się głośniki, słuchawki, wzmacniacz, mikrofon bądź
urządzenie MIDI (np. syntezator)
Karta sieciowa jest niezbędna do podłączenia komputera do sieci LAN.
- najnowsze karty sieciowe mogą obsługiwać także sieci radiowe
Karta telewizyjna (wideo) umożliwia komputerowi pełnienie funkcji telewizora
- pozwala przesłać sygnał wideo do pamięci karty graficznej
Urządzenia zewnętrzne
urządzenia wejścia-wyjścia:
- monitor
10
- modem
urządzenia wejścia:
- klawiatura
- mysz
- skaner
- mikrofon
- kamera internetowa
- tablet (digitizer)
- manipulator (joystick)
- czytnik kodów kreskowych
- urządzenia pomiarowe
- czujniki sygnałów
- …
urządzenia wyjścia:
- drukarka
- głośniki (słuchawki)
- ploter
- urządzenia sterujące
-…
Monitor jest podłączony do karty grafiki komputera
- wyświetla obrazy (teksty)
- parametry:
* przekątna ekranu 15”, 17”, 21”
* odświeżanie obrazu > 60 Hz
* kolor 16 b (65536 kolorów)
* kolor 24 b (16777216 kolorów)
* rozdzielczość do 100 ppi
- monitory kineskopowe (CRT)
- monitory ciekłokrystaliczne (LCD)
- monitory plazmowe (PDP)
- monitory dotykowe
Modem to urządzenie elektroniczne, którego zadaniem jest zamiana danych
cyfrowych na analogowe sygnały elektryczne (modulacja) i na odwrót (demodulacja)
tak, aby mogły być przesyłane i odbierane poprzez linię telefoniczną
- parametry:
* prędkość transmisji 56 kb/s
- technologie:
ISDN (Integrated Services Digital Network),
DSL (Digital Subscriber Line),
HIS (Home Internet Solution),
HIS DSL, CATV (Cable Televison)
Klawiatura pozwala wprowadzać dane do komputera
- 104 klawisze standardowe QWERTY
- grupy klawiszy:
* blok podstawowy - klawisze służą do pisania tekstów
* blok funkcyjny (F1...F12)
* blok klawiszy specjalnych (Print Screen, Scroll Lock, Insert, Delete)
* blok klawiszy ruchu kursora (strzałki)
* blok numeryczny
- połączenie z komputerem:
* łącze szeregowe
* podczerwień (IrDA)
* fale radiowe (Bluetooth przez USB)
11
Mysz służy do szybkiego poruszania kursora po ekranie
- ma dwa lub trzy przyciski (+ kółko) - ruch kulki jest przekazywany do odpowiednich
przetworników mechaniczno-optycznych, które generują sygnały elektryczne
przetwarzane w komputerze na ruch tzw. wskaźnika myszy
- mysz optyczna – wykorzystuje zasadę odbijania światła emitowanego przez mysz w
czasie jej ruchu
- połączenie z komputerem:
* łącze szeregowe
* podczerwień (IrDA)
* fale radiowe (Bluetooth przez USB)
Skaner to urządzenie optyczno-mechaniczne
- umożliwia digitalizowanie grafiki i tekstu
- rozdzielczość 2400-4800 ppi
- rodzaje skanerów:
* skanery ręczne (czytniki kodów kreskowych) - handel
* skanery płaskie – skanowanie obrazów, klisz foto i tekstów
* skanery bębnowe – zastosowania profesjonalne
- oprogramowanie OCR (Optical Character Recognition), pozwala zamienić
skanowany tekst na zapis w pliku tekstowym do dalszej obróbki (Recognita,
FineReader)
- połączenie z komputerem: USB
Mikrofon pozwala wprowadzić do komputera dźwięki np. mowę, muzykę, efekty
specjalne, podłączenie do karty dźwiękowej
Kamera internetowa podłączona jest bezpośrednio do komputera (przez USB),
może transmitować obrazy statyczne lub transmisja może odbywać się w sposób
ciągły
Tablet (digitizer) – urządzenie służące do rysowania elementów graficznych,
- składa się ze specjalnej podkładki oraz wskaźnika zwanego piórkiem, zwykle w
kształcie długopisu, ruch rysika po podkładce jest przenoszony do komputera jako
informacja o bieżącym położeniu oraz o sile nacisku wskaźnika na tablet
- rozmiary tabletu: od A6 do A0
- połączenie z komputerem: USB, złącze szeregowe
Joystick to urządzenie pozwalające sterować obiektami na ekranie komputera,
bardzo często wykorzystywane w grach
Drukarka pozwala wyprowadzić dane z komputera na papier, folię
- rodzaje drukarek:
* igłowe 9 i 24 igłowe – niska jakość, wolna praca
* atramentowe - obraz powstaje w wyniku wystrzeliwania mikroskopijnych kropel
kolorowych tuszów na papier, wydruki wysokiej jakości, wolna praca, kosztowne
tusze
* laserowe - wykorzystują do tworzenia wydruku promień lasera, wysoka jakość
wydruku, duża szybkość pracy
- rozdzielczość wydruku:
12
* atramentowe 300-1200 ppi
* laserowe 600-2400 ppi
- połączenie z komputerem: złącze równoległe
Głośniki, słuchawki to urządzenia pozwalające na odtwarzanie z komputera
dźwięków często o najwyższej jakości, głośniki są podłączone do karty dźwiękowej
Ploter to urządzenie służące do pracy z dużymi, płaskimi powierzchniami, mogące
nanosić obrazy na papier, wycinać wzory itp.
- rodzaje: płaskie lub bębnowe
- ploter automatyzuje prace kreślarskie
13