Реферати

Реферат: Апаратні кошти

Переговорний процес як спосіб дозволу конфліктів. Сутність поняття переговорів як спільного обговорення конфліктуючими сторонами з можливим залученням посередника спірних питань з метою досягнення згоди. Основні принципи, що регламентують переговорний процес. Позиційний торг як стратегія.

Міф як перша форма культури. Міф як заперечення індивідуальності і волі. Відсутність грані між почуттєвим образом і реальністю. Антропоморфізм, тотемізм, анімізм, магія і релігія. Знахідка археологів у 1887 р. у печері в передгір'ях Піренеїв. Нова форма релігії - культ природи.

Тросові ферми. Конструктивні варіанти пристрою тросових ферм системи Верта, їхні види, конструкція, виконання, способи з'єднання з чи контуром несущими конструкціями. Опорні конструкції вантових покрить. Конструктивні елементи і кінцеве кріплення тросів.

Соціальна еволюція країн Сходу. Схід і Захід до початку Нового часу, стан перманентної конфронтації, його основні причини. Соціальні передумови колоніалізму. Зовнішні і внутрішні фактори соціального розвитку Сходу. Колоніалізм і зв'язані з ним соціальні зміни.

Облік розрахунків по оплаті праці. Сутність і поняття оплати праці. Синтетичний облік, регістри по оплаті праці і депонована заробітна плата. Організація обліку особового складу, відпрацьованого часу і вироблення робітників. Порядок нарахування основної і додаткової заробітної плати.

ТЕМА: АПАРАТНІ СРЕДСТВАIBMPC.

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ДЕРЖАВНИЙ
ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Виконав:

Федора Євген Вікторович

151 група

фізичного факультету.

ЗМІСТ:

Мікропроцесор. 4

Покоління процессоров4

ТАБЛИЦЯ МІКРОПРОЦЕССОРОВ4

КОРОТКИЙ ОГЛЯД ПРОЦЕСОРІВ ФІРМИ INTEL.. 5

1.1 ПРОЦЕСОР i80865

1.2 ПРОЦЕСОР i80886

1.3 ПРОЦЕСОР i802867

1.4 ПРОЦЕСОР i803869

Співпроцесор i8028710

Основні характеристики i8038610

Сумісність з мікропроцесорами 8086/8028611

Типи даних математичного сопроцессора11

ЖОРСТКІ ДИСКИ.. 13

Жорсткі диски з інтерфейсом IDE13

Жорсткі диски з інтерфейсом SCSI14

Жорсткі диски для аудіо і видео14

Жорсткі диски 2.5" і 1.8"15

Надежность16

Оперативна пам'ять. 17

Корпуси і маркировка17

Логічна організація пам'яті.. 17

Додаткова, або ехрanded

Розширена, або ехрanded

КЕШ - ПАМ'ЯТЬ. 19

НОВІ ВИДИ ПАМ'ЯТІ.. 21

Розширена, або ехрanded-памягь. 22

МОНІТОРИ... 22

Введеніє22

1. Класифікація і відмітні особливості мониторов23

2.1. Фізичні. 24

Розмір робочої області екрана24

Радіус кривизни екрана ЕЛТ25

Екранне покритие25

2.2. Частотні. 26

Частота вертикальної развертки26

Частота горизонтальної развертки26

2.3. Оптичні. 26

Крок точек26

Допустимі кути обзора27

Мертві точки27

разрешения27, що Підтримуються

2.3. Функціональні. 28

Конструкція корпусу і подставки28

Спосіб підключення монітора до компьютеру28

Засоби управління і регулирования29

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК.. 30

Мікропроцесор

Самим головним елементом в комп'ютері, його «мозком» являетсямикропроцессор- електронна схема, що виконує всі обчислення і обробку інформації. Швидкість його роботи багато в чому визначає швидкодію комп'ютера. А почалося все з появою скромною по своїх можливостях микросхемиIntel4004 - першого мікропроцесора, створеного в 1971 р. командою на чолі з талановитим винахідником, лікарем Тедом Хоффом.

Спочатку ця мікросхема призначалася для мікрокалькуляторів і була виготовлена на замовлення японської фірми. На щастя для всіх нас, фірма ця збанкрутувала. З цього моменту і почалася епоха персональних комп'ютерів. Пройшло декілька десятиріч. Вчені виявили закономірність, назвавши її «законом Мура»: ЩОРІЧНО ПОТУЖНІСТЬ МІКРОПРОЦЕСОРІВ ПОДВОЮЄТЬСЯ!

На перший погляд процесор це просто вирощений по спеціальній технології кристал кремнію. Однак камінчик цей містить в собі безліч окремих елементів - транзисторів, які в сукупності і наділяють комп'ютер здатністю «думати». Процесор складається з декількох важливих деталей: власне процесора - «обчислювача» исопроцессора- спеціального блоку для операцій з «плаваючою точкою» (або коми). Застосовується співпроцесор для особливо точних і складних розрахунків, а також для роботи з рядом графічних програм.

Покоління процесорів

Процесор - є головним обчислювальним пристроєм, що складається з мільйонів логічних елементів - транзисторів. На перший погляд процесор, просто вирощений по спеціальній технології кристал кремнію. Однак він містить в собі безліч транзисторів, які в сукупності і наділяють комп'ютер здатністю «думати». Точніше, обчислювати, виробляючи певні математичні операції з числами, в які перетворюється будь-яка поступаюча в комп'ютер інформація.

Покаления процесорів відрізняються один від одного багатьма показниками. Укажемо декілька з них в таблиці:

ТАБЛИЦЯ МІКРОПРОЦЕСОРІВ

модель

розрядність

Частота

МГц

к-ть транзисторів

режим роботи

співпроцесор

8086

16

4,47

звичайний

немає

80286

16

6 - 8

Захищений

немає

80386

32

33

віртуальний

є

80486

32

33 - 55

Захищений

є

Pentium

32

60 - 66

віртуальний

є

Pentium PRO

32

133 - 200

Захищений

віртуальний

вбудований

Pentium ММХ

32

130 - 233

Захищений

віртуальний

вбудований

Pentium II

32 і 64

233 - 450

Захищений

віртуальний

вбудований

Pentium III

256

450 - 1000

Плаваюча

кома

вбудований

Pentium IV

1500

Плаваюча

кома

вбудований

Celeron

64

66

Плаваюча

кома

вбудований

AMD

550

Плаваюча

кома

вбудований

КОРОТКИЙ ОГЛЯД ПРОЦЕСОРІВ ФІРМИ INTEL

1.1 ПРОЦЕСОР i8086

В 1976 році фірма Intel почала посилено працювати над микропроцессоромi8086. Розмір його регістрів був збільшений в два рази, що дало можливість збільшити продуктивність в 10 раз в порівнянні з 8080. Крім того, розмір інформаційних шин був збільшений до 16 розрядів, що дало можливість збільшити швидкість передачі інформації на мікропроцесор і з нього в два рази. Розмір його адресної шини також був істотно збільшений - до 20 біт. Це дозволило 86-му прямо контролювати 1М оперативних пам'яті. Як прямий потомокi8080, i8086 успадкував велику частину безлічі його команд. Регістри цього процесора були розроблені таким чином, що вони могли обробляти як 16-ти битние значення, так і 8-мі битние - також як це делалi8080. Памятьi8086 була також допрацьована спеціальним образом. Весь мегабайт оперативної пам'яті не представлявся єдиним полем, а був розділений на 16 сегментів величиною по 64К. Таким чином, пам'ять 8086 можна було представити, як об'єднану разом пам'ять несколькихi8080.i8086 працював з кожним сегментом окремо, не дозволяючи великим інформаційним структурам перейти через межі сегментів. У деякому смислеi8086 випередив свій час. Малі комп'ютери засновувалися на 8-мі битной архітектурі, пам'ять була дуже дорога, були потрібен додаткові 16-ти битние мікросхеми. Використання цього процесора передбачається в 16-ти битних пристроях, які не виправдовували свою ціну в той час.

1.2 ПРОЦЕСОР i8088

Через рік після презентації 8086, Intel оголосив про розробку микропроцессораi8088. Він був дуже схожим наi8086:

16-битние регістри, 20 адресних ліній, той же набір команд - все те ж, за винятком одного, - шина даних була зменшена до 8 біт. Це дозволяло повністю використати широко поширені в той час 8-битние елементи технічного забезпечення.

Як крок назад в історії розробки микропроцессоровi8088 міг загубитися в історії, як це було сi8085, не виріши IBM реалізувати свій перший персональний комп'ютер на його базі. Вибір IBM був з'ясовний. Восьми битная шина даних дозволяла використати мікросхеми, що є на ринку. Шістнадцяти битная внутрішня структура давала

важливі переваги в порівнянні з існуючими мікропроцесорами. Як приймач 80-го мікропроцесора, i8088 міг розуміти трохи допрацьовані програми, працюючі з CP/M. По великому рахунку, всі ці переваги були тимчасовими, а в деяких випадках і ілюзорними. Але восьми битний чіп був ще і не дорогим. Останнє з'явилося більш важливим аргументом, ніж 16-битние регістри і програми, що легко адаптуються CP/M. Ітак, i8088 з'явився базою для розробки сімейства

малих комп'ютерів. Він підготував грунт для швидкого створення сумісних настільних комп'ютерів.

Потенційно 8086 був в два рази продуктивніше, і майже повністю сумісний сi8088. Мікропроцессориi8088 иi8086 сумісні, але не взаємозамінні. Вісім додаткових біт даних вимагали 8-мі додаткових проводів. Таким чином, підключення цих двох мікросхем було різним. Комп'ютер розроблявся або під один мікропроцесор, або під іншу.

Ось деякі витримки з технічного опису IBM PC XT:

Серцем системної плати є мікропроцесор Intel 8088. Цей процесор являє собою версію 16 - битного процесора Intel 8086 з 8-битним виходом на зовнішню магістраль і є програмно сумісним з процесором 8086. Таким чином, 8088 підтримує 16-битние операції, включаючи множення і ділення, і підтримує 20-битную адресацію (до 1 Мбайта пам'яті). Він також працює в максимальному режимі. Тому в систему може бути доданий співпроцесор. Процесор працює з тактовою частотою 4.77 МГц. Ця частота, яка виходить з частоти кварцового генератора

14.31818 МГц, ділиться на 3 тактовим генератором процесора і на 4 для отримання сигналу кольоровості 3.58 МГц, необхідного для кольорового телебачення. При тактовій частоті 4.77 МГц цикл обміну по магістралі

8088 становить чотири періоди по 210 нс. або 840 нс. Цикл вода/висновок вимагає п'яти тактів по 210 нс. і становить 1.05 мкс.

Процесор підтримується набором многофункциональних пристроїв забезпечуючи чотири канали 20-битного прямого доступу до пам'яті, три 16-битних канали таймерів-лічильників і вісім пріоритетних рівнів переривання...

ЦП 8088 комп'ютера IBM PC проводить вибірку команди за адресою, інтерпретує її, виконує дію, необхідну цією командою, (наприклад, складання двох чисел), потім переходить до виконання наступної команди. Якщо наступна команда не направить процесор 8088 безпосередньо до певного елемента пам'яті, щоб виконати записану там команду, процесор буде рухатися від однієї команди до іншої по осередках пам'яті, розташованим послідовно (крок за кроком). Найбільш істотна різниця між покроковим виконанням програми (послідовності команд) і покроковою роботою комп'ютера полягає в тому, що комп'ютер IBM може виконувати біля мільйона таких кроків в секунду...

По мірі того, як з'явилися мікропроцесори, що складаються з багатьох тисяч дискретних елементів, з'явилася можливість реалізації додаткових функцій в рамках однієї мікросхеми. При розробці комп'ютера, крім мікропроцесора, використовуються і інші додаткові пристрої: контроллери переривань, таймери і контроллери шин. Функції цих пристроїв технічно можна реалізувати в одному корпусі з мікропроцесором. Однак ці можливості ніколи не реалізовуються на практиці. Мікропроцесор, як і всі додаткові пристрої, може використовуватися не тільки в комп'ютерах.

По мірі розвитку комп'ютерної індустрії, ринком була проведена оптимізація розділення функцій між пристроями. І кожний пристрій розвивався в напрямі реалізації своїх функцій. Intel продовжував вдосконалити свої мікропроцесори. У 1982 році був представлений микропроцессорi80186. Цей чіп став базовим для створення цілого ряду сумісних комп'ютерів і реалізації турборежима. Так само був створений микропроцессорi80188 - приемникi8088.

1.3 ПРОЦЕСОР i80286

Презентація IBM персонального комп'ютера AT в 1984 році сфокусировала вся увага на інший мікропроцесор -i80286. Сам по собі мікропроцесор був представлений ще в 1982 році. Природно у 8086 і 80286 багато загального, ноi80286 володіє такими додатковими якостями, які відразу привернули пильну увагу всіх пов'язаних з комп'ютерною індустрією. Новий мікропроцесор використовує

повну 16-розрядну шину даних і 16-битние внутрішні регістри. Він був розроблений для роботи з частотою в 6 Мгц, а потім 8 і 10 Мгц. Більш того i80286 здатний реалізовувати свої функції швидше, ніж це виходить з простого зростання частоти.

Зрештою, самим великим преимуществомi80286 було те, що він мав здатність працювати з додатковою пам'яттю. Замість 20-розрядної адресної шиниi8088/i8086, i80286 мав 24-розрядну шину. Ці додаткові 4 розряди давали можливість збільшити максимум пам'яті, що адресується до 16 Назва говорить саме за себе, що віртуальна пам'ять організується не на якихсь окремих фізичних чопах. Більш того інформація зберігається десь у зовнішній пам'яті, але система забезпечує до неї прямий доступ.i80286 забезпечений спеціальними коштами, які дають йому можливість відрізняти, до реальної або віртуальної пам'яті відноситься

будь-який байт. Ці кошти реалізовуються додатковими схемами, включеними в мікропроцесор. Вони дають можливість працювати з 1Г пам'яті, що включає в себе 16М фізичній пам'яті і 1008М віртуальної.

Теоретічеськиi80286 повинен був подолати бар'єр пам'яті, що адресується в 1М, який був встановлений попередніми моделями. Але насправді ця можливість не була реалізована.

Проблема була частково в традиціях, а частково в сумісності. До часу появленияi80286 IBM PC мала гарантований успіх. Дляi8088, i8086 було розроблене величезне програмне забезпечення. Відмова від використання цих розроблених програм ставила під сумнів використання нового чопа. Для забезпечення сумісності з раніше розробленими чопами разработчикиi80286 забезпечили його роботу в двох режимах: в реальному і захищеному. Реальний режим був скопійований з режиму работиi8086. Причому розробники працювали так сумлінно, що внесли в реальний режим і обмеження по використанню тільки 1М пам'яті.

Щоб використати поліпшені можливості Intel 80286, фірма розробила захищений режим. Хоч був відсутній програмна сумісність сi8086, цей режим дозволяв використати все 16М і навіть 1Г віртуальних пам'яті в програмах, працюючих в захищеному режимі.

Точно так само як иi8086 в свій час, i80286 давав такі величезні ресурси пам'яті, потреба в яких ще не назріла до того часу. Тому цей режим не відразу був визнаний широким довкола користувачів. Було потрібні майже три роки, минулих з моменту презентації першої АТ і появою операційної системи OS/2, працюючої в цьому режимі, і що ознаменувала собою початок його широкого застосування.

Були дві причини повільної популяризації захищеного режиму. Для програмістів, працюючих в DOS, істотним було питання переходу між реальним і захищеними режимами. Intel розробив перехід між режимами тільки в одному напрямі. Мікропроцесор починав роботу тільки в реальному режимі, коли відбувалося тестування всіх 16М пам'яті, але для використання цього ресурсу необхідно було перейти в захищений режим. Інакше користувач міг задовольнятися тільки 1М пам'яті. Зворотного переходу від захищеного режиму до реального не існує - потрібно перезавантаження.

Крім того, захищений режим реалізовував тільки частково чаяния програмістів. Вся величезна памятьi80286 була розділена на сегменти по 64К. Замість того щоб вільно використати весь ресурс пам'яті, програмістам доводилося мудрувати, щоб подолати ці бар'єри між сегментами.

1.4 ПРОЦЕСОР i80386

i80386 був створений в 1985 году.i80386 був створений при повній ясності всіх вимог, тих, що пред'являються до мікропроцесорів і компьютерам.i80386 мав всі позитивні якості своїх попередників. Все микрокодиi80286 входили у безліч микрокомандi80386. Тому старе програмне забезпечення могло використовуватися сi80386. Але разом з тим уi80386 були додаткові можливості. Особливо залучала можливість працювати без обмеження пов'язаного з сегментацією пам'яті. Розміри регістрів і шини даних були збільшені до 32 біт. Інформація передавалася і оброблялася в два рази швидше, ніж у 16.

З самого початку розробники 80386 ставили перед собою задачу створити швидкий чіп. При його створенні використовувалася CHMOS технологія. Первиеi80386 почали працювати з найвищою частотою, досягнутою дляi80286. Потім з'явилася 20 Мгц модель. У 1985 році межа була, відсунуть до 25 Мгц. А невдовзі і до 33 Мгц.

З збільшенням шини даних до 32 біт, число адресних ліній також було збільшене до 32. Саме по собі це розширення дозволило мікропроцесору прямо звертатися до 4Гб фізичної пам'яті. Крім того, він міг працювати з 16 трильйонами байт віртуальної пам'яті. Мікропроцесор мав все необхідне для реалізації останнього. Величезну перевагу давав спосіб організації памятиi80386. До неї можна було звертатися, як до одного великого поля, доступного для програм. Тобто структури даних і програми могли бути об'ємом в цілу пам'ять. Розділення пам'яті на сегменти можливе, але не обов'язкове. Сегменти можуть бути довільні, а не обмежені по64К.

Крім того, i80386 забезпечений 16 байтами кеш-пам'яті. Це спеціально вбудоване поле пам'яті використовується для зберігання декількох команд мікропроцесора. Незалежно від вироблюваних мікропроцесором розрахунків, спеціальна схема завантажує в цю пам'ять код програмного забезпечення, перш ніж в ньому з'явиться необхідність. Ця невелика кеш-пам'ять допомагає процесору працювати більш моторно без затримок, пов'язаних з очікуванням завантаження чергової команди з оперативної пам'яті.

Для того щоб забезпечити сумісність з попередніми мікропроцесорами і з величезною бібліотекою DOS був розроблений таким чином, щоб бути, як можна більше схожим наi8086 иi80286. Як і його попередники, i80386 дозволяв працювати в захищеному режимі з обмеженням пам'яті, що адресується в 1М. У цьому режимі він завантажував і виконував всі програми, розроблені на процесорах попередніх поколінь.

З реального режимаi80386 міг бути переведений в захищений режим, де він функціонував подібно 80286, за винятком об'єму пам'яті. У цьому режимі в розпорядженні програміста було більше пам'яті, і він міг більш гнучко маніпулювати нею, тому що міг змінювати розміри сегмента.

У противоположностьi80286 -i80386 міг перейти з одного режиму в іншої без перезавантаження машини, а за допомогою команд програмного забезпечення.

Новий режим, названий віртуальним режимом 8086 (Virtual mode), давалi80386 особливо великі свободи по використанню багатозадачних ОС. У цьому режимі цей процесор працював не як один 8086, а як необмежена їх кількість в одне і також час. Цей режим дозволяв процесору розбивати пам'ять на безліч віртуальних машин, кожна з яких працювала так, неначе вона була окремим комп'ютером на 8086 чопі.

Співпроцесор i80287

Математичний співпроцесор i80287 дозволяє йому виконувати швидкісні арифметичні і логарифмічні операції, а також тригонометричні функції з високою точністю. Співпроцесор працює паралельно з мікропроцесором, це скорочує час обчислень, дозволяючи співпроцесору виконувати математичні операції, в той час як мікропроцесор займається виконанням інших функцій. Співпроцесор працює з сьома типами числових даних, які діляться на наступні три класи:

- двійкові цілі числа (3 типи);

- десятеричні цілі числа (1 тип);

- дійсні числа (3 типи).

Основні характеристики i80386

Мікропроцесор 80386 дає розробнику систем велике

число нових і ефективних можливостей, включаючи продуктивність від 3 до 4 мільйонів операцій в секунду, повну 32-битную архітектуру, 4 гигабитное (2 байт) фізичний адресний простір і внутрішнє забезпечення роботи зі сторінковою віртуальною пам'яттю.

Незважаючи на введення в нього останніх досягнень микропроцессорной техніки, 80386 зберігає сумісність по об'єктному коду з програмним забезпеченням, у великій кількості

написаним для його попередників, 8086 і 80286. Особливий інтерес представляє таку властивість 80386, як віртуальна машина, яке дозволяє 80386 перемикатися у виконанні програм, керованих різними операційними системами, наприклад, UNIXиMS. Ця властивість дозволяє виробникам оригінальних систем безпосередньо вводити прикладне програмне забезпечення для 16-битних машин в системі на базі 32-битних мікропроцесорів.

Об'єднуючи в собі продуктивність супермини ЕОМ і низьку вартість, і функціональну гнучкість мікропроцесора, 80386 може відкрити нові ринки для микропроцессорних систем.

Застосування, недопустимі раніше через невисоку швидкодію мікропроцесорів або не ощадливість використання супермини ЕОМ, стали тепер практично здійсненні завдяки 80386. Такі новітні застосування, як машинний зір, розпізнавання мови, інтелектуальні роботи і експертні системи, бувші донедавна в основному на стадії експерименту, тепер можуть бути запропоновані на ринку.

Для того щоб задовольнити вимогам майбутніх застосувань, мало мати 32-битние регістри, команди і шини. Ці основні властивості є лише відправною точкою для 80386.

Сумісність з мікропроцесорами 8086/80286

Два покоління процесорів сімейства 86 передують процесору 80386 - 80286 і 8086, з кожним з них 80386 сумістимо на рівні двійкових кодів. Завдяки такій сумісності економляться програмні витрати, забезпечується швидкий вихід на ринок і доступ до обширної бібліотеки програмного забезпечення, написаного для машин на базі мікропроцесорів сімейства х86.

Мікропроцесор 80386, звісно, може виконувати програми для 8086, він також може одночасно виконувати програми для 80286 і 80386. Однак найбільш важливою властивістю сумісності 80386 представляється властивість, називаемоеVIRTUAL86 (віртуальний 86), що встановлює захищену структуру для 8086 всередині системи задач 80386. Доповнюючи властивість віртуального 8086 сторінковою організацією пам'яті, 80386 може закріпити за кожною задачею віртуального 8086 1 Мбайтноє адресний простір в будь-якій області фізичного адресного простору 80386. Більш того якщо операційна система 80386 забезпечує роботу з віртуальною пам'яттю, то задачі віртуального 8086 можуть перенестися з диска і зворотно як будь-які інші задачі. Таким чином, властивість віртуального 8086 дозволяє

80386 одночасно виконувати програми, написані для трьох поколінь сімейства 86.

Типи даних математичного співпроцесора

Математичний співпроцесор 80287 або 80387 додають до типів даних і команд процесора 80386 свої, приведені в табл. 3.7.1.1. У більшості прикладних задач вхідні величини і результати, що отримуються зберігаються у вигляді типів цілих, дійсних або упакованих десятеричних, а для проміжних величин є тип даних проміжне дійсне, розширений діапазон і точність якого в складних обчисленнях зводять до мінімуму помилки округлення, переповнення і зникнень порядку. Відповідно до такої моделі математичний співпроцесор проводить велику частину обчислень над проміжними величинами, що зберігаються в його регістрах. При завантаженні

будь-якого типу даних в регістровий стек, цей тип автоматично міняється на проміжний дійсний. Проміжна дійсна величина в регістрі, в свою чергу, може бути

переведена в будь-який інший тип за допомогою команди запам'ятовування.

Головні типи даних і команди математичного співпроцесора

Команди

Тип

Розрядність

Завантаження, запам'ятовування, порівняння, складання, віднімання, множення, ділення

Ціле

16,32,64 біт

Завантаження, запам'ятовування

Упаковане

десятеричне

18 цифр

Завантаження, запам'ятовування, порівняння складання, віднімання, множення, ділення

Дійсне

32,64 біт

Складання, віднімання, множення, ділення, видобування квадратного кореня, масштабування залишку, обчислення частини цілого, зміна знака, обчислення абсолютної величини, виділення порядку і мантиси, порівняння, огляд, перевірка, обмін, арктангенс, 2-1, Y * LOG ( X +1), Y * LOG ( X ), завантаження константи (0.0, П, і т. д.) (80387 додає синус, косинус, синус і косинус, неврегульоване порівняння).

Проміжне

дійсне

80 біт

ЖОРСТКІ ДИСКИ

Велика частина жорстких дисків, представлених на світовому ринку, випускається спеціалізованими фірмами -Quantum, Seagate, Conner, WesternDigital, Maxtorи деякими іншими.

Жорсткі диски з інтерфейсом IDE

Жорстка конкуренція і особлива важливість в цих умовах цінового чинника вимагають від виробників масової продукції використання самих сучасних технологічних досягнень. За рахунок застосування запису з високою густиною (400Mbitна квадратний дюйм) стандартне значення ємності, що доводиться на один диск (носій), досягло 540MB. Це дозволяє зменшити не тільки кількість дисків, але і магнітних головок і інших елементів, а значить знизити ціну і підвищити надійність. При застосуванні таких дисків лінійка моделей, що випускаються по ємності виглядає таким чином: 540MB, 1.0, 1.6, 2.2 GBи т. д. Практично все ведучі виробники переходять на випуск моделей з такою густиною запису, яка вже знаходиться на межі можливостей стандартної технології, заснованої на застосуванні тон-копленочних магнітних головок. Радикальний засіб - перехід на магниторезистивние головки - є для більшості фірм що досить дорого коштує, оскільки технологією їх масового виробництва володіють толькоIBMиFujitsu. Тому починають застосовуватися деякі інші рішення. Так, фирмаMaxtorв нових моделяхcepияхDurarigo(540MB, 1 GB і 1.6 GB) почала застосовувати особливу технологиюProximityrecordingс псевдо-контактуючої магнітної головкойTripad(тонкопленочной) і алмазоподобним вуглецевим покриттям носія. Головка знаходиться на дуже близькій відстані від диска, а в окремих випадках може навіть торкатися його поверхні, що не п ри водять, однак, до. пошкодженню магнітного шара, захищеного міцним покриттям.Maxtor, а також деякі інші фірми розглядають цю технологію як більш дешеву альтернативу магниторезистивним головкам иPRMLдля густини запису до 1000 Mbit на квадратний дюйм.

ІнтерфейсEnhancedIDE, що став основним для масової продукції, незважаючи на дуже хороші швидкості передачі, все ж поступається интерфейсуSCSIпо можливостям, особливо в багатозадачних середовищах. Ситуація, можливо, поліпшиться з прийняттям специфікації АТА-3, в якій, за попередніми даними, будуть доповнення (commandoverlappingandqueuing, predictivefailureanalysisbitи деякі інші), що дозволяють в деякій мірі наблизитися кSCSIкак по ефективності відробляння запитів, так і по контролю за цілісністю даних.

Жорсткі диски з інтерфейсом SCSI

Якщо 90% жорстких дисків, що встановлюються в персональні комп'ютери, мають интерфейсEnhancedIDE, і тільки 10% -SCSI, то для комп'ютерів, що використовуються як сервери, доляSCSIувеличивается до 90%. ІнтерфейсSCSIобеспечиваєт великі переваги при роботі в багатозадачному режимі, тому, незважаючи на більш високу ціну в порівнянні сIDE, доляSCSIжестких дисків буде збільшуватися і для персональних комп'ютерів. На нижньому краю діапазону дисків, що випускаються знаходяться моделі, що використовують ту ж механіку, що і відповідні дискиEnhancedIDE. Відповідно, вони володіють такими ж параметрами. Завдяки невисокій ціні і хорошій продуктивності, область їх застосування дуже широка, починаючи від персональних комп'ютерів. Велика ж частина продукції має підвищену ємність і орієнтована на досягнення самого високого рівня продуктивності. Тому використання передових технологій - магниторезистивних головок иPRML(застосовуються у всіх моделяхIBMиFujitsuи деяких моделях інших фірм) і вдосконалених інтерфейсів - придбаває першорядне значення. Такі диски володіють самими високими параметрами - при ємності 4-8GB(IBMдовела ємність 3.5" моделей до 20 GB) вони мають кеш-пам'ять 512-1024KB, швидкість обертання 7200 про/міна і середній час пошуку менше 10ms. У деяких випадках лімітуючим чинником стає швидкодія інтерфейса, тому крім стандартногоFastSCSI-2 з швидкістю передачі 10MB/sприменяются такжеFastWideSCSI-2 (SCSI-3) на 20MB/s, UltraSCSI(40MB/s).

Жорсткі диски для аудіо і відео

Развітієmultimediaвизвало значний інтерес до так званим аудіо/відео жорстким дискам як з боку споживачів, так і виробників. Звичайні диски оптимізовані для швидкого доступу і швидкої передачі відносно невеликих блоків інформації, т. е, для максимальної кількості операцій введення/висновку в одиницю часу. Для роботи зі звуком і відео повинна забезпечуватися, навпаки, безперервна передача інформації протягом досить тривалого часу з практично постійною швидкістю, як у випадку з магнітною стрічкою. Звичайні диски через періодичну процедуру термічного калібрування і повторне читання у разі виникнення помилок допускають перерви в передачі інформації на час, що досягає сотень миллисекунд, що призводить до неприємних наслідків при відтворенні зображення і звуку. Перерви, що Реально зустрічаються можна неитрализовать за допомогою кеш-пам'яті дуже великого об'єму, але це рішення, що дорого коштує. Перші спеціалізовані диски для аудіо і ви д ео випустила фирмаMicropоlis. У цей час відповідними можливостями починають оснащувати свої вироби більшість ведучих виробників -IBM, Fujitsu, Seagate, Quantum.

У дисках нової конструкції проблеми, пов'язані з термічним калібруванням вирішуються відносно ліг до, так до а до сірок у і нформация зберігається не на отде ль ний виділеній поверхні. а розподілена по робочих поверхнях. Потрібно тільки моди ф икация вбудованого контроллера для оптимізації процедури термічного калібрування. На рівні контроллера оптимізується і процедура корекції помилок. Тому на основі однієї і тієї ж механіки можна створювати і звичайні і ауд і об/відео жорсткі диски. Такий підхід дозволяє випускати комбіновані (т. е. що перемикаються) диски без особливих додаткових витрат.

Різні фірми застосовують відмінні підходи до виробництва аудіо/відео дисків. Так, піонер в цій області фирмаMicropolisвиделила їх в окреме виробництво.Seagateориентируется на комбіновані диски, які можна застосовувати як для аудіо/відео, так і в звичайному режимі. Це деякі моделі серииDecathlonс ин-герфеисом какSCSI, - так иFastATA(Enhancedide).

Для аудіо/відео жорстких дисків важливим параметром є гарантована швидкість передачі інформації. Для перших дисків фирмиMicropоlisона становила 2.9 MB/s, у сучасних моделейGoldLineувеличена до 4MB/s.IBMдля своїх дисковUltrastarAVгарантирует 5 MB/s.

Жорсткі диски 2.5" і 1.8"

Орієнтовані і значально на мобільні застосування, мініатюрні жорсткі диски значно усовкршенствовались і не поступаються моделям для настільних конструкцій. Жорсткі диски в стандартеPCMCIAс форм-фактором 1.8" не змогли поміститися штатних пристроїв масової пам'яті для комп'ютерів типаnotebookиlaptop, на яке вони цілком обгрунтовано пре т ендовали. Тому обсяги їх випуску обмежені, і вони в основному застосуються для обміну інформацією і для індивідуальної роботи з якими-небудь даними. При постійно зростаючих вимогах до ємності дисків виявилося неможливим забезпечити прийнятний рівень цін при застосуванні так складною - технології, пое т ому функції мініатюрних вуст ройств масової пам'яті в основному покладають ця на моделі з форм-фактором 2.5", максимальна ємність яких перевищує вже 1GB. ФірмеMaxtor, лідеру у виробництві сверхминиатюрних виробів, вдалося перенестиknowhow, розроблене для 1.8" жорстких дисковMobileMax, на 2.5" моделі, що дозволило вийти відразу на рівень максимально досягнутої ємності при менших, ніж у інших фірм розмірах. Жорсткі диски серииLaramieс интерфейсомEnhancedIDEпри товщині всього 12.5 мм мають ємність 837MB, 1GBи 1.34 GB. У них застосована технологияproximityrecordingи контроллер на базі сигнального процесора.

Fujitsuпроизводит 2.5" диски серийHo rn et5и 6, в яких застосовуються магниторезистивние головки иPRML. Ємність дисків становить 508MB, 768MBи 1 GB, інтерфейси -2. Диски володіють високою продуктивністю і малим споживанням енергії. Моделі з интерфейсомSCSIпредназначени не тільки для застосування вnotebookфирмиApple, але можуть використовуватися і в настільних комп'ютерах, а також для створення компактних і надійних RAID-масивів.

Надійність

Як для самих ємних і продуктивних жорстких дисків з интерфейсомSCSI, так і для масових моделейEnhancedIDE, найважливішим параметром залишається надійність. Сучасні диски володіють дуже високою надійністю, час напрацювання на відмову у деяких моделей досягає 1 000 000 годин. Однак не треба забувати, що надійність, оцінена поMTBF(MeanTimeBetweenFailure), - це поняття загальне і статистичне, а перед користувачем стоїть задача, як перевести його в конкретне і індивідуальне. Традиційні підходи до підвищення надійності зберігання даних широко відомі - це резервне копіювання і застосування масивів з декількох дисків (RAID-RedundantArrayofInexpensiveDisks). Декілька слів оRAID. Це рішення, що підвищує не тольо надійність, але і продуктивність, ніколи не відносилося до розряду дешевих і доступних. Однак зараз, із зменшенням стоимостиSCSIжестких дисків, масиви починають пропонуватися досить широко, чому сприяє також поява відносно дешевихRAIDконтроллеров (розробляються навіть і найближчим часом з'являться контроллери, вбудовані в системну плату). Нарешті, з'явився принципово новий підхід, застосовний і до індивідуального диска, -SMART(Self-Monitoring, AnalysisаndReportingTechnology). Він може використовуватися практично для будь-якої комп'ютерної периферії і пропонує наявність- всроенних в пристрій средсгвсамодиагностики.SMARTпредусматривает використання деяких реалізованих на рівні вбудованого в жорсткий диск контроллера процедур, які перевіряють стан найважливіших частин - двигуна, магнітних головок, робочих поверхонь, самого контроллера. Ця інформація передається в комп'ютер, який її аналізує. Можливо також визначити "пробіг" жорсткого диска, число включень/виключений. Зовсім недавноSeagateиQuantumтакже почали применятьSMARTв своїх жорстких дисках. ІспользованієSMART, хотяи дозволяє досить детально контролювати стан диска, не є панацеєю, оскільки появу деяких дефектів практично неможливо передбачити.

Оперативна пам'ять

Оперативна пам'ять складає не велику, але, безумовно, найважливішу частину персонального комп'ютера. Якщо від типу процесора залежить кількість пам'яті, що адресується, то швидкодія оперативної пам'яті, що використовується багато в чому визначає швидкість роботи процесора, і в кінцевому результаті впливає на продуктивність всієї системи.

Практично будь-який персональний IBM-сумісний комп'ютер оснащений оперативною пам'яттю, реалізованою мікросхемами динамічного типу з довільною вибіркою.(DRAM, Dynamic Random Access Memory). Кожний біт такої пам'яті фізично представлений у вигляді наявності (або відсутність) заряду на конденсаторі, освіченому в структурі напівпровідникового кристала. Оскільки час зберігання заряду конденсатором обмежений (через «паразитних»; витоків), те, щоб не втратити дані, що є, необхід]имо періодичне відновлення записаної інформації, яке і виконується в циклах регенерації (refresh cycle). Це є, мабуть, однією з основних нестач динамічної пам'яті, в той час, як по критерію, що збільшує інформаційну ємність, вартість і енергоспоживання, цей тип пам'яті в багатьох випадках переважніше статичної пам'яті (SRAM, Static RAM). Остання як елементарний елемент пам'яті використовує так званий статичний тригер. Цей тип пам'яті володіє високим бистзодействием і, як правило, використовується в самих «вузьких». місцях системи, наприклад, для організації памяги.

Корпуси і маркіровка

Елементи динамічної пам'яті для персональних комп'ютерів бувають конструктивно виконані або у вигляді окремих мікросхем в корпусах типу DIP (Dual In line Package), або у вигляді модулів пам'яті типу SIP/SIPP (Single In line Pin Package) або типу SIMM (Single In line Mernory Module). Модулі пам'яті являють собою невеликі текстолитовие плати з друкарським монтажем з встановленими на них мікросхемами пам'яті в DIP-корпусах. При цьому для підключення до системної плати на SIMM використовується друкарський («ножової») роз'єм, а на модулях SIP - штирьової.

Логічна організація пам'яті

що Використовується в IBM PC/XT процесор i8086 через свої 20 адресних ліній може мати доступ до простору пам'яті всього в 1 Мбайт. Але в той час, коли з'явилися ці комп'ютери, можливість збільшення доступної оперативної пам'яті в 10 раз (в порівнянні із звичайними 64 Кбайт) була просто фантастичною. Звідси напевне і з'явилася «волюнтаристська» цифра - 640 Кбайт. Ці перші 640 Кбайт простору, що адресується в IBM-сумісних комп'ютерах називають звичайно стандартною пам'яттю (conventional memory). 384 Що Залишилися Кбайт були зарезервовані для систем використання і носять назву пам'яті у верхніх або вищих адресах (UMB, Upper Memory Blocks). Ця область пам'яті резервується під розміщення системного ROM BIOS (Read Only Меш Basic Input Output System), відеопам'яті і ROM-пам'яті, полнительних адаптерів.

Додаткова, або ехрanded-памягь

Майже на всіх персональних комп'ютерах область UMB рідко виявляється заповненої повністю. Є порожнім, як правило, область розширення системного ROM BIOS частина відеопам'яті і області під додаткові модулі ROM. На цьому і базується специфікація додаткової пам'яті EMS (Expanded Memory Specification), розробка фірмами Lotus Development, Intel і Microsoft (тому звана іноді LIM-специфікацією) ще в 1985 р. і що дозволяє використати оперативну пам'ять понад стандартних 640 Кбайт для прикладних програм. Принцип використання додаткової пам'яті заснований на перемиканні блоків (сторінок) пам'яті. У виділяється незайняте «вікно» (page frame) в 64-Кбайт, яке розбите на 16-килобайтние сторінки. Програмні і апаратні засоби дозволяють відображати будь-який 16-килобайтний сегмент цієї додаткової expanded-иамйти в будь-якій з виділених 16-килобайтних сторінок вікна. Хоч мікропроцесор завжди звертається до даних, що зберігаються у вікні (адреса 1 Мбайт), адреси цих даних можуть бути зміщені в додатковій пам'яті відносно вікна на трохи мегабайт. Специфікація LIM/EMS 4.0 дозволяє використати до 2048 логічних сторінок і розширити об'єм пам'яті, що адресується до 32 Мбайт. Крім цього, як і в EMS, фізичні сторінки можуть бути розташовані в будь-якому місці пам'яті, відмінний від 16 Кбайт. Таким чином можуть задіятися області відеопам'яті і UMB. Можливості специфікації дозволяють, зокрема, організувати багатозадачний режим роботи.

Розширена, або ехрanded-памягь

Комп'ютери, що використовують процесор i80286 з 24-розрядними адресними шинами, фізично можуть адресувати 16 Мбайт, а у разі процесорів i80386/486 - 4 Гбайта пам'яті. Така можливість з'являється тільки при захищеному режимі роботи процесора (protected mode), якого операційна система MS DOS не підтримує. Розширена пам'ять розташовується вище за область адрес 1 Мбайт. Для роботи з extended-пам'яттю мікропроцесор повинен перейти з реального в захищений режим і зворотно. Мікропроцесори i80386/486 виконують цю операцію досить легко, чого не скажеш об i80286. При наявності відповідного програмного драйвера розширену пам'ять можна емулювати як додаткову. Апаратну підтримку в цьому випадку повинен забезпечувати процесор не нижче за i80386 або допоміжний набір спеціальних мікросхем.

КЕШ - ПАМ'ЯТЬ

Кеш-пам'ять призначена для узгодження швидкості роботи порівняно повільних пристроїв, таких, наприклад як динамічна пам'ять з відносно швидким мікропроцесором. Використання кеш-пам'яті дозволяє уникати циклів очікування в його роботі, які знижують п р ои з водительность всієї системи.

У мікропроцесора, що синхронізується, на п ример, тактовою частотою 33 МГц, так те вий період становить приблизно 30 нс. Звичайні сучасні мікросхеми динамічної пам'яті мають час вибірки від 60 до 80 нс. Звідси, зокрема, слідує, що центральний процесор вимушений простаивать2-3 періоди тактової частоти (т. е. має 2-3 цикли очікування), поки інформація з відповідних мікросхем пам'яті встановиться на системній шині даних комп'ютера. Зрозуміло, що в цей час процесор не може виконувати ніяку іншу роботу. Така ситуація веде звичайно до того, що загальна продуктивність системи знижується, що, зрозуміло, надто небажано.

За допомогою технології обробки, що використовує кеш-пам'ять, звичайно робиться спроба погодити роботу повільних зовнішніх пристроїв з швидким процесором. У перекладі з англійського слово «сасhе» означає не що інакше, як притулок або тайник. Ці значення, очевидно, можна тлумачити по-різному: і як те, що кеш, по суті, є проміжним буферним запам'ятовуючим пристроєм, і як те, що робота кеш-пам'яті практично прозора (т. е. невидима) для користувача. До речі, у вітчизняній літературі синонімом кеш-пам'яті є термін «сверхоперативная пам'ять».

Відповідний контроллер кеш-пам'яті повинен піклуватися про те, щоб команди і дані, які будуть необхідні мікропроцесору в певний момент часу, виявлялися в кеш-пам'яті саме до цього моменту. При деяких зверненнях до оперативної пам'яті відповідні значення заносяться в кеш. У ході подальших операцій читання за тими ке адресами пам'яті звертання відбуваються тільки до кеш-пам'ять, без витрати процесорного часу на очікування, яке неминуче при роботі з основною динамічною пам'яттю. У персональних комп'ютерах технологія використання кеш-пам'яті знаходить застосування передусім при обміні даними між мікропроцесором і оперативною пам'яттю, а також між основною пам'яттю і зовнішньої (накопичувачами на магнітних носіях).

На кристалі мікросхеми оперативної пам'яті SRАМ знаходиться безліч транзисторів. Як вже говорилося, принщп роботи елемента динамічної пам'яті складається в збереженні; заряду на крихітному конденсаторі, виконаному в напівпровідниковій структурі кристала. Зрозуміло, що для того щоб зарядити конденсатор до певного значення, необхідний деякий час. Щоб конденсатор розрядився, також необхідний певний час. Таким чином, внаслідок процесів заряду і розряду конденсатора елемент пам'яті встановлює або в стан 1, або в стан 0. Оскільки для заряду і розряду конденсатора необхідний цілком певний (і чимале) час, то в цьому і криється причина обмеженої швидкодії динамічної пам'яті.

Статична ж пам'ять заснована на тригерах, в яких застосовуються інтегральні транзистори-перемикачі. Такі транзистори використовують ключовий принцип роботи: вони або закриті, або відкриті. Звісно, на перехід транзистора з одного стану в інше також необхідний якийсь час, однак воно істотно менше часу заряду-розряду конденсатора, що виконує роль елемента пам'яті. Нарівні з таким достоїнством, як швидкодія по відношенню до динамічної пам'яті, статична пам'ять має і недоліки. Вона споживає більший струм і має більш складну архітектуру - на один елемент пам'яті потрібно більше транзисторів. Як наслідок цього, статична пам'ять істотно дорожче динамічної. Крім того, при однаковому коефіцієнті інтеграції статична пам'ять володіє значно меншою інформаційною ємністю.

При обміні даними виникає схожа проблема. Адреси даних, які невдовзі знадобляться процесору для обробки, знаходяться в більшості випадків поруч з адресами даних, що обробляються безпосередньо в даний час. Тому кеш-контроллер повинен також піклуватися про розміщення всього блоку даних в статичній пам'яті.

Метод Write Through, званий також методом крізного запису, передбачає наявність двох копій даних - однієї в основній пам'яті, а іншої - в кеш-пам'яті. Кожний цикл запису процесора в пам'ять йде через кеш. Це зумовлює, звісно, високе завантаження системної шини, оскільки на кожну операцію модифікації даних доводиться дві операції запису. Тому кожне оновлення вмісту кеш-пам'яті відчутно позначається на роботі шини. З іншого боку, мікропроцесор як і раніше вимушений чекати закінчення запису в основну пам'ять.

Метод Buffered Write Through є різновидом методу Write Through і називається також методом буферизованной крізного запису. Для того щоб якось зменшити завантаження шини, процес запису виконується в один або декілька буферів, які працюють за принципом FIFO (First Input-First Output). Таким чином, цикл запису для мікропроцесора закінчується практично вмить (т. е. коли дані записані в буфер), хоч інформація в основній пам'яті ще не збережена. Сам же мікропроцесор може виконувати подальшу обробку команд. Звісно, відповідна логіка управління повинна піклуватися про те, щоб своєчасно спустошувати заповнені буфери. При використанні даного методу процесор повністю звільнений від роботи з основною пам'яттю.

При використанні методу Write Back, званого також методом зворотного запису, цикл запису мікропроцесора відбувається спочатку в кеш-пам'ять, якщо там є адреса приймача. Якщо адреси приймача в кеш-пам'яті не виявляється, то інформація записується безпосередньо в пам'ять. Вміст основної пам'яті оновлюється тільки тоді, коли з кеш-пам'яті в неї записується повний блок даних, званий довжиною строки-кеша (cache-line).

При роботі з кеш-пам'яттю застосовується асоціативний принцип, коли старші розряди адреси використовуються як ознака, а молодші - для вибору слова. Архітектура кеш-пам'яті визначається тим, яким чином пам'ять відображається на кеш. Існують три різновиди відображення: кеш-пам'ять з прямим відображенням, частково асоціативна і повністю асоціативна. При прямому відображенні кожний елемент основної пам'яті може відображатися тільки на один осередок кеша, в частково асоціативній - на дві і більше (т. е., якщо один осередок кеша зайнятий, можна використати іншу). У разі наявності чотирьох входів кеш-пам'ять називають 4-канальною частково асоціативною, як, наприклад, у i486. При повністю асоціативному підході як розряди ознак використовуються всі адресні розряди.

НОВІ ВИДИ ПАМ'ЯТІ

Різке підвищення швидкодії процесорів і перехід на 32-розрядні багатозадачні операційні системи істотно підіймають вимоги і до інших компонентів комп'ютера. Найважливішим з них є оперативна пам'ять. Зростання зовнішніх тактових частот процесорів з 33-40 МГц, характерних для сімейства 486 (486DX2-66/80 і 486DX4-100/120), до 50-66 МГц дляPentium(Pentium75/90/100/120/133), вимагає передусім адекватного збільшення швидкодії підсистеми пам'яті. Оскільки як оперативна використовується відносно повільна динамічна памятьDRAM(DynamicRandomAccessMemory), головний спосіб збільшення пропускної спроможності заснований на застосуванні кеш-пам'яті. Крім вбудованої в процессоркеш-пам'яті першого уровняприменяется икеш-пам'ять другого рівня (зовнішня), побудована на більш швидкодіючих, чемDRAM, мікросхемах статичної памятиSRAM(StaticRAM). Для високих тактових частот треба збільшувати швидкодію SRAM. Крім того, в багатозадачному режимі ефективність роботи кеш-пам'яті також може знижуватися. Тому актуальною стає задача не тільки збільшення швидкодії кеш-пам'яті, але і прискорення безпосереднього доступу до динамічної пам'яті. Для розв'язання цих проблем починають використовуватися нові типи статичної і динамічної пам'яті.

Вимоги до об'ємів пам'яті диктуються програмним забезпеченням. При використанні Windows оцінити необхідну кількість пам'яті можна на основі тестів Winstone, що використовують найбільш популярні додатки Windows. Відповідні дані представленина малюнку 1.

Ріс.1. Залежність продуктивності від об'єму пам'яті.

Pa сширенная, або ехрanded-памягь

Компьют ери, що використовують процесор i80286 з 24-разів рядними адресними шинами, фізично можуть адреса овать 16 Мбайт, а у разі процесорів i80386/486 - 4 Гбайта пам'яті. Така можливість з'являється тол ь до при защищ енном режимі роботи процесора (protected mode), якого операційна система MS DOS не підтримує. Расширенна я пам'ять розташовується вище за область адрес 1 Мбайт. Для роботи з extended-пам'яттю мікропроцесор повинен перейти і з реального в за щи щенн ий режи м і зворотно. Мікропроцесори i80386/486 виконують цю операцію досить легко, чого не скажеш об i80286. При н аличії відповідного програмного драйвера розширену пам'ять можна емулювати як дополн ительную. Апп аратную підтримку в цьому випадку повинен забезпечувати процесор не нижче за i80386 або допоміжний набір специа льних мікросхем.

МОНІТОРИ

Введення

До п'ятдесятих років комп'ютери виводили інформацію тільки на друкуючі пристрої. Цікаво відмітити, що досить часто комп'ютери тих років оснащувалися осцилографами, які, використовувалися не для виведення, а усього лише для перевірки електронних ланцюгів обчислювальної машини. Уперше в 1950 році в Кембріджськом університеті (Англія) електронно-променева трубка (ЕЛТ, або CRT, CathodeRayTube) осцилографа була використана для виведення графічної.

Приблизно півтори року через англійський вчений Крістофер Стретчи написав для комп'ютера «Марк 1» програму, що грала в шашки і інформацію, що виводила на екран. Однак це були лише окремі приклади, що не носили серйозного системного характеру.

Реальний прорив в представленні графічної інформації на екрані дисплея стався в Америці в рамках військового проекту на базі комп'ютера «Вихор». Даний комп'ютер використовувався для фіксації інформації про вторгнення літаків в повітряний простір США.

Перша демонстрація «Вихору» відбулася 20 квітня 1951 року - радіолокатор посилав інформацію про положення літака комп'ютеру, і той передавав на екран положення літака-мети, яка відображалася у вигляді рухомої точки. Це був перший великий проект, в якому електронно-променева трубка використовувалася для відображення графічної інформації.

Перші монітори були векторними - в моніторах цього типу електронний пучок створює лінії на екрані, переміщаючись безпосередньо від одного набору координат до іншого. Відповідно немає необхідності розбивати в подібних моніторах екран на пікселі. Пізніше з'явилися монітори з растровим скануванням. У моніторах подібного типу електронний пучок сканує екран зліва направо і зверху вниз, пробігаючи кожний раз всю поверхню екрана.

Наступною сходинкою розвитку моніторів з'явилося кольорове зображення, для отримання якого потрібно вже не один, а три пучки, кожний з яких висвічує певні точки на поверхні дисплея. Згодом з'явилися і інші технології, які дозволили створювати більш компактні і легкі екранні панелі.

Сьогодні, незважаючи на велику кількість нових технологій, CRT-монітори всі ще залишаються самими поширеними і зовсім не поспішають йти з ринку, навпаки - вони як і раніше є найбільш доступними по ціні, розмір їх екранів постійно зростає, неухильно удосконалюється якість зображення - при зменшенні габаритів і ваги. Реальну конкуренцію моніторам на базі електронно-променевих трубок поки можуть скласти тільки LCD-дисплеї.

По прогнозах експертів, в майбутньому буде відбуватися поступове злиття моніторів і телевізорів, тому звичні екрани моніторів з співвідношенням величин сторін екрана 4:3, ймовірно, будуть приведені до стандарту телебачення високої чіткості (ТВЧ, з дозволом 1920 х 1080) і DVD, з співвідношенням довжин сторін зображення 16:9.

1. Класифікація і відмітні особливості моніторів

Важливою частиною настільного персонального комп'ютера є монітор. Всі монітори можна класифікувати:

- По схемі формування зображення.

- По своїх розмірах.

- За способом впливу на людину.

Як правило, всі широко поширені сучасні монітори, по схемі формування зображення, діляться на два типи:

- на основі електронно-променевій трубці (ЕЛТ, або CRT);

- на основі рідких кристалів (ЖК-панель, LCD-панель).

ЕЛТ-монітори дуже схожі на телевізори. У них той же принцип формування сигналу - направлений електронний пучок викликає свічення точок на екрані. Цей тип моніторів дозволяє створення зображення з максимальною контрастностью, яскравістю і кольоровістю. Їх недоліки - високе споживання електроенергії і шкода, що наноситься здоров'ю.

ЖК-монітори формують зображення за рахунок того, що певні точки екрана стають прозорими або непрозорими в залежності від прикладеного електричного поля. Оскільки рідкокристалічні осередки самі не світяться, ЖК-моніторам потрібне підсвічування. ЖК-монітори мають мале споживання енергії, зображення на них приємне очам, відсутнє радіаційне випромінювання монітора. Їх недоліки - мала контрастность зображення і малі швидкості регенерації (оновлення зображення) екрана.

Наступною важливою властивістю монітора є розмір його екрана. Як правило, чим більше екран, тим з великим дозволом (відповідно - меншим розміром одиниці зображення) можна на ньому працювати. Але при цьому непропорційно високо зростає його ціна і збільшується необхідне місце для монітора на столі.

За розміри монітора вважають розмір його екрана по діагоналі. Для ЕЛТ стандартними є розміри 14", 15", 17", 19", 21", 23", 24" (" - позначення дюйма.) Для ЖК-моніторів - 13", 14", 15", 17", 19".

Будь-який комп'ютер неминуче приносить, вадить здоров'ю. Одним з найбільш небезпечних компонентів комп'ютера є монітор.

Найбільш шкідливими для здоров'я є ЕЛТ-монітори. Передусім, за рахунок рентгенівського випромінювання, виникаючого через гальмування електронів в трубці, і паразитне ультрафіолетове випромінювання монітора. До того ж на очах людини негативно позначається нерівномірна яскравість екрана, нечіткість зображення (ведуча до короткозорості) і опуклість екрана (ведуча до астигматизму.)

Першим рішенням, яке хоч якось ослабляло шкоду від моніторів, з'явилося застосування захисного екрана на монітор. Він збільшував контрастность зображення, усував сонячні полиски, захищав від ультрафиолета.

2. Основні параметри і характеристики монітора

Розглянемо основні параметри, характеристики і показники якості моніторів.

2.1. Фізичні

Розмір робочої області екрана

Розмір екрана - це розмір по діагоналі від одного кута екрана до іншого.

У ЖК-моніторів номінальний розмір діагоналі екрана рівний видимому, але у ЕЛТ-моніторів видимий розмір завжди менше.

Виготівники моніторів в доповнення до фізичних розмірів кінескопів також надають зведення про розміри видимої частини екрана. Фізичний розмір кінескопа - це зовнішній розмір трубки. Оскільки кінескоп взятий в пластмасовий корпус, видимий розмір екрана небагато менше його фізичного розміру. Так, наприклад, для 14" моделі (теоретична довжина діагоналі 35,56 см) корисний розмір діагоналі рівний 33,3- 33,8 см в залежності від конкретної моделі, а фактична довжина діагоналі 21-дюймових пристроїв (53,34 см) складає від 49,7 до 51 див.

Радіус кривизни екрана ЕЛТ

Сучасні кінескопи за формою екрана діляться на три типи: сферичний, циліндричний і плоский (мал. 1).

У сферичних екранів поверхня екрана опукла і всі пікселі (точки) знаходяться на рівній відстані від електронної гармати. Такі ЕЛТ не дороги, але зображення, що виводиться на них, не дуже високої якості. У цей час застосовуються тільки в самих дешевих моніторах.

Циліндричний екран являє собою сектор циліндра: плоский по вертикалі і закруглений по горизонталі. Перевага такого екрана - велика яскравість в порівнянні із звичайними плоскими екранами моніторів і менша кількість полисків на екрані.

Плоскі екрани (Flat Square Tube) найбільш перспективні. Встановлюються в самих довершених моделях моніторів. Деякі кінескопи цього типу насправді не є плоскими - але через дуже великий радіус кривизна (80 м - по вертикалі, 50 м - по горизонталі) вони виглядають дійсно плоскими (це, наприклад кінескоп FD Trinitron компанії Sony).

Екранне покриття

Важливим параметром кінескопа є відображаючі і захисні властивості його поверхні. Якщо поверхня екрана ніяк не оброблена, то він буде відображати всі предмети, що знаходяться за спиною користувача, а також його самого. Крім того, потік повторного випромінювання, виникаючий при попаданні електронів на люмінофор, може негативно впливати на здоров'я людини.

Найбільш поширеним і доступним виглядом антибликовой обробки екрана є покриття диоксидом кремнію. Ця хімічна сполука впроваджується в поверхню екрана тонким шаром. Якщо вмістити оброблений диоксидом кремнію екран під мікроскоп, то можна побачити шерехату, нерівну поверхню, яка відображає світлові промені від поверхні під різними кутами, усуваючи полиски на екрані. Антибликовое покриття допомагає без напруження сприймати інформацію з екрана, полегшуючи цей процес навіть при хорошому освітленні. Деякі виготівники кінескопів додають в покриття також хімічні сполуки, що виконують функції антистатиков. У найбільш передових способах обробки екрана для поліпшення якості зображення використовуються багатошарові покриття з різних видів хімічних сполук. Покриття повинно відображати від екрана тільки зовнішнє світло. Воно не повинне впливати ніякого чином на яскравість екрана і чіткість зображення, що досягається при оптимальній кількості диоксида кремнію, що використовується для обробки екрана.

2.2. Частотні

Частота вертикальної розгортки

Значення частоти горизонтальної розгортки монітора показує, яке граничне число горизонтальних рядків на екрані монітора може прочертить електронний промінь за одну секунду. Відповідно, чим вище це значення (а саме воно, як правило, вказується на коробці для монітора) тим вище дозвіл може підтримувати монітор при прийнятній частоті кадрів. Гранична частота рядків є критичним параметром при розробці ЖК монітора.

Частота горизонтальної розгортки

Це параметр, що визначає, як часто зображення на екрані наново перемальовується. Частота горизонтальної розгортки в Гц. У випадку з традиційними ЖК моніторами час свічення люминофорних елементів дуже малий, тому електронний промінь повинен пройти через кожний елемент люминофорного шара досить часто, щоб не було помітно мерехтіння зображення. Якщо частота такого обходу екрана стає менше 70 Гц, то інерційності зорового сприйняття буде недостатньо для того, щоб зображення не мерехтіло. Чим вище частота регенерації, тим більше стійким виглядає зображення на екрані. Мерехтіння зображення приводить до стомлення око, головним болям і навіть до погіршення зору. Помітимо, що чим більше екран монітора, тим більше помітно мерехтіння, особливо периферійним (бічним) зором, оскільки кут огляду зображення збільшується. Значення частоти горизонтальної розгортки залежить від дозволу, що використовується, від електричних параметрів монітора і від можливостей відеоадаптер.

2.3. Оптичні

Крок точок

Крок точок - це діагональна відстань між двома точками люмінофора одного кольору. Наприклад, діагональна відстань від точки люмінофора червоного кольору до сусідньої точки люмінофора того ж кольору. Цей розмір звичайно виражається в міліметрах (мм). У кінескопах з апертурной граткою використовується поняття кроку смуг для вимірювання горизонтальної відстані між смугами люмінофора одного кольору. Чим менше крок точки або крок смуги, тим краще монітор: зображення виглядають більш чіткими і різкими, контури і лінії виходять рівними і витонченими. Дуже часто розмір струми на периферії більше, ніж в центрі екрана. Тоді виробники вказують обидва розміри.

Допустимі кути огляду

Для ЖК-моніторів це критичний параметр, оскільки не у всякого плоскопанельного дисплея кут огляду такий же, як у стандартного монітора ЕЛТ. Проблеми, пов'язані з недостатнім кутом огляду, довгий час стримували поширення ЖК-дисплеїв. Оскільки світло від задньої стінки дисплейної панелі проходить через поляризаційний фільтри, рідкі кристали і орієнтуючі шари, то з монітора він виходить переважно вертикально орієнтованим. Якщо подивитися на звичайний плоский монітор збоку, то або зображення взагалі не видно, або все ж його можна побачити, але з спотвореними кольорами. У стандартному TFT-дисплеї з молекулами кристалів, орієнтованими не суворо перпендикулярно підкладці, кут огляду обмежується 40 градусами по вертикалі і 90 градусами по горизонталі. Контрастность і колір варіюються при зміні кута, під якою користувач дивиться на екран. Ця проблема стала придбавати все більшу актуальність по мірі збільшення розмірів ЖК-дисплеїв і кількості кольорів, що відображаються ними. Для банківських терміналів ця властивість, звісно, дуже цінно (оскільки забезпечує додаткову безпеку), але звичайним користувачам приносить незручності. На щастя, виробники вже почали застосовувати поліпшені технології, що розширюють кут огляду. Вони дозволяють розширити кут огляду до 160 градусів і вище, що відповідає характеристикам ЕЛТ-моніторів (мал. 2). Максимальним кутом огляду вважається той, де величина контрастности падає до співвідношення 10:1 в порівнянні з ідеальною величиною (виміряної в точці, безпосередньо розташованій над поверхнею дисплея).

Мертві точки

Їх поява характерно для ЖК-моніторів. Це викликане дефектами транзисторів, а на екрані такі неработающие пікселі виглядають як випадково розкидані кольорові точки. Оскільки транзистор не працює, то така точка або завжди чорна, або завжди світиться. Ефект псування зображення посилюється, якщо не працюють цілі групи точок або навіть області дисплея. На жаль, не існує стандарту, задаючого максимально допустиме число неработающих точок або їх груп на дисплеї. У кожного виробника є свої нормативи. Звичайно 3-5 неработающих точок вважається нормою. Покупці повинні перевіряти цей параметр при отриманні комп'ютера, оскільки подібні дефекти не вважаються заводським браком і в ремонт не приймаються.

Дозволи,

що Підтримуються Максимальний дозвіл, що підтримується монітором, є одним з ключових параметрів монітора, його вказує кожний виробник. Дозвіл означає кількість елементів, що відображаються на екрані (точок) по горизонталі і вертикалі, наприклад: 1024x768. Фізичний дозвіл залежить в основному від розміру екрана і діаметра точок екрана (зерна) електронно-променевої трубки екрана (для сучасних моніторів - 0.28-0.25). Відповідно, чим більше екран і чим менше діаметр зерна, тим вище дозвіл. Максимальний дозвіл звичайно перевершує фізичний дозвіл електронно-променевої трубки монітора.

2.3. Функціональні

Конструкція корпусу і підставки

Конструкція монітора повинна забезпечувати можливість фронтального спостереження екрана шляхом повороту корпусу в горизонтальній площині навколо вертикальної осі в межах ±30° і у вертикальній площині навколо горизонтальної осі в межах ±30° з фіксацією в заданому положенні. Дизайн моніторів повинен передбачати забарвлення в спокійні м'які тони з дифузним розсіюванням світла. Корпус монітора повинен мати матову поверхню одного кольору з коефіцієнтом відображення 0,4 - 0,6 і не мати блискучих деталей, здатних створювати полиски.

Спосіб підключення монітора до комп'ютера

Існує два способи підключення монітора до комп'ютера: сигнальний (аналоговий) і цифровий.

Монітору необхідне підведення відеосигналів, несучих інформацію, що відображається на екрані. Кольоровому монітору потрібно три сигнали, що кодують колір (RGB), і два сигнали синхронізації (вертикальної і горизонтальної розгортки). Для підключення монітора до комп'ютера використовують сигнальні (аналогові) кабелі різних типів. З боку комп'ютера такий кабель в більшості випадків має трьох рядний роз'єм DB15/9, який ще називають VGA-роз'єм. Цей роз'єм використовується в більшості IBM-сумісних комп'ютерів. Комп'ютери Macintosh виробництва компанії Apple використовують інший з'єднувач - двухрядний DB15. Крім того, існують спеціальні коаксіальні кабелі.

Деякі монітори для зручності мають два вхідних, що перемикаються інтерфейса: DB15/9 і BNC. Маючи два комп'ютери, можна один монітор використати для роботи з двома комп'ютерами (природно не одночасно).

Крім сигнального з'єднання можливе з'єднання монітора з комп'ютером через цифровий інтерфейс, що дозволяє управляти монітором з комп'ютера: калібрувати його внутрішні ланцюги, настроювати геометричні параметри зображення і т. п. як цифровий інтерфейс найчастіше застосовується роз'єм RC-232C.

Кошти управління і регулювання

Під управлінням розуміють підстроювання таких параметрів, як яскравість, геометрія зображення на екрані. Існують два типи систем управління і регулювання монітора: аналогові (ручки, движки, потенціометри) і цифрові (кнопки, екранне меню, цифрове управління через комп'ютер). Аналогове управління використовується в дешевих моніторах і дозволяє прямо змінювати електричні параметри у вузлах монітора. Як правило, при аналоговому управлінні користувач має можливість настроювати тільки яскравість і констраст. Цифрове управління забезпечує передачу даних від користувача до мікропроцесора, керуючого роботою всіх вузлів монітора. Мікропроцесор на основі цих даних робить відповідні корекції форми і величини напружень у відповідних аналогових вузлах монітора. У сучасних моніторах використовується тільки цифрове управління, хоч кількість контрольованих параметрів залежить від класу монітора і варіюється від декількох найпростіших параметрів (яскравість, констраст, примітивне підстроювання геометрії зображення) до верху розширеного набору (25 - 40 параметрів) забезпечують точні настройки.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

1. В. Л. ГРИГОРЬЕВ "Мікропроцесор i80486" БІНОМ Москва 1993

2. М. ГУК "Апаратні кошти IBMPC" Пітер Санкт-Петербург 1997

3. Web - сервер журналу Комп'ютер Прес http://www.compress.ru

4. Сайт «Монітори: ВДТ» http://monitors.narod.ru

5. Web - сервер журналу Компьютерра http://www.computerra.ru