Аппаратное обеспечение компьютера

5. Видеокарта 
   Совместно с монитором видеокарта образует видеосистему компьютера. Видеокарта(видеоадаптер) выполняет все операции, связанные с управлением экраном монитора и содержит видеопамять в которой хранятся данные об изображении.
6. Звуковая карта.

Звуковая  карта выполняет операции, связанные  с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через колонки(наушники), подключаемые к выходу звуковой карты. Имеется также разъём для подключения микрофона. Основным параметром ЗК является разрядность, Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем лучше звучание. 

2.2Периферийные устройства

   Периферийные  устройства подключаются к интерфейсам  компьютера и предназначены для  выполнения вспомогательных операций. По значению периферийные устройства можно подразделить на:

• устройства ввода данных

Клавиатура - устройство ввода символьных данных.

В компьютере в состав системы клавиатурного  ввода входят:

• контроллер клавиатуры;
• внутренний контроллер;
• передающий канал;
• световые индикаторы; ¹⁵
• панель клавиш.

На  две группы подразделяются клавиши  клавиатуры:

• командные клавиши являются предназначенными для подачи кодов сигналов, которые являются управляющими, а также производят включение режимов ввода, которые являются специальными;
• буквенно-цифровые клавиши являются предназначенными для ввода в компьютер буквенно-цифровых символов.

   Замыкание столбца и строки матрицы контактов  вызывается при нажатии клавиши  на клавиатурной панели. Во внутренний контроллер начинают передаваться их номера, в котором начинает формироваться  скан-код нажатой клавиши, передающийся на контроллер клавиатуры по интерфейсному  каналу. В данном процессе начинает передаваться и формироваться на процессор сигнал прерывания, «извещающий» компьютерную систему о том, что  была нажата клавиша, следовательно, ему  нужно произвести обработку данного  события.

   Пишущая машинка была изобретена в середине 19 века, тогда, как всем должно быть известно, компьютеров еще и в  помине не было. Пишущие машинки, которые  были изобретены первыми, являлись несовершенными, потому что у них происходило  залипание рычагов при быстром  наборе. Была придумана специальная  раскладка, которая помогла хоть как-то «разрулить» сложившуюся ситуацию, и эта раскладка получила название QWERTY (это название была придумано, исходя из названий букв третьего буквенного ряда, которые начинаются слева). Суть данной раскладки должна была заключаться в том, что буквы, которые наиболее часто встречались, должны быть поставлены «слабым» пальцам, а именно мизинцам (по краям клавиатуры), и буквы, которые встречались наиболее редко, должны были размещаться в центре клавиатуры (в области пальцев, которые являются указательными). Слепой десятипальцевой метод, именно об этом методе здесь идет речь, о так называемой, печати на клавиатуре.¹⁶

   Затем у пишущих машинок заметно  улучшилось их качество печати, и только потом появились первые компьютеры, однако, как всем известно, привычка является сильной штука, поэтому  раскладка QWERTY осталась и до наших  современных дней. Но, нужно отметить, что позже появилась альтернативная раскладка Дворака, которая стала  постепенно вытеснять стандартную  раскладку QWERTY, но не получила тотального распространения.¹⁷

• Мышь - устройство командного управления.

  Мышь  воспринимает своё перемещение в  рабочей плоскости (обычно — на участке  поверхности стола) и передаёт эту  информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В универсальных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет мышиным курсором (указателем) — манипулятором элементами интерфейса. Иногда используется ввод команд мышью без участия видимых элементов интерфейса программы: при помощи анализа движений мыши. Такой способ получил название «Mouse gestures». В дополнение к детектору перемещения мышь имеет от одной до трех (или более) кнопок, а также дополнительные элементы управления (колёса прокрутки, потенциометры, джойстики, трекболы, клавиши и т. п.), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора (или составляющих специфического интерфейса). 
Элементы управления мыши во многом являются воплощением идей аккордной клавиатуры (то есть, клавиатуры для работы вслепую). Мышь, изначально создаваемая в качестве дополнения к аккордной клавиатуре, фактически её заменила.¹⁸ В некоторые мыши встраиваются дополнительные независимые устройства — часы, калькуляторы, телефоны. Название «мышь» манипулятор получил в Стенсфордском Исследовательском Институте из-за схожести сигнального провода с хвостом одноимённого грызуна (у ранних моделей он выходил из задней части устройства).¹⁹

• Сканеры, планшеты (дигитайзеры), цифровые фото и видео-камеры - устройства для ввода графических данных
• устройства выхода данных
• Принтеры 
  Лазерные. Обеспечивают высокое качество печати и высокую скорость.²⁰ Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наилучшее качество печати (близкое к типографскому). В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Отличие от обычного ксерокопировального аппарата состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам компьютера. Лазерные принтеры, несмотря на высокую стоимость, являются наиболее удобными устройствами для получения качественных черно-белых печатных документов. Существуют и цветные лазерные принтеры, однако они в несколько раз дороже черно-белых.²¹ 
  Струйные – формируют изображение микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел. Этот способ обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными принтерами, кроме того он очень удобен для цветной печати.²² Современные струйные принтеры могут обеспечивать высокую разрешающую способность (обычно от 600 до 1440 точек на дюйм), приближаясь по качеству к лазерным принтерам, в то время как стоят не намного дороже, чем матричные принтеры, и в 2-3 раза дешевле лазерных. Таким образом для цветной печати цветные струйные принтеры часто являются оптимальным решением.²³

• устройства  хранения данных
• Флэш-диски.

К недостаткам дисковой памяти можно отнести наличие механических движущихся компонентов, имеющих малую надежность, и большую потребляемую мощность при записи и считывании. Появление большого числа цифровых устройств, таких как МРЗ-плееры, цифровые фото- и видеокамеры, карманные компьютеры, потребовало разработки миниатюрных устройств внешней памяти, которые обладали бы малой энергоемкостью, небольшими размерами, значительной емкостью и обеспечивали бы совместимость с персональными компьютерами. Первые промышленные образцы такой памяти

появились в 1994 г. Новый тип памяти получил  название флэш-память (Flash- memory). Флэш-память представляет собой микросхему перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) с неограниченным числом циклов перезаписи. В ППЗУ флэш-памяти использован новый принцип записи и считывания, отличный от того, который используется в известных схемах ППЗУ. Кристалл схемы флэш-памяти состоит из трех слоев. Средний слой, имеющий толщину порядка 1,5 нм, изготовлен из ферроэлектрического материала. Две крайние пластины представляют собой матрицу проводников для подачи напряжения на средний слой. При подаче напряжения, на пересечении проводников, возникает напряжение, достаточное для изменения направления магнитного момента атомов его кристаллической решетки, расположенной под местом пересечения проводников. Направление магнитного поля сохраняется и после снятия внешнего электрического поля. Изменение направления магнитного поля ферроэлектрика изменяет сопротивления этого участка слоя. При считывании, на один крайний слой подается напряжение, а на втором слое замеряется напряжение, прошедшее через ферроэлектрик, которое будет иметь разное значение для участков с разным направлением магнитного момента. ²⁴ Такой тип флэш-памяти получил название FRAM (ферроэлектрическая память с произвольным доступом). Конструктивно флэш-память выполняется в виде отдельного блока, содержащего микросхему флэш-памяти и контроллер, для подключения к одному из стандартных входов компьютера. Размеры этого блока 40 х 16x7 мм. Флэш-память, используемая в других цифровых устройствах, имеет иные размеры и конструктивное оформление. В настоящее время объем флэш-памяти достигает нескольких Гбайт, скорость записи и считывания составляют десятки Мбайт/с.

• Накопители на магнитных дисках

Магнитные диски в качестве запоминающей среды  используют магнитные материалы  со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два состояния. Информация на магнитные диски  записывается и считывается магнитной головкой, которая перемещается радиально  с фиксированным шагом, а сам  диск при этом вращается вокруг своей  оси. Головка считывает или записывает информацию, расположенную на концентрической  окружности, которая называется дорожкой или треком. Количество дорожек на диске определяется шагом перемещения головки я зависит от технических характеристик привода диска и качества самого диска. За один оборот диска может быть считана информация с одной дорожки. Общее время доступа к информации на диске складывается из времени  перемещения головки на нужную дорожку и времени одного оборота диска. Каждая дорожка дополнительно разбивается на ряд участков —  секторов. Сектор содержит минимальный блок информации, который может быть записан или считан с диска. Чтение и запись на диск осуществляется блоками, поэтому дисководы называют блочными устройствами. Физическая структура диска определяется количеством дорожек и числом секторов на каждой дорожке. Она задается при  форматировании диска, которое выполняется специальными программами и должно быть проведено перед первым использованием диска для записи информации. Кроме физической структуры диска, говорят еще о логической структуре диска. ²⁵ Логическая структура определяется файловой системой, которая реализована на диске и зависит от операционной системы компьютера, на котором используется данный диск. Логическая структура подразумевает выделение некоторого количества секторов для выполнения служебных функций размещения файлов и каталогов на диске. Дисководы магнитных дисков делятся на дисководы для сменных носителей (дискет) и дисководы жестких дисков (винчестеры), которые устанавливаются в системном блоке компьютера. Сменные магнитные диски изготавливаются на основе гибкого синтетического материала, на который с обеих сторон нанесен слой магнитного материала. Такие гибкие диски имеют объем хранимой информации 1,44—2,88 Мбайт. Все сменные носители на дисках, в том числе и рассмотренные далее оптические диски, характеризуются своим  диаметром, или форм-фактором. Наибольшее распространение  получили гибкие магнитные диски с форм-фактором 3,5 дюйма. Но существуют диски с форм-фактором 5,25 дюйма и 1,8 дюйма. Кроме гибких дисков широкое распространение получили сменные магнитные носители типа ZIP. Использование более совершенной системы позиционирования головок системы привода позволило увеличить плотность записи, и довести его для диска с форм-фактором 3,5 дюйма до 250 Мбайт. К сожалению, диски ZIP несовместимы с обычными гибкими дисками и для их использования приходится устанавливать специальный привод ZIP. Основа жесткого диска изготавливается из сплавов алюминия или керамики, на который наносится магнитный слой. Жесткость диска позволяет увеличить плотность записи, по сравнению с гибким диском. Несколько жестких дисков надеваются на одну общую ось и представляют собой пакет дисков. Такие пакеты позволяют резко увеличить объем информации, хранящейся на одном дисководе жесткого диска. В настоящее время используются дисководы с объемом 120—750 Гбайт, и эти значения постоянно увеличиваются. ²⁶ 

• Накопители  на оптических дисках

Оптический  компакт-диск {Compact Disk {CD)), который был предложен в 1982 г. фирмами Philips и Sony первоначально для записи звуковой информации, произвел переворот и в компьютерной технике, так как идеально подходил для записи цифровой информации больших объемов на сменном носителе. Объем информации, записанной на компакт-диске, составляет 600—700 Мбайт. К достоинствам компакт-диска можно отнести и его относительную дешевизну в массовом производстве, высокую надежность и долговечность, нечувствительность к загрязнению и воздействию магнитных полей. Запись на компакт-диск при промышленном производстве производится в несколько этапов. Сначала с использованием мощного инфракрасного лазера в стеклянном контрольном диске выжигаются отверстия диаметром 0,8 микрон. По контрольному диску изготавливается шаблон с выступами в тех местах, где лазер прожег отверстия. В шаблон вводится жидкая смола (поликарбонат), и получают диск с таким же набором впадин, что и отверстий в контрольном диске. Со стороны впадин на диск напыляется тонкий слой алюминия, который затем покрывается лаком, защищающим его от царапин. При воспроизведении лазерный диод небольшой мощности освещает диск со стороны, противоположной нанесенному слою алюминия, который является отражателем светового луча лазера, а впадины превращаются в выступы. Впадины на диске имеют глубину, равную четверти длины волны лазера, из-за чего фотодиод, принимающий отраженный свет лазера, получает света от выступа меньше, чем от площадки. Впадины и площадки записываются на диск по спирали. Запись начинается от центра диска и занимает приблизительно 32 мм диска. Спираль проходит 22 188 оборотов вокруг диска, ее общая длина составляет 5600 М. На всем протяжении спирали скорость записи остается постоянной, поэтому специальное устройство при воспроизведении следит за постоянством линейной скорости, изменяя значение угловой скорости вращения диска. ²⁷ Так, на внутренней стороне скорость равна 530 оборотов в минуту, а на внешней стороне скорость падает до 200 оборотов в минуту, при этом линейная скорость остается постоянной, равной 1,2 М/С. В середине 90-х гг. появились устройства, устанавливаемые  непосредственно на компьютере и позволяющие производить однократную запись информации на компакт-диск. Для таких устройств выпускают специальные компакт-диски, которые получили название CD-Recodable (CD-R).²⁸ Отражающим слоем у них служит тонкий слой позолоты. Между слоем позолоты и слоем поликарбамидной смолы вводится слой красителя. На диске без записи этот слой красителя бесцветен, но под воздействием лазерного луча краситель темнеет, образуя пятна, которые при воспроизведении воспринимаются как выступы. Позднее появились компакт-диски с возможностью перезаписи — CD-ReWritable (CD-RW). На этих дисках слой красителя может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. Эти два состояния имеют разную отражательную способность. Лазер устройства имеет три уровня мощности. При записи мощность лазерного диода повышается и расплавляет слой красителя, переводя его в аморфное состояние с низкой отражательной способностью, что соответствует выступу (запись информации). При средней мощности краситель плавится и переходит в кристаллическое состояние с высокой отражательной способностью (стирание информации). Низкая мощность лазера используется для считывания информации. Дальнейшее развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи — цифровой универсальный диск Digital Versatile Disk (DVD). Впадины на них имеют меньший диаметр (0,4 микрона), а спираль размещается с плотностью 0,74 микрона между дорожками (вместо 1,6 микрон у CD). Это позволило увеличить объем информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объема информации  обеспечивается применением двусторонних DVD. ²⁹