Обработкой информации в компьютере занимается. В каком устройстве компьютера производится обработка информации. А7. Архитектура компьютера - это

Почти в каждом доме есть компьютер и даже не один, а несколько. Но мало кто понимает, как компьютер обрабатывает информацию и понимает нас. Если вы недавно закончили школу или еще учитесь, то на уроках информатики наверняка проходили эту тему, а вот более старшее поколение этого наверняка не знает и даже не задумывается о том, что «разговаривает» с компьютером на языке цифр в двоичной системе исчисления.

Вся цифровая информация передается в битах. Бит – это единица информации, которую понимает компьютер. Все, что мы делаем на компьютере переводится в специальный двоичный код , который состоит из 0 и 1. Если есть сигнал, то это 1, если сигнала нет, то это 0. Для компьютера это не числа, а сигналы. Есть сигнал, нет сигнала. Любую цифру компьютер понимает по своему – в двоичной системе.

0 — 0 (ноль)

1 — 1 (один)

2 — 10 (один-ноль) (одна единица второго разряда)

3 — 11 (один-один)

4 — 100 (один-ноль-ноль) (одна единица третьего разряда

5 — 101 (один-ноль-один)

6 — 110 (один-один-ноль)

7 — 111 (один-один-один)

8 — 1000 (один-ноль-ноль-ноль) (одна единица четвертого разряда)

9 — 1001 (один-ноль-ноль-один)

10 – 1010 (один-ноль-один-ноль)

Если вы хотите понять язык компьютера, необходимо изучить двоичную систему исчисления.

Нули и единицы в компьютере называют битами , а группы из восьми битов называют байтами .

В один байт можно записать число от 0 до 255.

В двух байтах можно записать число от 0 до 65535.

В трех байтах можно записать число от 0 до 16 миллионов.

Например,

число 2000 = 00000111 11010000

записывается в двух байтах, по 8 битов в каждом.

С числами более-менее понятно, а как же компьютер понимает текст?

Любые буквы компьютер переводит в числа. Превратив букву в число, компьютер превращает число в сигналы и записывает их, как и числа, — битами, из которых собираются байты:

А – 192 – 11000000

Б – 193 — 11000001

В – 194 – 11000010

Г – 195 — 11000011

Полная таблица кодов русского алфавита Ascii

Нажимая на клавишу клавиатуры вы даете компьютеру сигнал в двоичной системе исчисления, (каждой клавише соответствует свой код). Он понимает ее и при помощи специальной программы переводит этот сигнал в понятный для нас символ и выводит его на монитор. Грубо говоря, получается, что клавиатура служит переводчиком между нами и компьютером.

Тоже самое происходит и с графической информацией. Для того, чтобы сохранить картинку и работать с ней на компьютере, ее необходимо превратить в сигналы, т.е. оцифровать . Для этой цели можно воспользоваться или цифровым фотоаппаратом или видеокамерой.

Каждая точка имеет свой код:

Черная точка: 0, 0, 0;

Белая точка: 255, 255, 255;

Коричневая: 153, 102, 51;

И т. д. У каждого цвета – свой шифр (цветовой код).

Таблица
соответствия цветов их шестнадцатиричным
RGB-составляющим .

Русское название	In English	Код / Сode
Белоснежный	Snow	FFFAFA
Призрачно-белый	Ghostwhite	F8F8FF
Белый-антик	Antique White	FAEBD7
Кремовый	Cream	FFFBF0
Персиковый	Peachpuff	FFDAB9
Белый-навахо	Navajo White	FFDEAD
Шелковый оттенок	Cornsilk	FFF8DC
Слоновая кость	Ivory	FFFFF0
Лимонный	Lemon Chiffon	FFFACD
Морская раковина	Seashell	FFF5EE
Медовый	Honeydew	F0FFF0
Лазурный	Azure	F0FFFF
Бледно-лиловый	Lavender	E6E6FA
Голубой с красным отливом	Lavender Blush	FFF0F5
Тускло-розовый	Misty Rose	FFE4E1
Белый	White (*)	FFFFFF
Черный	Black (*)	000000
Тускло-серый	Dim Gray	696969
Синевато-серый	Slate Gray	708090
Грифельно-серый	Light Slate Gray	778899
Серый	Gray	BEBEBE
Светло-серый	Light Gray	C0C0C0
Серый нейтральный	Medium Gray	A0A0A4
Темно-серый	Dark Gray	808080
Полуночно-синий	Midnight Blue	191970
Темно-синий	Navy (*), Dark Blue	000080
Васильковый	Cornflower	6495ED
Грифельно-синий	Slate Blue	6A5ACD
Светлый грифельно-синий	Light Slate Blue	8470FF
Голубой королевский	Royal Blue	4169E1
Синий	Blue	0000FF
Небесно-голубой	Sky Blue	87CEEB
Небесно-голубой светлый	Light Sky Blue	87CEFA
Синий со стальным оттенком	Steel Blue	4682B4
Голубой со стальным оттенком	Light Steel Blue	B0C4DE
Светло-синий	Light Blue	A6CAF0
Синий с пороховым оттенком	Powder Blue	B0E0E6
Бледно-бирюзовый	Pale Turquoise	AFEEEE
Бирюзовый	Turquoise	40E0D0
Зеленовато-голубой	Cyan (*)	00FFFF
Светлый циан	Light Cyan	E0FFFF
Темный циан	Dark Cyan	008080
Серо-синий	Cadet Blue	5F9EA0
Аквамарин	Aquamarine	7FFFD4
Цвет морской волны	Seagreen	54FF9F
Цвет морской волны, светлый	Light Seagreen	20B2AA
Бледно-зеленый	Pale Green	98FB98
Весенне-зеленый	Spring Green	00FF7F
Зеленая лужайка	Lawn Green	7CFC00
Зеленый	Green (*)	00FF00
Средне-зеленый	Medium Green	C0DCC0
Темно-зеленый	Dark Green	008000
Зеленовато-желтый	Chartreuse	7FFF00
Зелено-желтый	Green Yellow	ADFF2F
Лимонно-зеленый	Lime Green	32CD32
Желто-зеленый	Yellow Green	9ACD32
Зеленый лесной	Forest Green	228B22
Хаки	Forest Green	F0E68C
Бледно-золотистый	Pale Goldenrod	EEE8AA
Светло-желтый золотистый	Light Goldenrod Yellow	FAFAD2
Светло-желтый	Light Yellow	FFFFE0
Желтый	Yellow (*)	FFFF00
Темно-желтый	Dark Yellow	808000
Золотой	Gold	FFD700
Светло-золотистый	Light Goldenrod	FFEC8B
Золотистый	Goldenrod	DAA520
Желтоватый	Burly Wood	DEB887
Розово-коричневый	Rosy Brown	BC8F8F
Кожано-коричневый	Saddle Brown	8B4513
Охра	Sienna	A0522D
Бежевый	Beige	F5F5DC
Пшеничный	Wheat	F5DEB3
Рыжевато-коричневый	Tan	D2B48C
Шоколадный	Chocolate	D2691E
Кирпичный	Firebrick	B22222
Коричневый	Brown	A52A2A
Сомон	Salmon	FA8072
Светлый сомон	Light Salmon	FFA07A
Оранжевый	Orange	FFA500
Коралловый	Coral	FF7F50
Коралловый светлый	Light Coral	F08080
Оранжево-красный	Orange Red	FF4500
Красный	Red (*)	FF0000
Темно-красный	Dark Red	800000
Теплый розовый	Hot Pink	FF69B4
Розовый	Pink	FFC0CB
Светло-розовый	Light Pink	FFB6C1
Красно-фиолетовый бледный	Pale Violet Red	DB7093
Темно-бордовый	Maroon (*)	B03060

Для успешного «общения» с компьютером вредно воспринимать его как черный ящик, который вот-вот выдаст что-то неожиданное. Чтобы понимать реакцию компьютера на Ваши действия, нужно знать как он устроен и как работает .

В этом IT-уроке узнаем, как работает большинство вычислительных устройств (к которым относятся не только персональные компьютеры).

Что обрабатывает всю информацию в компьютере

Основная задача компьютера – обрабатывать информацию , то есть выполнять вычисления. Большую часть вычислений выполняет специальное устройство – . Это сложная микросхема, содержащая сотни миллионов элементов (транзисторов).

Что в данный момент времени делать процессору говорит программа, она указывает, какие данные необходимо обработать и что с ними нужно сделать.

Программы и данные загружаются с накопителя (жесткого диска).

Но жесткий диск – относительно медленное устройство , и если бы процессор ждал, пока будет считываться информация, а потом записываться после обработки обратно, то он бы долго оставался без дела.

Не оставим процессор без дела

Поэтому между процессором и жестким диском установили более быстрое запоминающее устройство – (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ). Это небольшая печатная плата, на которой находятся быстрые микросхемы памяти.

В оперативную память заранее считываются с жёсткого диска все необходимые программы и данные. Во время работы процессор обращается к оперативной памяти , считывает команды программы, которая говорит какие данные нужно взять и как именно их обработать.

При выключении компьютера содержимое оперативной памяти не сохраняется в ней (в отличие от жесткого диска).

Процесс обработки информации

Итак, теперь мы знаем, какие устройства участвуют в обработке информации. Посмотрим теперь на весь процесс вычислений.

Когда компьютер выключен, все программы и данные хранятся на жестком диске. При включении компьютера и запуске программы , происходит следующее:

Ввод и вывод информации

Чтобы компьютер получил информацию для обработки, её нужно ввести. Для этого используются устройства ввода данных :

• Клавиатура (с помощью неё мы вводим текст и управляем компьютером);
• Мышь (с помощью мыши мы управляем компьютером);
• Сканер (заносим изображение в компьютер);
• Микрофон (записываем звук) и т.д.

Для вывода результата обработки информации используются устройства вывода данных :

• Монитор (выводим изображение на экран);
• Принтер (выводим текст и изображение на бумагу);
• Акустические системы или «колонки» (слушаем звуки и музыку);

Кроме того, мы можем вводить и выводить данные на другие устройства с помощью:

• Внешних накопителей (с них мы копируем уже имеющиеся данные в компьютер):
  • флэшка,
  • компакт-диск (CD или DVD),
  • переносной жесткий диск,
  • дискета;

• Компьютерной сети (получаем данные с других компьютеров через Интернет или городскую сеть).

Если в нашу схему добавить устройства ввода-вывода, то получится вот такая диаграмма:

То есть компьютер работает с ноликами и единичками , а когда информация поступает на устройство вывода, она переводится в привычные нам образы (изображение, звук).

Подводим итог

Итак, сегодня мы вместе с сайтом узнали, как работает компьютер . Если кратко, то компьютер получает данные с устройств ввода (клавиатура, мышь и т.д.), заносит их на жесткий диск, затем передает в оперативную память и обрабатывает с помощью процессора. Результат обработки возвращается сначала в оперативную память, затем либо на жесткий диск, либо сразу на устройства вывода (например, монитор).

Если появились вопросы, можно задать их в комментариях к этой статье.

Обо всех перечисленных в сегодняшнем уроке устройствах Вы можете узнать подробнее из последующих уроков на сайте IT-уроки. Чтобы не пропустить новые уроки – подпишитесь на новости сайта .

Копирование запрещено

Напомню, что на сайте IT-уроки есть постоянно обновляемые справочники:

Видео-дополнение

Сегодня небольшое познавательное видео о производстве процессоров.

P.S. В следующем уроке – Внешнее устройство компьютера , описание внешних разъемов, индикаторов и кнопок. Не пропустите!

В каком устройстве компьютера производится обработка информации, которую он получает? Как этот процесс осуществляется? Что за устройство используется? Какие есть перспективы его развития?

компьютера?

Это микропроцессор (интегральная схема) или электронный блок, исполняющий машинные инструкции (попросту говоря, код программ). Он является главной частью аппаратного обеспечения компьютера. Иногда к его названию добавляют префикс «микро-». Это специальное устройство компьютера, предназначенное для обработки информации. Давайте немного зайдём в историю. Изначально термином «процессорное устройство» описывали специальный класс логических машин, которые были нужны для того, чтобы выполнять сложные компьютерные программы. Постепенно произошло перенесение названия целого устройства на его часть. Реализация, архитектура и исполнение процессоров со времени их возникновения не раз менялись. Но функционал остался тот же, что и прежде. При оценке каждого прибора необходимо принимать во внимание следующие параметры: производительность, тактовую частоту, энергопотребление, архитектуру, нормы литографического процесса. Вот в каком устройстве компьютера производится обработка информации.

Перспективы

Компьютер как универсальное устройство обработки информации постоянно совершенствуется. Всё чаще говорят, что скоро современные процессоры достигнут своих физических пределов, поэтому их материальная часть изменится кардинальным образом. Различают такие варианты:

1. Это вычислительные системы, которые будут пользоваться возможностями молекул (теоретически — органических). Они используют идею реализации возможностей атомов и их расположения в пространстве.
2. В них вместе электронов для передачи сигналов будут применяться фотоны.
3. Квантовые компьютеры. Теоретически их работа будет базироваться на квантовых эффектах. Сейчас активно разрабатываются рабочие версии подобных процессоров. Даная технология обработки информации компьютером считается самой перспективной.

Миф о мегагерцах

Немного про принципы обработки информации компьютером. Среди обычных пользователей широкое распространение получило утверждение, что чем большую тактовую частоту имеет процессор, тем значительной производительностью он может похвастаться. На самом деле это не совсем верно. Такое утверждение можно применить только к тем процессорам, которые являются обладателями одинаковых архитектур и микроархитектур.

Что в Российской Федерации?

Может ли она сейчас похвастаться чем-то? Сейчас большинство научно-исследовательских центров и предприятий консолидированы в холдинге «Росэлектроника». Он был основан в 1997 году. На момент создания в него входили 33, а сейчас 123 предприятия. Они специализируются на разработке и промышленном производстве электронной техники, оборудования и материалов. Также могут создаваться и технические средства связи. В большинстве своём они изготавливают специфические изделия, но есть попытки выйти на массовый рынок (пускай и не очень успешные).

Энергопотребление процессоров

Часто это называют их Так, самые первые процессоры с архитектурой х86 потребляли чрезвычайно малое количество энергии (сравнительно с современными образцами), объем которой обычно составлял доли ватта. С увеличением количества транзисторов и тактовой частоты этот параметр существенно возрос. Сейчас можно встретить представителей, которых необходимо обеспечивать 130 ваттами, и нет сомнения, что в конструкторских бюро уже сейчас разрабатываются «монстры», которым необходимо ещё больше. Ранее фактор энергопотребления был несущественным. Но с тех пор принципы обработки информации компьютером изменились, возросла мощность устройств. Сейчас же процессор оказывает значительно влияние на эволюционные процессы:

1. Необходимо совершенствовать технологии производства, чтобы уменьшить потребление процессором энергии.
2. Следует искать новые материалы, которые будут снижать токи утечки.
3. Необходимо работать над понижением напряжения для запитывания ядра процессора.
4. Появились сокеты, обладающие значительным количеством контактов, количество которых больше 1000. Они необходимы, чтобы обеспечивать питание процессоров.
5. Изменяется компоновка устройств. Так, кристалл переместился на внешнюю сторону с внутренней, чтобы облегчить процесс отвода тепла.
6. Появились интеллектуальные системы, которые динамически меняют напряжение питания. Они могут влиять на частоту ядер и отдельных блоков процессора, чтобы временно отключать то, что не используется.
7. В кристалл интегрируются температурные датчики, а также системы недопущения перегревов. Они снижают а также могут вообще остановить его, если будет перейдена определённая грань.
8. Появились энергосберегающие режимы, которые «усыпляют» процессоры при наличии низкой нагрузки.

Компьютера является сложным, и энергопотребление бросает ещё один вызов вместе с побочными эффектами. Вот о них и будет разговор сейчас.

Рабочая температура процессора

Ещё одна важная характеристика. Она обозначает максимально допустимое температурное значение, которое может быть на поверхности процессора или полупроводникового кристалла, когда возможной является нормальная работоспособность. Оно находится в прямой зависимости от качества теплоотвода и загруженности. Когда температура превышает рекомендованный максимум, то нет никаких гарантий нормальной работы. Большинство процессоров функционируют нормально, если она меньше 85 ˚С. Если температура больше, то создаются основания для ошибок при работе программ или возможно зависание компьютера. В отдельных случаях могут произойти необратимые изменения в самом процессоре. Современные модели обычно отслеживают перегрев и ограничивают свои характеристики. Вот в каком устройстве компьютера производится обработка информации.

и отвод тепла

Как уменьшить негативные последствия повышения градусов? Для теплоотвода применяются активные кулеры и пассивные радиаторы. Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки.

Измерение и отображение температуры процессора

А вот как устройства узнают, что им необходимо поменять эту свою характеристику? В центре крышки устанавливают специальный датчик температуры, в качестве которого может выступать термодиод, терморезистор или транзистор с замкнутыми коллектором и базой.

Заключение

Итак, какое устройство используется для обработки информации в компьютере? Верно, процессор компьютера. Теперь вы знаете ответ не только на этот вопрос, но также и особенности данного прибора и существующие проблемы и перспективы. А значит, есть информация о том, как действует такая важная составляющая сложной технической системы и в каком устройстве компьютера производится обработка информации.

Рис. 23. Схема обработки информации на компьютере

Рассмотрим процесс обработки информации на примере программы:

var CHISLO: integer;

CHISLO:=CHISLO+1;

Обработка информации происходит несколько этапов:

1. Источником информации является программист, если выполняется отладка программы, или пользователь, если программа используется. В качестве сигнала S1 выступают входные данные, например, значения переменной CHISLO. Носитель информации произволен.

2. Восприятие сигнала S1 инициируется при выполнении команды, соответствующей оператору input (CHISLO). Введенная с клавиатуры информация размещается в промежуточной буферной памяти устройства ввода. Носитель сигнала S2 носит электронный характер.

3. Введенная информация передается из буферной памяти по адресу основной памяти, указанному в загрузочном модуле для размещения соответствующей переменной. Например, для переменной CHISLO отведена область памяти размером два байта по адресу 0002:0008. Сигнал S3 носит электронный характер.

4. Обработка выполняется процессором и заключается в выполнении оператора присваивания из приведенной программы. Этому оператору соответствует код, по которому выполняются следующие действия:

· в регистр АХ помещается 1;

· в регистр СХ помещаются данные, расположенные по адресу 0002:0008, – это введенное при восприятии значение переменной CHISLO;

· содержимое регистров АХ и СХ складывается, результат помещается в регистр АХ;

· содержимое регистра АХ помещается по адресу 0002:0008, т.е. присваивается переменной CHISLO. При этом отведенная под переменную память может быть недостаточна для размещения результата, если, например, введенное значение было слишком большим. Тогда возникает ситуация переполнения. Таким образом, семантика сигнала S4 различается в зависимости от результатов вычислений:

· если вычисления корректны, то это значение переменной CHISLO, которое размещено по адресу 0002:0008, а потому носит электронный характер;

· если вычисления некорректны, тогда сигнал S4 – это диагностические сообщения о недостатке памяти для переменной; также носит электронный характер.

5. Хранение не выполняется, поскольку в программе отсутствуют команды по привлечению внешней памяти.

6. Передача информации – это перенос сигнала S4 от основной памяти компьютера к промежуточной буферной памяти устройства вывода, в роли которого для нашей программы выступает монитор. Инициируется оператором write (CHISLO), если обработка прошла корректно, или средствами ОС при наличии ошибки в программе. В любом случае выполняется средствами ОС и каналами сопряжения устройства вывода и других устройств компьютера. Сигналы S4 и S5 в таком случае тождественны по синтаксису и носителю, а различаются лишь местом нахождения.

7. Представление информации заключается в преобразовании сигнала S5 к виду, понятному и удобному потребителю. Выполняется устройством вывода, в роли которого в данном случае выступает монитор, тогда сигнал S6 – электронный.

ОТОБРАЖЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Графическая подсистема ПК

Графическая подсистема любого ПК состоит из трёх частей. В одной из них создаётся и хранится информация об изображении; эта часть называется графическим адаптером (видеоадаптером) . Другая часть служит для отображения этой информации; это монитор . Оставшаяся часть – кабель, связывающий первые две.

Монитор состоит из устройства отображения (дисплея), аппаратного обеспечения, которое непосредственно создаёт изображение на экране, и электронных схем, управляющих работой самого экрана. Монитор отличается от телевизора тем, что в нём применяются отдельные синхронизирующие сигналы и сигналы цветности. В противоположность ему телевизор декодирует только один составной сигнал, содержащий сигналы синхронизации, цвета и звука одновременно.

Созданием изображения на мониторе управляет обычно аналоговый видеосигнал, формируемый видеоадаптером. Компьютер формирует цифровые данные об изображении, которые из оперативной памяти поступают в специализированный процессор видеоплаты, где обрабатываются и сохраняются в видеопамяти. Параллельно с накоплением в видеопамяти полного цифрового «слепка» изображения на экране данные считываются цифроаналоговым преобразователем (Digital Analog Converter, DAC). Поскольку DAC обычно (хотя и не всегда) включает собственную память произвольного доступа (Random Access Memory, RAM) для хранения палитры цветов в 8-разрядных режимах, его еще называют RAMDAC. На последнем этапе DAC преобразует цифровые данные в аналоговые и посылает их на монитор. Эта операция выполняется DAC несколько десятков раз за одну секунду; данная характеристика называется частотой обновления (или регенерации) экрана. Согласно современным эргономическим стандартам, частота обновления экрана должна составлять не менее 85 Гц, в противном случае человеческий глаз замечает мерцание, что отрицательно влияет на зрение.

Дисплей –устройство визуализации (отображения) текстовой и графической информации без ее долговременной фиксации.

Дисплей служит как для отображения информации, вводимой посредством клавиатуры или других устройств ввода, так и для выдачи пользователю сообщений, а также для вывода полученных в ходе выполнения программ результатов.

По физическим принципам формирования изображения дисплеи бывают:

1) на базе электронно-лучевой трубки;

2) жидкокристаллические;

3) плазменные (газоразрядные).

Дисплеи на базе электронно-лучевой трубки традиционны, а принцип их работы аналогичен бытовому телевизору. В электронно-лучевой трубке формируется луч (или три луча для цветных трубок), управляя перемещением и интенсивностью которого можно получить изображение на люминофоровом экране.

Жидкокристаллический экран (индикатор) представляет собой совокупность сегментов для воспроизведения элементарных частей изображения (в частности, точек). Каждый сегмент состоит из нормально прозрачной анизотропной жидкости, заключенной между двумя прозрачными электродами. При подаче на электроды напряжения коэффициент отражения жидкости меняется, и сегмент при освещении его внешним источником света темнеет. В ПК в последнее время широкое распространение получили жидкокристаллические индикаторы с обратной (задней) подсветкой (backlit). Их конструктивная особенность заключается в том, что за экраном размещается источник света, а сам экран состоит из жидкокристаллических ячеек, которые в нормальном состоянии являются непрозрачными. При приложении к такой ячейке напряжения она начинает пропускать свет, что и приводит к получению изображения на экране. Такой принцип формирования изображения облегчает создание цветных дисплеев. Для этого достаточно иметь на экране тройки жидкокристаллических ячеек, обеспечивающие на просвет воспроизведение основных цветов (красного, зеленого и синего).

Экран плазменного дисплея представляет собой матрицу газоразрядных элементов. При приложении к электродам газоразрядного элемента напряжения возникает электрический разряд красного или оранжевого свечения в газе, которым этот элемент заполнен. По сравнению с жидкокристаллическими плазменные индикаторы имеют более высокую контрастность, однако обладают и повышенным энергопотреблением.

Видеоадаптер включает в себя видеопамять, в которой хранится изображение, отображаемое в данный момент на экране дисплея, постоянное запоминающее устройство, в котором записаны наборы шрифтов, отображаемые видеоадаптером в текстовых и графических режимах, и функции BIOS для работы с видеоадаптером. Кроме того, видеоадаптер содержит видеопроцессор – сложное управляющее устройство, обеспечивающее обмен данными с компьютером, формирование изображения и некоторые другие действия.

Принцип работы видеоадаптера . Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где начинают обрабатываться. Обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее. Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.

Режимы работы видеоадаптера. Видеоадаптеры могут работать в различных текстовых и графических режимах, различающихся разрешением, количеством отображаемых цветов и некоторыми другими характеристиками.

Текстовый режим. Основной видеорежим у персональных компьютеров – это текстовый режим. В этом режиме линии и прямоугольники создаются с использованием псевдографических символов. 256 таких 8-байтовых (или 12-байтовых, или 14-байтовых, или 16-байтовых) кодовых групп хранятся в памяти для рисунков всех изображаемых символов, и вся эта область памяти называется буфером знакогенератора . Адаптер дисплея «узнает» начальный адрес этого буфера (порядковый номер его начального байта, отсчитанный от начала памяти), берет из видеопамяти код символа, означающий порядковый номер его кодовой группы в буфере знакогенератора, умножает на число пиксельных строк в изображении символа и прибавляет полученное число к начальному адресу буфера знакогенератора. Полученное число есть начальный адрес кодовой группы изображения символа. Далее видеоадаптер берет каждый байт кодовой группы изображения и работает уже с отдельными битами байта: для нулевых битов выводит пиксел цветом фона, а для единичных – цветом рисунка (коды цвета фона и рисунка он тоже берет из видеопамяти – из байта атрибутов). Вот так появляются на экране дисплея рисунки букв, тоже, как и все в компьютере, закодированные двоичными числами. Очень похожа картина при выводе изображений символов на печать, только коды изображений символов и их порядковые номера хранятся в памяти печатающего устройства постоянно либо заносятся туда из памяти компьютера перед началом печати. Единицы в кодах рисунков символов расшифровываются при этом как необходимость, например, удара соответствующей иголки в игольчатых устройствах печати.

Графический режим. В графических режимах видеобуфер организован как последовательность битовых полей, состояние битов каждого поля определяет цвет отдельной точки экрана. В графическом режиме экран разделяется на отдельные светящиеся точки, количество которых зависит от типа дисплея, например 640 по горизонтали и 480 по вертикали. Светящиеся точки на экране обычно называют пикселами , их цвет и яркость может меняться. Именно в графическом режиме появляются на экране компьютера все сложные графические изображения, создаваемыми специальными программами, которые управляют параметрами каждого пиксела экрана. Графические режимы характеризуются такими показателями, как разрешающая способность и палитра.

Разрешающая способность – количество точек, с помощью которых на экране воспроизводится изображение. Типичные в настоящее время уровни разрешения 800х600 точек или 1024 х 768 точек. Однако для мониторов с большой диагональю может использоваться разрешение 1152 х 864 точки.

Размер на экране в длину равен ширине всей видимой области экрана, умноженной на количество пикселов изображения, поделенной на количество элементов изображения в строке (это первое из чисел, определяющих режим развёртки монитора).

Пример: у 17" монитора ширина видимой области около 32 см. Если установлен режим 1024 х 768, то изображение в 640 пикселов будет иметь ширину 32 х 640: 1024 = 20 см.

Аналогично определяется и высота изображения на экране.

Палитра – количество цветов, которые используются для воспроизведения изображения, например, 4 цвета, 16 цветов, 256 цветов, 256 оттенков серого цвета, 2 16 цветов в режиме, называемом High color, или 2 24 цветов в режиме True color.

Можно изменить возможности графической подсистемы путём замены используемого в ней аппаратного обеспечения. В большинстве случаев это означает замену видеокарты. Поскольку каждый графический адаптер использует свои видеорежимы и каждый режим имеет свои особые требования к памяти, дисплейная память, которой пользуются компьютеры, расположена физически на самой плате графического адаптера, так что если мы меняем адаптер, то меняем также и память. Таким образом, мы автоматически получаем необходимый объём и тип дисплейной памяти, когда устанавливаем тот или иной графический адаптер.

Специальные видеоадаптеры. Для компьютерных систем, критичных к быстродействию видеоподсистемы, выпускаются специальные видеоадаптеры с графическими сопроцессорами. Такие видеоадаптеры могут брать на себя часть вычислительной работы, связанной с построением изображения, они могут, например, самостоятельно строить окружность, определенную ее центром и радиусом, могут аппаратно выполнять перемещение областей изображений на экране. Вы можете даже самостоятельно программировать такие видеоадаптеры на выполнение определенных действий, освобождая процессорное время для других нужд.

Для облегчения использования графических сопроцессоров вместе с ними поставляются драйверы к различным программам – системам втоматизированного проектирования, моделирования, операционной системе Windows.

Видеопамять. Видеопамять предназначена для хранения видеоинформации –двоичного кода изображения, выводимого на экран.

Видеопамять – это электронное энергозависимое запоминающее устройство. В ней могут храниться одновременно несколько страниц высококачественного графического изображения. От объема видеопамяти зависит доступное графическое и цветовое разрешение.

Большинство видеосистем имеет видеопамять, достаточную для хранения более чем одной экранной страницы отображения данных, поэтому на экране в каждый момент видна только часть того, что хранится в видеопамяти.

В видеопамяти хранится информация о цвете каждой точки экрана. Чем большее количество различных цветов используется, тем больший объем видеопамяти требуется.

Страница – раздел видеопамяти, вмещающий информацию об одном образе экрана (одной картинке на экране). В видеопамяти могут размещаться одновременно несколько страниц.

Объем видеопамяти (V) определяется по формуле:

V = n . M . N . b ,

где n – число страниц;

М – количество пикселов в строке;

N – количество строк;

B – битовая глубина.

Сейчас наиболее популярными видеоадаптерами у нас в стране являются SVGA и графические акселераторы Windows.

Для компьютерных систем, критичных к быстродействию видеоподсистемы, выпускаются специальные видеоадаптеры с графическими сопроцессорами.

Графический сопроцессор – сердце видеоадаптера. Он занимается отображением информации на экране, обменом данными с центральным процессором и решает многие другие задачи. У современных адаптеров графический процессор разгружает центральный процессор компьютера и берет на себя ряд проблем, связанных с формированием изображения.

Частным случаем видеоадаптеров с графическими сопроцессорами являются графические акселераторы для Windows. Они специально предназначены для повышения производительности видеоподсистемы компьютера при работе в среде Windows.

Следует подчеркнуть, что, в отличие от более универсальных графических сопроцессоров, акселератор Windows ориентирован исключительно на использование совместно с Windows.

Платы графического акселератора и графические сопроцессоры могут работать в режимах High Color и даже True Color. Однако при таких объемах изображения, которые содержит видеопамять в режимах High Color и True Color, количество информации, передаваемое из оперативной памяти компьютера в видеопамять адаптера, становится просто огромно.

D-акселераторы

Видеоадаптеры, способные ускорять операции трехмерной графики, получили название 3D-ускорителей (синонимом является 3D-акселератор). Какие же действия ускоряет 3D-акселератор?

Перечислим наиболее распространенные операции, которые 3D-ускоритель выполняет на аппаратном уровне.

Удаление невидимых поверхностей . Обычно выполняется по методу Z-буфера, который заключается в том, что проекции всех точек трехмерной модели объекта на плоскость изображения сортируются в специальной памяти (Z-буфере) по расстоянию от плоскости изображения.

Закрашивание (Shading) придает треугольникам, составляющим объект, определенный цвет, зависящий от освещенности. Оно бывает: равномерным (Flat Shading), когда каждый треугольник закрашивается равномерно, что вызывает эффект не гладкой поверхности, а многогранника; по Гуро (Gouraud Shading), когда интерполируются значения цвета вдоль каждой грани, что придает криволинейным поверхностям более гладкий вид без видимых ребер; по Фонгу (Phong Shading), когда интерполируются векторы нормали к поверхности, что позволяет добиться максимальной реалистичности, однако требует больших вычислительных затрат и в массовых 3D-ускорителях пока не используется. Большинство 3D-ускорителей умеет выполнять закрашивание по Гуро.

Отсечение (Clipping) определяет часть объекта, видимую на экране, и обрезает все остальное, чтобы не выполнять лишних расчетов.

Расчет освещения. Для выполнения этой процедуры часто применяют метод трассировки лучей (Ray Tracing), позволяющий учесть переотражение света между объектами и их прозрачность. Эту операцию с разным качеством умеют выполнять все 3D-ycкорители.

Наложение текстур (Texture Mapping ), или наложение плоского растрового изображения на трехмерный объект с целью придания его поверхности большей реалистичности. Например, в результате такого наложения деревянная поверхность будет выглядеть именно как сделанная из дерева, а не из неизвестного однородного материала. Качественные текстуры обычно занимают много места. Для работы с ними применяют 3D-ускорители на шине AGP, которые поддерживают технологию сжатия текстур. Наиболее совершенные карты поддерживают мультитекстурирование - одновременное наложение двух текстур.

Фильтрация (Filtering) и сглаживание (Anti-aliasing). Под сглаживанием понимается уменьшение искажений текстурных изображений с помощью их интерполяции, особенно на границах, а под фильтрацией понимается способ уменьшения нежелательной «зернистости» при изменении масштаба текстуры при приближении к 3D-объекту или при удалении от него.

Прозрачность , или альфа-канал изображения (Transparency, Alpha Blending) - это информация о прозрачности объекта, позволяющая строить такие прозрачные и полупрозрачные объекты, как вода, стекло, огонь, туман и дымка. Наложение тумана (Fogging) часто выделяется в отдельную функцию и вычисляется отдельно.

Дизеринг или смешение цветов применяется при обработке двух- и трехмерных изображений с большим количеством цветов на устройстве с меньшим их количеством. Этот прием заключается в рисовании малым количеством цветов специального узора, создающего при удалении от него иллюзию использования большего количества цветов.

Похожая информация.

Случай на экзамене.
Профессор. Как работает трансформатор?
Студент. У-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у-у…

Мы давно уже привыкли к персональным . Включаем их и работаем, собственно говоря, ни мало не задумываясь над тем, как они устроены и как работают. Все это благодаря тому, что разработчики ПК и программного обеспечения к ним научились создавать надежные продукты, которые не дают нам повода лишний раз задуматься над устройством компьютера или обслуживающих его программ.

Тем не менее, вероятно, читателям блога небезынтересно узнать о принципах работы компьютера и программного обеспечения. Этому и будет посвящена серия статей, которые публикуются в рубрике «Как работает ПК».

Как работает ПК: часть 1. Обработка информации

Компьютер для автоматизации процессов обработки информации. Он устроен соответствующим образом, чтобы иметь все возможности для успешного выполнения своего предназначения.

Для того чтобы обрабатывать в компьютере информацию, с ней необходимо делать следующие основные операции:

– вводить информацию в компьютер:

Эта операция нужна для того, чтобы компьютеру было что обрабатывать. Без возможности ввода информации в компьютер он становится как бы вещью в себе.

– хранить введенную информацию в компьютере:

Очевидно, что если дать возможность вводить информацию в компьютер, то надо и иметь возможность эту информацию в нем хранить, и затем использовать в процессе обработки.

– обрабатывать введенную информацию:

Здесь надо понимать, что для обработки введенной информации нужны определенные алгоритмы обработки, иначе ни о какой обработке информации речи быть не может. Компьютер должен быть снабжен такими алгоритмами и должен уметь их применять к вводимой информации с тем, чтобы «правильно» преобразовывать ее в выходные данные.

– хранить обработанную информацию ,

Так же как и с хранением введенной информации, в компьютере должны храниться результаты его работы, результаты обработки входных данных с тем, чтобы в дальнейшем ими можно было бы воспользоваться.

– выводить информацию из компьютера :

Эта операция позволяет вывести результаты обработки информации в удобочитаемом для пользователей ПК виде. Понятно, что данная операция дает возможность воспользоваться результатами обработки информации на компьютере, иначе эти результаты обработки так и остались бы внутри компьютера, что сделало бы их получение совершенно бессмысленным.

Самое важное умение компьютера – это обработка информации, так как его прелесть как раз и состоит в том, что он может информацию преобразовывать. Все устройство компьютера обусловлено требованием обработки информации в кратчайшие сроки, наиболее быстрым способом.

Под обработкой информации на компьютере можно понимать любые действия, которые преобразуют информацию из одного состояния в другое. Соответственно, компьютер имеет специальное устройство, называемое , которое предназначено исключительно для чрезвычайно быстрой обработки данных, со скоростями, доходящими до миллиардов операций в секунду.

Процессор

Требуемые для обработки данные процессор получает (берет) из – от устройства, предназначенного для временного хранения как входных, так и выходных данных. Там же в оперативной памяти находится и место для хранения промежуточных данных, формируемых в процессе обработки информации. Таким образом, процессор как получает данные из оперативной памяти, так и записывает обработанные данные в оперативную память.

Оперативная память (ОЗУ)

Наконец, для ввода и вывода данных к компьютеру подключаются , которые позволяют вводить информацию, подлежащую обработке, и выводить результаты этой обработки.

Внешний винчестер, внешнее DVD-устройство, флешка, клавиатура, мышь

Процессор и оперативная память работают с одинаково большой скоростью. Как уже говорилось выше, скорость обработки информации может составлять многие миллионы и миллиарды операций в секунду. Никакое внешнее устройство ввода и вывода информации не может работать на таких скоростях.

Поэтому для их подключения в компьютере предусмотрены специальные контроллеры устройств ввода-вывода . Их задача состоит в том, чтобы согласовать высокие скорости работы процессора и оперативной памяти с относительно низкими скоростями ввода и вывода информации.

Эти контроллеры подразделяются на специализированные, к которым могут быть подключены только специальные устройства, и универсальные. Примером специализированного устройства контроллера служит, например, видеокарта, которая предназначена для подключения к компьютеру монитора.