Тема: «Суперкомпьютеры и их применение»

План

1. Сущность понятия «суперкомпьютер»
2. Первые суперкомпьютеры
3. Области применения суперкомпьютеров

Определение

Суперкомпьютеры – это специальные вычислительные машины, которые в значительной степени превосходят по своим характеристикам, в частности, по производительности, все существующие компьютеры.

Сущность понятия «суперкомпьютер»

С тех пор, как были изобретены первые компьютеры, главной проблемой, которая стоит перед их проектировщиками, является повышение производительности компьютерного оборудования. Всё время, пока шло развитие компьютерной промышленности, непрерывно росло быстродействие процессорных модулей, но параллельно наращивались объёмы программного обеспечения, возрастало количество пользователей, и ширилась область использования компьютерного оборудования, что в конечном итоге и вызвало создание суперкомпьютеров.

Хотя фактически под суперкомпьютером понимается стандартная вычислительная система, которая позволяет выполнять очень сложные вычисления за наиболее маленькие временные интервалы. Все компьютерные системы имеют в своём составе три главных элемента: Модуль центрального процессора (вычислитель). Модуль памяти. Вторичные периферийные модули информационного хранения. Главную роль здесь играют не только технические характеристики всех этих компонентов, но и пропускные возможности соединяющих их каналов, а также каналов связи с пользователями. Основное компьютерное правило заключается в том, что общее быстродействие компьютера не может превышать быстродействие самого медленного его компонента. Суперкомпьютером является электронная вычислительная машина, которая значительно превосходит по своим характеристикам почти все существующие аналоги. Обычно, сегодняшние суперкомпьютеры состоят из большого количества серверного оборудования, соединённого между собой локальной сетью с высокими скоростными показателями. Это позволяет достичь максимума производительности согласно методике параллельных вычислений при решении поставленной задачи.

Потребность в суперкомпьютерах возникла потому, что учёные не могут осуществить некоторые испытания по причине их масштабности, или дороговизны, или возникновения угрозы здоровью людей. А суперкомпьютеры позволяют проводить эксперименты с построенными моделями сложных объектов без вреда окружающей среде и людям. Они превратились в незаменимых помощников в научных изысканиях и производственных процессах. Главными особенностями, которые характеризуют суперкомпьютеры помимо повышенной скорости работы, являются: Наиболее совершенный уровень используемых технологий. Оригинальные решения в области архитектурной организации, которые направлены на увеличение скорости работы (к примеру, возможность выполнения векторных операций). Стоимость, превышающая один миллион долларов. Первые суперкомпьютеры Вычислительное устройство Cray-1 считается родоначальником суперкомпьютеров. Оно было создано в 1974-ом году. Этот компьютер имел процессорные модули, в состав которых входило очень большое количество регистров, подразделявшихся на отдельные группы. Каждая группа предназначалась для осуществления определённых функциональных обязанностей. Группа регистров адреса была ответственна за организацию работы с памятью суперкомпьютера. Были также блоки векторных и скалярных регистров. Производительность этого суперкомпьютера равнялась 180-ти миллионам операций в секунду над числовыми данными с плавающей точкой. Области применения суперкомпьютеров Стандартной областью использования суперкомпьютеров, как правило, считалась сфера научных исследований, а именно плазменная физика и статистическая механика, физика молекулярных и атомных процессов и многие другие. Как правило, некоторые сферы использования располагаются на стыке различных наук, к примеру, физики и химии, и перекликаются с разными техническими применениями. Метеорологические задачи, атмосферные явления, и прежде всего проблема долгосрочного прогнозирования погоды, для которой всегда недостаточно компьютерных мощностей, имеют тесную связь с решением многих физических и химических проблем. Техническими проблемами, для разрешения которых применяются суперкомпьютеры, являются проблемы в аэрокосмическом и автомобильном производстве, задачи ядерной энергетики, прогнозы наличия залежей полезных ископаемых, многие другие и, естественно, проектирование современных микропроцессорных модулей и компьютерного оборудования, прежде всего для самих суперкомпьютеров. Военная промышленность является также традиционной сферой использования суперкомпьютеров. Помимо общеизвестных уже задач по проектированию оружия массового поражения разработке новейших образцов авиатехники и ракетных комплексов, следует отметить, к примеру, проектирование подводных лодок, которые практически не издают никакого шума и других объектов. Наиболее заметным примером использования суперкомпьютеров в военной сфере является программа СОИ (стратегическая оборонная инициатива), объявленная правительством Соединённых Штатов в 1983-ем году. Кроме того, суперкомпьютеры Министерства энергетики Соединённых Штатов использовались для создания моделей ядерного оружия, что дало возможность не проводить реальные испытания ядерного оружия. Ещё одной областью применения суперкомпьютеров является визуальное представление данных, которые были получены по итогам осуществления каких-либо сложных вычислений. Иногда, к примеру, при поиске решения дифференциального уравнения по методике сеток, получаются просто огромные объёмы итоговых результатов, которые в численном формате люди просто не могут обрабатывать. Тогда следует использовать графический формат отображения информационных данных. Ещё одной сферой применения суперкомпьютеров, является проблема передачи данных по компьютерным сетям. Объём передаваемой по сетям информации непрерывно возрастает, и на решение этой комплексной проблемы сегодня направлены усилия многих специалистов и их суперкомпьютеров.

Тема: «Назначение и характеристика сетевого оборудования»

Для создания сети необходимо иметь в наличии определенный набор устройств, обеспечивающих связь между компьютерами:

1. Сетевые карты – специальные платы, помещаемые вовнутрь системного блока, которые имеют разъемы для подключения сетевых кабелей;
2. Сетевые кабели – специальные проводники, с помощью которых соединяются компьютеры и передаются сигналы. Кабели бывают следующих видов:
   1. толстый коаксиальный кабель – мало восприимчив к воздействию магнитного поля и получил широкое применение на заводах, складах в лабораториях, работающих с радиоактивными веществами. Максимальная длина такого кабеля может составлять 500м. однако для создания небольших сетей не подходит, так как дорого стоит и неэластичен;
   1. тонкий коаксиальный кабель – дешевле и эластичнее толстого кабеля, поэтому и получил большое распространение. Максимальная длина участка составляет 185 метров. Подсоединяется кабель к сетевой плате с помощью устройства, называемого коннектором;
   1. витая пара – еще дешевле тонкого коаксиального кабеля и часто используется в сетевых устройствах, так как хорошо сочетается с современными типами телефонных систем. Максимальная длина – 100 м. Если использовать витую пару, то для подключения компьютеров в сеть необходимо также приобрести специальное устройство – концентратор, к которому подсоединяются все компьютеры.

Топология сети – способ соединения компьютеров в сети

Топология типа «шина». При таком соединении компьютеры соединяются в единое целое путем их последовательного подсоединения друг к другу. При этом чаще всего используют тонкий коаксиальный кабель. Каждая сетевая плата имеет T-коннектор, к которому подсоединяются кабели соседних компьютеров. На последних компьютерах заключительный конец замыкается терминаторами – специальными устройствами, которые не дают электрическому сигналу вылететь за пределы сети. Если их не будет, то сеть не работает.

При таком соединении компьютеров передача данных осуществляется следующим образом: вначале компьютер прослушивает сигнал, не занят ли он другими посланиями, если нет, то он посылает свое послание. Если несколько компьютеров посылают свои послания одновременно, то чтобы не вторгнуться в чужое послание каждый компьютер пытается задержать собственное на определенный промежуток времени для того, чтобы пропустить второе послание. Так как длительность задержки выбирается случайным образом, то вероятность того, что послания столкнуться в сети ничтожно мала.

Недостатком такой топологии является то, что если в любом месте сети произойдет обрыв, то вся сеть не функционирует.

Топология типа «кольцо». Такой способ соединения напоминает шину, только концы этой шины также соединены между собой. Такой способ соединения имеет преимущества перед шиной. В частности такая сеть никогда не будет перегружена посланиями, так как она очень строго следит за тем, кто посылает послания. Внутри сети последовательно по кольцу циркулирует маркер. Сообщение с компьютера может быть послано только тогда, компьютер получил маркер. Таким образом, столкновение посланий полностью исключается.

Недостатком такого соединения является наличие специальных дорогостоящих сетевых плат.

Если произойдет разрыв кабеля, то сеть выходит из строя.

Топология типа «звезда». При таком виде соединения компьютеров каждый компьютер подключается с помощью витой пары к концентратору. По сути, каждый компьютер работает отдельно от остальных, так как имеет отдельный кабель. Если произойдет разрыв кабеля, то компьютер, подключенный этим кабелем, отсоединяется от сети, но сеть не обрывается.

Такая топология является самой надежной, но требует наличия концентраторов.

Тема: «Выбор рациональной конфигурации оборудования в соответствии с решаемой задачей»

Цель: ознакомить студентов с возможностями наращивания аппаратных возможностей.

Выбор аппаратной платформы и конфигурации системы представляет собой чрезвычайно сложную задачу.

Задача выбора конфигурации системы начинается с определения сервиса, который должен обеспечиваться системой и уровня сервиса, который может обеспечить данная конфигурация. Имея набор целевых показателей производительности конечного пользователя и стоимостных ограничений, необходимо спрогнозировать возможности определенного набора компонентов, которые включаются в конфигурацию системы. Подобная оценка сложна и связана с неточностью. Это связано со следующими причинами:

•подобная оценка прогнозирует будущее: предполагаемую комбинацию устройств, будущее использование программного обеспечения, будущих пользователей;

•сами конфигурации аппаратных и программных средств сложны, связаны с определением множества разнородных по своей сути компонентов системы, в результате чего сложность быстро увеличивается. Несколько лет назад существовала только одна вычислительная парадигма: мейнфрейм с терминалами. В настоящее время по выбору пользователя могут использоваться несколько вычислительных парадигм с широким разнообразием возможных конфигураций системы для каждой из них. Каждое новое поколение аппаратных и программных средств обеспечивает настолько больше возможностей, чем их предшественники, что относительно новые представления об их работе постоянно разрушаются;

•скорость технологических усовершенствований во всех направлениях разработки компьютерной техники (аппаратных средствах, функциональной организации систем, операционных системах, ПО СУБД, ПО «среднего» слоя ( middleware ) уже очень высокая и постоянно растет. Ко времени, когда какое-либо изделие широко используется и хорошо изучено, оно часто рассматривается уже как устаревшее.

•доступная потребителю информация о самих системах, операционных системах, программном обеспечении инфраструктуры (СУБД и мониторы обработки транзакций) как правило, носит очень общий характер. Структура аппаратных средств, на базе которых работают программные системы, стала настолько сложной, что эксперты в одной области редко являются таковыми в другой;

•информация о реальном использовании систем редко является точной. Более того, пользователи всегда находят новые способы использования вычислительных систем как только становятся доступными новые возможности.

Для выполнения анализа конфигурации, система (под которой понимается весь комплекс компьютеров, периферийных устройств, сетей и программного обеспечения) должна рассматриваться как ряд соединенных друг с другом компонентов. Например, сети состоят из клиентов, серверов и сетевой инфраструктуры. Сетевая инфраструктура включает среду (часто нескольких типов) вместе с мостами, маршрутизаторами и системой сетевого управления, поддерживающей ее работу. В состав клиентских систем и серверов входят центральные процессоры, иерархия памяти, шин, периферийных устройств и ПО. Ограничения производительности некоторой конфигурации по любому направлению (например, в части организации дискового ввода/вывода) обычно могут быть предсказаны исходя из анализа наиболее слабых компонентов.

Поскольку современные комплексы почти всегда включают несколько работающих совместно систем, точная оценка полной конфигурации требует ее рассмотрения как на макроскопическом уровне (уровне сети), так и на микроскопическом уровне (уровне компонент или подсистем).

Эта же методология может быть использована для настройки системы после ее инсталляции: настройка системы и сети выполняются, как правило, после предварительной оценки и анализа узких мест. Более точно, настройка конфигурации представляет собой процесс определения наиболее слабых компонентов в системе и устранения этих узких мест.

Следует отметить, что выбор той или иной аппаратной платформы и конфигурации определяется и рядом общих требований, которые предъявляются к характеристикам современных вычислительных систем. К ним относятся:

•отношение стоимость/производительность

•надежность и отказоустойчивость

•масштабируемость

•совместимость и мобильность программного обеспечения.

Отношение стоимость/производительность.

 Появление любого нового направления в вычислительной технике определяется требованиями компьютерного рынка. Поэтому у разработчиков компьютеров нет одной единственной цели. Большая универсальная вычислительная машина (мейнфрейм ) или суперкомпьютер стоят дорого. Для достижения поставленных целей при проектировании высокопроизводительных конструкций приходится игнорировать стоимостные характеристики. Суперкомпьютеры фирмы Cray Research и высокопроизводительные мейнфреймы компании IBM относятся именно к этой категории компьютеров. Другим крайним примером может служить низкостоимостная конструкция, где производительность принесена в жертву для достижения низкой стоимости. К этому направлению относятся персональные компьютеры различных клонов IBM PC . Между этими двумя крайними направлениями находятся конструкции, основанные на отношении стоимость / производительность, в которых разработчики находят баланс между стоимостными параметрами и производительностью. Типичными примерами такого рода компьютеров являются миникомпьютеры и рабочие станции.

Для сравнения различных компьютеров между собой обычно используются стандартные методики измерения производительности. Эти методики позволяют разработчикам и пользователям использовать полученные в результате испытаний количественные показатели для оценки тех или иных технических решений, и в конце концов именно производительность и стоимость дают пользователю рациональную основу для решения вопроса, какой компьютер выбрать.

Надежность и отказоустойчивость.

Важнейшей характеристикой вычислительных систем является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость — это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, — основные в проблеме надежности. Концепции параллельности и отказоустойчивости вычислительных систем естественным образом связаны между собой, поскольку в обоих случаях требуются дополнительные функциональные компоненты. Поэтому, собственно, на параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей. Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Масштабируемость.

Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения.

Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности и пропускной способности при приемлемых затратах. Одной из основных задач при построении масштабируемых систем является минимизация стоимости расширения компьютера и упрощение планирования. В идеале добавление процессоров к системе должно приводить к линейному росту ее производительности. Однако это не всегда так. Потери производительности могут возникать, например, при недостаточной пропускной способности шин из-за возрастания трафика между процессорами и основной памятью, а также между памятью и устройствами ввода/вывода. В действительности реальное увеличение производительности трудно оценить заранее, поскольку оно в значительной степени зависит от динамики поведения прикладных задач.

Возможность масштабирования системы определяется не только архитектурой аппаратных средств, но зависит от заложенных свойств программного обеспечения. Масштабируемость программного обеспечения затрагивает все его уровни от простых механизмов передачи сообщений до работы с такими сложными объектами как мониторы транзакций и вся среда прикладной системы. В частности, программное обеспечение должно минимизировать трафик межпроцессорного обмена, который может препятствовать линейному росту производительности системы. Аппаратные средства (процессоры, шины и устройства ввода/вывода) являются только частью масштабируемой архитектуры, на которой программное обеспечение может обеспечить предсказуемый рост производительности. Важно понимать, что простой переход, например, на более мощный процессор может привести к перегрузке других компонентов системы. Это означает, что действительно масштабируемая система должна быть сбалансирована по всем параметрам.

Совместимость и мобильность программного обеспечения.

Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM /360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более производительные) модели были быстро оценены как производителями компьютеров, так и пользователями и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений архитектуру и способы организации вычислительных систем.

В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств. Это объясняется, прежде всего, тем, что для конечного пользователя в конце концов важно программное обеспечение, позволяющее решить его задачи, а не выбор той или иной аппаратной платформы. Переход от однородных сетей программно совместимых компьютеров к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирм-производителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть: из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов — мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент которой (сервер или рабочая станция) лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.

Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения. В третьих , эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.

Одним из вариантов моделей открытой среды является модель OSE ( Open System Environment ), предложенная комитетом IEEE POSIX . На основе этой модели национальный институт стандартов и технологии США выпустил документ » Application Portability Profile ( APP ). The U . S . Government s Open System Environment Profile OSE /1 Version 2.0″, который определяет рекомендуемые для федеральных учреждений многих государств спецификации в области информационных технологий, обеспечивающие мобильность системного и прикладного программного обеспечения. Все ведущие производители компьютеров и программного обеспечения в настоящее время придерживаются требований этого документа.

Тема: «Критерии выбора совместимых комплектующих ПК»

Перед выбором компонентов для сборки компьютера, важно разобраться в характеристиках устройств. Прежде чем приступить к сборке компьютера, нужно убедиться, на сколько совместимо выбранное оборудование для бесперебойной работы.

Совместимость материнских плат и процессоров

Первый шаг к созданию работающего ПК — обеспечение совместимости процессора и материнской платы. Основным показателем считается совместимость сокетов. Сокет — это физическое соединение между процессором и материнской платой или слот материнской платы, на котором расположены контакты, расположенные под процессором.

Системные платы производятся с определенным разъемом и совместимы только с процессорами, подходящими для этого разъема. Типы сокетов имеют конкретное имя, основанное на последовательности числовых и буквенных значений, относящихся к числу выводов на процессоре. Два крупных производителя процессоров, AMD и Intel, также используют разные типы сокетов, которые не являются взаимозаменяемыми. Имея это в виду, сокет определяет, какую марку процессора он может поддерживать, а также какую модель.

Например, Intel использует сокеты, такие как LGA1151 и LGA2066, для своего ряда процессоров Intel Core, в то время как AMD использует сокеты AM4 и TR4 для своей линейки процессоров Ryzen и Threadripper.

Чипсеты материнских плат также играют роль в обеспечении совместимости ЦП, поскольку производители выпускают обновленные версии существующих ЦП. Например, сокет LGA1151 Intel Core i7, выпущенный два года назад, будет работать с материнской платой LGA1151, выпущенной два года назад, но может не работать с обновленным Intel i7, выпущенным в этом году.

Поэтому стоит проверить требования чипсета для процессора к чипсету материнской платы, особенно если вы рассматриваете более новую модель. Информацию можно легко найти на сайтах производителей.

Корпуса, блок питания и размер системной платы

Производители выпускают платы разных размеров; меньший Mini ITX для корпусов Mini Tower, Mid Tower для средних, и Full Tower для высоких сборок. Каждый из них имеет определенные размеры, поэтому важно купить материнскую плату, подходящую для конкретной задачи.

Размеры материнских плат подразделяются на три постепенно увеличивающихся форм-фактора: Mini-ITX, MicroATX и ATX. Помимо физических размеров, различия сводятся к числу слотов оперативной памяти, слотов видеокарт, портов SATA и слотов PCI-E. Производители материнских плат и корпусов предоставляют подробные сведения о совместимости для каждой конкретной модели на своих веб-сайтах.

Аналогично, блоки питания различаются по размеру в зависимости от мощности. Чем выше мощность, тем больше блок питания. Большинство блоков питания придерживаются стандарта ATX размером 150 × 86 × 140 мм, при этом только размер глубины изменяется на 160, 180, 200 и 230 мм. Измерьте размеры корпуса и убедитесь, что блок питания подходит, особенно если вы выбираете меньшие форм-факторы.

Материнская плата и видеокарта

В том случае, если вы создаете игровую сборку и устанавливаете выделенный графический процессор, то убедитесь, что системная плата оснащена слотом PCI-E для размещения видеокарты. То же самое касается конфигурации с двумя видеокартами SLI или Crossfire — убедитесь, что материнская плата имеет два доступных слота PCI-E и поддерживает любую из технологий, основанных на марке двух графических процессоров.

При выборе одного из меньших форм-факторов материнской платы, проверьте, соответствуют ли размеры графического процессора удобной посадке внутри корпуса. Более новые видеокарты , как правило, занимают достаточно много места, и в большинстве случаев их будет трудно разместить в один из меньших форм-факторов. Производители графических процессоров часто выпускают меньшие варианты популярных моделей специально для этих случаев.

Оперативная память (RAM)

CPU, и материнская плата поддерживают разные типы ОЗУ, скорости и объемы. Проверьте спецификации ЦП и материнских плат на веб-сайтах поставщиков, чтобы узнать, поддерживают ли они более новую оперативную память DDR4 или старую DDR3. Убедитесь, что объем ОЗУ, который вы планируете установить, находится в пределах максимальной емкости памяти ЦП, и на материнской плате достаточно слотов ОЗУ для ваших задач. Скорость ОЗУ (измеренная в МГц — 2400 МГц, 2666 МГц, 3000 МГц и т.д.) должна совпадать с возможностями процессора.

Совместимость блока питания

Одна из наиболее распространенных ловушек для новичков — недостаточное или избыточное питание. Не все блоки питания равны, когда дело доходит до их ваттной мощности и по уважительной причине. В зависимости от конфигурации компонентов внутри компьютера потребляемая мощность будет разной, и требования к мощности также будут разными.

С практической точки зрения это означает учет потребностей в мощности видеокарты, процессора, материнской платы, оперативной памяти, решений для охлаждения и любого другого аппаратного обеспечения в сборке, такого как аудио и сетевые карты PCI, и выбор подходящего блока питания, способного обеспечить требуемую мощность.

Совместимость процессоров

Самое важное – это сокет. Сокет – это разъем на материнской плате, через который процессор подключается к ней и взаимодействует со всей остальной системой. Сокеты бывают различных размеров и с разной конфигурацией контактов. В современных материнских платах есть несколько типов сокетов. AMD использует сокет AM4 для основной линейки своих процессоров и сокет TR4 для более мощных моделей Threadripper.

С Intel все несколько сложнее. Большинство процессоров Intel в данный момент используют сокет LGA1151, также существует LGA2066 для более мощных моделей, аналогично TR4 для Threadripper. Однако, у сокета LGA1151 есть две версии: Rev. 1 и Rev. 2. На новой ревизии сокетов изменено расположение некоторых контактов, поэтому эта версия несовместима с процессорами до Coffee Lake (8 и 9 поколение).

Если вас интересует, как легко отличить материнские платы Rev. 1 и 2, то нужно обратить внимание на чипсет. Coffee Lake использует чипсеты 300-й серии, поэтому в любой материнской плате с чипсетом этой серии (например, h470, Z370 и т.д.) будет новая ревизия сокета, совместимая с 8 и 9 поколением процессоров Intel Core, но не с 6 и 7 моделей Skylake и Kaby Lake.

Влияют ли на совместимость сами чипсеты? Если у вас подходящий сокет, процессор будет работать, но конкретные модели чипсетов отличаются по некоторым возможностям и количеству интерфейсов, например, разгону, поддержке видеокарт, таким технологиям как AMD StoreMI и Intel Optane, а также количеству слотов PCIe, портов USB, коннекторов SATA и т.д.

Совместимость видеокарт

При сборке игрового ПК вам почти наверняка предстоит покупка дискретной видеокарты (хотя если вы сильно ограничены в средствах, для бюджетной сборки неплохо подойдут некоторые APU от AMD). Видеокарта – самый главный компонент игрового ПК, и, к счастью, о совместимости видеокарты вам придется беспокоиться гораздо меньше, чем в случае с процессором.

Для подключения видеокарт к материнской плате уже много лет используется интерфейс PCI Express, и на данный момент его самая популярная версия – PCIe 3.0. Стоит отметить, что совсем недавно на рынке появились материнские платы с PCIe 4.0, но пока нет смысла за них переплачивать. Поэтому если на вашей карте есть слот PCIe, а видеокарта физически помещается в корпус, то все хорошо.

Но имейте в виду, что если вы думаете о конфигурации с несколькими видеокартами, простого наличия двух слотов PCIe 3.0 недостаточно – чипсет должен поддерживать технологии AMD CrossFire или Nvidia SLI.

Однако, SATA 3 – не самый быстрый интерфейс, поэтому многие SSD, особенно NVMe, используют вместо него M.2. В сущности, M.2 0 – это особый сверхкомпактный слот PCIe, который позволяет легко установить SSD на материнскую плату. На большинстве современных материнских плат есть по крайней мере один такой интерфейс.

Совместимость корпуса и материнской платы

Массовые модели материнских плат обычно производятся в четырех форматах: mini-ITX, microATX, ATX и EATX.

Чем же отличаются форматы помимо физических размеров? Как вы, наверное, догадались, в материнских платах меньшего размера меньше слотов и коннекторов, но они, как правило дешевле, а больший размер предполагает больше слотов и более высокую стоимость. Исключение составляют материнские платы стандарта mini-ITX: они меньше microATX, но стоят обычно чуть дороже.

Что касается корпусов, они также обычно выпускаются в четырех форматах, примерно соответствующих вышеуказанным размерам материнских плат: компактные (mini-ITX), Mini Tower (microATX), Mid Tower (ATX) и Full Tower (EATX). Однако, жестких рамок здесь нет, и в некоторых корпусах Mini Tower может поместиться полноразмерная плата ATX, а в некоторых Mid Tower – плата EATX. Это зависит от конкретной модели и уточняется на сайте производителя.

Но могут ли какие-то другие компоненты, кроме материнской платы, не поместиться в корпус? На самом деле да, хотя обычно это проблема компактных корпусов, иногда Mini Tower. Два компонента, с которыми могут возникнуть проблемы – это видеокарта и кулер для процессора. Как вы могли догадаться, единственный способ убедиться, что они поместятся в компактном корпусе – точно измерить сам корпус и эти устройства. К счастью, существует множество компактных моделей видеокарт и низкопрофильных кулеров.

Тема: «Критерии выбора составляющих персонального компьютера»

Покупка системного блока для ПК – ответственная задача, ведь от его выбора зависит, насколько эффективно и долго будет служить вам компьютер. Системный блок оснащен множеством комплектующих, характеристики которых следует внимательно изучить, чтобы сделать правильный выбор.

Главным критерием при выборе системного блока является соответствие устройства поставленным задачам. В зависимости от назначения различают три типа ПК:

1 Игровые ПК

Выбирая системный блок для игрового компьютера, следует учитывать, что игровая индустрия развивается стремительными темпами, поэтому чтобы наслаждаться комфортной игрой, необходимо подбирать комплектующие, соответствующие последним системным требованиям. Современные игровые компьютерные конфигурации стоят немало, но при этом обеспечат максимально реалистичную картинку, исключат торможение системы и разрыв кадров. Кроме того, игровой ПК без проблем справится с такими задачами, как видеомонтаж, работа с графическими редакторами и т.д.

2 Мультимедийные ПК

Такие компьютеры относятся к среднему ценовому сегменту. Они обеспечат комфортное прослушивание музыки и просмотр видео, а также пользование любыми интернет-ресурсами. На этом ПК также можно воспроизводить некоторые игры, не предъявляющие высоких требований.

Чтобы ПК оптимально соответствовал вашим требованиям, следует учесть следующее:

• Любителям VR-технологий следует позаботиться, чтобы видеокарта поддерживала соответствующие девайсы.
• Чтобы ПК воспроизводил мультиканальный звук, он должен быть оснащен встроенным аудио интерфейсом. В крайнем случае, хороший звук можно обеспечить посредством встроенного в материнскую плату аудиочипа, поддерживающего акустическую систему 5.1 или 7.1 формата, этого будет вполне достаточно.

3 ПК для офиса, учебы или работы дома

Сборка, обладающая невысокой стоимостью, но при этом способная эффективно решать такие задачи, как: работа с текстовыми редакторами, ведение бухгалтерии и деловодства, пользование электронной почтой и другими интернет-ресурсами. Поддерживает такой ПК и IP-телефонию, и Skype. С его помощью можно просматривать видеоролики или общаться в соцсетях и даже воспроизводить самые простые игры.

Критерии выбора системного блока

1. Материнская плата

Наиболее важными параметрами при выборе материнской платы являются:

• Количество слотов для подключения оперативной памяти. Их должно быть не менее 2-х, так как более высокой производительности можно достичь, разделив оперативную память на две планки (например, 2 планки по 4 Гб, вместо одной на 8 Гб). Кроме того, дополнительный слот пригодится в случае модернизации конфигурации ПК.
• Поддержка разгона (важно для игровых ПК, оснащенных соответствующим процессором).

Что касается дизайна платы, оснащения ее подсветкой и прочих дополнений, то потребность в них каждый решает для себя индивидуально, следует только учитывать, что все эти дополнения влияют на стоимость самой платы и системного блока в целом.

• Процессор

Выбор процессора необходимо осуществлять соответственно назначению компьютера:

• Для офисного ПК вполне достаточно четырёхъядерного процессора. Более упрощенный вариант – двухъядерный процессор с 4-мя и более потоками. Его можно использовать, если не предполагается работы в Photoshop и других требовательных программах. Важно также поколение процессора. Например, 4-ядерный процессор Intel i3 8-го поколения обеспечит такую же работоспособность, как и i5 семейства Kaby Lake.
• Для системного блока домашнего мультимедийного ПК подойдет практически любой 4-ядерный процессор, желательно только, чтобы была достаточно высокая тактовая частота.
• Более высокие требования к процессору игрового ПК, так как современные игры требуют достаточно высокой мощности. Для игровых компьютеров лучше устанавливать процессор на 6-ть или даже 8 ядер, что обеспечит запас мощности на новые игры. Очень кстати здесь будет центральный процессор с разблокированным множителем, т.е. под разгон, обеспечивающий существенный прирост производительности (У AMD процессоров наличие разгона обозначается буквой «Х», в процессорах Intel – буквой «К»).

Современные процессоры AMD (RYZEN 5 или 7) или Intel Core i5, i7 8-го поколения обеспечивают великолепную производительность даже на заводских настройках.

• Видеокарта

Если системный блок комплектуется для ПК офисного назначения, то нет необходимости устанавливать дискретную видеокарту. Вполне достаточно будет интегрированной в процессор. Такой вариант может удовлетворить и сборку мультимедийной конфигурации. Но если вы все же выберете дискретный графический редактор, то получите возможность пользоваться очками или шлемом виртуальной реальности, хотя для этого придется немного переплатить. В этом случае необходимо проверить, поддерживается ли VR технология девайсом.

Оптимальным вариантом для игровых компьютеров, является видеокарта Geforce GTX (от поколения 1060), которая при доступной стоимости готова к решению серьезных задач, особенно, если рассчитана на 6 Гб памяти. Среди более дешевых вариантов можно выбрать Radeon rx570 (4 Гб).

• Оперативная память

Наиболее важной характеристикой оперативной памяти является ее объем:

• для офисного компьютера достаточно оперативной памяти емкостью 4–8 Гб;
• для мультимедиа рекомендуется ОЗУ емкостью не менее 8 Гб, в крайнем случае, можно установить карту на 4 Гб с перспективой добавить в будущем;
• в игровых ПК 8 Гб – минимально допустимый объем, но лучше сразу устанавливать ОЗУ на 16 Гб, которая обеспечит максимальный объем игры.

Частота оперативной памяти для офисных и мультимедийных ПК не имеет особого значения, а вот в игровых компьютерах частота влияет на производительность, и ее значение должно быть не менее 2666 МГц.

• Жесткий диск

Подобрать жесткий диск для оснащения системного блока несложно:

• Для офисного ПК достаточно диска объемом 500 Гб.
• Мультимедийный компьютер лучше оснастить диском объемом 1 Тб.
• Игровые ПК нуждаются в запасе свободного места, так как для современных игр его требуется достаточно много, поэтому минимальный объем HDD – 1 Тб, хотя желательно сразу устанавливать диск большего объема.

Кроме того, современные компьютерные конфигурации все чаще оснащаются еще и SSD-диском, который существенно влияет на скорость и отзывчивость ПК. Особенно важно иметь такой диск в игровом компьютере, так как он значительно быстрее запускает игры.

Но твердотельные накопители (SSD) имеют существенный недостаток – при частом записывании и удалении файлов, они быстрее выходят из строя. Поэтому желательно, чтобы при построении компьютерной конфигурации использовались оба вида накопителей, тогда SSD-диск (не обязательно большой емкости) может быть использован под операционную систему, а для записи текущих файлов можно традиционно использовать HDD-диск.

Другие советы, которые следует учесть при сборке системного блока

Собирая компьютерную конфигурацию, не следует сбрасывать со счетов блок питания и систему охлаждения системного блока. При использовании в сборке комплектующих, обладающих высокой мощностью, следует позаботиться о достаточной мощности блока питания и эффективной системе охлаждения. Кроме того, блок питания должен иметь запас мощности на случай модернизации ПК в дальнейшем.

Выбирая системный блок для геймерского ПК лучше не экономить. Мощные конфигурации, созданные на основе самых современных комплектующих прослужат вам значительно дольше, и смогут воспроизводить самые «тяжелые» игры, которые будут выпускаться в течение последующих лет. 

Дополнительно о выборе монитора

Монитор также следует подбирать соответственно назначению компьютера:

• Для офисного или домашнего варианта подойдет бюджетная модель, поддерживающая HD разрешение и оснащенная TN+film матрицей, диагональ которой, например, 21,5”. Конечно, от такого монитора не следует ожидать супердетализации или широкого угла обзора, но для офисной работы, пользования интернет-ресурсами или общения в соцсетях он вполне приемлем.
• Для мультимедийных ПК следует подбирать мониторы, соответствующие более высоким требованиям, в том числе: поддержание FHD-разрешения, оснащение IPS панелью, которая при обзоре с любого положения обеспечит четкое и насыщенное изображение. Монитор с тонкими рамками обеспечит визуальное увеличение экрана.

Кроме того, дисплей для игрового ПК должен характеризоваться быстрым откликом и хорошей частотой развертки. Наличие дополнительных режимов, а также функции синхронизации частоты обновления кадров с используемой видеокартой также будет кстати.

Усвоив эту информацию, вы сможете без труда выбрать системный блок заводской сборки и подобрать к нему монитор. Если вы все же решите заказать сборку системного блока, то сможете проконтролировать, насколько корректно подобрана комплектация необходимой вам компьютерной конфигурации.

Тема: «Печатающие устройства. Принтеры»

Классификация печатающих устройств

В зависимости от порядка вывода информации различают:

Посимвольные печатающие устройства (ПУ) – выводят на носитель последовательно символ за символом.

Построчные ПУ – выводят за один цикл печати всю строку.

Постраничные ПУ – выводят за один цикл печати всю страницу.

Матричные и струйные принтеры являются строчными, а лазерные принтеры — страничными.

По принципу формирования изображений символов на носителе различают:

Литерные ПУ – изображение формируется одновременно на всей поверхности символа при единичном воздействии на носитель записи.

Матричные ПУ – изображение символа формируется из отдельных элементов – точек последовательно или последовательно- параллельно (их еще называют «знакосинтезирующими»).

По физическому принципу печати различают:

ПУ ударного действия – изображения получаются в результате удара по носителю записи органом записи – молоточком, стержнем.

ПУ безударного действия – изображения получают в результате физико-химического или другого воздействия на конечный или промежуточный носитель записи, входящий в состав ПУ.

Матричные принтеры. При ударном принципе действия изображение на бумаге получают механическим воздействием на бумагу, как правило, через красящую ленту, из которой выдавливается краситель. В настоящее время наибольшее распространение получили ПУ с многоэлементными матричными печатающими головками, каждый печатающий элемент которых при воздействии на носитель записи создает отдельную точку, комбинация которых формирует изображение знака. Каждый печатающий элемент головки представляет собой тонкий стержень, соединенный с автономным быстродействующим электроприводом. Разрешающая способность матричных принтеров определяется количеством точек, которые принтер способен вывести на отрезке единичной длины в вертикальном и горизонтальном направлениях. При печати графики изображение выводимой на печать строки матричного принтера хранится в специальной буферной памяти принтера в закодированном виде.

Более высокую производительность обеспечивают построчные (постраничные) матричные принтеры. Вместо маленьких точечно-матричных головок они используют длинные массивы с большим количеством игл, при этом достигается скорость печати порядка 1500 строк в минуту.

Наибольшее распространение при реализации безударных ПУ получили электрографический (лазерный) и струйный способы регистрации.

Электрографические ПУ. В таких ПУ используют лазерные и светодиодные источники излучения. Во всех лазерных ПУ развертку лазерного луча вдоль строки производят электромеханическим путем с помощью вращающегося зеркального многогранника или призмы. В качестве фотопроводникового слоя применяют неорганические вещества (селен-теллур) или органические фотопроводниковые вещества. Скрытое электронное изображение визуализируют с помощью магнитной кисти (подаваемый лист заряжается так, чтобы тонер с барабана притягивался к бумаге). Порошковое изображение на бумаге закрепляют, используя термический или термосиловой способ фиксации (прокатывают между двух нагретых валов).

Кроме лазерных принтеров существуют и так называемые LED-принтеры (Light Emitting Diode), которые получили свое название благодаря замене полупроводникового лазера в них гребенкой мельчайших светодиодов. Разумеется, в данном случае не требуется сложная оптическая система вращающихся зеркал и линз, что позволяет реализовывать более дешевые решения.

Струйные ПУ. Струйная технология является на сегодня самой распространенной для реализации цветных устройств. Отличие струйных ПУ заключается в конструкции головки, используемом красконосителе и способе его подачи.

 В большинстве струйных ПУ красящая капля генерируется по запросу, т.е. с поступлением управляющего сигнала из отверстия сопла вылетает только одна капля. Используют многоканальные струйные головки. Для генерации капель в канале с чернилами, сопряженным с выходными отверстиями сопел, возбуждают ударную волну, которая, дойдя до отверстия, выбрасывает каплю.

Струйные чернильные принтеры (Ink Jet) относятся, как правило, к классу последовательных матричных безударных печатающих
устройств. Наиболее распространены два способа возбуждения ударной волны – возбуждение пьезоэлемента (piezo ink-jet) и нагревание микрорезистора (bubble-jet – пузырьковая технология). У чернильных устройств, как, впрочем, и у ударных матричных принтеров, печатающая головка движется относительно неподвижной бумаги.

В головках с пьезоприводом используется деформация пьезо-кристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку сопла и связанного с диафрагмой приводит к выбрасыванию капли. Достоинство головок с пьезоприводом – неограниченный срок службы. Недостаток – повышенная трудоемкость при изготовлении.

При пузырьковой технологии каждом сопле находится маленький нагревательный элемент (тонкопленочный резистор). При его резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который выталкивает через сопло каплю чернил.

Сопла на печатающей головке струйных принтеров соответствуют ударным иглам матричных принтеров. Но размер сопл существенно меньше диаметра иглы, поэтому потенциально разрешение струйных принтеров выше, но многое зависит от качества бумаги.

Принтеры с термопереносом восковой мастики. Принцип работы принтера с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer) состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами сопел и игл) печатающей головки обеспечивается должная температура.

Основными составными частями печатающей головки термопринтера являются несколько крошечных нагревательных элементов, которые расположены примерно так же, как расположены иглы в обычном матричном ударном принтере: друг над другом в два ряда. Как у ударных матричных и струйных принтеров, печатающая головка термопринтера позиционируется только в горизонтальном направлении, а подача бумаги осуществляется в вертикальном (последовательные принтеры). Поскольку между печатающей головкой и бумагой механический контакт отсутствует, термопринтеры относятся к классу безударных устройств.

Cублимационные принтеры. Это уникальные устройства, которые не переносят краску непосредственно на страницу. В их печатных головках установлены тысячи термических элементов, с высокой точностью нагревающие красители на трех- или четырехцветной пластиковой ленте до тех пор, пока они не переходят в газообразное (сублимированное) состояние. Газообразный краситель впитывается специальной подложкой на базе полистирола, формируя один из 16 миллионов цветов в каждой точке. В результате появляется нерастрированное изображение, в котором плавные градации цветов создаются без использования полутоновых растров. Эти устройства медленные (печать одной страницы с максимальным качеством может длиться до 12 минут) и дороги в обслуживании, а если не применять специальных защищающих от воздействия ультрафиолета покрытий, полученные на них отпечатки выцветают.

Управление работой принтера.

Операционная система может работать с тремя параллельными устройствами (LРT1-LРT3), а также с практически неограниченным количеством USB-устройств. Последовательные принтеры управляются в точности так же, как и параллельные, за исключением способа, которым данные посылаются на принтер. Каждое параллельное устройство имеет свой адаптер. Адаптер управляется тремя регистрами ввода/вывода и адреса портов этих регистров различны для каждого адаптера. Область данных BIOS содержит базовые адреса для каждого адаптера. Базовый адрес соответствует младшему адресу группы из трех адресов портов. Базовый адрес для LРT1 – 0040:0008, для LРT2 – 0040:000А и т.д. Какой адаптер назначен какому номеру LPT – не определено. По этой причине программа, которая прямо адресуется в параллельный порт, должна выискивать адреса, которые он использует.

Посылка данных на принтер.

Посылка данных на принтер тривиальна в языках высокого уровня, а для программиста на языке ассемблера имеется ряд функций операционной системы, которые делают задачу так же достаточно простой.

Программирование на низком уровне требует больше работы, но зато предоставляет больше возможностей. Как правило, процедуры печати низкого уровня посылают символ на принтер, а затем постоянно проверяет регистр статуса ввода порта, к которому присоединен принтер. Следующий символ посылается только тогда, когда принтер сигнализирует, что он готов (принтер может не печатать символ сразу, а запасать его в своем буфере до тех пор, пока не будет получена целая строка или страница символов для печати). Кроме того, процедуры низкого уровня могут использовать прерывание принтера или могут имитировать действие этого прерывания. С помощью специального программирования можно сделать так, что принтер будет делать прерывание процессора, когда он готов к приему следующего символа. Процедура обработки прерывания посылает следующий символ, после чего процессор может продолжать заниматься своими делами. Этот метод используется для фоновой печати. Поскольку физические перемещения деталей принтера намного медленнее, чем скорость электроники компьютера, то вывод символов на принтер занимает лишь малую долю процессорного времени. Использование прерывания позволяет использовать это время эффективно.

Тема: «Устройства вывода информации: мониторы»

Мониторы отличаются по многим параметрам: диагонали, яркости, скорости отклика, цветопередаче. Их значимость меняется в зависимости от того, для каких целей вы покупаете вещь.

Лекция №22

Тема: «Устройства вывода информации: монитор»

Мониторы отличаются по многим параметрам: диагонали, яркости, скорости отклика, цветопередаче. Их значимость меняется в зависимости от того, для каких целей вы покупаете вещь.

Типы экранов

Сегодня пользователи отдают предпочтение ЖК-экранам, популярностью пользуются LED и OLED дисплеи. Подобные экраны используются во всех видах гаджетов: от навигаторов до ПК. При этом все они обладают собственным набором преимуществ и недочетов. Как выбрать самый лучший, яркий и контрастный монитор? Какие бывают типы матриц?

Жидкокристаллическая матрица

Представляет собой стеклянную пластину с жидкими кристалликами внутри. Как же работают ЖК-мониторы? Кристаллики меняют оттенки по схеме RGB: красный, зеленый, синий. Пассивная ЖК-матрица реагирует на электрические сигналы и отображает инфо на дисплее, активная (TFT) – имеет элементы управления оттенком и яркостью.

А как устроен ЖК-монитор? Он сконструирован из:

жидкокристаллической матрицы;

источника света для подсветки;

контактных проводков;

оболочки с рамкой из металла для придания жесткости изделию.

LCD

Такие экраны пользуются популярностью у производителей TV, используются и для мобильных девайсов. Аббревиатура расшифровывается как Liquid Crystal Display. Дословный перевод – жидкокристаллический экран. С момента своего появления LCD успешно «подвинул» ЭЛТ дисплеи.

TFT

Сокращение от Thin Film Transistor. Технология экранов с активной матрицей. Это обыкновенный ЖК-экран, но на тонкопленочных транзисторах. Большая часть мониторов в продаже – это LCD TFT.

Как же устроен LCD монитор? Его основа – пиксели и субпиксели, с помощью которых можно создавать миллионы оттенков на экране. Отдельный субпиксель включает в себя: цветовой, вертикальный и горизонтальный фильтр, прозрачные электроды и ЖК-молекулы.

Как работает LCD монитор? Каждый из огромного числа пикселей несет цветовую информацию в отдельный временной отрезок, что в совокупности дает картинку. Для ее выведения на экран используется матрица и подсветка из светодиодов.

IPS

Жидкокристаллическая матрица. Была создана для ликвидации недостатков TN матрицы. Технология увеличила обзор до 178° по вертикали и горизонтали, ее характеризует высокий уровень контрастности и хорошая передача оттенков. Такая матрица позволяет создать яркую и четкую картинку. Оптимально подходит для экранов, которые используются для работы в инете, просмотра кинолент, обработки фото.

TN

Одна из самых простых технологий матрицы. TN плюс film означает дополнительный слой, используемый для обеспечения обзора на 90-170 градусов по горизонтали и 65-160 – по вертикали. Слово film часто упускают в названии, называя просто – мониторы T. Они наиболее бюджетные из всех описанных выше. Из-за того, что у таких экранов не идеальное изображение при просмотре под углом и цветопередача уступает мониторам на IPS или MVA, их не рекомендуют приобретать фоторедакторам или видеомонтажерам.

TN матрицы обладают высокой скоростью отклика, что делает ее очень популярной среди геймеров. К тому же, мониторы TN экономичны в энергопотреблении и долговечны.

Мониторы LED: что это такое?

Самый популярный тип подсветки в современных ЖК-мониторах – светодиодная (LED).

Светодиоды отличаются низким энергопотреблением, минимальным уровнем нагрева и стойкостью к высоким нагрузкам. Именно по этим причинам технология быстро осваивалась производителями разнообразной техники и развивается в настоящее время. Нашла свое применение в экранах для TV (например, Sony 40RE453) и ПК.

На полках интернет и оффлайн-магазинов можно встретить экраны:

LED – разновидность подсветки ЖК-матриц, где вместо ламповой используется светодиодная LED-подсветка монитора, что же это такое? Светодиоды находятся либо по краям панели, либо позади кристалликов, подсвечивая матрицу. Последняя регулирует степень проходящего света, создавая картинку на экране. Изображение здесь очень сочное и контрастное. Также присутствует невероятная глубина черного оттенка. Благодаря светодиодной подсветке картинка становится максимально реалистичной.

OLED – монитор, в матрице которого основным элементом являются органические светодиоды. OLED мониторы (есть TV с ними, например, LG 55EG9A7V) не нуждаются в дополнительной подсветке, т.к. органические светодиоды излучают свет самостоятельно. Благодаря отсутствию подсветки такие устройства могут быть очень тонкими. Подобные изделия менее распространены из-за дороговизны.

Данная технология широко используются в экранах для суперсовременных TV, смартфонов. При прямых солнечных лучах изображение остается четким и контрастным.

Еще несколько достоинств LED технологии:

существенная экономия электроэнергии;

не содержит вредных веществ (например, ртуть);

способность выдерживать вибрации, низкие температуры;

позволяет создавать супертонкие мониторы.

Минус – OLED дисплеи в настоящее время достаточно дорогие.

Плазменная панель

На сегодняшний день эта технология устарела и практически не представлена на рынке. Тем не менее, будет полезно знать принцип ее работы. В плазме каждая ячейка экрана – самостоятельно светящийся элемент. Мерцание происходит настолько быстро, что человеческий глаз его не улавливает, перед юзером предстает только насыщенное изображение с высоким уровнем цветопередачи.

Плюсы плазменных панелей:

плоский и очень яркий экран с минимальной толщиной;

можно конструировать большие по размеру панели;

широкие углы обзора экрана;

изображение с суперконтрастностью;

длительный срок службы агрегатов (от 10 лет);

дисплей не притягивает к себе пыль.

Среди недостатков плазмы – достаточно высокая стоимость и повышенное потребление электроэнергии. С учетом яркого, контрастного изображения плазма стоит того, чтобы на нее обратили внимание покупатели.

Какие бывают разрешения экрана для мониторов?

Всего их существует более одного десятка. Разрешение измеряется в пикселях и от него зависит четкость картинки на экране. Например, SXGA (1280х1024), WXGA+ (1440х900 точ), WFHD (2560 на 1080 px). Какое максимальное разрешение монитора? 8K. В пикселях это будет 7680 на 4320 точек. Подобные разрешения пока не сильно распространены из-за дороговизны поддерживающих их устройств и очень малого количества 8К контента.

Какое разрешение экрана для монитора лучше, зависит от целей использования агрегата: для развлечения, серфинга инета, работы с графикой и прочего подойдет стандартное – 1920 на 1080 px. Соотношение сторон при этом будет 16 на 9. Можно приобрести модель и с другим соотношением сторон: 16:10 соответствует разрешению 1920×1200 или 2560×1600, а новое популярное соотношение 21:9 – разрешению 2560х1080, 3440х1440 или 3840х1600. Все варианты прекрасно зарекомендовали себя в работе и играх.

Какое самое распространенное разрешение монитора:

HD – недорогие мониторы (например, LG 19M38A-B), количество пикселей здесь составляет 1366 на 768. Несложные игрушки, видео, простая офисная работа – самое то для HD монитора.

FullHD – составляет 1920х1080 пикс (Samsung Curved C24F390F), в настоящий момент это самое популярное разрешение.

4К – размеры здесь 3840 на 2160 px, оптимальный вариант для сферы развлечений: просмотр кино, игровые приложения.

Интерфейсы мониторов

Основные разъемы экранов для подключения к ПК:

VGA – аналоговый разъем. Стандарт появился в 1987-м, был создан компанией IBM. Разъем используется и поныне на некоторых видеокартах, компьютерных дисплеях, TV. Это 3-рядный 15-контактный DE-15 разъем. В новых девайсах обычно используется вместе с разъемами, представленными ниже.

DVI – цифровой видеоинтерфейс (есть здесь: VC239H). DVI-I разъем может передавать цифровые данные и VGA сигнал.

HDMI – мультимедийный интерфейс. Появился относительно недавно, в 2003 году. Чаще всего встречается в ЖК-дисплеях. Здесь используется метод цифровой передачи инфо. Есть передача аудиосигнала (в отличие от предыдущих вариантов).

DP (DisplayPort) – один из новейших интерфейсов. В продаже также есть девайсы с DP++, с помощью переходников к ним можно присоединить мониторы HDMI и DVI.

Наличие дополнительных, современных портов в мониторе – расширение функциональности девайса.

Компьютерной мышью называют устройство, с помощью которого можно ввести информации. Это основной инструмент для того, чтобы осуществлять управление компьютером. Она «подает команды», направляет движение курсора на экране.

Для того, кто много играет и работает на компьютере, мышь – очень важный девайс. Точно такой же, как клавиатура или монитор. Если мышка хороша, то пользуешься ею и не замечаешь никаких проблем. А вот если выберешь плохую мышку, то работа не будет производительной. Более того, плохо работающая мышка может вывести из себя даже спокойного уравновешенного человека.

Мышку изобрел американский ученый Дуглас Энгельбарт. Это устройство впервые появилось в Калифорнии. Случилось это в далеком 1968 году. Надо признать, что это было очень неудобное устройство. Оно представляло собой громоздкую коробку из дерева. Плюс провод.

Интересно, что свое нынешнее название устройство приобрело сразу же – Mouse, то есть «Мышь». Несколько позже искусственно создали расшифровка «аббревиатуры» MOUSE: Manually Operated User Signal Encoder. В переводе на русский это означает «управляемое вручную устройство для того, чтобы кодировать пользовательский сигнал».

У компьютерной мыши есть современные аналоги. Таковыми являются следующие технические устройства:

— графический планшет;

— сенсорный экран;

— тачпад;

— трекбол.

Устройство и принцип работы компьютерной мыши

Внутри мышки находится диод или лазер. Это нужно для того, чтобы мышь могла выполнять все операции, которые мы перечисляли выше. Лазер или диод формируют луч света. Он находит свое отражение от поверхности стола либо коврика. А потом перенаправляется на специальный датчик.

В результате получается своеобразный видеокадр. Его обработкой занимается уже сам компьютер. Это нужно для того, чтобы определить новые координаты курсора. Таких «снимков» мышь делает примерно 1-1,5 тысячи за секунду. В результате стрелка на экране движется плавно и предельно точно.

Виды компьютерных мышей

Технические параметры во многом определяются целями применения девайса. Вот почему для начала важно определиться, какие именно задачи будут возложены на мышь.

ОФИСНЫЕ

Самые обычные мышки. В них не увидишь каких-то наворотов. Они часто используются как в офисах, так и дома. В них обычно две-три кнопки и одно скролл-колесо. Обычно к офисным девайсам относят дешевые оптические гаджеты со светодиодом.

Достоинства:

• большой выбор моделей любого цвета и размера;
• простота применения;
• как правило, им не нужен специальный коврик;
• недорогие.

Недостатки:

• точность позиционирования и скорость средняя;
• на поверхностях из стекла работают некорректно.

Игровые

Конструкция у этих мышей несколько сложнее. Большинство из них оснащены дополнительными кнопками, чтобы быстро вызывать игровые команды (до 20 штук).

У них агрессивный дизайн и эффектная подсветка корпуса. Также геймерские манипуляторы все без исключения имеют крепкий и длинный шнур.

Достоинства:

Эргономика корпуса идеальна;

Предусмотрены дополнительные кнопки, которые расширяют функциональность девайса;

Курсор перемещается с высокой точностью и скоростью;

Встроенная память для того, чтобы записывать пользовательские настройки;

Шнур крепкий, но и эластичный.

Недостатки:

Цена больше по сравнению с ценой простых мышей;

Очень редко встречаются модели для левши.

Cенсорные

Вся их верхняя панель (или только часть, которая заменяет скролл-колесо) – это сенсорная поверхность, которая реагирует, как только прикоснешься или сделаешь жест. Пионерами считаются эппловские Magic Mouse, однако в нынешнее время такие необычные гаджеты выпускают и прочие известные производители.

Достоинства:

• Можно самостоятельно подавать команды для разных жестов;
• Одинаково удобны для правши и левши;
• Обычно с беспроводным подключением;
• Пачкаются меньше, а чистятся проще.

Недостатки:

Цена, как и у геймерских мышей, однако при этом у них функционал более скромен.

Параметры выбора компьютерной мыши

Что важно, когда покупаешь компьютерную мышь? Главный критерий при выборе данного устройства — эргономичность, или удобство эксплуатации. Есть резон подержать мышку в руке. Тогда можно будет понять, насколько она будет удобна при работе или игре: лучше, когда размер девайса совпадает с размером ладони.

Мышь должна соответствовать определенным требованиям. Например, нужно ориентироваться на следующие технические параметры.

Источник светового луча

Механические мыши с шариком канули в прошлое. Современные модели – это лазерные и оптические. Во вторых, чтобы формировать отраженный поток света применяют обычные LED. А в первых – инфракрасный лазер.

По быстродействию они примерно равны. Однако у ИК-мышек есть много и других достоинств:

1. Более длительный срок эксплуатации;

2. Точность позиционирования выше;

3. Энергопотребление меньше;

4. Свечение практически невидимое. Оно не вредит глазам тому, кто играет или работает в полумраке.

Разрешение сенсора

Это одна из важнейших характеристик мыши. В документах обозначается как dpi или cpi. Она показывает, сколько «кадров» успеет отснять, когда проходишь 1 дюйм по поверхности. Чем более высокая эта цифра, тем более плавно и быстро движется курсор. Причем, когда минимально манипулируешь.

Многое зависит и от того, каково разрешение монитора:

1. Для экрана 1200х800 рх считается достаточным показатель сенсора 400-600 dpi;

2. Монитор, у которого разрешение 1600х900, потребует от мышки точности в 1000 dpi;

3. Дисплей с матрицей от 2560х1500 рх потребует устройства, у которого сенсор от 1600 dpi и выше.

Размер и форма

Для компьютерных мышей есть лишь пара размеров: стандартный и компакт. Когда же рассматриваешь их реальные габариты в миллиметрах, выбор будет более богатый. Однако когда покупаешь товар, то ориентируйся на общепринятую классификацию, которая проще.

Компактные мыши можно порекомендовать школьникам и тем, у кого ладонь небольшая. Их можно брать в пару к ноутбуку тому, кто не признает тачпад. В сумке для него понадобится совсем немного места. Для человека с большой ладонью лучше подойдут стандартные манипуляторы.

1. Тому, кому привычнее полностью опираться ладонью на мышь, лучше выбирать модель, у которой удлиненный и «горбатый» корпус, повторяющий форму сложенной ладони. Такой вариант хорошо подойдет для того, кто играет. Ведь тогда для вас важна скорость реакции.

2. Тому, кому удобнее нажимать на кнопки, поджав пальцы, лучше выбирать плоскую мышь стандартного размера и крупными клавишами. Она более точная. Ко всему она предоставляет возможность делать клики быстрее.

3. Если в управлении принимают участие только пальцы, а ладонь висит в воздухе, то тогда можно достичь максимальной точности позиционирования курсора. Однако в этом случае нужно иметь мышку легкую и короткую.

Подключение

Речь о том, как мышь будет связана с компьютером. И поныне не потеряли популярности дешевые проводные устройства с USB-шнуром. Конечно, понадобится занять один порт. Однако тогда приобретешь надежную связь. Уж она-то точно не «отвалится», когда будешь ею пользоваться.

Очень важно, чтобы провод имел большую длину. Для персонального компьютера он должен быть не меньше полутора метра. И эластичным – тоже. Тканевая оплетка делает провод прочнее.

Беспроводные мыши хороши тем, что они делают меньшим количество шнуров на столе. Они предоставляют больше свободы для маневра. Такие устройства питаются от аккумулятора. Учтите, что его придется заряжать, но всего раз в несколько недель, а то и месяцев.

Комфорт и возможность не быть «привязанным» к компьютеру обходится недешево. В том смысле, что покупка беспроводных моделей обходится дороже аналогов, у которых есть шнурок. Ко всему они больше весят, а также время от времени теряют связь с компьютером.

Тема: «Звуковая система: состав, структура и основные характеристики»

Звуковая система ПК в виде звуковой карты появилась в 1989 г., существенно расширив возможности ПК как технического средства информатизации.

Звуковая система ПК — комплекс программно-аппаратных средств, выполняющих следующие функции:

• запись звуковых сигналов, поступающих от внешних источников, например, микрофона или магнитофона, путем преобразования входных аналоговых звуковых сигналов в цифровые и последующего сохранения на жестком диске;
• воспроизведение записанных звуковых данных с помощью внешней акустической системы или головных телефонов (наушников);
• воспроизведение звуковых компакт-дисков;
• микширование (смешивание) при записи или воспроизведе­нии сигналов от нескольких источников;
• одновременная запись и воспроизведение звуковых сигналов (режим Full Duplex);
• обработка звуковых сигналов: редактирование, объединение или разделение фрагментов сигнала, фильтрация, изменение его уровня;
• обработка звукового сигнала в соответствии с алгоритмами объемного (трехмерного — 3D-Sound) звучания;
• генерирование с помощью синтезатора звучания музыкальных Инструментов, а также человеческой речи и других звуков;
• управление работой внешних электронных музыкальных инст­рументов через специальный интерфейс MIDI.

Звуковая система ПК конструктивно представляет собой звуковые карты, либо устанавливаемые в слот материнской платы, либо интегрированные на материнскую плату или карту расширения другой подсистемы ПК. Отдельные функциональные модули звуковой системы могут выполняться в виде дочерних плат, устанавливаемых в соответствующие разъемы звуковой карты.

Классическая звуковая система, как показано на рис.1, содержит:

Структура звуковой системы ПК

• модуль записи и воспроизведения звука:
• модуль синтезатора;
• модуль интерфейсов;
• модуль микшера;
• акустическую систему.

Первые четыре модуля, как правило, устанавливаются на звуковой карте. Причем существуют звуковые карты без модуля синтезатора или модуля записи воспроизведения цифрового звука. Каждый из модулей может быть выполнен либо в виде отдельной микросхемы, либо входить в состав многофункциональной микросхемы. Таким образом, Chipset звуковой системы может содержать как несколько, так и одну микросхему.

Конструктивные исполнения звуковой системы ПК претерпевают существенные изменения; встречаются материнские платы с установленным на них Chipset для обработки звука.

Однако назначение и функции модулей современной звуковой системы (независимо от ее конструктивного исполнения) не меняются. При рассмотрении функциональных модулей звуковой карты принято пользоваться терминами «звуковая система ПК» или «звуковая карта»

Модуль записи и воспроизведения

Модуль записи и воспроизведения звуковой системы  осуществляет аналого-цифровое и цифроаналоговое преобразования в режиме программной передачи звуковых данных или передачи их по каналам DMA (Direct Memory Access — канал прямого доступа к памяти).

Звук, как известно, представляет собой продольные волны,свободно распространяющиеся в воздухе или иной среде, поэтому звуковой сигнал непрерывно изменяется во времени и в пространстве.

Запись звука — это сохранение информации о колебаниях звукового давления в момент записи. В настоящее время для записи и передачи информации о звуке используются аналоговые и цифровые сигналы. Другими словами, звуковой сигнал может быть представлен в аналоговой или цифровой форме.

Если при записи звука пользуются микрофоном, который преобразует непрерывный во времени звуковой сигнал в непрерывный во времени электрический сигнал, получают звуковой сигнал в аналоговой форме. Поскольку амплитуда звуковой волны определяет громкость звука, а ее частота — высоту звукового тона, постольку для сохранения достоверной информации о звуке напряжение электрического сигнала должно быть пропорционально звуковому давлению, а его частота должна соответствовать часто­те колебаний звукового давления.

На вход звуковой карты ПК в большинстве случаев звуковой сигнал подается в аналоговой форме. В связи с тем, что ПК оперирует только цифровыми сигналами, аналоговый сигнал должен быть преобразован в цифровой. Вместе с тем акустическая система, установленная на выходе звуковой карты ПК, воспринимает только аналоговые электрические сигналы, поэтому после обработки сигнала с помощью ПК необходимо обратное преобразова­ние цифрового сигнала в аналоговый.

Аналого-цифровое преобразование представляет собой преобра­зование аналогового сигнала в цифровой и состоит из следующих основных этапов: дискретизации, квантования и кодирования. Схема аналого-цифрового преобразования звукового сигнала представлена на рис.2.

Предварительно аналоговый звуковой сигнал поступает на аналоговый фильтр, который ограничивает полосу частот сигнала.

Схема аналого-цифрового преобразования звукового сигнала

Тема: «Видеокарта: основные характеристики, разъемы»

Видеокарта – компонент архитектуры современного ПК, отвечает за преобразование графической информации в видеосигнал для монитора. Видеокарта представляет собой плату расширения, которая устанавливается в специальный слот (PCI-Express) материнской платы. Также видеокарта может быть встроенной, то есть, входить в состав северного моста чипсета материнской платы или быть интегрированной в центральный процессор.

Компоненты видеокарты

Графический процессор, GPU

Является основой видеокарты, отвечает за вычислительные функции, связанные с обработкой трёхмерной графики, тем самым высвобождает ресурсы центрального процессора. Именно от графического процессора зависит производительность видеокарты.

Видеоконтроллер

Отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Современные видеокарты имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять

Служит кадровым буфером, в который помещаются изображения, генерируемые графическим процессором перед последующим выводом на экран монитора, а также для хранения промежуточных данных связанных с 3D-вычислениями. Видеокарты комплектуются памятью типа GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры могут использовать в своей работе часть общей системной памяти компьютера. Цифро-аналоговый преобразователь, RAMDAC RAMDAC необходим для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор . Большинство цифро-аналоговых преобразователей имеют разрядность 8 бит на канал, что даёт 256 уровней яркости на каждый основной цвет — 16,7 млн. цветов.

Видео-BIOS

Постоянное запоминающее устройство, в которое записаны: экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. Видео-BIOS не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Информация, которая хранится в видео-BIOS применяется для инициализации и работы видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы.

Система охлаждения

Предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Параметры видеокарты

Частота графического процессора (МГц) — тактовая частота ядра, во многом определяет производительность видеосистемы.

Тип видеопамяти (GDDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5) — определяет частоту, разрядность шины памяти видеокарты.

Объём видеопамяти (Мб) — чем больше объём, тем большее число кадров способен сформировать графический процессор за короткий промежуток времени.

Частота видеопамяти (МГц) — чем выше частота работы видеопамяти, тем выше общая производительность видеокарты.

Ширина шины видеопамяти — указывает на количество бит (64, 128, 256) информации, передаваемой за такт.

Интерфейс — разъем, для установки видеокарты, на материнской плате (PCI-Express). Количество поддерживаемых мониторов — одновременное подключение нескольких устройств.

Максимальное разрешение — количество точек, по горизонтали и по вертикали, при построении изображения графическим процессором видеокарты.

Число универсальных процессоров — шейдерные конвейеры, отвечающие за расчет цветов и геометрических структур.

Число текстурных блоков — выполняют выборку и фильтрацию текстур, а также наложение текстур на поверхности геометрических объектов.

Число блоков растеризации — отвечает за финальный этап обработки изображения (сглаживание, фильтрация), а также за запись обработанного изображения в буфер видеокарты.

Версия шейдеров — чем выше версия шейдеров, тем больше у видеокарты возможностей по созданию специальных эффектов.

Поддержка:

• DirectX — чем старше версия, тем больше набор функций и шире возможности специальных эффектов;
• OpenGL — данный параметр важен только для специализированного программного обеспечения.

Разъемы видеокарты:

• D-Sub — 15-контактный, аналоговый, разъем VGA;
• DVI-I — цифровой разъем с поддержкой аналоговых сигналов, позволяющий подключить монитор через переходник на разъем D-Sub;
• DVI-D — цифровой разъем в «чистом» виде — не поддерживает аналоговые сигналы;
• HDMI — разъем для передачи цифрового сигнала высокой четкости (HD);
• Display Port — используется для передачи видео и аудио в цифровом виде.

Видеодрайвер

Специальное программное обеспечение, поставляемое производителем видеокарты и загружаемое в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером.