Аппаратные средства современной вычислительной техники

АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Любой компьютер в своем составе имеет набор аппаратных средств, принятых объединять термином аппаратной конфигурации компьютера. Как правило, компьютеры имеют блочномодульную структуру, что облегчает понимание их работы.

Архитектуру компьютера, предельно упрощая, можно представить себе как шину, с которой связаны различные функционирующие элементы, каждый из которых имеет свое назначение (рис. 4.1)

Рис.4.1.Функциональная схема компьютера

Основным устройством, в котором происходит обработка информации, является процессор. Существует большое число процессоров, отличающихся своей производительностью. Наиболее популярными являются процессоры фирм Intel, AMD и IBM. При этом 80% их рынка составляет линейка Intel: Pentium, Core 2, Celeron, i5, i7, Xeon, Itanium, и около 20% рынка приходится на процессоры AMD: Athlon, Duron, Sempron. В большинстве персональных компьютеров используются двухъядерные процессоры. Но в рабочих станциях и серверах применяются 4- и 8-ядерные процессоры. Основными параметрами процессора, определяющими его производительность, является разрядность, тактовая частота и размер кэш-памяти.

Разрядность процессора показывает величину информации в битах, которую он может обработать за один раз. В настоящее время наибольшее распространение получили 32- и 64-разрядные процессоры. Производительность последних выше.

Другой параметр процессора — рабочая тактовая частота, показывающая, с какой скоростью обрабатывается информация в процессоре. Современные процессоры имеют тактовую частоту порядка 1-3 ГГц. Находящаяся в микросхеме процессора кэш-память существенно ускоряет его работу, сокращая время обращения процессора к относительно медленно работающей оперативной памяти. Для большего ускорения на современных компьютерах применяется кэш-память 2-го и 3-го уровней.

Оперативная память (RAM — Random Access Memory — память со свободным доступом) — предназначена для временного хранения программ и данных и представляет собой набор микроячеек, состоящих из микроконденсаторов (DRAM-память) или транзисторов (SRAM-память). У каждой из этих видов памяти свои преимущества и недостатки. Оперативная память — энергозависимая, т. е. с выключением компьютера все данные и программы в ней стираются. Поэтому при работах с высокой ответственностью, например, при компьютерной томографии, на входе вычислительной системы обязательно устанавливается источник бесперебойного питания (ИБП), который аккумулирует электроэнергию и при аварийном прекращении электроснабжения позволяет компьютерной системе находиться некоторое время в работоспособном состоянии. Емкость оперативной памяти составляет несколько сот Мбайт, иногда выше — до 1-2 Гбайт. В отдельных случаях, как, например, в системах с реконструкцией трехмерных и четырехмерных изображений оперативная память может составлять несколько десятков Гбайт. Время доступа к данным оперативной памяти очень мало и составляет всего 2-5 нс (миллиардных долей секунды).

Долговременная внутренняя память — жесткий диск, или винчестер, представляет собою набор пластин, быстро вращающихся в герметическом корпусе. Это энергонезависимая память и, следовательно, программы и данные хранятся в ней неопределенно длительное время, даже при выключенном компьютере. Емкость современных винчестеров составляет сотни Гбайт. Время доступа к данным у современных винчестеров составляет 5-10 мкс.

Устройствами ввода информации в компьютер обычно являются клавиатура и мышь. В некоторых случаях используются сканер, фотокамера, аналого-цифровой преобразователь, дигитайзер.

К устройствам вывода информации относится монитор. В настоящее время используются главным образом жидкокристаллические (LCD) мониторы, предпочтительно с фотодиодной подсветкой. Важным свойством монитора является его разрешение.

Важной характеристикой мониторов является частота регенерации кадров. Для LCD-мониторов частота смены кадров 85 Гц является пределом. Важной характеристикой монитора является «шаг маски», так как он определяет четкость изображения. Обычно шаг маски не превышает 0,24 мм.

Для специальных видов работ (в том числе и в медицине) применяют мониторы с горизонтальной ориентацией дисплея — «ландшафтный монитор» или с вертикальной его ориентацией — «портретный монитор».

В практике работы с медицинскими изображениями на рабочих станциях и в медицинских аппаратно-компьютерных комплексах используются специальные «медицинские мониторы». Размер их диагонали составляет 19-21 дюйм. У таких мониторов разрешение весьма высокое, не менее 2560х2048 пикселей. Высока также яркость изображения: при фотодиодной подсветке она может достигать 1000 кд/м2, при этом контрастность составляет 1000:1. Они работают, как правило, в 24-разрадном режиме, что позволяет передать 16,5 млн оттенков цветов — «полноцветный режим» (режим True Color), частота смены кадров достигает 100 Гц, а шаг маски не превышает 0,2 мм. Некоторые типы медицинских мониторов имеют встроенные программы коррекции изображений, позволяющие имитировать рентгеновскую пленку.

В отдельную группу выделяются дисплейные консоли. Они предназначены для визуализации большого объема медицинских данных в операционных залах (рис. 4.2) или местах пребывания большого количества персонала, например, в ординаторских.

В качестве устройств вывода в офисной работе обычно используют принтеры — лазерные или струйные, реже светодиодные. Разрешающая способность лазерных и струйных принтеров колеблется в зависимости от модели изготовителя в пределах 600 dpi (dots per inch — точек на дюйм).

Рис.4.2. Дисплейная консоль в операционном зале

Необходимо учесть, что некоторые медицинские изображения имеют цветной характер. В таких случаях для получения такого изображения на бумаге предпочтительнее использовать цветной струйный или лазерный принтер. В сложных медицинских аппаратно-компьютерных системах, таких как, например, рентгеновские компьютерные или магнитно-резонансные томографы, распечатку результатов исследования осуществляют на лазерных или инфракрасных камерах. Данные ультразвукового исследования обычно представляются в виде светодиодных копий.

Существенная роль в работе медицинского служащего отводится средствам ввода данных в компьютер. В офисной работе чаще всего используются сканеры, обычно планшетного типа, которые позволяют вводить в компьютер, а затем в документ как графическую, так и текстовую информацию. Планшетный сканер обычно имеет формат А3 или А4. Он может быть транспарентным или работать в отраженном свете. С помощью транспарентного сканера можно водить в компьютер слайды или рентгенограммы, затем их программно обрабатывать и сохранять в цифровом виде, передавать по телекоммуникационным каналам связи. Сканер, работающий в отраженном свете, предназначен для введения в компьютер документов и графических изображений с бумажных носителей.

Преобразование бумажного документа в электронную форму выполняют с помощью программы распознавания текста —

FineReader, которая работает через драйвер TWAIN. Он открывает окно, позволяющее производить тщательную настройку сканера. На втором этапе производится распознавание текста, т. е. превращение его из электронной копии в электронный документ.

Важной характеристикой сканера является его разрешение. Типичным вариантом планшетного сканера для офисного применения является разрешение 600 dpi. Сканеры профессионального типа, а именно их рекомендуется использовать в медицине при работе с транспарентными изображениями, например, рентгенограммами, должны иметь разрешение 1200 dpi. Другой важной характеристикой планшетного сканера является динамический диапазон, обозначаемый D — логарифм отношения яркости наиболее светлых участков изображения к наиболее темным его участкам. Офисный сканер имеет диапазон около 1,5-2,0D, динамический диапазон профессионального сканера, предназначенного для транспарентных изображений при оцифровке рентгенограмм, составляет 2,5-3,5D.

Источник

Аппаратное обеспечение компьютера: Что это такое?

Аппаратное обеспечение является важной составляющей любой компьютерной системы или какого-либо устройства, это может быть принтер, видеокарта, монитор, процессор и другие компоненты.

Нередко данный термин используют в повседневной речи и довольно часто употребляют в интернете. Если вам интересно более подробно узнать, что это такое — то этот материал несомненно будет вам полезен.

Вы уже знаете, что такое монитор, в данной статье мы разберем довольно часто употребляемое в обиходе словосочетание — аппаратное обеспечение, рассмотрим, что это такое и каким оно бывает.

Что такое аппаратное обеспечение ПК

Аппаратное обеспечение (аппаратные средства) компьютера — это общее описание для всех механических и электронных компонентов компьютерной системы. Т.е. это все устройства/железо/оборудование, подключаемое к ПК (материнская плата, клавиатура, видеокарта, монитор и т.д.). Все это — аппаратные средства вашей системы. Также данным термином называют и совокупность таких устройств, собранных в одну систему, например, системный блок — это тоже аппаратное обеспечение в сборе.

Важно! Аппаратными средствами могут быть не только устройства компьютера, у телефонов тоже есть аппаратные средства в виде компонентов, установленных на системную плату.

Аппаратное обеспечение разделяется на внешнее и внутреннее. В первом случае — это внешние устройства, которые подключатся посредством кабелей или WiFi. А внутренние — это все то, что находится внутри системного блока, ноутбука или другого девайса.

Основные компоненты компьютера — это те самые аппаратные средства, которые нужны, чтобы ПК вообще функционировал.

Основные компоненты компьютера — внутренние устройства

Внутри системного блока персонального компьютера или ноутбука установлен ряд компонентов, которые обеспечивают выполнение ряда функций и в совокупности работу всей системы. Каждый из них отвечает за свои определенные задачи. Давайте рассмотрим их.

Материнская плата

Материнская плата является основным компонентом компьютерной системы, платой, на которую устанавливаются или подключаются к ней остальные компоненты. Она отвечает за их взаимодействие и правильное функционирование. К материнской плате подключатся: процессор, видеокарта, звуковая карта, оперативная память, SSD диск, жестокий диск и другие аппаратные средства.

Центральный процессор

Процессор представляет из себя электронную схему, которая устанавливается на устройство. Занимается выполнением кода и команд всего программного обеспечения. Также, его называют мозгами компьютера. От центрального процессора зависит быстродействие всего ПК или мобильного устройства.

Оперативная память

Оперативная память является буфером хранения данных которыми пользуется процессор. Обладает высокой скоростью чтения и считывания информации, поэтому данные, которые находятся в ней и обрабатываются очень быстро. Все ПО, которое вы видите на экране своего ПК и мобильного телефона — загружено в оперативной памяти.

Является энергозависимым типом памяти, поэтому служит временным хранилищем для файлов, к которым нужен быстрый доступ и их обработка.

Жесткий или SSD диск

Накопители информации, которые независимы от подачи к ним тока. Используются для длительного хранения файлов, кино, музыки и другого контента. На данный момент SSD диск применяются для хранения на нем установленной операционной системы. А, жесткий диск, для хранения различных файлов: кино, музыки, фотографий.

Видеокарта

Видеокарта занимается обработкой графических данных, переносом машинного кода в графический — визуальный вид, который мы видим на мониторе. Для новых игр, работы с изображениями и видео, нужна хорошая видеокарта. В новых материнских? видеоадаптер по умолчанию встроен в материнскую плату и если вы не заядлый геймер, то можете не покупать ее. А, в некоторых случаях, видео может быть встроено и в центральный процессор.

Блок питания компьютера

Это устройство обеспечивает питание всех компонентов, подключенных к материнской плате, включая ее саму. При покупке всегда рассчитывайте мощность блока питания и потребление устройств, которые вы будете подключать к своему ПК.

Звуковая карта

Занимается обработкой звука. Чаще звуковую карту можно встретить уже по умолчанию встроенной в материнскую плату. Обычно ее покупают те, кто занимается профессионально музыкой или меломаны.

Интересно! Именно это основные компоненты компьютерной системы, без которых ПК просто не будет работать. Так, в материнской плате встроены и различные USB выходы, сетевая карта, может быть Bluetooth адаптера и т.д.

Основные компоненты компьютера — внешние устройства

Клавиатура

Клавиатура служит средством ввода информации. Может подключаться к компьютеру, ноутбуку, планшету, телевизору и другим устройствам. Содержит клавиши с цифрами и буквами, может иметь дополнительные элементы управления.

Компьютерная мышь также является средством ввода информации с помощью управления графическим указателем в системе и нажатием клавиш/кнопок на самой мышке.

Монитор

Монитор является средством вывода информации, это то, с чего вы читаете данный текст, если читаете со смартфона, то средство вывода информации — дисплей. Сейчас мониторов выпускается огромное количество, все разных моделей и сделаны по различным технологиям.

Принтер

Принтер является средством вывода информации в виде печати данных на листе бумаги. Сейчас выпускаются и 3Д принтеры, которые позволяют получать информацию не в графическом виде, а в виде напечатанных объектов.

Интересно! Существуют и другие компоненты системного блока: CD/DVD привод, дисковод 3.5, но их редко используют в современных системных блоках, т.к. это уже устаревшие технологии. Чаще можно встретить — карт ридер.

В заключение

Аппаратные средства могут быть самые разные, и с каждым годом появляются все более новые и интересные. Не успели мы привыкнуть к привычным жестким дискам, как на смену им пришли более быстрые ССД. Будьте уверены, в будущем мы увидим еще множество прекрасных аппаратных средств.

Источник