Компьютер. Процессор и память. Устройства ввода. Устройства вывода

Компьютер
§ 5. Процессор и память

Процессор
Процессор – это устройство, предназначенное для автоматического считывания команд программы, их расшифровки и выполнения.
AЛУ = арифметико-логическое устройство, выполняет обработку данных
УУ = устройство управления, которое управляет выполнением программы и обеспечивает согласованную работу всех узлов компьютера

Выполнение команд
выполнение
микрокоманд
команда
генератор тактовых импульсов
Программа — это последовательность команд процессора.

Характеристики процессора
Тактовая частота — это количество тактовых импульсов в секунду.
Тактовая частота 4 ГГц (гигагерц)?
1 Гц = 1 раз в секунду
1 ГГц = 1 000 000 000 раз в секунду
4 млрд тактов в секунду!
Разрядность — это максимальное количество битов, которые процессор способен обработать за одну команду.
8 бит, 16 бит, 32 бита, 64 бита

Компьютерная память
Оперативная
Долговременная
используется для хранения программ и данных во время решения задачи
скорость больше, объём меньше
Память — это устройство компьютера, которое используется для хранения программы и данных.
хранит данные длительное время, при этом компьютер может быть выключен
скорость меньше, объём больше

Обработка данных в компьютере
загрузка файла в ОЗУ
обработка
запись в долговременную память
файл нужно изменить

Оперативная память
ОЗУ = оперативное запоминающее устройство
при выключении компьютера данные стираются
разрешены чтение и запись
объём 1 Гбайт и >
скорость чтения – до 15 Гбайт/с
временно сохраняет данные в долговременной памяти

Постоянная память
ПЗУ = постоянное запоминающее устройство
ROM = read only memory (память только для чтения)
при выключении компьютера данные сохраняются
разрешено только чтение
объём 64 Кбайт (на настольных компьютерах)
программа начальной загрузки
программы для работы с клавиатурой, монитором, принтером, жесткими дисками
программы для проверки компьютера

Долговременная память (ЖМД)
Объём: до 10 Тбайт
Скорость чтения: до 300 Мбайт/c
внешние жёсткие диски
ЖМД = жесткий магнитный диск
HDD = hard disk drive

Долговременная память (лазерные диски)
CD-диски (Compact Disk)
Объём: до 700 Мбайт
Скорость чтения: до 7,5 Мбайт/c
CD-ROM – только чтение
CD-R (болванка) – однократная запись
CD-RW – многократная запись (read-write)
DVD-диски (Digital Versatile Disk)
Объём: до 17 Гбайт
Скорость чтения: до 33 Мбайт/c
Blu Ray-диски (blue ray – синий луч)
Объём: до 128 Гбайт
Скорость чтения: до 200 Мбайт/c

Долговременная память (флэш)
Флэш-накопители
Флэш-карты
высокая скорость
компактность
высокая цена за 1 Гбайт
изнашивание при стирании и записи (100000 циклов)
Объём: до 512 Гбайт
Скорость чтения: до 500 Мбайт/с

SSD-накопители (solid-state drive)
На основе микросхем памяти (до 8 Тб)
не шумят, нет механики
высокая скорость чтения и записи
небольшой вес
малая чувствительность к магнитным полям
высокая цена за 1 Гбайт
изнашивание при стирании и записи (100000 циклов)
(ноутбуки, нетбуки, телефоны, планшеты)

Облачные хранилища данных
Объём?
Скорость чтения и записи?
доступ с любого компьютера
совместная работа с данными
клиент не беспокоится о хранении данных
нужен быстрый Интернет
скорость работы ниже
безопасность под угрозой!
2 Гбайт
15 Гбайт
40 Гбайт

Отличия долговременной памяти
данные сохраняются при выключении питания
чтение и запись данных – блоками (не отдельными ячейками)
данные хранятся в виде файлов
Файл — это набор данных, имеющий имя.

Взаимодействие устройств
Шина (или магистраль) – это группа линий связи для обмена данными между несколькими устройствами компьютера.

Контроллеры
Контроллер — это электронная схема для управления внешним устройством.

Компьютер
§ 6. Устройства ввода

Что такое устройство ввода?
Устройством ввода называется устройство, которое:
позволяет человеку отдавать компьютеру команды
выполняет первичное преобразование данных в форму, пригодную для хранения и обработки в компьютере.
сенсорная панель
(touchpad)
микрофон
джо йстик
графический
планшет
датчики
мышь
сканер
флэш-диск
сетевая карта
жесткий диск
веб-камера

Устройства ввода
нажата клавиша с кодом 28
программа обработки
A
Клавиатура
Манипуляторы
адаптер
оптическая мышь
трэкбол

Сканер
барабанные
планшетные
ручные
Сканер — это устройство для ввода изображений.
Дискретизация

Сканер
ppi = pixels per inch, пиксели на дюйм
150-300 ppi – низкое разрешение
300 ppi – сканирование любительских фото
до 5400 ppi – сканирование фотопленки
планшетные – до 5400 ppi
барабанные – до 14400 ppi
на бумаге
в компьютере
1 дюйм = 2,54 см
пиксель
Разрешающая способность — это максимальное количество точек на единицу длины, которые способен различить сканер.

Как работает сканер?
стекло
документ или фотография
зеркало
зеркало
лампа
светочувствительные датчики
подвижная каретка
Сканирование текста
OCR = Optical Character Recognition,
оптическое распознавание символов
ABBYY FineReader, CuneiForm
The

Устройства ввода
Микрофоны
Датчики
Веб-камера
Графический планшет
3D-сканер

Компьютер
§ 7. Устройства вывода

Что такое устройства вывода?
Устройства вывода — это устройства, которые представляют компьютерные данные в форме, доступной для восприятия человеком.
сенсорный экран
колонки
плоттер
МФУ
датчики
монитор
принтер
флэш-диск
сетевая карта
жесткий диск
3D-принтер

Первые устройства вывода
АЦПУ = алфавитно-цифровые печатающие устройства
Индикаторные панели

Плоттеры (графопостроители)

Мониторы
управляющая
схема
15’’, 17’’, 19’’, …
Разрешение — это количество точек экрана по ширине и по высоте.
1280×1024, 1440×900, 1366×768, …
Соотношение сторон 4:3, 5:4, 16:9
Углы обзора 160° … 178°
Время отклика 2…8 мс

Принтеры
Принтер – устройство для вывода информации на бумагу или пленку.
Разрешающая способность
dpi = dots per inch, точки на дюйм
обычно 300 – 600 dpi
1200 dpi (типографское качество)
Виды принтеров
матричные (красящая лента)
струйные (чернила)
лазерные (порошок)
сублимационные (красящая лента)

Матричные принтеры
Качество печати:
72…300 dpi
текст: до 337 символов в минуту
графика: до 5 мин на страницу!!!
дешевые принтеры и ленты
нетребовательны к бумаге
невысокое качество
низкая скорость печати графики
шумят
черно-белые (почти все)

Струйные принтеры
Качество печати:
300…4800 dpi
ч/б: до 30 стр/мин
цвет: до 30 стр/мин
фото 10×15:
от 10 сек
относительно дешевые
качественная печать
мало шумят
большинство – цветные
требовательны к бумаге
дорогие катриджи
чернила расплываются от воды
цвет: CMYK

Лазерные принтеры
Качество печати:
600…1200 dpi
ч/б: до 50 стр/мин
цвет: до 25 стр/мин
становятся все дешевле
очень качественная печать
мало шумят
есть цветные
требовательны к бумаге
дорогие катриджи
потребляют много электроэнергии
цветные дорогие

Плоттеры (современные)
Плоттер – устройство для печати больших изображений.
перьевые
(графопостроители)
струйные
(широкоформатные принтеры)
лазерные
режущие

Наушники и звуковые колонки
до 30 м

Сублимационные принтеры
качество печати:
300 dpi
(= 4800 dpi)
фото 10×15:
около 1 мин
твердые красители:
256 оттенков каждого цвета, всего 16,7 млн. цветов
печать при нагреве
верхний защитный слой
Сублимация – быстрый переход вещества из твердого состояния в газообразное.
очень качественная печать фото
не выцветает 100 лет
печать прямо с фотоаппарата
специальная бумага и пленки с красками

3D-принтеры
3D-принтер — устройство, которое создает физический объект по слоям на основе его цифровой трёхмерной модели.
3D = 3-dimensions, трёхмерный

Устройства ввода и вывода
Сенсорный экран
мультитач – реакция на касание экрана в нескольких местах одновременно

Конец фильма
ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич
д.т.н., учитель информатики
ГБОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург
[email protected]
ЕРЕМИН Евгений Александрович
к.ф.-м.н., доцент кафедры мультимедийной дидактики и ИТО ПГГПУ, г. Пермь
[email protected]