Очевидно, что скорость обмена данными между ОЗУ и файлом подкачки невелика. Поэтому, если объем ОЗУ в компьютере недостаточен, то программы будут выполняться медленно из-за постоянного обмена данными между ОЗУ и жестким диском. В подобной ситуации для повышения скорости работы компьютера необходимо увеличить объем установленного на плате ОЗУ.
Системная (материнская) плата
Основным конструктивным элементом персонального компьютера является системная (материнская) плата. Обычно на ней монтируются основной процессор, устройства внутренней памяти (ОЗУ, ПЗУ и СЗУ) и несколько групп устройств:
· разъемы для подключения отдельных устройств;
· шина – информационная магистраль, связывающая их воедино;
· базовый набор микросхем, чипсет, с помощью которого материнская плата осуществляет контроль над всем происходящим внутри системного блока;
· встроенные (или интегрированные) дополнительные устройства.
Самые важные характеристики материнской платы – скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, базовый тип оперативной памяти, параметры работы с ней и некоторые другие напрямую зависят от типа чипсета. Главные составляющие любого чипсета называются «мостами». Каждый из двух имеющихся в любом чипсете «мостов» - это специальная микросхема, выполняющая определённые функции. Так, «северный» мост соединяет между собой процессор, оперативную память и видеошину AGP, т.е. фактически он обеспечивает работу центральных устройств компьютера. В свою очередь второй, «южный» мост обеспечивает работу всех периферийных устройств, подключенных к компьютеру. Всегда находится на материнской плате контроллер клавиатуры и накопителей на магнитных дисках. Такие контроллеры называются встроенными или интегрированными (в материнскую плату). Поскольку разным пользователям в компьютере нужен разный набор контроллеров, постольку в большинстве компьютеров материнская плата всегда содержит несколько разъемов (слотов), в которые могут вставляться электронные платы, содержащие контроллеры для подключения дополнительных устройств (платы контроллеров). При вставке в разъем материнской платы контроллер подключается к шине - магистрали передачи данных между оперативной памятью и устройствами. Именно таким способом реализуется принцип открытой архитектуры.
Периферийные устройства персонального компьютера
Устройства ввода
Обязательным устройством ввода информации является клавиатура. С её помощью можно не только вводить числовую и текстовую информацию, но и управлять работой компьютера.
Ввод информации осуществляется с помощью клавиш. Нажатие на клавишу вызывает генерирование последовательности электрических импульсов (8-биные коды клавиш). Клавиатура подключатся к магистрали через контроллер, который расположен на системной плате, а его разъем выведен на заднюю панель системного блока. Технически клавиатура реализуется различными способами, внутренние клавишные переключатели могут быть механическими (с различными типами контактов) или мембранными («замыкание» - «размыкание» контакта осуществляется за счет изменения электростатической ёмкости конденсатора).
Совершенствование способов диалога человека и ЭВМ привело к созданию других устройств обеспечивающих ввод информации. Так, переход от текстового способа общения (набор команды с помощью клавиатуры) к графическому (выбор пиктограммы или пункта меню) вызвал появление координатных устройств ввода. К их числу относятся манипуляторы мыши, трекбол, сенсорная панель.
В манипуляторах типа мышь и трекбол используется оптико-механический принцип действия. Особым рабочим органом манипуляторов является массивный шар (металлический, покрытый резиной). При использовании мыши этот шар вращается при перемещении корпуса манипулятора по горизонтальной поверхности. У трекбола этот шар вращается рукой пользователя, а корпус манипулятора остается неподвижным.
Вращение шара передается роликам, которые фиксируют перемещение по координатной плоскости и с помощью фоточувствительных элементов передают информацию о величине этого перемещения в компьютер. Таким образом, вращение шара – манипулятора превращается в движение курсора или какого-либо другого объекта на экране монитора. Манипуляторы обычно подключаются к одному из последовательных портов компьютера.
Еще одним координатным устройство ввода является сенсорная панель (TouchPad). Она представляет собой панель прямоугольной формы, чувствительную к нажатию пальцев. Это устройство обеспечивает выполнение тех же функций, что и манипуляторы, но является более компактным и не требует перемещения в пространстве. Эти качества обеспечивают успешное использование сенсорной панели в портативных компьютерах. Прикосновение пальца к поверхности панели и его перемещение управляет курсором так же, как и соответствующие воздействия манипулятора.
Физически сенсорная панель представляет собой сетку из металлических проводников, разделенных тонкой изолирующей прокладкой. Такая конструкция эквивалентна набору большого количества миниатюрных конденсаторов. По изменению емкости того или иного конденсатора в сетке можно точно определить координаты пальца на поверхности панели.
В качестве устройств ввода иногда используются игровые манипуляторы – джойстики. Они применяются в различного рода тренажерах и для управления ходом компьютерных игр. Конструктивно обычно они выполняются в виде рукоятки или рулевого колеса, подобного автомобильного, кнопки на подставке. Джойстики подключаются к специальному разъему (игровой порт) на звуковой плате.
Для обеспечения оптического ввода изображений, представленных в виде фотографий, рисунков, слайдов, а также текстовых документов, и их преобразование в цифровую форму используются сканеры. В процессе сканирования изображение, которое необходимо ввести в ЭВМ, освещается. В черно-белых сканерах для этого используется белый цвет, а в цветных – три цвета (красный, зеленый и синий). Отраженный свет проецируется на линейную матрицу фотоэлементов, которая движется. При этом происходит последовательные считывания изображения и его преобразование в двоичный код. В результате исходное изображение преобразуется в графический файл. Сканеры подключаются к магистрали с помощью специальных контроллеров или через параллельный порт компьютера. Для преобразования отсканированного текста из графического формата в текстовой служат системы распознавания текстовой информации.
Для получения видеоизображений и фотоснимков непосредственно в цифровом (компьютерном) формате служат цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты). Они могут быть постоянно подключены к компьютеру и тем самым обеспечивают запись изображений на жесткий диск или его передачу по компьютерным сетям. Цифровые камеры способны хранить в своей памяти десятки изображений, которые после подключения к компьютеру могут быть переписаны на жесткий диск.
Звуковая информация вводится в компьютер с помощью микрофона, который подключается к специальному контроллеру – звуковой карте. Это устройство обеспечивает 16-битное двоичное кодирование звука. Обычно звуковая карта имеет дополнительную возможность синтезировать звук (в памяти звуковой карты хранятся звуки 128 различных музыкальных инструментов) и воспроизводить одновременно 32 и более инструмента. Звуковая карта устанавливается в один из слотов расширения на системной плате.
Устройства вывода
Основным устройством вывода информации, обеспечивающим постоянное взаимодействие пользователя с компьютером, служит монитор. Принцип вывода информации на экран монитора состоит в следующем: видеопамяти компьютера содержится битовая карта изображения и периодически происходит считывания содержимого в видеопамяти и отображение его на экран. Частота считывания (регенерации изображения) определяет стабильность изображения на экране, которая в современных мониторах обычно составляет более 75 Гц.
Монитор подключается к специальному контроллеру – видеокарте (видеоадаптеру). Этот контроллер может быть как встроенным, так и установленным в слот расширения системной платы. Именно на видеокарте располагается видеопамять, с помощью которой осуществляется управление возможными режимами вывода изображения на экран монитора (количество точек по горизонтали и вертикали, количество цветов).
В настольных компьютерах могут использоваться мониторы на электронно-лучевой трубке или дисплейные на жидких кристаллах.
Для вывода числовой, текстовой или графической информации на бумагу – создания «твердой копии» – служат принтеры. По принципу действия принтеры делятся на матричные, струйные и лазерные. Печатающая головка матричного принтера состоит из вертикального столбца маленьких стержней (обычно 9 или 24), которые под воздействием магнитного поля «выталкиваются» из головки, ударяют по бумаге (через красящую ленту) и оставляют строку символов. Скорость печати этих принтеров не велика. Поэтому сейчас они имеют ограниченное применение.
Широкое распространение получили черно-белые и цветные струйные принтеры. В них используются термическая или пьезоэлектрическая чернильная печатающая головка, которая под давлением выбрасывает чернила из ряда сопел на бумагу. Струйные принтеры обеспечивают достаточно высокое качество и скорость печати.